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中国标准A型地铁列车研制

来源:原创 时间:2020-08-18



截至2019 年底,我国内地共有40个城市开通了城市轨道交通,运营线路总长度6736 公里,车站数3982 座,总客运量达到237亿人次。2020 年,全国有39座城市计划开通多条轨道交通线路,上半年新增运营里程约270公里,已成为轨道交通大国。


各城市的轨道交通受到管理主体、建设时序、招标采购等因素影响,装备系统普遍存在技术标准不健全、功能不完善、接口不统一,线路间互联互通、资源共享无法实现,装备系统采购成本和运营维护成本居高不下等问题,在一定程度上制约了城市轨道交通的高质量发展。


以深圳地铁集团为例,运营管理7 条线路,现有15 种车型,备品备件种类达2.2 万种,其中1.2万余种只能通过单一来源采购,平均每种车型库存约800 种专属备品备件,导致采购工作量、采购成本、维修成本上升。随着地铁车辆维保规模激增、维修成本将逐年攀升,预计深圳地铁2020年车辆维修成本将剧增至10 亿元左右。


随着国内更多城市陆续加入到轨道交通建设行列,上述问题将更为凸显。为进一步促进并规范我国城市轨道交通车辆技术发展、提升运营维护管理和服务水平,研制出标准化的地铁列车已成为我国城市轨道交通车辆产业发展的必然趋势。深圳地铁集团为解决上述问题,在经过多次与国家发展改革委、中国城市轨道交通协会沟通后,提出开展研制标准A 型地铁列车的申请,于2017 年年底正式获得国家发展改革委批准。


中国标准A 型地铁列车研制项目
项目主要内容

中国标准A 型地铁列车研制项目依托深圳市10 号线开展,旨在对A 型地铁的整车、各系统和关键部件的性能、主要参数、外形尺寸和接口进行统一,以解决A 型地铁列车设备存在的部件接口兼容性差,备品备件资源无法共享等问题,实现不同供应商之间的零部件可以互换,最终达到降低列车设计成本和备品备件采购成本等目的。项目主要包括两方面内容:一是制定A 型地铁列车的标准化统型方案;二是依托深圳10 号线车辆项目,进行标准地铁列车制造的工程示范。


项目研制难度

研制中国标准地铁车辆比研制标准化动车组更为复杂。不同于铁路行业的发展背景,我国城市轨道交通在各城市发展相对独立,因此在线路建设时序、设备技术选型、运营理念等方面均存在较大差异;此外,业主缺乏对车辆承包商、系统和部件供货商的话语权和影响力,行业标准化基础薄弱,缺乏对车辆、子系统、部件标准化的研究,导致城市轨道交通出现车辆制式、技术和设备五花八门,同一条线运行多种车型、同类系统和零部件互不通用的现状。


中国标准地铁车辆研制过程中,整车和子系统的主要功能、参数、接口都需要各地铁公司、各车辆承包商、各相关子系统和部件分包商在兼顾各自设计体系、生产体系、试验体系、维修体系的前提下,从有利于技术进步和行业发展的角度出发,求同存异,达成共识。每一个共识的达成,都需要有一方甚至多方妥协、让步,很多时候还会涉及到自身利益,因此中国标准A 型地铁车辆研制难度空前。


项目组织架构

为顺利推进中国标准A 型地铁车辆研制,深圳地铁与国家发展改革委、中国城市轨道交通协会及技术装备专业委员会、中国中车、主要A 型车业主单位进行了大量沟通,通过协会成立了深圳地铁、上海地铁、广州地铁、南京地铁、中国中车、长客、株机、四方、浦镇、株洲时代、铁科院、中国通号、北京交控等13 家单位组成的项目组,负责车辆标准化统型方案的制定。


用户需求调研与分析

中国标准A 型地铁车辆未来能否被各城市和乘客所接受,关键在于是否能满足乘坐安全、快捷、舒适和维修方便等要求,在项目标准化方案制定过程中,必须以用户为中心。


地铁列车的用户分为两个层级,第一层级是地铁运营公司,既向公众提供地铁运营服务,同时也是地铁列车的用户,主要为列车司机和维保人员;第二层级是地铁乘客,是地铁列车的终极用户。为了更好了解不同用户的需求,应对不同用户进行单独分析。


地铁乘客用户群体数量巨大,对于地铁列车的需求主要体现在安全、准时、舒适等方面,关注列车启停平稳性、冲击振动噪声指标、客室环境友好、安全设施齐全等方面。


地铁列车司机每天长时间工作在司机室,对司机室环境、司机台操作界面、故障操作指引等尤为关心。


对车辆维保人员而言,希望维护工作量、维修简单、维修工器具及专用测试设备通用、备品备件互换性好、维修成本低。


标准化统型方案制定

通过了解用户特征和需求,明确“统一乘客应急设备布置、统一人机工程界面、提升装备互换率”为主线,将按五个阶段开展制定标准化统型方案的定制工作:


第一阶段,依照用户需求并结合地铁列车自身特性,提出基础需求框架。针对乘客、地铁司机、车辆运维人员三方需求,深圳地铁根据自身运营经验,梳理提出了标准地铁列车统型项点建议,经项目组业主单位多轮讨论协商,最终形成440余项A 型地铁列车标准化统型需求项点。


第二阶段,以标准化统型需求项点为基础,结合列车整车系统特性,依据子系统专业划分,确定48 项统型方案的工作目标,并明确了各统型方案的起草单位,制定了相应的工作计划。最终提出48 项统型方案初稿。


第三阶段,组织主机厂与系统供货商按照计划编制标准化统型方案初稿,由业主、主机厂、系统供货商对初稿进行详细讨论、修改,形成征求意见稿。


第四阶段,就各标准化统型方案,组织广泛征求行业内主要业主单位、整车厂商、主要子系统或部件供货商等各方意见。在意见征集的基础上对方案进行修改,形成报审稿。


第五阶段,由协会技术装备专业委员会组织业内专家评审,在根据专家意见进行完善后,形成最终报批稿,报中国城市轨道交通协会审批。目前计划制定的48 项统型方案中,已有29 项获得中国城市轨道交通协会批准,17 项已完成初稿,2 项因时机尚不成熟,暂不进行统型。


中国标准A 型地铁车辆项目示范应用

由于A 型地铁车辆标准化方案多、技术复杂、涉及面广、制定周期长,而深圳地铁10 号线须在2020 年开通投入试运营。为满足10 号线的工期要求,将标准化A 型地铁列车应用示范分为两个阶段:第一阶段为前25 列车,按计划将于2020 年6 月完成制造以保障开通时列车供应;第二阶段为后10 列车,该部分列车将落实标准化研制成果,完成工程应用示范,现已完成设计,进入生产阶段,后10 列车中的首列车将于2020 年8 月到段,并于2021 年一季度全部交付完毕。


中国标准A 型地铁列车研制的意义

有利于进一步降低城市轨道交通车辆装备成本。中国标准A 型地铁列车形成标准后,将降低城市轨道交通车辆装备成本。经测算,车辆设计将实现标准化、谱系化,总体设计成本可降低约70%;列车各系统的制造及安装形成标准生产流水线,生产效率提升,车辆生产成本可降低约10%;主要系统接口和部件实现统型,备品备件实现市场化竞争,降低储存成本,列车维护、检修内容实现统一,平均维修成本可降低约20%。


是城市轨道装备领域的大胆创新。除进行标准化应用示范外,深圳地铁还在10 号线车辆标准化平台上开展永磁同步牵引系统、智慧运维系统、短臂受电弓、逻辑控制单元LCU 等新技术的集成应用研究,探索打造深圳地铁未来的地铁列车标准车型,并推广应用,为深圳地铁的可持续发展提供必要条件。


开启了城市轨道交通装备标准化的序幕。在中国标准A 型地铁列车研制项目启动一年之后,中国中车申报开展系列化中国标准列车研制项目获得国家批准,地铁列车将形成系列化标准化。可以预期,越来越多的城轨装备系统都会开展标准化、系列化、模块化的设计制造工作。


随着城市轨道交通行业不断发展,有些技术已达到国际先进水平,但仍存在需要突破的技术瓶颈。《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》明确指出了建设智能技术装备的技术路径:“以中国标准占领自主创新的高地,用好自主创新重大成果,及时形成标准,主导国内市场并引导国际市场接纳和使用中国标准,提升在国际市场的话语权”。我国城市轨道交通行业仍处于发展阶段,拥有巨大潜力,城市轨道交通装备系统,充分挖掘用户需求,不断完善创新设计,逐步实现系列化标准化,是全方位降低设计、生产、维修、运用成本的必然趋势,也是我国城轨技术走出国门,参与世界竞争的必经之路。中国标准A 型地铁列车研制项目的先行先试,已开启我国城轨装备标准化的新时代!