劉淑艷

（長春軌道客車股份有限公司，長春 130062）

淺談城市軌道車輛環(huán)保、節(jié)能和輕量化方案

劉淑艷

（長春軌道客車股份有限公司，長春 130062）

摘要：《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中指出，我國將堅(jiān)持把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)，在選擇出行方式上，綠色環(huán)保的交通工具越來越受到青睞，因此，打造低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的地鐵車輛已經(jīng)是勢在必行。

關(guān)鍵詞：環(huán)保；節(jié)能；輕量化

1　概述

城市軌道交通具有安全舒適、快速環(huán)保、運(yùn)能大和能源消耗少的特點(diǎn)，已經(jīng)成為城市公共交通的重要組成部分。但是伴隨路網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和客運(yùn)量的劇增，城市軌道交通能源消耗總量也大幅增長。打造低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的地鐵車輛已經(jīng)是勢在必行。

2　軌道車輛環(huán)保設(shè)計(jì)方案

（1）車輛使用環(huán)保、可回收再利用的材料，車輛常用的結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料、膠粘劑、油漆涂料、橡塑制品等，將嚴(yán)格控制這些材料的有害物質(zhì)限量，滿足TB/T3139-2006《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（2）控制車輛噪聲，提高乘客乘坐的舒適性。車輛內(nèi)部的噪聲會直接影響乘客乘坐的舒適性，噪聲達(dá)到一定的強(qiáng)度會對工作人員、乘客等造成損害。持續(xù)不間斷的高噪聲會給人體帶來壓力感、疲勞感，甚至造成神經(jīng)損傷、聽力等不可挽回的后果。同時(shí)，車輛產(chǎn)生的噪聲也對車輛外部站臺上的人員和周邊環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。減小軌道交通的噪聲，已經(jīng)成為提高人民生活質(zhì)量，保持軌道交通可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

（3）空調(diào)系統(tǒng)采用環(huán)保型制冷劑R407C。R407C是由R32 制冷劑和 R125 /制冷劑再加上R134a制冷劑按一定的比例混合而成，是一種不破壞臭氧層的環(huán)保制冷劑。

（4）空調(diào)系統(tǒng)加裝空氣凈化裝置。

（5）采用鉛酸蓄電池，使用廢棄后可以充分回收再利用。

（6）合理采用電制動，降低了車輛閘瓦的使用，進(jìn)而減少了由于閘瓦的磨耗而產(chǎn)生的粉塵污染。

（7）內(nèi)飾件表面采用陶瓷噴涂技術(shù)，更環(huán)保、耐磨、抗刻畫、抗化學(xué)試劑腐蝕的優(yōu)勢,并具有耐高溫、不燃的良好防火特性。

3　車輛節(jié)能設(shè)計(jì)方案

3.1通過優(yōu)化列車外形，減小外界阻力

列車運(yùn)行中所受到的阻力可以分為基本阻力和附加阻力兩部分。附加阻力包括坡道、彎道、隧道和起動阻力等，基本阻力分為機(jī)械阻力和空氣阻力。其中，列車空氣阻力又分為表面摩擦阻力、壓差阻力和干擾阻力。

車輛與空氣相互運(yùn)動所受到的空氣阻力是由空氣的粘滯現(xiàn)象產(chǎn)生的。當(dāng)空氣相對物體表面運(yùn)動時(shí)會產(chǎn)生粘性摩擦，這種粘性摩擦作用不僅會在車輛表面產(chǎn)生摩擦力，形成表面摩擦阻力，而且還會在車輛表面形成復(fù)雜的壓力場，使列車頭部空氣壓力大，列車尾部空氣壓力小，甚至出現(xiàn)負(fù)壓，形成壓差阻力。另外，由于車輛表面的突出物，如手柄、門窗、轉(zhuǎn)向架及其上的懸掛件、車輛之間的連接風(fēng)擋和車頂受電弓和其他裝備等，以及車輛之間的間隙還會引起干擾阻力。

3.2車輛模塊化設(shè)計(jì)減重節(jié)能方案

車輛的模塊化設(shè)計(jì)，是根據(jù)車輛各系統(tǒng)的功能和具體結(jié)構(gòu)特征，將車輛各系統(tǒng)的布局和結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，最大限度地方便車輛的維護(hù)和修理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。

3.3車輛結(jié)構(gòu)隔熱及密封。

車輛結(jié)構(gòu)隔熱，最大限度減少熱量的傳遞，節(jié)約空調(diào)負(fù)荷。確保車輛的密封，消除空氣對流的途徑。

3.4車輛維護(hù)節(jié)能方案

大量采用免維護(hù)、低維護(hù)部件如車鉤部件、空調(diào)全封閉壓縮機(jī)、車門電機(jī)等，以降低維護(hù)成本，節(jié)約能耗。

3.5空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案

根據(jù)車輛的運(yùn)營條件和使用要求采取多種節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)舒適、節(jié)能、環(huán)保，滿足用戶要求。

4　車輛輕量化設(shè)計(jì)節(jié)能方案

車輛輕量化可以有效降低能耗、降低車輛振動能量、降低車內(nèi)外噪音、減少輪軌磨耗、減少維修量、減少粉塵等，從而節(jié)約運(yùn)營成本，滿足節(jié)能降耗的要求。

在滿足使用要求的前提下采用輕量化的車輛，可有效降低運(yùn)營能耗和全壽命周期成本。

車輛輕量化首先要分析車輛的各種工況，對車體等各主要承力部件進(jìn)行有限元分析，對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，制定車輛各部件重量分配計(jì)劃，所有部件都將嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行空置，確保整車重量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以滿足買方對車輛全壽命周期成本最低的期望。在保證強(qiáng)度和壽命要求的前提下，從各個(gè)方面進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。

（1）車體輕量化方案。車輛從設(shè)計(jì)階段就開始采用有限元方法進(jìn)行車體強(qiáng)度、剛度、模態(tài)、疲勞和吊掛件強(qiáng)度、疲勞計(jì)算，確保車體滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和招標(biāo)文件要求，在此基礎(chǔ)上不斷對具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過合理的結(jié)構(gòu)和型材斷面設(shè)計(jì)，改善各種載荷條件下的車體應(yīng)力分布，在實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)堅(jiān)決杜絕因片面追求車體輕量化或單純追求節(jié)約原材料而導(dǎo)致車體在應(yīng)用后期出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題。

（2）內(nèi)部裝飾輕量化方案。內(nèi)裝產(chǎn)品如內(nèi)墻板、間壁、座椅、扶手等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足使用功能和良好性能的基礎(chǔ)上，盡量做到輕量化設(shè)計(jì)以降低車輛的整體重量；在內(nèi)裝隔熱材料選取上，采用重量更輕、隔熱性能更高的碳纖棉材料，有效降低車廂內(nèi)部和外部的熱交換；為滿足車輛整體噪音水平，選擇輕量化的優(yōu)質(zhì)隔音降噪材料，在空調(diào)下方可采用6mm福樂斯吸音材料；在鋁蜂窩地板與鋁地板間安裝吸音材料，在鋁地板上粘貼吸音板。內(nèi)飾件外表面涂裝采用陶瓷噴涂材料和先進(jìn)的工藝技術(shù)，表面易清潔，易維護(hù)，節(jié)省能源和維護(hù)人力成本。

（3）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用集成化模塊化設(shè)計(jì)，同時(shí)對每個(gè)部件進(jìn)行強(qiáng)度受力分析，簡化連接結(jié)構(gòu)，減少連接部件，減輕設(shè)計(jì)重量，同時(shí)增強(qiáng)互換性。

5　結(jié)論

在城市軌道車輛的設(shè)計(jì)階段，根據(jù)車輛的運(yùn)營條件，借鑒國內(nèi)外城市軌道車輛的制造及管理經(jīng)驗(yàn)，充分運(yùn)用全壽命周期成本分析，制定切實(shí)有效的節(jié)能、減排方案，提供“綠色環(huán)保”的列車，為城市打造一個(gè)精品車輛，使之成為未來城市軌道車輛發(fā)展的標(biāo)志性產(chǎn)品。

參考文件：

[1]TB/T3139-2006《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》[Z].