浅谈城市轨道车辆环保、节能和轻量化方案

刘淑艳

（长春轨道客车股份有限公司，长春 130062）

浅谈城市轨道车辆环保、节能和轻量化方案

刘淑艳

（长春轨道客车股份有限公司，长春 130062）

摘要：《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中指出，我国将坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点，在选择出行方式上，绿色环保的交通工具越来越受到青睐，因此，打造低碳节能、绿色环保的地铁车辆已经是势在必行。

关键词：环保；节能；轻量化

1　概述

城市轨道交通具有安全舒适、快速环保、运能大和能源消耗少的特点，已经成为城市公共交通的重要组成部分。但是伴随路网规模的扩大和客运量的剧增，城市轨道交通能源消耗总量也大幅增长。打造低碳节能、绿色环保的地铁车辆已经是势在必行。

2　轨道车辆环保设计方案

（1）车辆使用环保、可回收再利用的材料，车辆常用的结构材料、装饰材料、胶粘剂、油漆涂料、橡塑制品等，将严格控制这些材料的有害物质限量，满足TB/T3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》标准的规定。

（2）控制车辆噪声，提高乘客乘坐的舒适性。车辆内部的噪声会直接影响乘客乘坐的舒适性，噪声达到一定的强度会对工作人员、乘客等造成损害。持续不间断的高噪声会给人体带来压力感、疲劳感，甚至造成神经损伤、听力等不可挽回的后果。同时，车辆产生的噪声也对车辆外部站台上的人员和周边环境产生巨大的影响。减小轨道交通的噪声，已经成为提高人民生活质量，保持轨道交通可持续发展的关键之一。

（3）空调系统采用环保型制冷剂R407C。R407C是由R32 制冷剂和 R125 /制冷剂再加上R134a制冷剂按一定的比例混合而成，是一种不破坏臭氧层的环保制冷剂。

（4）空调系统加装空气净化装置。

（5）采用铅酸蓄电池，使用废弃后可以充分回收再利用。

（6）合理采用电制动，降低了车辆闸瓦的使用，进而减少了由于闸瓦的磨耗而产生的粉尘污染。

（7）内饰件表面采用陶瓷喷涂技术，更环保、耐磨、抗刻画、抗化学试剂腐蚀的优势,并具有耐高温、不燃的良好防火特性。

3　车辆节能设计方案

3.1通过优化列车外形，减小外界阻力

列车运行中所受到的阻力可以分为基本阻力和附加阻力两部分。附加阻力包括坡道、弯道、隧道和起动阻力等，基本阻力分为机械阻力和空气阻力。其中，列车空气阻力又分为表面摩擦阻力、压差阻力和干扰阻力。

车辆与空气相互运动所受到的空气阻力是由空气的粘滞现象产生的。当空气相对物体表面运动时会产生粘性摩擦，这种粘性摩擦作用不仅会在车辆表面产生摩擦力，形成表面摩擦阻力，而且还会在车辆表面形成复杂的压力场，使列车头部空气压力大，列车尾部空气压力小，甚至出现负压，形成压差阻力。另外，由于车辆表面的突出物，如手柄、门窗、转向架及其上的悬挂件、车辆之间的连接风挡和车顶受电弓和其他装备等，以及车辆之间的间隙还会引起干扰阻力。

3.2车辆模块化设计减重节能方案

车辆的模块化设计，是根据车辆各系统的功能和具体结构特征，将车辆各系统的布局和结构进行科学的规划和设计，最大限度地方便车辆的维护和修理，实现节能减耗。

3.3车辆结构隔热及密封。

车辆结构隔热，最大限度减少热量的传递，节约空调负荷。确保车辆的密封，消除空气对流的途径。

3.4车辆维护节能方案

大量采用免维护、低维护部件如车钩部件、空调全封闭压缩机、车门电机等，以降低维护成本，节约能耗。

3.5空调系统节能方案

根据车辆的运营条件和使用要求采取多种节能方案，实现空调系统舒适、节能、环保，满足用户要求。

4　车辆轻量化设计节能方案

车辆轻量化可以有效降低能耗、降低车辆振动能量、降低车内外噪音、减少轮轨磨耗、减少维修量、减少粉尘等，从而节约运营成本，满足节能降耗的要求。

在满足使用要求的前提下采用轻量化的车辆，可有效降低运营能耗和全寿命周期成本。

车辆轻量化首先要分析车辆的各种工况，对车体等各主要承力部件进行有限元分析，对各种结构进行优化，制定车辆各部件重量分配计划，所有部件都将严格按规定进行空置，确保整车重量目标的实现，以满足买方对车辆全寿命周期成本最低的期望。在保证强度和寿命要求的前提下，从各个方面进行轻量化设计。

（1）车体轻量化方案。车辆从设计阶段就开始采用有限元方法进行车体强度、刚度、模态、疲劳和吊挂件强度、疲劳计算，确保车体满足相关标准和招标文件要求，在此基础上不断对具体结构进行优化，通过合理的结构和型材断面设计，改善各种载荷条件下的车体应力分布，在实现轻量化设计的同时坚决杜绝因片面追求车体轻量化或单纯追求节约原材料而导致车体在应用后期出现裂纹等质量问题。

（2）内部装饰轻量化方案。内装产品如内墙板、间壁、座椅、扶手等的结构设计在满足使用功能和良好性能的基础上，尽量做到轻量化设计以降低车辆的整体重量；在内装隔热材料选取上，采用重量更轻、隔热性能更高的碳纤棉材料，有效降低车厢内部和外部的热交换；为满足车辆整体噪音水平，选择轻量化的优质隔音降噪材料，在空调下方可采用6mm福乐斯吸音材料；在铝蜂窝地板与铝地板间安装吸音材料，在铝地板上粘贴吸音板。内饰件外表面涂装采用陶瓷喷涂材料和先进的工艺技术，表面易清洁，易维护，节省能源和维护人力成本。

（3）在结构设计方面，采用集成化模块化设计，同时对每个部件进行强度受力分析，简化连接结构，减少连接部件，减轻设计重量，同时增强互换性。

5　结论

在城市轨道车辆的设计阶段，根据车辆的运营条件，借鉴国内外城市轨道车辆的制造及管理经验，充分运用全寿命周期成本分析，制定切实有效的节能、减排方案，提供“绿色环保”的列车，为城市打造一个精品车辆，使之成为未来城市轨道车辆发展的标志性产品。

参考文件：

[1]TB/T3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》[Z].