上海軌道交通15號線車輛的內(nèi)裝設(shè)計

湯云哲 楊苑斐 呂元穎

上海軌道交通設(shè)備發(fā)展有限公司 上海 200245

1 設(shè)計原則

上海軌道交通15號線是上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)中一條重要的南北向線路,全長42.3 km,共有30座車站,所有線路均在地下。上海軌道交通15號線車輛采用A型鋁合金車體,每列車六節(jié)編組,四動兩拖,最高速度80 km/h,車寬3 m。車輛每列長140 m,其中動車長21.88 m,拖車長23.68 m[1-2]。

上海軌道交通15號線車輛客室內(nèi)裝秉承以人為本、綠色環(huán)保的先進(jìn)理念,以上海地域文化、科技為背景,結(jié)合美學(xué)、人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計,在確保設(shè)施功能完備的基礎(chǔ)上,達(dá)到造型美觀大方、新穎獨特、顏色協(xié)調(diào),兼具現(xiàn)代時尚特色,同時又不失海派文化底蘊(yùn)。車輛具有良好的燈光和色彩布局搭配,注重乘客的心理感受,滿足乘客乘坐的舒適性和安全性要求,關(guān)注弱勢群體。

上海軌道交通15號線車輛內(nèi)裝設(shè)計遵循以下原則:① 總體布局、裝飾具有現(xiàn)代美學(xué)特點,顏色和質(zhì)地協(xié)調(diào);② 采用適合乘客群體的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計;③ 完全協(xié)調(diào)一致的顏色和質(zhì)地;④ 良好的密封,以實現(xiàn)防水、防塵;⑤ 使用美觀、不外露的緊固件和裝配件;⑥ 在易磨損部位采用較高耐久性的表面噴涂處理;⑦ 密封和地板布不受氣候條件影響;⑧ 牢固可靠,易于保養(yǎng)和清潔;⑨ 裝飾部位沒有銳角和銳邊,以防止對乘客造成傷害;⑩ 裝配緊密,不留有間隙,確因工藝需留有間隙的,間隙不大于3 mm,且間隙均勻、采取密封措施,確保美觀;所使用的材料和制品均符合EN 45545-2或等同標(biāo)準(zhǔn)的防火和安全要求;車體下部設(shè)有防火隔離層,按照ASTM E119及NFPA 130的防火試驗標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到45 min的防火隔離能力;所有涉及日常維護(hù)和檢修的部位,如電子元器件安裝位置、線排及接線位置等應(yīng)方便檢查。

2 內(nèi)裝總體布置

上海軌道交通15號線車輛內(nèi)裝效果如圖1所示。

圖1 內(nèi)裝效果

上海軌道交通15號線車輛內(nèi)裝分為三種,帶司機(jī)室的拖車內(nèi)裝平面布置如圖2所示,帶受電弓的動車內(nèi)裝平面布置如圖3所示,不帶受電弓的動車內(nèi)裝平面布置除一位端一位側(cè)外與帶受電弓的動車完全一致。

圖2 帶司機(jī)室的拖車內(nèi)裝平面布置

圖3 帶受電弓的動車內(nèi)裝平面布置

每節(jié)車設(shè)有八個6人座椅,座椅兩端有擋風(fēng)板,座椅上方有橫扶手,座椅的中間有中立柱扶手。門區(qū)設(shè)有立罩板、中立柱、橫扶手、V型屏。每個門區(qū)都設(shè)有緊急解鎖裝置,每間隔的一道門設(shè)有緊急對講機(jī),供緊急情況時使用。帶司機(jī)室的拖車座椅需要放置電氣設(shè)備,均帶有座椅下箱。帶受電弓的動車一位端一位側(cè)有一個多功能區(qū)域,設(shè)置有輪椅固定器、腰靠、通用串行總線充電裝置,有殘疾人輪椅時可以固定輪椅,沒有殘疾人輪椅時可以供普通乘客倚靠。

3 客室內(nèi)裝

客室內(nèi)裝主要由車頂、側(cè)墻、底架、隔熱材料、間壁、座椅、扶手等組成[3-7]。

3.1 車頂

車頂內(nèi)裝一般由中頂板、側(cè)頂、格柵、蓋板、燈具等組成。

車頂內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)斷面如圖4所示。

圖4 車頂內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)斷面

中頂板使用鋁蜂窩結(jié)構(gòu),表面噴漆。中頂板在車體圓弧頂處通過吊裝型材和螺栓安裝在車體滑槽上,在車體平頂處直接通過螺栓安裝在車頂滑槽上。每兩塊中頂板間留有3 mm間隙。車體方向與內(nèi)裝端墻的間隙可以通過端部擋縫條調(diào)節(jié)。

中頂板在門區(qū)中心裝有氛圍燈,共有兩種。氛圍燈效果如圖5所示,一種為帶有V型屏的氛圍燈,另一種為普通圓形氛圍燈。安裝時,首先將安裝座連接至中頂板,然后通過螺釘從水平方向?qū)⒎諊鸁舭惭b在安裝座上。

圖5 氛圍燈效果

格柵為鋁型材,表面噴漆。格柵采用插接結(jié)構(gòu)安裝,首先將格柵一側(cè)插接入中頂板型材中,然后將格柵另一側(cè)用兩排螺釘固定在中頂板上。格柵外側(cè)有魔術(shù)搭扣,用于安裝蓋板。

蓋板為鋁型材,表面噴漆。蓋板有魔術(shù)搭扣,與格柵上的魔術(shù)搭扣貼合,可以安裝在格柵上,同時遮蓋扶手安裝座和安裝螺栓。

側(cè)頂為鋁型材,表面噴漆。側(cè)頂通過安裝折頁和T型螺栓安裝在中頂板兩側(cè)的安裝孔上。側(cè)頂為活門結(jié)構(gòu),打開側(cè)頂后,可以檢查內(nèi)部門機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備。在側(cè)頂上開有出風(fēng)口,以實現(xiàn)頂部與側(cè)面混合出風(fēng),減少出風(fēng)對乘客的吹頭感,提高整車送風(fēng)和溫度均勻性,進(jìn)一步提升乘客感受。側(cè)頂風(fēng)道出風(fēng)口如圖6所示。

圖6 側(cè)頂風(fēng)道出風(fēng)口

采用自動調(diào)光變溫發(fā)光二極管燈,根據(jù)季節(jié)變化自動調(diào)節(jié)光照色溫,并根據(jù)客室明暗自動調(diào)節(jié)光照亮度,充分彰顯人性化設(shè)計理念。

3.2 側(cè)墻

側(cè)墻為一體式側(cè)墻,將以往獨立的側(cè)墻板、立罩板、二次骨架等合為一體,相較于傳統(tǒng)方式,安裝方便,不需要進(jìn)行現(xiàn)場拼裝,提高了工作效率,同時運(yùn)輸也較為便捷,具有產(chǎn)業(yè)利用價值。

側(cè)墻為3 mm厚鋁板結(jié)構(gòu),背后貼有各種加強(qiáng)骨架。兩側(cè)為鋁型材,以保證強(qiáng)度。正面設(shè)置乘客使用的扶手,供門區(qū)乘客使用。側(cè)墻還設(shè)置有緊急對講機(jī)安裝口、液晶顯示屏安裝口、座椅擋風(fēng)屏安裝口等,適應(yīng)現(xiàn)代化需求。首先通過窗上沿安裝座與窗下沿安裝座將側(cè)墻板固定在車體側(cè)墻上,然后再從缺口處固定底部安裝座至客室地板上,最后將頂部安裝座固定在車體側(cè)頂上,與側(cè)墻板連接。側(cè)墻板下側(cè)有150 mm高踢腳線,踢腳線為0.8 mm厚不銹鋼板,通過背膠粘在側(cè)墻板上。側(cè)墻正視圖如圖7所示,側(cè)墻安裝結(jié)構(gòu)斷面如圖8所示。

圖7 側(cè)墻正視圖

圖8 側(cè)墻安裝結(jié)構(gòu)斷面

3.3 間壁

由于結(jié)構(gòu)的耐火要求,間壁由鋁型材加強(qiáng)的12 mm鋁蜂窩板及15 mm陶瓷纖維毯組成。格柵采用防火膨脹格柵,在門縫處貼有防火膨脹膠條,鎖和折頁處設(shè)置有不銹鋼保護(hù)罩,并噴涂防火涂料,保證火焰不會從防火薄弱區(qū)域竄出。

端墻板由上、左、右三塊間壁板組成。將左、右間壁板固定在內(nèi)裝地板上,靠車體側(cè)墻處以插接的方式與內(nèi)裝側(cè)墻板固定在一起,端部與車體端墻相連。上間壁板上側(cè)與車體車頂連接,下側(cè)與左、右間壁板相連。

間壁板下部有150 mm高踢腳線,踢腳線為0.8 mm厚不銹鋼板,通過背膠粘在間壁上。

上海軌道交通15號線車輛為GOA4等級全自動駕駛列車,司機(jī)室為開放式結(jié)構(gòu),在拖車司機(jī)室處無司機(jī)室間壁,僅設(shè)有緊急隔離帶作為臨時隔斷。緊急情況下,可拉出隔離帶,臨時將司機(jī)室和客室隔開。如此設(shè)計實現(xiàn)了全自動駕駛與有人駕駛的自由切換,既可以保證運(yùn)營安全,又能夠使乘客盡情享受通透明亮的車內(nèi)空間。為了方便乘客充電,將通用串行總線充電裝置和隔斷整合在一起。司機(jī)室隔斷如圖9所示。

圖9 司機(jī)室隔斷

3.4 底架

底架制造時,在鋁結(jié)構(gòu)上貼橡膠塊進(jìn)行調(diào)平,然后將鋁蜂窩板鋪設(shè)上去,最上層貼有橡膠地板布。底架材料均為難燃級材料,并且具有良好的隔聲隔熱性能。鋁蜂窩地板厚度為18 mm,隔聲量為29 dB,能夠有效隔絕由車下設(shè)備傳來的噪聲。地板布厚度為3 mm,壽命為15 a,具有良好的抗拉強(qiáng)度,以及環(huán)保、耐磨、防火、防靜電、防開裂、防滑、防潮等特性,造型美觀,易于清潔,耐清潔劑和化學(xué)腐蝕。底架地板結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 底架地板結(jié)構(gòu)

地板布有六方面性能要求。

(1) 耐磨性。地板布耐磨層結(jié)構(gòu)緊密,密度高,不含氣泡。

(2) 防滑性。地板布防滑性滿足DIN 5113 R9級或其它等同標(biāo)準(zhǔn)要求。

(3) 抗拉性。根據(jù)GB/T 528—2009或等同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試,地板布的抗拉強(qiáng)度不低于8 MPa。

(4) 防火性。地板布防火性滿足EN 45545-2 HL3等級的相關(guān)要求。

(5) 煙毒性。地板布煙毒性滿足BS 6853相關(guān)要求。

(6) 載重負(fù)荷能力。按照EN 433,利用一個覆蓋面積為1 cm2,質(zhì)量為50 kg的重物壓于地板布上150 min,然后移開重物,并量度地板布凹陷尺寸,應(yīng)不大于0.05 mm。

3.5 隔熱與隔聲

底架地板結(jié)構(gòu)符合ASTM E119及NFPA 130要求,可達(dá)到45 min的防火隔離能力。在底架上表面放置有4 mm厚陶瓷纖維毯。為了滿足隔聲量要求,陶瓷纖維毯上鋪有6 mm厚吸聲材料和0.8 mm厚隔聲墊。在轉(zhuǎn)向架區(qū)域,設(shè)置阻尼貼片,并采用2 mm厚隔聲墊,以增強(qiáng)隔聲效果。

為了盡量降低空調(diào)機(jī)組的噪聲,車頂平臺處貼有6 mm厚吸聲材料和0.8 mm厚隔聲墊。為了降低門機(jī)構(gòu)處的噪聲,在門機(jī)構(gòu)后貼有9 mm厚吸聲材料。此外,車頂圓弧頂處貼有60 mm厚預(yù)氧絲棉,車體側(cè)墻和端墻處貼有40 mm厚預(yù)氧絲棉,以增強(qiáng)全車的隔熱能力。

3.6 座椅與扶手

在每個座椅區(qū)均設(shè)有座椅,座椅兩端有擋風(fēng)板,座椅上方有橫扶手,兩個座椅之間有中立柱扶手。門區(qū)設(shè)有立罩板、中立柱和橫扶手。

座椅外表殼采用防滑設(shè)計,外形輪廓符合人機(jī)工程學(xué)要求,每個座位可承受1 500 N載荷。

座椅采用懸臂結(jié)構(gòu),將三個座椅骨架通過特制螺栓固定在車體側(cè)墻上,在側(cè)墻上安裝頂部安裝座。座椅安裝時,將座椅固定在座椅骨架上,同時座椅上部鉤在頂部安裝座上。座椅主要受力位置為座椅骨架,座椅頂部僅受水平方向力。座椅面板由玻璃鋼制成,表面噴漆。座椅骨架由鋁型材焊接制成,面板和骨架粘接為一個整體。座椅靠背頂部設(shè)有裝飾膠條,用于裝飾座椅與墻板間隙。由于拖車沒有司機(jī)室間壁,因此拖車座椅下增加了下箱,將原司機(jī)室間壁的電氣設(shè)備移動至拖車座椅下。帶下箱座椅效果如圖11所示。

圖11 帶下箱座椅效果

擋風(fēng)板由鋁合金蜂窩擋板和扶手桿組成。鋁合金蜂窩擋板下部為鋁蜂窩板,上部由鋁管焊接而成。扶手桿為鋁制,通過扶手安裝座安裝在擋風(fēng)板上。扶手及擋風(fēng)板表面均噴涂金屬漆。擋風(fēng)板通過螺栓與側(cè)墻和座椅相連,擋風(fēng)板扶手與座椅上方的橫扶手相連,并通過三通穿過頂板蓋板,向上連接安裝至中頂兩側(cè)的型材上。

扶手包括座椅橫桿扶手、中部橫桿扶手、立罩板扶手、端部扶手、中立柱扶手、擋風(fēng)板扶手。所有扶手均為鋁合金材質(zhì),表面噴漆,直徑為38 mm?？褪覂?nèi)布置足夠多且安裝牢固的立柱和扶手,以保證乘客站在客室內(nèi)任何位置都能有扶手或立柱。扶手布置如圖12所示,座椅與扶手安裝結(jié)構(gòu)如圖13所示。

圖12 扶手布置

圖13 座椅與扶手安裝結(jié)構(gòu)

4 防火設(shè)計

車輛安全中最重要的是防火性能,具體可以分為車輛材料選擇和車輛結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計。

4.1 車輛材料選擇

車輛材料的防火等級符合EN 45545-2 HL3等級或等同其它標(biāo)準(zhǔn)要求。車輛材料具有良好的防火性能,能最大限度防止火災(zāi)發(fā)生,不使用易燃、可燃性材料,以及燃燒后會散發(fā)有毒氣體的材料。所有車輛材料均需提交防火報告,以證明是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 車輛結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計

4.2.1 底架

為了保證底架下的電氣設(shè)備發(fā)生火災(zāi)時地板結(jié)構(gòu)能夠保持一定時間的完整性和隔熱性,保護(hù)乘客及乘務(wù)人員安全,必須對地板結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐火設(shè)計,有效控制火勢蔓延的速度,使火災(zāi)影響最小化[8-9]。

上海軌道交通15號線車輛技術(shù)規(guī)格書中對底架結(jié)構(gòu)耐火的要求為:車體下部設(shè)有防火隔離層,應(yīng)按照ASTM E119及NFPA 130達(dá)到45 min的防火隔離能力。底架背火面沒有持續(xù)火焰竄出,沒有出現(xiàn)熱氣點燃棉墊的情況。底架背火面的平均溫升不大于139 ℃,單點最高溫升不大于181 ℃。底架需支撐相應(yīng)的承載質(zhì)量,最大變形量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)上述底架結(jié)構(gòu)耐火要求,在充分考慮結(jié)構(gòu)功能和耐火功能的基礎(chǔ)上,對底架進(jìn)行設(shè)計,采用防火涂料、鋁材質(zhì)、彈性支撐、隔聲隔熱材料、鋁蜂窩地板、橡膠地板布。通過底架1.5 mm厚防火涂料的阻火隔熱作用,在高溫情況下保證鋁車體底架不發(fā)生過大變形或者崩塌。在隔聲隔熱材料中使用了4 mm厚陶瓷纖維毯,通過隔熱作用防止底架過多熱量傳遞至地板與地板布,保證地板不損壞或崩塌。通過試驗進(jìn)行了底架耐火結(jié)構(gòu)驗證,滿足要求。

4.2.2 間壁

為了防止電氣柜內(nèi)電氣元件發(fā)生短路、電線電纜著火時火焰從間壁內(nèi)側(cè)竄入客室,對乘客造成危害,需要對間壁進(jìn)行防火設(shè)計[10]。

上海軌道交通15號線車輛技術(shù)規(guī)格書中對間壁結(jié)構(gòu)的耐火要求為:客室電氣設(shè)備柜能夠抵擋任何原因引起的火災(zāi)至少30 min,柜門設(shè)有膨脹密封件,以確?；鹧娌粫鞑ブ量褪覂?nèi),并隔離氧氣流入,設(shè)備柜及內(nèi)部設(shè)備易于更換。

根據(jù)上述間壁結(jié)構(gòu)耐火要求,在充分考慮間壁結(jié)構(gòu)功能、外觀、輕量化等要求的基礎(chǔ)上,對間壁進(jìn)行設(shè)計,采用鋁材質(zhì)、鋁蜂窩復(fù)合板、15 mm厚陶瓷纖維毯。為了避免火焰從門縫竄出,在門的四周使用防火密封條進(jìn)行密封處理。當(dāng)電氣柜發(fā)生火災(zāi)時,密封條可以膨脹,堵住門縫并密封。間壁門使用防火膨脹格柵,平時作為通風(fēng)格柵使用,遇火后可膨脹,保證縫隙不會有火焰竄出。通過試驗進(jìn)行了間壁耐火結(jié)構(gòu)驗證,滿足要求。

5 車輛鑰匙系統(tǒng)

車輛鑰匙系統(tǒng)涉及車輛運(yùn)營安全性和維護(hù)便捷性,對于全自動駕駛車輛而言,乘客可以直接進(jìn)入司機(jī)室,需要格外關(guān)注。上海軌道交通15號線車輛鑰匙系統(tǒng)主要分為主控鑰匙、方孔鑰匙。根據(jù)國外全自動駕駛車輛鑰匙分級經(jīng)驗,結(jié)合上海軌道交通15號線車輛技術(shù)要求,主控鑰匙采用具有高安防等級的KABA鎖及鑰匙系統(tǒng),分為駕駛級主控和非駕駛級主控兩級,同時采用7×7 mm方孔不銹鋼壓緊鎖及鑰匙輔助操作。

KABA鎖用于客室電氣柜柜門、司機(jī)臺蓋板、設(shè)備柜門、座椅下設(shè)備箱、電解鎖等乘客或外部人員可以接近的電氣設(shè)備安裝位置的鎖閉,防止全自動駕駛車輛內(nèi)非檢修人員接近電氣設(shè)備。方孔鎖用于壓緊所有柜門、蓋板設(shè)備柜及非電氣設(shè)備安裝位置

的活門罩板。駕駛級主控KABA鎖鑰匙由司機(jī)或可執(zhí)行司機(jī)職能的乘務(wù)人員持有,只能打開司機(jī)室臺蓋板、司控器,以及司機(jī)室需要司機(jī)操作的電氣柜與設(shè)備柜。同時需要輔以四角鑰匙,用于打開起壓緊作用的方孔鎖。非駕駛級主控鑰匙由檢修人員攜戴,可以打開司機(jī)室臺蓋板、司機(jī)室電氣設(shè)備柜、客室電氣柜、座椅下設(shè)備柜等所有需要檢修的電氣設(shè)備安裝處蓋板或柜門。同時需要輔以四角鑰匙,用于打開起壓緊作用的方孔鎖。駕駛級主控鑰匙不能打開非駕駛級主控鎖,非駕駛級主控鑰匙可以打開駕駛級主控鎖。方孔鎖還用于車外、車下、車頂?shù)葏^(qū)域檢修人員需要接近的蓋板。

6 結(jié)束語

上海軌道交通15號線車輛客室內(nèi)裝簡潔時尚,美觀大方,開放式司機(jī)室、臨時隔斷、帶下箱座椅、中頂和側(cè)頂復(fù)合出風(fēng)等設(shè)計充分適應(yīng)全自動駕駛特點,同時從美觀、人性化、防火、模塊化等方面進(jìn)行充分考慮,給乘客以舒適、美觀、人性化的乘坐體驗。