印度Train18贯通道的设计与选型

刘理智 李鸿 丁湘龙 陈跃忠

摘  要：该文主要介绍印度Train18贯通道的设计方案、选型依据、结构原理。通过理论计算、模拟分析、试验验证等方法，对关键部件折棚组成、顶板组成等进行重新设计和改型，得出一种结构新颖、适合于大距离车端且无车钩支撑工况的轨道车辆贯通道方案。

关键词：轨道车辆；贯通道；设计；选型；印度Train18

中图分类号：U279      文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）17-0025-05

Abstract： This paper mainly introduces the design scheme， selection basis and structure principle of India Train18 gangway. Through the methods of theoretical calculation， simulation analysis and experimental verification， the key components such as folding shed composition and roof composition are redesigned and modified， and a novel structure is obtained， thereby is suitable for rail vehicle crossing channel scheme with large distance and no coupler support.

Keywords： rail vehicle; gangway; design; type selection; India Train18

印度Train18是印度国产的快速列车，最高时速为160 km，为目前印度在线运营的速度最快的列车。该项目车辆为16编组，贯通道布置于相邻两车厢之间的车钩上方。根据技术规范要求车辆通过最小曲线半径为R152 m，车端距为900 mm，贯通道最小通过宽度为1 150 mm。

1  技术难点

本项目车端距为900 mm，为避免折棚组成发生下垂情况，同类型车辆通常采用车钩支撑式贯通道，而本项目车钩对贯通道没有支撑，并且还需实现快速解编功能，在结构设计和功能实现上存在一定难度。此外，在大车端距工况下，如何解决顶板组成下垂的问题也是行业内的一项难题。

2  贯通道选型

2.1  贯通道整体方案的确定

本项目贯通道主要由折棚组成、外风挡、踏板组成、踏板支撑、渡板组成、顶板组成、侧护板组成和旋转机构等几大部分组成。

折棚组成为乘客提供一个密闭的空间，可适应车辆通过各种轨道曲线，具有防雨、防尘、隔音和隔热等功能。由于没有车钩支撑，如采用常见的分体式结构，其快速解编装置在折棚组成中间位置，受重力的影响折棚组成很可能会出现下垂现象，因此宜采用整体式结构，并将快速解编装置设计在折棚组成端部（图1）。

本项目外风挡布置在折棚组成的两侧，其外侧形状与车体轮廓一致，主要用于减少列车运行中的风阻，以及避免站台上的乘客从该区域跌落至轨道。与胶囊式外风挡不同，本项目外风挡采用棚布缝制，各环棚布间用型材连接，外风挡通过连接板与折棚组成相连。外风挡相应的在端部设计快速解编装置。

踏板组成和渡板组成为乘客提供一个完整的行走通道，由于折棚组成采用整体式结构，渡板组成宜采用连杆式，并搭接在踏板组成上方。踏板支撑安装在踏板组成下方，给踏板组成提供有效支撑。渡板组成连杆安装于踏板支撑上，通过渡板组成连杆的作用可使渡板组成在运动中始终处于两车端的中间位置，以保证与踏板组成之间有一定的搭接量。

侧护板组成位于折棚组成内部的侧面区域，其主要作用是遮盖踏板组成和渡板组成间的缝隙，防止乘客被夹伤或踩空。本项目选用一块式柔性侧护板，相比三块式侧护板，一块式柔性侧护板过曲线能力强，易于维护，且具有整体美感。侧护板组成安装于旋转机构上，旋转机构为侧护板组成在拉伸运动中提供张紧力。

顶板组成位于折棚组成内部的顶部区域，其主要为装饰作用，使贯通道顶部和侧护板组成形成整体美感。传统顶板组成结构型式通常分为连杆式和插入式，连杆式顶板组成运动灵活，但车端距较大时容易出现下垂现象；插入式顶板组成相对而言不容易出现下垂现象，但运动时有一定阻力，车端距较大时，由于接触面积大，运动阻力也随之增大，影响到顶板组成的运动。通常车端距较大时，需要2套顶板组成才能解决问题，但本项目折棚组成为整体式，不适合在折棚组成中间位置布置支撑点，只能使用单套顶板组成。为了解决该问题，需对顶板组成进行全新设计，考虑将连杆式和插入式结合得出一种新型的顶板组成结构。

通过上述分析，得到贯通道的整体方案如图2所示。

2.2  总体尺寸的初步确定

确定贯通道的型式后，应对贯通道总体尺寸进行确定[1]。根据车体端墙接口尺寸及最小通过曲线半径R152 m可确定折棚组成总体宽度约为2 233 mm，折棚组成总体高度约为2 430 mm。根据侧护板组成裙边处通过宽度1 150 mm，并考虑适当的覆盖量，可基本确定出渡板组成宽度约为1 588 mm，顶板组成的宽度约为1 500 mm。结合踏板组成安装接口及渡板组成的尺寸，可确定踏板组成宽度为1 525 mm。根据通过高度1 947 mm要求，确定出侧护板组成高度约为1 905 mm。

2.3  折棚组成的选型与计算

2.3.1  棚布截面尺寸的计算

为避免折棚组成出现下垂现象，一方面需采用整体式结构，将快速连挂和解编装置设计在端部，另一方面还需设计合适的棚布截面尺寸。

本项目折棚组成的棚布截面选定为波形状，由于隔音量要求为27 dB，只需采用单层棚布即可满足要求。通常棚布波形宽度控制在50～70 mm之间，综合考虑下，本项目棚布波形宽度选定为约66 mm，折棚组成环数为12环。波形高度需根据列车运行曲线工况进行确定，选取折棚组成拉伸量最大的R125 m圆曲线工况进行分析计算（图3）。假设棚布全部拉直再考虑一定的冗余量，计算出棚布波形高度约为68 mm（图4）。

2.3.2  快速解编装置的选型和设计

快速解编装置可使贯通道在维护或紧急情况下快速地实现解编，是贯通道重要功能之一。如图5所示，本项目快速解编装置设计在折棚组成端部，主要包括连接框组成和过渡板组成，其中连接框组成与折棚组成边框连接，过渡板组成安装于车体端墙。连接框组成主要包括型材框、锁杆组件、导向座和密封条等，过渡板组成主要包括安装板、锁钩、导向轴等。导向座和导向轴用于连接框组成和过渡板组成连挂时定位，通过操作手柄可使锁杆组件动作，实现与锁钩的分离和锁定，以完成快速解编和连挂的操作。

2.4  顶板组成的选型与设计

如图6所示，连杆式顶板组成通常由边顶板、中间顶板、顶板连杆和安装座等几个部分组成。边顶板安装于车端，中间顶板位于2件边顶板组成中间，3块顶板搭接覆盖住整个贯通道顶部，中间顶板通过顶板连杆与两边顶板连接。插入式顶板组成通常由上顶板、下顶板、中间顶板和安装座等几个部分组成，中间顶板插入上、下顶板之间。

传统连杆式顶板组成的边顶板为单板结构，本项目为了避免出现下垂现象，结合传统连杆式和插入式顶板组成的结构特点，将边顶板设计为上下双板的型式，中间顶板插入上下板之间。通过上下板间形成的夹紧力，使中间顶板和上下板表面紧密贴合，可避免下垂现象的发生。通过调整上下板间的夹角，可调节顶板组成的运动阻力，使顶板组成达到一个良好的运行状态。顶板连杆用于控制中间顶板的运动轨迹，可使其在运动中始终保持在居中位置。安装座设计有快速解编机构，通过旋转锁舌即可实现快速解编。顶板组成在运动中应不露出缝隙，其尺寸需在设计时进行位移模拟分析，并在曲线通过能力试验中最终确定。

3  运动分析和校核

3.1  车体运动位置分析

在贯通道设计时，需对其曲线通过能力进行模拟分析，主要考虑曲线入口、曲线上、S曲线3种工况[2]。结合车辆参数画出车体简图，布置于曲线中进行模拟分析。本项目车辆通过最小曲线半径为R152 m，图7为车辆通过R152 m曲线入口、曲线上及S曲线3种工况时的位置分析图。

3.2  贯通道运动分析和校核

将贯通道放置于车辆运动位置分析图中进行曲线通过模拟分析和校核，以确定是否满足使用要求。本项目贯通道需满足的项点要求有：折棚组成有足够的拉伸和压缩量；踏板组成和渡板组成有一定搭接量，且不露出缝隙；顶板组成有一定搭接量，且不露出缝隙；各部件不能有干涉情况。

图8和图9为车辆通过R152 m曲线入口、曲线上、S曲线3种工况时贯通道的运动模拟分析图。

3.2.1折棚组成拉伸和压缩能力的校核

根据2.3.1中得出的棚布截面尺寸，假定折棚棚布全部被拉直（装夹面以上15 mm认定为不可拉伸）[2]，计算出本项目折棚组成最大可拉伸至约1 456 mm，将折棚组成内部型材框厚度相加可得出折棚组成最大可压缩至约195.6 mm。从图8和图9的分析结果可知，在R152 m曲线入口工况时，折棚组成的拉伸和压缩最大，分别拉伸至1 040 mm和压缩至666.7 mm，显然，折棚组成的拉伸和压缩能力可满足使用工况要求。

3.2.2  渡板组成和踏板组成的校核

从图8可以看出，由于连杆式渡板组成的特性，渡板组成始终处于两车端的中间位置，使得渡板组成与踏板组成之间有足够的搭接量。一块式柔性侧护板组成良好地适应了车端位置的变化，完全覆盖住了踏板组成与渡板组成两端，没有出现露缝的情况。从上述分析可知，渡板组成和踏板组成能满足使用要求。

3.2.3  顶板组成的校核

从图9可以看出，在顶板组成连杆的作用下，中间顶板组成始终处于两车端的中间位置，并与边顶板组成之间有足够的搭接量。侧护板组成完全覆盖住了中间顶板与边顶板两端的缝隙。从上述分析可知，顶板组成能满足使用要求。

3.2.4  干涉情况校核

从图8和图9中可以看出，贯通道内部及贯通道与车体之间未发现有干涉情况，可满足使用要求。

4  试验验证

对贯通道进行理论模拟分析和校核后，还需通过曲线通过能力试验进行进一步验证（图10）。将贯通道模拟装车状态安装在位移试验台上，并将车端位移数据转换为试验程序。试验台执行程序命令后可完全模拟出车端位移的变化，以验证贯通道处于各种极限位移状态下的性能是否满足使用要求。

经过试验验证得知，折棚组成有足够的拉伸和压缩量，没有出现明显下垂现象；踏板组成、渡板组成之间有足够搭接量，并且没有露出缝隙；顶板组成没有露出缝隙，且没有出现下垂现象；各部件未发现干涉和破损情况。

结合试验验证和装车情况，确定该项目贯通道完全符合CJ/T 353—2010《城市轨道交通车辆贯通道技术条件》[3]和印度Train18车辆的使用要求。

5  结束语

本文介绍了印度Train18贯通道的设计与选型，对贯通道方案，折棚组成、顶板组成的选型和计算，贯通道的运动分析和校核，试验验证等方面进行了阐述。该项目得出了一种适合于大距离车端且无车钩支撑工况的轨道车辆贯通道方案，解决了大距离车端下折棚组成、顶板组成容易发生下垂的问题，并且实现了快速解编功能，为以后类似项目的设计和研发提供了参考依据。

参考文献：

[1] 帅纲要，罗美清.土耳其伊兹密尔轻轨车辆贯通道设计与选型[J].电力机车与城轨车辆，2013（2）：30-32.

[2] 邓雄方，陈跃忠，刘理智，等.轨道工程车辆贯通道渡板组成的设计与选型[J].技术与市场，2022（2）：10-13.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通车辆贯通道技术条件：CJ/T 353—2010[S].2010.