孟 錳，蘇曉峰

（中國(guó)南車集團(tuán) 青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 國(guó)鐵事業(yè)部，山東青島266111）

出口斯里蘭卡KV線動(dòng)車組是中國(guó)南車集團(tuán)青島四方機(jī)車車輛股份有限公司（簡(jiǎn)稱四方股份）于2011年研制的動(dòng)力集中式交-直流電傳動(dòng)寬軌內(nèi)燃動(dòng)車組，用于斯里蘭卡Colombo Maradana到Avissawella城市間Kelani Valley Line（簡(jiǎn)稱KV線）的城際交通。鑒于當(dāng)?shù)貝毫拥木€路條件和運(yùn)用環(huán)境，在設(shè)計(jì)過程中，始終貫徹系統(tǒng)與零部件配置的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與模式，不僅充分借鑒前兩批出口斯里蘭卡動(dòng)車組的成功經(jīng)驗(yàn)，而且針對(duì)本批次車輛長(zhǎng)度變短、通過曲線半徑變小等技術(shù)要求，運(yùn)用成熟的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品，進(jìn)行集成化、模塊化的設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)制造過程中，借鑒四方股份在高速動(dòng)車組生產(chǎn)制造方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用精益生產(chǎn)的方式，使該動(dòng)車組在結(jié)構(gòu)、性能、產(chǎn)品質(zhì)量等方面有一個(gè)全面提升，具有操作維護(hù)簡(jiǎn)便，運(yùn)輸能力大等特點(diǎn)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足斯里蘭卡鐵路公司的技術(shù)規(guī)范要求。

1 運(yùn)用環(huán)境

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 動(dòng)車組編組

KV線動(dòng)車組采用7輛編組方式，由1輛動(dòng)車（MCG）、5輛三等拖車（TC3KV）和1輛駕駛拖車（DDCG）組成，動(dòng)車組全長(zhǎng)114.681m，定員1 020人，最大超載可達(dá)1 395人，如圖1所示。

圖1 KV 線動(dòng)車組編組圖

4 總體布置

4.1 動(dòng)車（MCG）

動(dòng)車從前至后依次為司機(jī)室、電氣室、電機(jī)室、動(dòng)力室、冷卻室和車長(zhǎng)室6部分。

司機(jī)室內(nèi)主要布置有按照人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的操縱臺(tái)和兩個(gè)司機(jī)座椅等設(shè)備。為改善司機(jī)的工作條件，在操縱臺(tái)腳踏處安裝了取暖設(shè)備，供在高山條件下取暖使用；在操縱臺(tái)前端中部和副臺(tái)各安裝一臺(tái)電風(fēng)扇，并在司機(jī)室前窗下部設(shè)置兩個(gè)通風(fēng)隔柵，由風(fēng)道引至操縱臺(tái)前部，提高了司機(jī)室的通風(fēng)效果。

車長(zhǎng)室內(nèi)配置有集成式綜合控制柜，設(shè)置了控制拖車供電的列控設(shè)備、司機(jī)與車長(zhǎng)通訊聯(lián)絡(luò)電話、車長(zhǎng)室緊急制動(dòng)裝置、儲(chǔ)物柜等設(shè)施，室內(nèi)還設(shè)有文件架、急救包、滅火器、用于運(yùn)送受傷乘客的擔(dān)架和旗幟、信號(hào)燈等設(shè)備。為改善司機(jī)、車長(zhǎng)的工作條件，在動(dòng)車和駕駛拖車的車長(zhǎng)室分別設(shè)置了衛(wèi)生間。

動(dòng)車平面布置如圖2所示。

圖2 動(dòng)車（MCG）平面布置圖

4.2 三等拖車（TC3KV）

三等拖車客室兩側(cè)各裝有2套大開度雙開手動(dòng)側(cè)拉門，方便乘客快速通過?？褪覂?nèi)沿車體縱向設(shè)置了玻璃鋼長(zhǎng)條座椅和行李架。車頂安裝照明用日光燈、電風(fēng)扇及自然通風(fēng)器等設(shè)備?？褪覂?nèi)設(shè)置了足夠強(qiáng)度和剛度的扶手桿及堅(jiān)固耐用的帆布拉手環(huán)，在列車運(yùn)行中方便站立乘客扶持。三等拖車設(shè)計(jì)定員180人（按6人／m2計(jì)算，含座席人員），在超載情況下可達(dá)在246人（按9人／m2計(jì)算，含座席人員），滿足了用戶對(duì)大運(yùn)量的要求。

三等拖車的平面布置如圖3所示。

圖3 三等拖車（TC3KV）平面布置圖

4.3 KV線駕駛拖車（DDCG）

KV線駕駛拖車從前至后依次為司機(jī)室、車長(zhǎng)室和客室。司機(jī)室的布置與動(dòng)車基本相同，車長(zhǎng)室設(shè)施與動(dòng)車基本一致。在客室兩側(cè)各裝有1套大開度雙開手動(dòng)側(cè)拉門，客室內(nèi)座椅、照明、通風(fēng)等設(shè)備與三等拖車相同，并在客室側(cè)門處設(shè)置了殘疾人座席和輪椅存放區(qū)域。KV線駕駛拖車設(shè)計(jì)定員120人（按6人／m2計(jì)算，含座席人員），在超載情況下可達(dá)在165人（按9人／m2計(jì)算，含座席人員）。

KV線駕駛拖車平面布置如圖4所示。

圖4 駕駛拖車（DDCG）平面布置圖

4.4 斷面圖

動(dòng)車、拖車、駕駛拖車的斷面輪廓基本相同，而動(dòng)車和駕駛拖車的車長(zhǎng)室設(shè)有瞭望窗。如圖5所示。

圖5 駕駛拖車車長(zhǎng)室及客室斷面

5 主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

5.1 車體鋼結(jié)構(gòu)

車體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分吸收了前兩批出口車輛在運(yùn)用中的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和線路條件，及本批次車輛長(zhǎng)度變短、通過曲線半徑變小等技術(shù)要求，進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。采用整體承載全鋼焊接的結(jié)構(gòu)，主要由底架、側(cè)墻、車頂、外端墻、司機(jī)室（僅動(dòng)車與駕駛拖車有）等組焊成筒型承載結(jié)構(gòu)，保證車體強(qiáng)度和剛度。其中車頂、側(cè)墻、外端墻和波紋地板采用1.4003不銹鋼板，主要承載部位采用Q310GNH、Q355GNH和Q295GNH高強(qiáng)度耐候結(jié)構(gòu)鋼，在一些容易被腐蝕的重要區(qū)域，如側(cè)門入口處等，采用06Cr19Ni10不銹鋼板。并根據(jù)用戶提出的超載要求，對(duì)登車梯等重要部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了加強(qiáng)。車體的強(qiáng)度、剛度均通過強(qiáng)度計(jì)算和靜強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

5.2 轉(zhuǎn)向架

為了使車輛能夠安全通過線路最小70m的水平曲線半徑、連續(xù)長(zhǎng)大坡道以及斯里蘭卡鐵路惡劣的線路條件，在充分借鑒原轉(zhuǎn)向架成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)架、輪對(duì)、軸箱、一系懸掛結(jié)構(gòu)和參數(shù)、二系懸掛結(jié)構(gòu)和參數(shù)、基礎(chǔ)制動(dòng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)等進(jìn)行了適應(yīng)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)垂向油壓減振器、橫向油壓減振器的性能參數(shù)和安裝結(jié)構(gòu)作了適應(yīng)性改進(jìn)。通過仿真計(jì)算，對(duì)懸掛參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證；通過試驗(yàn)線路的70m曲線通過試驗(yàn)，對(duì)小曲線通過的安全性進(jìn)行了驗(yàn)證，確保線路運(yùn)行的安全性滿足要求。

5.3 動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)車組由一臺(tái)標(biāo)定功率為1 500kW的MTU12V4000R41型柴油機(jī)和一臺(tái)額定容量為2 000 kVA的三相凸極式無刷勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)組成的柴油發(fā)電機(jī)組提供牽引動(dòng)力，柴油發(fā)電機(jī)組主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與柴油機(jī)曲軸通過柔性盤相連，主發(fā)電機(jī)外殼與柴油機(jī)機(jī)體通過加工的連接箱相連，主發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)組成柴油發(fā)電機(jī)組后再?gòu)椥缘芈溲b在車體上，以保證主發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)的同心度，減輕柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)。

該型柴油機(jī)采用電子控制，電控燃油噴射，裝有機(jī)油熱交換器、機(jī)油濾清器、氣缸蓋設(shè)有氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，采用高溫和中冷兩套冷卻系統(tǒng)，具有燃油直接噴射、水冷、廢氣渦輪增壓以及增壓空氣中間冷卻的功能和共軌式燃油直接噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)，能夠提供適合于各種速度范圍下的、足夠高的噴射壓力。并設(shè)有電子控制下的緊急停車裝置。由于采用電子控制技術(shù)，不僅提高了使用經(jīng)濟(jì)性，而且改善了排放的環(huán)保性。動(dòng)車組采用了成熟的柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、堿性蓄電池等產(chǎn)品，因此具有較高的可靠性和免維護(hù)性。

5.4 控制系統(tǒng)

動(dòng)車組的控制系統(tǒng)采用PLC控制裝置，實(shí)現(xiàn)整車邏輯控制無觸點(diǎn)化，比較完善的提供了從恒功率勵(lì)磁控制到動(dòng)車邏輯控制，有利于數(shù)據(jù)信息的綜合處理和利用，提高了動(dòng)車電氣系統(tǒng)故障排查，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的正常維護(hù)。通過該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)司機(jī)操作指令的接收和處理、恒功勵(lì)磁控制、電阻制動(dòng)控制、動(dòng)車運(yùn)行邏輯控制、通訊控制、輔助系統(tǒng)控制，故障檢測(cè)、診斷、保護(hù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，相關(guān)參數(shù)組織、顯示以及處理參數(shù)修改，動(dòng)車組可以實(shí)現(xiàn)兩列重聯(lián)運(yùn)行以增加運(yùn)能，并且端部電氣等接口能夠與前兩批次的動(dòng)車組兼容。在司機(jī)室操作臺(tái)上安裝一臺(tái)觸摸式液晶彩色顯示屏，是動(dòng)車控制和診斷的人機(jī)交互界面，顯示屏為司機(jī)監(jiān)控車載設(shè)備提供了充分的信息，并幫助司機(jī)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車組運(yùn)行的異常，提出補(bǔ)救措施和建議。強(qiáng)大的人機(jī)交互功能，使動(dòng)車組操作簡(jiǎn)潔，具有較高安全性。

5.5 制動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)車組安裝有符合UIC標(biāo)準(zhǔn)的克諾爾自動(dòng)式空氣制動(dòng)系統(tǒng)，用于實(shí)施整列車制動(dòng)或重聯(lián)編組列車制動(dòng)。在制動(dòng)時(shí)，通過安裝在司機(jī)室操作臺(tái)上的自動(dòng)制動(dòng)閥發(fā)出制動(dòng)指令，通過列車管傳遞到整列動(dòng)車組，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車組的制動(dòng)控制。該系統(tǒng)具有階段制動(dòng)和階段緩解功能。在司機(jī)室和車長(zhǎng)室內(nèi)還設(shè)置了緊急制動(dòng)閥，當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行異常時(shí)，司機(jī)或車長(zhǎng)可使用該閥對(duì)列車實(shí)施緊急制動(dòng)。緊急制動(dòng)工況下，柴油機(jī)自動(dòng)卸載，動(dòng)車組牽引動(dòng)力自動(dòng)切除。另外在司機(jī)室操作臺(tái)上設(shè)有單獨(dú)制動(dòng)閥，用于動(dòng)車或駕駛拖車的單獨(dú)制動(dòng)和單獨(dú)緩解。

動(dòng)車上除配置空氣制動(dòng)機(jī)外還設(shè)置了電阻制動(dòng)裝置。當(dāng)動(dòng)車實(shí)施電阻制動(dòng)時(shí)，動(dòng)車空氣制動(dòng)被自動(dòng)解除。一旦電阻制動(dòng)發(fā)生故障，動(dòng)車自動(dòng)空氣制動(dòng)才能被激活。

動(dòng)車組采用雙管供風(fēng)，分別設(shè)置了列車管、總風(fēng)管，貫穿整列車。其中列車管的主要作用為傳遞列車的制動(dòng)指令；總風(fēng)管主要作用為提供列車制動(dòng)用風(fēng)和輔助設(shè)備用風(fēng)。在每節(jié)車的兩端列車管、總風(fēng)管路上均設(shè)有折角塞門，當(dāng)管路異常漏泄時(shí)，通過該塞門將總風(fēng)管或列車管隔離。在列車管通往各閥的支管通路上設(shè)有帶鉛封處理的截?cái)嗳T，緊急情況下破封操作用于隔離故障的制動(dòng)設(shè)備，維持動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)。

6 結(jié)束語

該動(dòng)車組的研制，充分考慮了車輛運(yùn)用環(huán)境和用戶的使用習(xí)慣，采用國(guó)內(nèi)鐵路車輛成熟可靠結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)，提高了車輛的使用和維護(hù)性能，具有較高的先進(jìn)性和可靠性，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足用戶的要求，為進(jìn)一步開拓國(guó)際市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。