淺談城市軌道車輛環保、節能和輕量化方案

劉淑艷

（長春軌道客車股份有限公司，長春 130062）

淺談城市軌道車輛環保、節能和輕量化方案

劉淑艷

（長春軌道客車股份有限公司，長春 130062）

摘要：《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中指出，我國將堅持把建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點，在選擇出行方式上，綠色環保的交通工具越來越受到青睞，因此，打造低碳節能、綠色環保的地鐵車輛已經是勢在必行。

關鍵詞：環保；節能；輕量化

1　概述

城市軌道交通具有安全舒適、快速環保、運能大和能源消耗少的特點，已經成為城市公共交通的重要組成部分。但是伴隨路網規模的擴大和客運量的劇增，城市軌道交通能源消耗總量也大幅增長。打造低碳節能、綠色環保的地鐵車輛已經是勢在必行。

2　軌道車輛環保設計方案

（1）車輛使用環保、可回收再利用的材料，車輛常用的結構材料、裝飾材料、膠粘劑、油漆涂料、橡塑制品等，將嚴格控制這些材料的有害物質限量，滿足TB/T3139-2006《機車車輛內裝材料及室內空氣有害物質限量》標準的規定。

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

（3）空調系統采用環保型制冷劑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保制冷劑。

（4）空調系統加裝空氣凈化裝置。

（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，進而減少了由于閘瓦的磨耗而產生的粉塵污染。

（7）內飾件表面采用陶瓷噴涂技術，更環保、耐磨、抗刻畫、抗化學試劑腐蝕的優勢,并具有耐高溫、不燃的良好防火特性。

3　車輛節能設計方案

3.1通過優化列車外形，減小外界阻力

列車運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。

車輛與空氣相互運動所受到的空氣阻力是由空氣的粘滯現象產生的。當空氣相對物體表面運動時會產生粘性摩擦，這種粘性摩擦作用不僅會在車輛表面產生摩擦力，形成表面摩擦阻力，而且還會在車輛表面形成復雜的壓力場，使列車頭部空氣壓力大，列車尾部空氣壓力小，甚至出現負壓，形成壓差阻力。另外，由于車輛表面的突出物，如手柄、門窗、轉向架及其上的懸掛件、車輛之間的連接風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車輛模塊化設計減重節能方案

車輛的模塊化設計，是根據車輛各系統的功能和具體結構特征，將車輛各系統的布局和結構進行科學的規劃和設計，最大限度地方便車輛的維護和修理，實現節能減耗。

3.3車輛結構隔熱及密封。

車輛結構隔熱，最大限度減少熱量的傳遞，節約空調負荷。確保車輛的密封，消除空氣對流的途徑。

3.4車輛維護節能方案

大量采用免維護、低維護部件如車鉤部件、空調全封閉壓縮機、車門電機等，以降低維護成本，節約能耗。

3.5空調系統節能方案

根據車輛的運營條件和使用要求采取多種節能方案，實現空調系統舒適、節能、環保，滿足用戶要求。

4　車輛輕量化設計節能方案

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

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行有限元分析，對各種結構進行優化，制定車輛各部件重量分配計劃，所有部件都將嚴格按規定進行空置，確保整車重量目標的實現，以滿足買方對車輛全壽命周期成本最低的期望。在保證強度和壽命要求的前提下，從各個方面進行輕量化設計。

（1）車體輕量化方案。車輛從設計階段就開始采用有限元方法進行車體強度、剛度、模態、疲勞和吊掛件強度、疲勞計算，確保車體滿足相關標準和招標文件要求，在此基礎上不斷對具體結構進行優化，通過合理的結構和型材斷面設計，改善各種載荷條件下的車體應力分布，在實現輕量化設計的同時堅決杜絕因片面追求車體輕量化或單純追求節約原材料而導致車體在應用后期出現裂紋等質量問題。

（2）內部裝飾輕量化方案。內裝產品如內墻板、間壁、座椅、扶手等的結構設計在滿足使用功能和良好性能的基礎上，盡量做到輕量化設計以降低車輛的整體重量；在內裝隔熱材料選取上，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，選擇輕量化的優質隔音降噪材料，在空調下方可采用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。內飾件外表面涂裝采用陶瓷噴涂材料和先進的工藝技術，表面易清潔，易維護，節省能源和維護人力成本。

（3）在結構設計方面，采用集成化模塊化設計，同時對每個部件進行強度受力分析，簡化連接結構，減少連接部件，減輕設計重量，同時增強互換性。

5　結論

在城市軌道車輛的設計階段，根據車輛的運營條件，借鑒國內外城市軌道車輛的制造及管理經驗，充分運用全壽命周期成本分析，制定切實有效的節能、減排方案，提供“綠色環保”的列車，為城市打造一個精品車輛，使之成為未來城市軌道車輛發展的標志性產品。

參考文件：

[1]TB/T3139-2006《機車車輛內裝材料及室內空氣有害物質限量》[Z].