地铁车辆的模块化探索

王跃

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，人们对交通出行条件的要求不断提高，而地铁就是一种非常便捷、快速的交通出行方式。到目前为止，我国已有许多城市进行了地铁建设的规划，有超过三十个城市已经有正在运营的地铁线路，地铁拥有自己独立的运行通道，不存在堵车的问题，因此速度非常快，给人们的生活带来了极大的便利性。文章对地铁车辆的模块化问题进行了简要介绍，分析了地铁车辆模块化设计的有关内容，最后探索了模块化地铁的装配问题。

关键词：地铁车辆；模块化；设计；探索

中图分类号：U270 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）02-0088-02

Abstract： With the continuous development of China's social economy， people's requirements for travel conditions continue to increase， and the subway is a very convenient and rapid way of travel. So far， many cities in China have carried out subway construction planning， and more than 30 cities already have subway lines in operation. As the subway has its own independent operation channel， there is no traffic jam problem， and the speed is very fast. It brings great convenience to people's life. This paper briefly introduces the modularization of metro vehicles， analyzes the related contents of the modularization design of metro vehicles， and finally probes into the assembling problems of the modularization of metro vehicles.

Keywords： subway vehicles； modularization； design； exploration

為了提升地铁车辆设计和生产的速度，地铁生产厂家开始应用模块化的地铁车辆设计和生产方式，这也是当前地铁车辆最常用的一种设计和生产方式。地铁模块通常包括车体模块、内装模块、转向架模块、空调模块等，每个模块都有着不可替代的作用，因此在进行地铁设计和生产时，工作人员应当保证每个模块的功能符合要求，这样才能保证地铁车辆的整体质量。

1 地铁车辆的模块化简介

地铁车辆的模块化，就是指根据地铁车辆各个部分的功能将其划分为多个结构模块，而且每个结构模块都有自己独立的功能，然后所有模块共同组成了一个完整的地铁车辆，这种模块化的方式在地铁车辆的设计、生产等环节都比传统的整车模式的效率要高。地铁车辆的模块具有系列性、通用性、组合性以及标准性的特点[1]。其中，系列性是指每种功能的模块都有一系列的规格用于满足用户对模块的不同需求；通用性是指在进行地铁车辆设计或生产时，只要功能合适，就可以使用以往设计和生产过的模块直接应用到新设计的地铁车辆上；组合性是指根据客户要求，利用不同功能的模块进行组合，就可以设计和生产出满足客户需求的地铁车辆；标准性是指每种类型的地铁车辆模块都有其固定的设计或生产标准，而且其所用的各种零部件也都是标准化的产品。

模块化地铁车辆主要具有以下几项特征。首先，模块化使得地铁车辆在进行生产组装时操作更为简便。在进行地铁车辆的生产组装时，各种地铁车辆模块使得地铁车辆的生产安装过程具有了程式化的特点，只要按照要求将各个模块组装完成即可，可以有效提升地铁车辆的生产效率。其次，地铁车辆的模块化使得地铁在出现故障时，只要及时对故障模块进行更换处理即可，大大减小了地铁维修的工作量，提高了维修效率。再次，地铁车辆模块化使得地铁车辆在设计和生产时的工作都更加简便，而且由于各个模块的标准性特点，使得车辆尺寸的准确性大大提升，并且在各个模块的材料应用上，选择范围更广。另外，地铁车辆模块的组装通常都是在车体进行油漆喷涂之前进行，因此车辆进行组装时拥有比较清洁的环境，从而保证了地铁车辆组装的质量。除此之外，地铁车辆模块化使得材料会出现部分重叠，最终导致地铁车辆的重量加大，这也是地铁车辆模块化需要解决的一项问题。

2 地铁车辆模块化设计

地铁车辆的模块化设计思想来源于大产业生产，这种设计方式可以有效简化设计过程、降低设计难度，从而提高地铁车辆设计的速度，因此模块化设计思想的应用对于地铁车辆的设计和生产有着非常重要的意义。而且，通过各种不同功能模块的组合，可以设计并生产出不同的产品，用于满足不同客户对地铁车辆的要求。地铁车辆通常由车体部分、车辆内装部分、电气牵引部分、制动和风源部分以及列车控制及监控部分等共同构成，每一部分都可以看成是一个单独的模块，这些模块之间依靠统一的接口联系在一起，同种类型的模块可以进行重用和互换，这些模块组装在一起就形成了我们日常所见的地铁车辆[2]。

应用模块化设计方法进行地铁车辆的设计时，需要注意以下几点。首先，通过市场调研的方式了解地铁车辆系统内应用的各种功能模块的生产商家，以及每个厂家的模块的技术特点、应用环境等。其次，对功能相似的模块进行比较分析，方便在设计的时候根据用户要求提出一些建议。再次，还要注意各个模块的特别之处，对于那些有特殊要求的客户，可以单独做一个小类别。下面我们对地铁车辆上的几种常见模块的设计进行介绍。

2.1 司机室模块

司机室模块一般由骨架、电气柜、逃生装置、空调系统等部分共同构成，其中骨架是司机室的整体结构，由前端、侧墙、底架等构成。一般情况下，在司机室前端墙中央设置了紧急逃生装置，这样出现特殊情况车辆无法到达站点时，乘客可以通过紧急逃生装置下车，为乘客安全提供了有力的保障。在进行司机室模块设计时需要注意以下几项问题。首先，司机室模块与地铁车辆其他模块之间的接口选择问题，应当保证在进行连接时的简便性和连接的稳固性。其次，司机室内需要配置的相关设备必须预先装载到模块上，而且需要通过试验确定其性能良好，比如电线槽以及内部配件等。再次，在进行车钩托架的材料选择时，应当注意其强度，最好选择全钢结构的车钩托架。

2.2 车顶模块

地铁车辆车顶模块通常由车顶结构、配线和配管、受电弓等部分组成。车顶模块在进行设计时应当注意以下几点。首先，必须注意车顶模块与空调系统以及受电弓的接口情况，保证连接紧密牢固。其次，在进行总组装前，需要将隔热和隔聲材料、照明系统以及内装等提前装载到车顶模块上。再次，保证雨檐部分可以有效遮盖住外部连接件，从而减少其受雨雪侵蚀的情况，尽量延长其使用寿命。

2.3 侧墙模块

地铁车辆侧墙模块属于分散型模块，每个模块都由车辆侧墙、车辆内墙板、车辆座椅、管线结构等部分组成。在进行侧墙模块设计时需要注意以下几点。首先，尽量采用安装方便的侧墙模块，比如模块中的座椅最好选择无腿结构的，这样座椅与底架之间不会存在连接问题，而且还有效简化了安装程序。其次，在进行最终的总体组装前，需要将隔热和隔声材料、内墙板等部分提前装载到侧墙模块上。再次，在进行地铁车辆总组装时，应当使用侧墙装饰板，把侧墙模块上的一些紧固件都遮盖起来，防止乘客在乘车时私自对这些紧固件进行操作。

2.4 底架模块

底架是地铁车辆的一个重要组成部分，它最大的作用就是承担地铁车辆上部的载荷并且将其传导向整个车体，同时它还需要承担由多种因素导致的横向力以及其它部位传来的冲击力。车辆底架上设置了很多吊梁、线槽、安装座等结构，用于安装地铁车辆所需的各种附属设备。地铁车辆底架模块是一个完整的模块，它通常由底架、防寒材料、管线、车辆地板以及车底的设备箱等部分构成。在进行底架模块的设计时需要注意以下几点。首先，地板设计最好是立柱与地板一体，这样立柱的牢固性比较可靠。其次，地铁车辆的部分车下设备箱比较大，因此只能在进行地铁车辆总体组装时再装载到底架模块上，比如地铁车辆的蓄电池箱。再次，在进行底架模块安装时应当注意将底架上的一些绝缘材料、管线等附属配件固定到地铁车辆底架的T型槽上。第四，在进行地铁车辆总组装前将地板布、管线等部件提前装载到底架模块上。第五，要科学合理的设置预留车体和转向架接口的位置。

2.5 中间端模块

地铁车辆中间端模块是一个整体的模块，它是由骨架、内饰板、空调系统等结构组成。在进行地铁车辆中间端模块设计时应当注意以下几点。首先，中间端模块的结构必须能够满足连挂载荷的要求，这样才能保证地铁车辆的安全性。其次，在进行地铁车辆的总组装之前，必须将内饰板、管线、电气柜等附属设施提前装载到中间端模块上。再次，保证地板具有一定的强度，可以有效支撑渡板，而且还要将载荷从端墙传导至底架边梁，从而保证地铁车辆的质量。

2.6 车钩缓冲模块

地铁车辆的车钩缓冲模块一般包括全自动、半自动以及牵引杆等形式。其中，全自动车钩是一种比较先进的车钩缓冲模块，它可以使地铁车辆的机械、电气等结构进行自动化的连挂和结构，不需要工作人员进行任何辅助工作，地铁车辆司机在司机室按下结构按钮后，就可以实现自动解钩的目的。但是，全自动车钩在检修程序上比较复杂，而且造价也更高，因此在进行车钩缓冲模块的设计时，应当根据客户需求情况选择模块类型，不仅要兼顾经济因素，还要尽量保证模块的实用性。

3 地铁车辆模块化装配

地铁车辆模块化装配与传统的装配方式不同，这种装配方式更为简单快速。在进行地铁车辆的总组装时，只要将上一阶段安装比较困难的一些零部件安装完成即可，因此极大的提升了总组装的效率。在进行地铁车辆模块化装配时，应当严格依照装配程序进行操作，这样可以保证地铁车辆组装的效率和质量，并且充分发挥地铁车辆模块化组装的优势[3]。具体的装配流程是预装配环节、各种地铁车辆模块装配环节、车体组立环节、落车环节以及最后的试验环节。其中，车体组立环节就是用螺栓将车体的几大模块组装起来，包括安装客室门口踏板以及侧门系统等；落车环节主要是安装挡风板、扶手、侧顶板，并且进行车钩、空气装置等部分的连接；而试验阶段又包括动态试验和静态试验，其主要目的是为了测试地铁车辆各模块的性能以及车辆整体的性能，从而保证地铁车辆的质量。

4 结束语

综上所述，地铁车辆模块化是当前比较主流的一种地铁设计和生产方式，地铁车辆模块的使用使得地铁设计和组装的效率都得到了极大的提升，而且在维修方面也更具优势。但是在进行地铁车辆各个模块的设计时，都应当注意一些必须的事项，以此来保证设计的地铁车辆的质量。当然，在进行地铁车辆的装配时也需要严格遵守模块化地铁车辆组装的相关规定，这样才能保证地铁车辆的最终质量，从而保障乘客的人身安全。

参考文献：

[1]孙泽阳.地铁车辆电气布线模块化组装工艺研究[J].科技创新与应用，2018（30）：108-109.

[2]刘建.地铁车辆的模块化探索研究[J].内燃机与配件，2018（07）：223-224.

[3]刘淑燕.佛山地铁三号线车站标准化和模块化设计探讨[J].隧道建设，2017，37（S1）：79-85.