城市轨道交通车辆车体内装的认知

项目12　城市轨道交通车辆内装

【项目描述】

车体内装是保证乘客舒适性的一部分,它一般是指车体钢结构以内到内墙板、内顶板及地板布所包括的各部件,它不仅要求具有良好的隔声、隔热性能,而且要求造型美观、色彩新颖,以便为乘客创造良好的乘坐环境。另外还选用不燃、阻燃、少烟、低毒的材料,以保证乘客的安全。内装设计除需要考虑与车体结构和车内设备之间连接关系外,还要结合所在城市历史、文化特点及标书中的要求进行总体优化。

司机室也称为驾驶室,它不仅是驾驶员的工作场所,也是整个车的重要组成部分。司机室为驾驶员提供便利的工作条件,对乘员提供舒适的乘坐条件,保护他们免受或减少车辆行驶时的振动、噪声的侵袭以及外界恶劣气候的影响。司机室应具有合理的外部形状,在行驶时能有效地引导周围的气流,以减少空气阻力,减少能源消耗。一般城市轨道交通车辆司机室机电设备包括司机台、控制屏柜、综合屏柜、司机室照明、司机室电热、前照灯、刮雨器、电热玻璃、遮阳帘、终点站显示器、左/右侧屏、车载无线电系统、车载PIS系统、ATO系统及司机室线槽等。这些电气设备与客室内电气设备及车下电气设备共同完成车辆的牵引、制动、开关门、空调、照明、广播、紧急对讲、客室监视及列车自动控制、车辆通信、车辆与地面通信等功能。

【学习目标】

通过学习城市轨道交通车辆内装发展、内装的设计原则、结构和基本组成等,掌握目前国内轨道交通车辆车体内装的基本情况。了解城市轨道交通车辆司机室设备组成和基本功能等,掌握西安地铁2号线车辆司机室设备组成和基本功能。

【技能目标】

能够掌握城市轨道交通车辆内装的基本功能、设计原则及模块化结构的优点。能够掌握城市轨道交通车辆司机室基本功能和设备组成。

任务1　城市轨道交通车辆车体内装的认知

【活动场景】

在城市轨道交通车辆段检修地基现场教学,或用多媒体展示城市轨道交通车辆内装风格和结构。

【任务要求】

了解城市轨道交通车辆内装的基本功能、设计遵循的原则和典型模块化结构的作用。

【知识准备】

(1)车体内装概述

车体内装按车的基本结构主要包括底架、侧墙和端墙、车顶等几大部件。它是保证乘客舒适性的一部分,不仅要求具有良好的隔声、隔热性能,而且要求造型美观、色彩新颖。

1)底架

一般地铁车辆所采用的底架(如广州地铁)由地板、地板布、支撑梁、隔声、隔热材料和阻尼浆等组成。早期北京地铁车辆地板有的用胶合板组成,后来为了解决防火等问题,均采用铝蜂窝夹层复合铝板制成。

地板布一般都由聚氯乙烯(PVC)制成,厚度一般为2～3mm,具有耐磨、防滑、防火、抗化学腐蚀和易清洗等特点。

北京早期地铁车辆,普遍采用木梁作为支撑梁,后来地铁车辆为了防火采用金属材料做支撑梁,在支撑梁与金属地板之间,有的车辆设有由橡胶制成的减振元件,起减振和隔断热桥的作用。在地板和金属地板之间安装有超细玻璃棉或矿渣棉等隔声、隔热材料。

2)侧墙和端墙

侧墙与端墙的结构基本相似,均由墙板、支撑梁、隔声、隔热材料和阻尼浆组成。

早期北京地铁车辆侧墙与端墙板采用两面黏结塑料贴血板的胶合板,支撑梁采用木质件,隔声、隔热材料采用超细玻璃棉和阻尼浆。该结构的突出缺点是防火性能差。因电线老化易造成车辆火灾。针对这一安全隐患,对后期生产的车辆进行技术改进,主要措施是减少木材用量和对使用的木质件进行防火处理,采用复合铝板代替胶合板,使车辆防火性能得到极大改善。

目前,上海、广州地铁车辆的侧墙和端墙的墙板采用非饱和聚酯玻璃钢板黏结泡沫状密胺树脂和铝板的复合板,支撑梁采用金属梁,隔声、隔热材料采用矿渣棉并用铅铂包装,金属铝墙的内表面涂有阻尼浆。深圳地铁车辆亦采用类似结构。

3)车顶

在内装设计中,车顶是较为复杂的一个部件,因为在该部件上需要安装风扇或空调风道幅流风机及风口、灯具、立柱等设备,因此,顶板的安装应当与上述设备统一考虑进行整体优化,才能收到良好效果。

北京早期地铁车辆的车顶安装风扇,目前,绝大多数地铁车辆设有空调,安装风扇的结构已经淘汰。设有空调地铁车辆车顶的风道设在车顶中部,由铝合金薄板制成,整个风道外表面均覆盖隔热材料,以防止风道与外界热量交换的损失和结露,风道的出风口在风道底部的两侧,灯带设在风道的两侧。立柱上端固定在内顶板骨架上,内顶板由具有表面涂层的铝蜂窝夹层复合铝板制成,其悬吊及支撑梁由金属材料制成,隔热、隔声材料为矿物棉,由铝铂包装而成,在顶板的内表面涂有阻尼浆。内装中装饰件较多,在维护中一般是处理墙面划伤与地板布脱胶及侧板、顶板和内装件的损坏、连接件松动等。

(2)客室内装设计原则

车体内装设计遵循如下设计原则：

①各车型的基本结构形式(除司机室)和风格相同,以实现客室零部件的通用性和互换性。

②内部装饰以车体纵向中心为对称,车体内装饰美观大方,色调协调、明快、柔和,具有现代气息并适当考虑该城市的人文历史特色。

③车辆内部的总体布局、装饰具有现代美学观点,造型线条流畅,内装饰高雅、美观、大方,内装饰的设计不局限于功能设计,同时体现出时尚；在视觉上,使用完全协调一致的颜色和质地。

④在设计中,充分考虑人机工程学,保证乘客乘坐的舒适性,给乘客更舒适、方便的乘车环境。

⑤在结构上,具有良好的密封以防水、防尘性能。

⑥应用材料应不受气候条件的影响,牢固可靠,同时易于保养和清洁。

⑦尽量不使用外露紧固件,使整体内装协调统一。

⑧易磨损部位采用具有较高耐久性的表面喷涂处理。

⑨通过采用高性能隔声、隔热、减振材料,提高车体隔声、隔热性能,提高乘坐环境舒适性。

⑩具有良好的防火性能。

车辆钥匙系统设计根据车辆运营的安全性和维护的便捷性、适用性的原则,进行分类和统一,一般将钥匙系统分为3级。

所有内装材料包括黏结剂,符合环保要求。

人机工程学设计车辆内装采用了适合于乘客群体的人机工程学设计。根据该地区所对应的人体数据,对内装部分的功能设备(如座椅、扶手等)进行分析设计。提高乘坐的舒适性。

【任务实施】

以西安地铁2号线车辆内装为例进行研究。

西安地铁2号线车辆在造型、装饰和车头设计上有现代列车的造型特点,体现现代城市运输系统的时尚；还考虑了西安的人文历史特色。车体的内部装饰、布置、车内设施达到国际水平。

西安地铁2号线车辆内装分两种：带司机室的车辆内装组成和不带司机室的车辆内装组成。

①不带司机室的车辆内部装饰以车体纵向中心为对称,主要有辐流格栅、中顶板、灯带、通风格栅、侧顶板、门口立罩板、侧墙板、地板布、间壁、座椅、扶手、车窗、车侧门、灭火器等组成。(见图12.1)。所使用的材料和制品符合DIN5510和相关中国标准的防火和安全要求。一位端设有1个空调控制柜和1个综合电气控制柜(包括列车网络接口设备及乘客信息系统的车辆网络接口)；残疾人轮椅区；设有8对双开电动内藏门；客室内部设纵向排布的座椅；座椅下部设有干粉灭火器、8个扬声器、8个动态线路地图及8个LCD信息显示器、2个客室监视摄像头；2个门内部紧急解锁装置；2个车外紧急解锁装置等。

图12.1　西安地铁2号线车辆内装结构断面

②车顶二次骨架。车顶二次骨架由纵梁和横梁组成,通过中间吊、侧吊和安装螺栓固定在车体钢结构的T形滑槽内,安装方便,固定牢靠。纵梁和横梁均为铝型材,如图12.2所示。

图12.2　西安地铁2号线车辆内装车顶二次骨架结构断面

二次骨架由纵梁和横梁组成,通过T形安装螺栓与车顶钢结构的中间吊、侧吊固定,安装方便,固定牢靠。纵梁和横梁均为铝型材。二次骨架为车顶内装的其他部位(中顶板、格栅、灯具以及侧顶板)提供了良好的安装平台。为保证整车车顶内装效果,要求二次骨架整车纵向平面度不超过2mm。

③辐流格栅。辐流格栅采用铝型材挤压成形,上面开有送风口,辐流风机搅拌空气通过辐流格栅上的风口往客室内送风,给乘客提供舒适的环境。辐流格栅的安装通过用螺钉固定在二次骨结构上,便于辐流风机的检修。

④中顶板。中顶板采用铝板压型结构,表面喷漆处理。中顶板靠近车体中心侧安装时先用M4钉预安装在二次骨结构上,然后幅流格栅压住中顶板,通过幅流格栅的固定而最终实现安装。中顶板远离车体中心侧同样先用螺钉预安装在二次骨结构上,最终通过送风格栅的固定而固定。每两块中顶板之间留有10mm自然间隙,美观且便于安装,安全牢固,具体结构如图12.3所示。

图12.3　西安地铁2号线车辆中顶板结构

⑤侧顶板。侧顶板选用铝型材表面喷漆处理侧顶板断面形状,如图12.4所示。侧顶板安装在车顶两侧,均为可开启式的活门结构,其中折页固定在车顶二次骨结构上,锁挡板固定在侧板上。这种活门结构便于里面的机构和设备的检修。

⑥侧墙板。侧墙板采用进口聚酯玻璃钢材料糊制成形,厚度为4mm,具体布置如图12.5所示。侧墙板安装采用不锈钢骨架支撑,墙板上边缘伸入到侧顶板内部,下边缘伸入到下墙板内部,用螺钉和3M尼龙搭固定在侧墙钢结构上,内墙板上、下两边用螺钉固定,窗口四周用3M尼龙搭固定在不锈钢骨架梁上,与地板接触地方设有1.5mm厚不锈钢踢脚线表面拉丝成形,用3M胶带和螺钉固定在侧墙板上,便于密封、清洁,如图12.6所示。

图12.4　西安地铁2号线车辆侧顶板结构

⑦间壁。在车体的一二位端设有间壁(电气柜),材料采用玻璃钢,厚度为5mm。分左、中、右3个组成部分,下部设踢脚板,用1mm不锈钢板压制成形,表面拉丝,通过3M尼龙搭与间壁内侧下部连接。间壁上装有扶手,左、中、右3个部分均设有检查门,其中,中间部分还设有信息显示器安装孔,整个间壁与车顶、侧墙、端墙、底架用螺栓连接。图12.7为西安地铁2号线车辆间壁结构。

图12.5　西安地铁2号线车辆侧墙板结

图12.6　西安地铁2号线车辆不锈钢踢脚线结

⑧地板及地板布。地板采用在波纹钢板上面铺设铝蜂窝隔音地板(厚18mm,计权空气声隔声量28dB(A))和粘贴地板布的非木结构形式。地板使用难燃性材料,具有良好的隔音、隔热性能。地板布选用PVC聚合材料,施胶粘接在铝地板上,接缝处采用焊接的方式接口。采用宽幅地板布减少接缝。地板布的厚度为3mm,具有抗压、抗拉、耐磨、防火、防滑、隔热、吸音、减振、耐酸、耐碱、寿命长、不开裂等特性,而且具有美观、易于清洁的特点。客室周边地板布和钢结构焊接用以支撑铝地板的角铁之间施以密封胶,在门区处采用防滑踏板压住地板布。地板及地板布的安装牢固可靠,在长期运营中能保证良好的外观质量。

⑨隔音毡与防寒材。为降低车下设备(如空压机组、转向架等)主要噪声源区域的车内噪声,在不锈钢波纹地板上粘有1.2mm厚度进口静香隔音毡,达到减振降噪的作用。同时在地板、侧墙及车顶装有密度为24kg/m3的超细玻璃丝棉,隔断车内外的传热途径,更好地保持车内的温度。

(3)带司机室的拖车内部装饰组成

1)拖车的内部分为客室和司机室两部分

Tc客室：二位端设有1个空调控制柜和一个综合电气控制柜(包括列车网络接口设备及乘客信息系统的车辆网络接口)；设有8对双开电动内藏门；客室内部设有纵向排布的座椅；座椅下部设有干粉灭火器；6个扬声器,8个动态线路地图及6个LCD信息显示器、2个客室监视摄像头；4个门内部紧急解锁装置；2个车门外部紧急解锁装置等。

图12.7　西安地铁2号线间壁结构

2)司机室内部装饰

司机室内部装有前端墙板、侧墙板、平顶板、间壁、间壁门、前端逃生门、紧急疏散梯、电器控制柜(包括开关屏、继电器屏、车辆音频及视频控制器主机、车辆网络控制传送装置等)；司机台(包括司机控制器、各种操作开关及按钮、无线电台系统车载设备、ATO及TOD显示器、乘客信息系统操作板等主要设备)、可旋转的司机座椅、终点站显示器、2个客室监视摄像头、CCTV车辆监视显示器、电热装置、灭火器等。

3)前端墙板、侧墙板、塞拉门罩板、逃生门罩板采用进口聚酯玻璃钢材糊制成形,在左侧

墙板上安装有按钮和仪表屏,充分利用了司机室内空间。

侧门扶手表面采用不锈钢拉丝处理,美观大方。

司机室间壁为铝蜂窝材质,表面喷塑处理,并在侧面设有呼吸面罩,供紧急情况下司机使用,充分体现了人性化的设计理念。图12.8为西安地铁2号线司机室内装饰。

司机室间壁门采用铝蜂窝结构,并带有可观察窗口。

司机室座椅采用国际设计思路,可前后、左右调整,并且座椅靠背角度可调整30°。

司机室平顶板为铝蜂窝材质,表面喷塑处理。上部设有通风口。

司机室左前端设有前端逃生门及紧急疏散梯,体现了"以人为本"的设计思路。

司机室内所有内饰件防火标准均为DIN5510.

图12.8　西安地铁2号线司机室内装饰

(4)车辆钥匙系统的钥匙设计

车辆钥匙系统影响到车辆运营的安全性和维护的便捷性。根据车辆运营、维护、清洁等实际需求,对列车钥匙系统进行分类和统一,避免以往钥匙种类多、使用不便的缺点。根据列车运营安全重要性、设备维护便捷性、适用性的原则和钥匙统型的需要将钥匙系统分为3级。

钥匙系统分级原则：一级司机驾驶用开关钥匙；二级出人可机室门用钥匙；三级通用钥匙一级司机控制器；二级司机室侧门、司机台柜门、司机室电气柜检查门、客室侧门、切除锁客室侧门；三级四角钥匙车内侧顶板活门、空调回风检查门、客室电气柜检查门、电热器罩板盖、车下设备检查门、司机室后端间壁门锁。

【效果评价】

评价表

续表

任务2　城市轨道交通车辆司机室的认知

【活动场景】

在城市轨道交通车辆段检修地基现场教学,或用多媒体展示城市轨道交通车辆司机室设备和主要功能。

【任务要求】

掌握城市轨道交通车辆司机室设备构成及其基本功能。

【知识准备】

(1)司机室布局

司机室内部装有前端墙板、侧墙板、平顶板、间壁、间壁门、前端活门、门机构检查门、车窗、内藏门、内藏门罩板、前端逃生门、紧急疏散梯、逃生门罩板、电器柜、司机台、司机座椅、扶手、灭火器等组成,内部布置如图12.9所示。

前端墙板、侧墙板、前端活门、塞拉门罩板、逃生门罩板均采用进口聚酯玻璃钢材料糊制成形,在左侧墙板上安装有电热器及显示屏,充分利用了司机室内空间。侧门扶手表面采用不锈钢拉丝处理,美观大方。司机室间壁为铝蜂窝材质,表面喷塑处理,并在侧面设有呼吸面罩,供紧急情况下司机使用,充分体现了人性化的设计理念。司机室间壁门采用铝蜂窝结构,并带有可观察窗口。司机室座椅采用国际设计思路,可前后、左右调整,并且座椅靠背角度可调整30°。司机室平顶板为铝蜂窝材质,表面喷塑处理。上部设有通风口。司机室左前端设有前端逃生门及紧急疏散梯,司机室内所有内饰件防火标准均为DIN5510.

(2)司机室电气设备

司机室电气设备主要包括司机台、控制屏柜、综合屏柜、司机室照明、司机室电热、前照灯、刮雨器、电热玻璃、遮阳帘、终点站显示器、左/右侧屏、车载无线电系统、车载PIS系统、ATO系统及司机室线槽等。这些电气设备与客室内电气设备及车下电气设备共同完成车辆的牵引、制动、开关门、空调、照明、广播、紧急对讲、客室监视及列车自动控制、车辆通信、车辆与地面通信等功能。

图12.9　司机室内部布置

【任务实施】

(1)司机室电气设备认识

司机室电气设备认识,设备布置如图12.10所示。

1)司机台

司机台只装在Tc车上,供司机驾驶列车用。在结构上,整个司机台分两部分：台面设备和台下箱柜(见图12.11)。司机台台面一般采用玻璃钢材料,台下箱柜采用钢板材料。整个司机台在底部通过螺栓与车体固定。在功能上,司机台分为列车牵引控制、制动控制、门控制、无线电台控制、空调控制、自动列车控制、前照灯控制及列车故障诊断等功能。司机台台面设有无线电台控制器、监控显示屏、ATO显示屏、双针压力表、司机控制器、按钮及指示灯等。司机台左侧柜设有车载电台主机、司机台用电气连接器；右侧柜内有刮雨器水箱。图12.12为司机室台面布置。

图12.10　司机室设备

1-筒灯；2-无线电台天线；3-ATO天线；4-客室状态监视器；5-终点站显示器；6-遮阳帘；7-右侧屏； 8-司机台；9-前照灯；10-扬声器；11-左侧屏；12-控制柜；13-综合柜；14-PIS天线

指示灯明细：

图12.11　司机台下箱柜布置

图12.12　司机室台面布置

按钮板1明细：

按钮板2明细：

按钮板3明细：

按钮板4明细：

续表

2)综合柜

柜内设备组成：CC机柜、控制用空气开关、控制用继电器。

柜内控制开关明细：

3)右侧屏

右侧屏组成：蓄电池电压表、网压表、按钮、开关。

右侧屏明细：

续表

4)左侧屏

右侧屏组成：按钮。

右侧屏明细：

(2)司机室机械设备

Tc车前端设有司机室。司机室的设备布置科学合理,符合人体工程学,便于使用和维修。司机室内所有设备均满足BS6853-1999或DIN5510标准的防火要求。当司机坐在座椅上,可以通过调节座椅高度及角度方便而清楚地观察前方信号、接触轨、轨道设备、前方轨道和车站。司机室布置既保证清楚的外部视野又方便司机工作,司机视野符合UIC651标准要求。当司机室遇到火灾事故,司机可以利用急救箱中呼吸面罩进行自救。同时可以利用司机室灭火器进行灭火。

1)司机室座椅

①体重调节。在座椅空载状态下,通过转动座椅的体重调节杆可将座椅调至适合驾驶员体重的最佳使用状态。指示标签上可显示所调数值。为了防止对驾驶员的健康造成伤害,有必要在车辆启动前对体重调节进行检查并适当调整。调节范围为60～130kg.图12.13为座椅体重调节。

图12.13　座椅体重调节

②高度倾角调节。将座椅前后的高度-倾角调节手柄扳动,可调节座椅前后倾角,该倾角调节可有级固定在调节范围内任意位置。通过配合调节前后的倾斜量可同时调节座椅的高度,图12.14为高度倾角调节。

③坐深调节。可单独对坐垫的前后坐深方向进行调节。上抬手柄按钮(椭圆范围内)可将坐垫沿前后方向拉出或缩进于所需位置上,图12.15为坐深调节。

图12.14　高度倾角调节

图12.15　坐深调节

④靠背倾角调节。通过调节座椅右侧的按钮可调节靠背的角度(见椭圆范围内),图12.16为靠背倾角调节。

⑤前后调节。通过调节座椅右侧的按钮(见椭圆范围内)可实现座椅整体的前后调节。 图12.17为靠背前后调节。

图12.16　靠背倾角调节

图12.17　靠背前后调节

⑥左右旋转调节。通过调节座椅左侧的按钮可实现座椅整体的旋转调节。图12.18为座椅左右旋转调节。

2)逃生装置

①逃生门。本紧急疏门为上翻形式,打开后由两根空气弹簧支撑,在正常状况下,紧急疏散门处于锁闭状态；在紧急情况下,按照紧急操作标签的指示,可手动将紧急疏散门打开,配合紧急疏散梯,以用于疏散人群。使用结束后可方便回收。

②开关方法。正常情况下,紧急疏散门应处于锁闭状态。当发生紧急情况时,可按操作标志打开紧急疏散门,扳动红色锁把手至开位,向外轻轻一推,疏散门将自动打开(见图12.19)。

图12.18　左右旋转调节

图12.19　疏散门开启示意图

【效果评价】

评价表

续表

项目小结

车体内装一般分为底架、侧墙、端墙、车顶等几大部件。它是保证乘客舒适性的一部分,不仅要求具有良好的隔声、隔热性能,而且要求造型美观、色彩新颖。选用不燃、阻燃、少烟、低毒的材料,以保证乘客的安全。内装设计除考虑与车体结构和车内设备之间连接关系外,还结合所在城市历史、文化特点。

司机室也称为驾驶室,一般城市轨道交通车辆司机室机电设备包括司机台、控制屏柜、综合屏柜、司机室照明、司机室电热、前照灯、刮雨器、电热玻璃、遮阳帘、终点站显示器、左/右侧屏、车载无线电系统、车载PIS系统、ATO系统及司机室线槽等。这些电气设备与客室内电气设备及车下电气设备共同完成车辆的牵引、制动、开关门、空调、照明、广播、紧急对讲、客室监视及列车自动控制、车辆通信、车辆与地面通信等功能。

复习思考题

1.车体内装组成有哪些?

2.客室内装设计遵循什么原则?

3.西安地铁2号线客室内装主要包括哪些部件?

4.司机室电气设备主要有哪些?