B型地鐵列車車門等間距布置方案

■ 任天浩

0 引言

在某些新建地鐵項(xiàng)目的B型地鐵車輛招標(biāo)書中，可以見到“鼓勵采用全列車客室車門等間距布置”的用戶需求，說明用戶在車門等間距布置方面存在一定的客觀需求，因此有必要對B型地鐵列車車門等間距布置的可行性進(jìn)行研究，尋求滿足這種實(shí)際需求的可行性方案。

考察我國在線運(yùn)用的B型地鐵列車目前還沒有采用全列車等間距車門布置的先例，所能了解到的國外地鐵列車也暫未發(fā)現(xiàn)有采用客室車門等間距布置的情況。對地鐵列車采用全列車客室車門等間距布置的可行性進(jìn)行具體分析和研究，得出B型地鐵車輛采用全列車客室車門等間距布置時(shí)，在車門形式選擇及車站站臺長度等方面都將受到相應(yīng)的條件限制；各車輛的載客量會發(fā)生相應(yīng)變化，即車門間距方案的選擇將會影響載客量的大小。

1 B型地鐵列車車門布置方式

目前我國在線運(yùn)用的B型地鐵車輛中，客室車門的布置方式一般為單節(jié)車的客室車門等間距布置，全列車客室車門不等間距布置，即每輛車的4個(gè)車門按照相同的間隔距離布置，而相鄰兩車之間的車門間距不同。以沈陽地鐵2號線列車為例，無論是頭車還是中間車，各車的客室車門均按照4 580 mm的間距布置，而1號車與2號車之間相鄰2個(gè)車門的間距為4 880 mm，相對稱的另一端6號車與5號車之間相鄰2個(gè)車門的間距為4 880 mm，其余各中間車之間相鄰2個(gè)車門的間距均為5 780 mm（見圖1，圖中僅以1～3號車為例，4～6號車與此對稱布置）。

由南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司生產(chǎn)的B型地鐵車輛大多采用上述車門布置方式。1號車前端的第一個(gè)客室車門已接近司機(jī)室后端墻，其定位前提一般是要確保在門機(jī)構(gòu)安裝和檢修時(shí)不受司機(jī)室后端墻的影響，即在揭開客室側(cè)頂罩時(shí)能使門機(jī)構(gòu)完全露出，以便進(jìn)行安裝和檢修操作。由于1號車與6號車是對稱布置的，因此6號車的情況也完全一樣。

2 采用全列車客室車門等間距布置帶來的問題

若保持圖1中1號車（6號車）前端第一個(gè)客室車門位置與前端墻相對位置不變，采用全列車客室車門等間距布置時(shí)，相鄰兩車的車門間距應(yīng)縮小，各車本身的車門間距應(yīng)放大，按照均分法求出車門間距等分值如下：

（4 580×3×6+4 880×2+5 780×3）÷（3×6+1×2+1×3）=4 762.6 mm。

由此得出的全列車客室車門布置情況見圖2。按照上述方法實(shí)現(xiàn)的車門等間距布置使1號車（6號車）后端的車門距離車體后端墻很近，只有約492 mm。根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，這種情況下車門機(jī)構(gòu)的安裝空間明顯不足；而且已無法在1號車（6號車）二位端布置電器柜，這會導(dǎo)致客室電氣柜與其他各車不一致，電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會出現(xiàn)較多的不一致性，這對設(shè)計(jì)、制造、使用及維護(hù)等都十分不利。另外，按照上述布置方法，還導(dǎo)致2號車（5號車）、3號車（4號車）4個(gè)中間車的側(cè)墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異，各車的車門和車窗位置均不相同，不僅車體側(cè)墻結(jié)構(gòu)不同，還必然導(dǎo)致中間車客室內(nèi)部的設(shè)備布置出現(xiàn)較大差異，使得中間車的品種和部件種類大量增加，不符合模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思想要求，因此不推薦采用這種布置方案。

3 建議采用的客室車門等間距布置方案

3.1 布置方案

為了滿足模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思想要求，4個(gè)中間車的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量相同，因此應(yīng)優(yōu)先考慮中間車的4個(gè)車門采用前后對稱布置，車門間距應(yīng)按照中間車的長度均分得出。

圖1 沈陽地鐵2號線列車車門布置

圖2 端部車門位置不變時(shí)的車門等間距布置

仍以沈陽地鐵2號線為例，各中間車兩端車鉤連接線間距為19 520 mm，其4個(gè)客室車門的間距值應(yīng)為19 520÷4=4 880 mm，按照這種車門布置方案，各中間車的車鉤連接線距離第1個(gè)客室車門的距離為2 440 mm，為了實(shí)現(xiàn)全列車客室車門等間距，則1號車（6號車）的第4個(gè)客室門距離車尾端車鉤連接線也應(yīng)為2 440 mm，再以此為基礎(chǔ)布置完1號車（6號車）的各車門后即可滿足全列車客室車門的等間距布置。但此時(shí)會發(fā)現(xiàn)1號車（6號車）的第1個(gè)客室車門已被推移到司機(jī)室的空間內(nèi)，在1號車（6號車）長度不變的前提下，司機(jī)室側(cè)門將與第1個(gè)客室門發(fā)生重疊。以沈陽地鐵2號線列車為例，將客室車門改為4 880 mm等間距布置時(shí)，各車門中心線所處位置見圖3。按照4 880 mm等間距布置客室車門時(shí)，1號車（6號車）的所有客室車門都要在原有基礎(chǔ)上前移，且第1個(gè)客室側(cè)門已與司機(jī)室側(cè)門發(fā)生重疊。解決該問題的一種辦法是：將1號車（6號車）前端加長，考慮到車輛結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性及車輛在通過曲線時(shí)的安全性，加長量應(yīng)盡量小，為此在這里嘗試給出一種最小加長量的方案，以探討其可行性。

首先司機(jī)室側(cè)門必須采用與客室側(cè)門不同類型的結(jié)構(gòu)，若客室側(cè)門采用內(nèi)藏門，則司機(jī)室側(cè)門應(yīng)采用塞拉門或折頁門，這樣可避免在開門狀態(tài)下司機(jī)室門與客室門發(fā)生干涉；其次要保證客室門在打開狀態(tài)下不會遮擋司機(jī)室門，基于這兩個(gè)條件并考慮車門結(jié)構(gòu)的基本需求，給出的加長量約為700 mm，由此所得出的車門布置見圖4。該方案中1號車（6號車）前端加長后，列車兩端車鉤連接線間距增加到119 660 mm，第一轉(zhuǎn)向架銷外車體長度達(dá)到4 400 mm，這會使列車端部在通過曲線路段時(shí)比原來更加接近建筑限界，但這種情況可以通過車頭兩側(cè)的合理修形來滿足列車通過最小曲線時(shí)的限界要求，因此，按照這種思路，只要站臺長度足夠，全列車車門等間距布置應(yīng)該是可行的。此前我國多數(shù)B型地鐵線路的站臺有效長度都定為118 m，按照上述分析，如果要實(shí)現(xiàn)全列車車門等間距布置，那就必須在車站站臺設(shè)計(jì)時(shí)考慮增加站臺長度，使站臺的有效長度至少達(dá)到120 m。根據(jù)估算，只要站臺足夠長，將車頭端的長度進(jìn)一步加長，使司機(jī)室車門與客室車門的間距能達(dá)到滿足全部采用內(nèi)藏門時(shí)所需的距離，該方案是可以實(shí)現(xiàn)的。

3.2 載客量的變化

按照上述客室車門等間距布置方案，由于每2個(gè)車門之間的間距加大，使客室座椅的布置情況發(fā)生相應(yīng)變化，各車廂中部的6人座椅可改為7人座椅，1號車（6號車）的座席數(shù)量可由36席增加到42席，其他車的座席數(shù)量在設(shè)置一處輪椅靠座的情況下，可由43席增加為46席，客室座椅平面布置見圖5。

3.3 可能存在的問題

圖3 客室車門按4880mm等間距布置時(shí)的位置變化趨勢

圖4 客室車門等間距布置方案（車體加長）

上述給出的車體加長方案是一種最小加長量的方案，其中并未考慮到第1個(gè)客室車門與司機(jī)室后端墻的位置關(guān)系，而實(shí)際上這樣會給第1個(gè)客室車門機(jī)構(gòu)的安裝和維修帶來困難，這一問題可以通過特殊的司機(jī)室后端墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)，或進(jìn)一步將1號車（6號車）的車體向前加長，以改善第一個(gè)車門的安裝條件，這些問題都可在具體項(xiàng)目中進(jìn)行討論解決。另外，由于1號車（6號車）為拖車，其質(zhì)量一般要比動車輕約4 t，因此車體加長后所導(dǎo)致的質(zhì)量增加也不會導(dǎo)致車輛軸重限制方面出現(xiàn)問題。不利的情況是：一旦選定車體向前加長，就必須考慮到站臺也應(yīng)相應(yīng)加長，會導(dǎo)致整個(gè)地鐵工程建設(shè)的費(fèi)用增加；同時(shí)，車頭部太長會導(dǎo)致車頭兩側(cè)修形量加大，車輛外形可能會給人一種不協(xié)調(diào)的感覺。

4 設(shè)想與建議

在不改變地鐵車站站臺有效長度的前提下，對車門等間距布置方案提出另外一些設(shè)想，供相關(guān)技術(shù)人員討論。

（1）由圖3可以看出，當(dāng)按照4 880 mm等間距布置客室車門時(shí)，1號車（6號車）的所有客室車門都要在原有基礎(chǔ)上前移，且第1個(gè)客室側(cè)門已與司機(jī)室側(cè)門發(fā)生重疊，為了不改變原有的列車長度，如果將這個(gè)與司機(jī)室側(cè)門發(fā)生重疊的車門取消，1號車（6號車）的每側(cè)都會變成3對客室側(cè)門（見圖6）。1號車（6號車）每側(cè)減少1對車門后，車廂前端的2個(gè)客室座椅可由原來的7人座椅改為9人座椅，1號車（6號車）坐席數(shù)量由42人進(jìn)一步提升到48人。這種方案所帶來的問題是：1號車（6號車）的最前端會形成一個(gè)距離車門較遠(yuǎn)的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)的乘客上下車相對困難；但在一般情況下，列車兩端的客流量會比列車中部小，路程較遠(yuǎn)的乘客在這個(gè)區(qū)域乘坐時(shí)受到中途乘客上下車的影響也要少一些，所以對遠(yuǎn)途乘客來說這個(gè)區(qū)域應(yīng)該是個(gè)不錯(cuò)的選擇；至于緊急情況下的逃生問題，由于該區(qū)域緊靠司機(jī)室，可以通過司機(jī)室后端門進(jìn)行逃生，這方面并不會存在問題。

圖5 座椅布置情況

圖6 1號車（6號車）每側(cè)設(shè)3對側(cè)門

（2）還有一種方案是將司機(jī)室側(cè)門取消，即1號車（6號車）的客室門數(shù)量仍為每側(cè)4對門，但不設(shè)司機(jī)室側(cè)門，司機(jī)通過司機(jī)室后端門進(jìn)出司機(jī)室，這種方案在美國的地鐵車輛中采用較多，司機(jī)在到站停車時(shí)并不下車，而是通過司機(jī)室側(cè)窗探出頭來觀察列車后部情況，但在車站設(shè)置了全高型屏蔽門的情況下，這種瞭望的效果會受到影響，該方案更適合于車站不設(shè)屏蔽門的線路或車站全部采用半高型屏蔽門的線路。

總之，從以上分析來看，我國B型地鐵列車實(shí)現(xiàn)全列車客室車門等間距布置主要受到車站站臺有效長度的制約。如果保持站臺有效長度不變，車輛制造廠也可通過其他方式改變車輛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)客室車門布置方面的創(chuàng)新。尤為重要的是，只有生產(chǎn)方與用戶之間開展更加深入的溝通和探討，才能使這些創(chuàng)新方案更好地滿足地鐵車輛運(yùn)用方面的實(shí)際需求。