环保节能产品在青岛地铁3号线车辆中的应用

杨培盛 钟元木

(1.青岛地铁集团有限公司 青岛266071;2.南车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛266111)

青岛地铁3号线作为青岛市的首条地铁线路，首列车已于2013年9月30日下线。车辆设计秉承“世界眼光、国际标准、节能环保、以人为本”的理念，在保证车辆“技术先进、安全可靠”的前提下，积极响应国家建设环境友好型城市的要求，大量采用绿色环保材料和节能产品。以下着重介绍这些环保节能产品在车辆上的应用情况。

1 水性油漆

青岛地铁3号线车辆的车体外表面(见图1)和车内外表面均喷涂水性油漆，该材料在国内地铁车辆尚属首次使用。

图1 青岛地铁3号线列车外观

美国于20世纪70年代开始研究水性油漆，到90年代，欧美和新加坡等发达国家的轨道车辆上已大量使用。水性油漆相对于溶剂型油漆在环保和性能上具有明显优势。

1.1 环保及安全

溶剂型油漆主要以芳香族化合物组成的溶剂作为载体(溶剂含量可达60%以上)，溶剂属于易挥发、易燃、易爆物，喷涂后往往几个月内仍然有刺激性气味，甲醛等有毒物质更是十几年才能完全挥发干净，会对环境造成污染，尤其会危害人体健康。而水性油漆以水作为稀释剂(水含量超过60%)，不含有机溶剂，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI等有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，同时，还具有优异的阻燃性能［1］。总之，水性油漆既环保安全，又可以最大限度地减少对人体健康的损害。

1.2 外观及质量

水性油漆的漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好，具有更好的视觉效果，另外具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变等特点［2］。

水性油漆在环保、阻燃等方面的优越性是溶剂型油漆所不可比拟的，但水性油漆的喷涂工艺和设备要求更高，施工过程中容易产生气泡和针孔等漆膜缺陷，市场价格偏高，因此现阶段尚未完全替代溶剂型油漆。

2 酚醛玻璃钢

青岛地铁3号线车辆的客室座椅(见图2)、司机室内装饰和司机室外罩(见图3)均采用酚醛玻璃钢，在国内地铁车辆属于首次使用。

图2 青岛地铁3号线车辆客室座椅

图3 青岛地铁3号线司机室外罩

在轨道车辆上应用较多的有聚酯玻璃钢、酚醛玻璃钢和环氧玻璃钢，其中酚醛玻璃钢性能最优越、最环保，在阻燃、毒性、烟雾等方面具有明显优势［3］。酚醛玻璃钢是难燃材料，不必添加阻燃剂就可满足阻燃要求，且具有低烟雾释放、低毒性等特点［4］，具有优异的防火性能，可以完全满足世界上最严格BS 6853:1999防火标准。酚醛玻璃钢的燃烧发烟起始温度在500℃之上，在各种树脂起始发烟温度中属于最高一等，发烟程度的最大消光系数为0.02(此值越小表示发烟程度越低)，在各种树脂最大消光系数中居于最低一等［5］。

试验证明:酚醛玻璃钢燃烧发烟量大大低于聚酯玻璃钢和环氧玻璃钢［6］，如图4、5所示。

3 KPB-3J矿棉

青岛地铁3号线车辆的隔热隔音采用KPB-3J矿棉，这是一种不燃、无烟、无毒的环保材料，完全满足BS 6853:1999防火标准［7］。

图4 焖烧状态的发烟量对比

图5 燃烧状态的发烟量对比

KPB-3J矿棉是多孔开孔性材料，吸声系数最高能达到60%，具有良好的吸声、隔音特性;由于其在成型过程中添加了憎水防水剂，憎水率不小于98%，含水率小于2%，具有良好的隔热性能;KPB-3J材料最早使用于舰船的舱室内壁，具有良好的理化性能，并且加工、安装简单，环保无毒，能很好地满足舰船在防火、隔热、隔声、降噪等方面的需要;这种材料在常温下所产生的CO、CO2及CS2气体量很小，且无NO、NO2、HCl、HCN、甲醛等有害气体产生。

4 LED照明灯

青岛地铁3号线车辆的客室照明全部采用LED灯(见图6)，LED灯既节能又环保。其主要材料为硅与铜以及封装用的树脂，无汞污染，也不含铅，不会污染环境，亦不会危害人体健康。因此，LED灯被公认为21世纪的绿色照明。它寿命长，理论使用寿命长达6万～10万h。考虑到在地铁车辆上的实际工作条件，工作时间也可达5万h［8］。青岛3号线24列车的客室照明，在正常运营的情况下［9］，采用LED灯比荧光灯每年可节约用电40万kW·h以上，可节约用电40%以上。

图6 青岛地铁3号线客室LED照明灯

5 无油空压机

青岛地铁3号线车辆的风源系统采用无油空压机(见图7)，在国内地铁车辆中尚属首次使用。无油空压机压缩空气不含油，可提高压缩空气质量，减少空气净化步骤;不存在润滑油乳化的问题，对空压机工作效率没有要求;可减少复杂的系统接口(无滤油器，无凝液回收期)，结构简单、重量轻、低噪声、低振动、环保经济;且无需添加润滑油，几乎免维护，具有更低的寿命周期成本。相比传统空压机，在30年内的维护费用可降低40%［10］。

图7 VV120-T无油空压机示意

6 结语

青岛地铁3号线车辆除采用了上述环保节能产品外，在车辆的设计制造过程中，还采取了轻量化铝合金车体、牵引系统再生制动、空调安装有光等离子空气净化装置、转向架安装湿式轮缘润滑装置和降噪阻尼环等措施。3号线车辆充分体现了节能环保的特点［11］，不仅响应了国家建设资源节约型城市的政策，也为今后青岛地铁车辆选材奠定了良好的基础。

［1］SGS.水性漆防火试验报告［R］.安吉:SGS-CSTC.，Ltd，2013.

［2］魏大卫，唐亮.汽车水性油漆实施的探讨［J］.汽车工艺与材料，2006(1):4-7.

［3］罗情平.酚醛玻璃钢在城轨车辆上的应用［J］.铁道车辆，2011，49(6):26-27.

［4］海军医学研究所.KPB-3J矿棉释放气体定性、定量分析及毒性试验报告［R］.上海:海军医学研究所，2001.

［5］英国标准技术委员会FSH-19.BS 6853:1999旅客列车设计及结构方面的防火实施法规［S］.英国，1999.

［6］SGS.酚醛玻璃钢BS6853防火试验报告［R］.安吉:SGSCSTC.，Ltd，2013.

［7］SGS.KPB-3J矿棉BS6853防火试验报告［R］.安吉:SGSCSTC.，Ltd，2009.

［8］王庆峰.LED照明技术在地铁车辆中的应用［J］.节能，2013，43(5):50-52.

［9］GB/T 7928—2003地铁车辆通用技术条件［S］.北京:中国标准出版社，2003.

［10］克诺尔.无油空压机在轨道车辆上的应用［G］.德国:克诺尔集团，2012.

［11］青岛地铁集团有限公司.青岛地铁一期工程(3号线)车辆合同文件［G］.青岛，2011.