出口斯里兰卡KV线动车组的设计

孟 锰，苏晓峰

（中国南车集团 青岛四方机车车辆股份有限公司 国铁事业部，山东青岛266111）

出口斯里兰卡KV线动车组是中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司（简称四方股份）于2011年研制的动力集中式交-直流电传动宽轨内燃动车组，用于斯里兰卡Colombo Maradana到Avissawella城市间Kelani Valley Line（简称KV线）的城际交通。鉴于当地恶劣的线路条件和运用环境，在设计过程中，始终贯彻系统与零部件配置的系列化、标准化、模块化结构特点与模式，不仅充分借鉴前两批出口斯里兰卡动车组的成功经验，而且针对本批次车辆长度变短、通过曲线半径变小等技术要求，运用成熟的结构和产品，进行集成化、模块化的设计；在生产制造过程中，借鉴四方股份在高速动车组生产制造方面的先进经验，运用精益生产的方式，使该动车组在结构、性能、产品质量等方面有一个全面提升，具有操作维护简便，运输能力大等特点，其各项性能指标均满足斯里兰卡铁路公司的技术规范要求。

1 运用环境

2 主要技术参数

3 动车组编组

KV线动车组采用7辆编组方式，由1辆动车（MCG）、5辆三等拖车（TC3KV）和1辆驾驶拖车（DDCG）组成，动车组全长114.681m，定员1 020人，最大超载可达1 395人，如图1所示。

图1 KV 线动车组编组图

4 总体布置

4.1 动车（MCG）

动车从前至后依次为司机室、电气室、电机室、动力室、冷却室和车长室6部分。

司机室内主要布置有按照人机工程学设计的操纵台和两个司机座椅等设备。为改善司机的工作条件，在操纵台脚踏处安装了取暖设备，供在高山条件下取暖使用；在操纵台前端中部和副台各安装一台电风扇，并在司机室前窗下部设置两个通风隔栅，由风道引至操纵台前部，提高了司机室的通风效果。

车长室内配置有集成式综合控制柜，设置了控制拖车供电的列控设备、司机与车长通讯联络电话、车长室紧急制动装置、储物柜等设施，室内还设有文件架、急救包、灭火器、用于运送受伤乘客的担架和旗帜、信号灯等设备。为改善司机、车长的工作条件，在动车和驾驶拖车的车长室分别设置了卫生间。

动车平面布置如图2所示。

图2 动车（MCG）平面布置图

4.2 三等拖车（TC3KV）

三等拖车客室两侧各装有2套大开度双开手动侧拉门，方便乘客快速通过。客室内沿车体纵向设置了玻璃钢长条座椅和行李架。车顶安装照明用日光灯、电风扇及自然通风器等设备。客室内设置了足够强度和刚度的扶手杆及坚固耐用的帆布拉手环，在列车运行中方便站立乘客扶持。三等拖车设计定员180人（按6人／m2计算，含座席人员），在超载情况下可达在246人（按9人／m2计算，含座席人员），满足了用户对大运量的要求。

三等拖车的平面布置如图3所示。

图3 三等拖车（TC3KV）平面布置图

4.3 KV线驾驶拖车（DDCG）

KV线驾驶拖车从前至后依次为司机室、车长室和客室。司机室的布置与动车基本相同，车长室设施与动车基本一致。在客室两侧各装有1套大开度双开手动侧拉门，客室内座椅、照明、通风等设备与三等拖车相同，并在客室侧门处设置了残疾人座席和轮椅存放区域。KV线驾驶拖车设计定员120人（按6人／m2计算，含座席人员），在超载情况下可达在165人（按9人／m2计算，含座席人员）。

KV线驾驶拖车平面布置如图4所示。

图4 驾驶拖车（DDCG）平面布置图

4.4 断面图

动车、拖车、驾驶拖车的断面轮廓基本相同，而动车和驾驶拖车的车长室设有瞭望窗。如图5所示。

图5 驾驶拖车车长室及客室断面

5 主要结构及特点

5.1 车体钢结构

车体钢结构的设计充分吸收了前两批出口车辆在运用中的经验，针对当地气候特点和线路条件，及本批次车辆长度变短、通过曲线半径变小等技术要求，进行全新的设计。采用整体承载全钢焊接的结构，主要由底架、侧墙、车顶、外端墙、司机室（仅动车与驾驶拖车有）等组焊成筒型承载结构，保证车体强度和刚度。其中车顶、侧墙、外端墙和波纹地板采用1.4003不锈钢板，主要承载部位采用Q310GNH、Q355GNH和Q295GNH高强度耐候结构钢，在一些容易被腐蚀的重要区域，如侧门入口处等，采用06Cr19Ni10不锈钢板。并根据用户提出的超载要求，对登车梯等重要部位的结构强度进行了加强。车体的强度、刚度均通过强度计算和静强度试验进行验证。

5.2 转向架

为了使车辆能够安全通过线路最小70m的水平曲线半径、连续长大坡道以及斯里兰卡铁路恶劣的线路条件，在充分借鉴原转向架成功经验的基础上，对构架、轮对、轴箱、一系悬挂结构和参数、二系悬挂结构和参数、基础制动结构和参数等进行了适应性的优化设计，对垂向油压减振器、横向油压减振器的性能参数和安装结构作了适应性改进。通过仿真计算，对悬挂参数和设计结构进行验证；通过试验线路的70m曲线通过试验，对小曲线通过的安全性进行了验证，确保线路运行的安全性满足要求。

5.3 动力系统

动车组由一台标定功率为1 500kW的MTU12V4000R41型柴油机和一台额定容量为2 000 kVA的三相凸极式无刷励磁同步发电机组成的柴油发电机组提供牵引动力，柴油发电机组主发电机转子与柴油机曲轴通过柔性盘相连，主发电机外壳与柴油机机体通过加工的连接箱相连，主发电机与柴油机组成柴油发电机组后再弹性地落装在车体上，以保证主发电机与柴油机的同心度，减轻柴油发电机组振动。

该型柴油机采用电子控制，电控燃油喷射，装有机油热交换器、机油滤清器、气缸盖设有气阀旋转机构，采用高温和中冷两套冷却系统，具有燃油直接喷射、水冷、废气涡轮增压以及增压空气中间冷却的功能和共轨式燃油直接喷射系统的特点，能够提供适合于各种速度范围下的、足够高的喷射压力。并设有电子控制下的紧急停车装置。由于采用电子控制技术，不仅提高了使用经济性，而且改善了排放的环保性。动车组采用了成熟的柴油机、发电机、碱性蓄电池等产品，因此具有较高的可靠性和免维护性。

5.4 控制系统

动车组的控制系统采用PLC控制装置，实现整车逻辑控制无触点化，比较完善的提供了从恒功率励磁控制到动车逻辑控制，有利于数据信息的综合处理和利用，提高了动车电气系统故障排查，简化了系统的正常维护。通过该控制系统可实现司机操作指令的接收和处理、恒功励磁控制、电阻制动控制、动车运行逻辑控制、通讯控制、辅助系统控制，故障检测、诊断、保护以及相关数据记录，相关参数组织、显示以及处理参数修改，动车组可以实现两列重联运行以增加运能，并且端部电气等接口能够与前两批次的动车组兼容。在司机室操作台上安装一台触摸式液晶彩色显示屏，是动车控制和诊断的人机交互界面，显示屏为司机监控车载设备提供了充分的信息，并帮助司机发现动车组运行的异常，提出补救措施和建议。强大的人机交互功能，使动车组操作简洁，具有较高安全性。

5.5 制动系统

动车组安装有符合UIC标准的克诺尔自动式空气制动系统，用于实施整列车制动或重联编组列车制动。在制动时，通过安装在司机室操作台上的自动制动阀发出制动指令，通过列车管传递到整列动车组，实现对动车组的制动控制。该系统具有阶段制动和阶段缓解功能。在司机室和车长室内还设置了紧急制动阀，当动车组运行异常时，司机或车长可使用该阀对列车实施紧急制动。紧急制动工况下，柴油机自动卸载，动车组牵引动力自动切除。另外在司机室操作台上设有单独制动阀，用于动车或驾驶拖车的单独制动和单独缓解。

动车上除配置空气制动机外还设置了电阻制动装置。当动车实施电阻制动时，动车空气制动被自动解除。一旦电阻制动发生故障，动车自动空气制动才能被激活。

动车组采用双管供风，分别设置了列车管、总风管，贯穿整列车。其中列车管的主要作用为传递列车的制动指令；总风管主要作用为提供列车制动用风和辅助设备用风。在每节车的两端列车管、总风管路上均设有折角塞门，当管路异常漏泄时，通过该塞门将总风管或列车管隔离。在列车管通往各阀的支管通路上设有带铅封处理的截断塞门，紧急情况下破封操作用于隔离故障的制动设备，维持动车组运营。

6 结束语

该动车组的研制，充分考虑了车辆运用环境和用户的使用习惯，采用国内铁路车辆成熟可靠结构的先进技术，提高了车辆的使用和维护性能，具有较高的先进性和可靠性，各项性能指标均满足用户的要求，为进一步开拓国际市场打下了坚实的基础。