杨苑斐，申永勇，王子超
上海轨道交通设备发展有限公司上海200245
摘要：上海轨道交通15号线列车为GOA4等级全自动驾驶列车。对上海轨道交通15号线列车的车体、内装、前端结构、车钩结构、贯通道、转向架、牵引系统、车门、制动系统、空调系统、乘客信息系统进行了介绍，并分析了智能化程度高、安全可靠性高、造型美观、舒适性与人性化水平高、轻量化水平高等设计特点。
关键词：轨道交通；列车；设计
中图分类号：U270.2文献标志码：A文章编号：1674-540X(2020)04-043-05
Abstract:The Shanghai Rail Transit Line15asopts GOA4self-driving train.The coach,interior,front structure!couplerstructure!run-throughpassage!bogie!tractionsystem!coachdoor!brakingsystem!air conditioningsystem!andpassengerinformationsystemofShanghaiRailTransitLine15wereintroduced.The designfeatures wereanalyzedincluding high degree of inte l igence!high grade of safety and reliability!
a t ractiveappearance!highlevelofcomfortandhumanization!andhighleveloflightweight.
Key Words：Rail Transit;Train;Design
1设计背景
上海轨道交通15号线是上海市轨道交通网络中一条重要的南北径向线，途经宝山区、普陀区、长宁区、徐汇区、闵行区等五个行政区，正线全长约42.3km，均为地下线，设30座车站%
项目初期配置车辆54列，由中车长春轨道客车股份有限公司、上海轨道交通设备发展有限公司负责整车设计、生产及试验％上海轨道交通15号线列车作为设计方在上海的首个全自动驾驶列车项目，受到业界关注％笔者对上海轨道交通15号线全自动驾驶列车进行设计概述％
2列车总体情况
上海轨道交通15号线列车为全自动驾驶列车，列车及子系统的功能和设计满足IEC62290-1—2014《轨道交通城市指导运输管理和命令/控制系统第1部分：系统原则和基本原理》中最高等级GOA4等级的要求％列车设计成熟可靠，全自动驾驶的可靠性、安全性满足EN50126《铁路应用可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)规范和说明》、EN50128《铁路应用通信、信号和处理系统统一铁路控制和防护系统软件》、EN62267《铁路设施都市自动化有轨运输安全要求》％列车采用A型铝合金车体，每列车六节编组，如图1所示％每列车四动两拖,Tc1.Tc2为带司机室的拖车，Mp1、Mp2为带受电弓的动车,M1、M2为动车％列车最高运行速度为80km/h，长140m，宽3m，最大载客量为2670人。
列车车体采用模块化、轻量化、整体承载的大型中空挤压铝型材焊接而成，在既有A型车平台结构的基础上，优化结构以减少焊接量，优化型材断面以实现轻量化，满足强度及碰撞要求，成熟可靠，使用寿命不短于30a%
列车内装基于现代美学观点及人机工程学要求，采用技术成熟的材料和工艺方法，本着轻量化、
收稿日期:2020年5月
第一作者简介：杨苑斐(1992—)，男，硕士，工程师，主要从事轨道交通车辆设计工作，E-mail:765417691@qq
模块化、节能环保、便于维护的原则进行设计，设施功能完备，总体布局和装饰美观、时尚，颜和质地协调。
列车前端结构设计从全自动驾驶功能与特点出发，取消司机室侧门与司机室隔断，增加司机室三角侧窗，使客室与司机室完美融合，视野开阔，简洁大气。司机室铝骨架与玻璃钢面罩安装方便，工艺成熟可靠。
列车车钩结构简单牢固，便于维护。使用新型气液缓冲器，减轻车钩受力时的冲击，技术成熟先进，部件安全可靠，满足车辆连挂、运行及碰撞过程中的车钩受力和能量吸收要求。
列车贯通道设计为一块板的柔性内饰板结构，采用内外双层折棚形式，成熟可靠，便于维修维护，且隔声隔热性能良好，满足各工况运行要求，为乘客提供安全舒适的乘车环境。
列车转向架为CW4000型为轴承外置无摇枕型式，是中车长客成熟可靠的平台产品，经过众多项目的多年应用考核，确认具有优异的运行平稳性、安全性和可靠性。基于全自动驾驶需求，增加列车走行部车载故障诊断系统、障碍物检测系统、脱轨检测系统等设备安装的接口。
列车牵引系统具有系统自检及故障复位、中央控制室远程监控、故障诊断及保护、硬件设备保护、蠕动和跳跃、牵引过压和过流保护、牵引系统轮径自动校准等功能，同时增设防火电缆，以提高安全性。
列车车门采用电动双开内藏式移门，是经过长期使用验证的成熟产品，具有高度可靠性和安全性，以及良好的密封性，能够实现双安全互锁回路、远程诊断、屏蔽门对位隔离等功能，完全满足全自动驾驶车门控制要求。
列车制动采用成熟的架控系统，电制动力和空气制动力在整列车内进行混合分配，最大限度利用电制动力，延长闸瓦使用寿命，降低维护成本。增设数据记录仪，实时记录制动系统状态和运行数据。
列车空调采用变频热泵系统，节能环保，温度控制精准。通过中顶、侧顶复合送风方式，提高乘客的
舒适性。新增系统上电自检、远程温度调节、火灾与风门远程联动控制功能，以适应全自动驾驶要求。
列车乘客信息系统由车载广播系统、媒体播放系统、列车视频监控系统三个子系统组成，既可以独立完成各自功能，又能够通过通信接口进行互联互动，实现全车音视频同步播放显示，为乘客提供直观、准确、全面的信息服务。
3列车设计亮点
上海轨道交通15号线列车技术先进，性能优异，简要概括具有五方面设计亮点，分别为智能化程度高、安全可靠性高、造型美观、舒适性与人性化水平高、轻量化水平高。
3.1智能化程度高
上海轨道交通15号线列车具有自动实现列车唤醒、准备、自动自检、自动运行、自动停车、自动开关车门、休眠，以及在故障情况下自动恢复等功能，属于城市轨道交通系统自动化水平最高等级，代表了未来城市轨道交通技术的发展方向。全自动驾驶列车在正点率、设备故障率、人员调配、资源占用等方面相比有人驾驶列车均有明显优势，有效提高了运营效率。
（1）根据列车自动控制指令，实现休眠、自动激
活、启动等操作。
(2)发车前自动完成系统自检，包括列车牵引与制动控制、车门控制、空调、照明、车载通信、风源系统等，向中央控制室发送自检结果和列车准备就绪状态报告。
(3)根据车载自动控制系统接收到的地面信息，自动控制列车实现加速、减速、制动等。
(4)到站后，自动控制列车安全、精准停车，并控制车门和屏蔽门开关，具有对位隔离功能％停站时间可事先设置％
(5)车载故障诊断系统实时记录运行和维护数据，并通过车地间无线传输设备向中央控制室传送
数据％
(6)车辆段和停车场全自动运行区域内，列车运行由控制中心自动控制％必要时，调度员可进行人工控制％设备或通道发生故障时，可转为车场调度控制中心级功能，实现自动或人工控制。
(7)出现故障不能正常运营时，可采用降级运
行模式，由控制中心或邻近车站向列车发出远程蠕动指令，使故障列车以缓慢的速度运行至规定的停车位置％
列车采用基于逻辑控制单元的智能电气柜系统，取代传统电气柜中的时间继电器、中间继电器等
低压电器和大量迂回电路，能够实现实时监控，故障可追溯，与列车控制和管理系统列车数据共享，使电气柜轻量化、模块化，且简化布线％
3.2安全可靠性高
上海轨道交通15号线列车进行独立第三方安
全评估认证，列车全自动驾驶的可靠性、安全性符合EN50126、EN50128、EN62267等标准要求，独立第三方安全评估涵盖列车设计、生产、试验、调试和质保期运营全过程％
根据列车全自动驾驶的安全性等级要求，对主要系统进行了安全完整性等级定义，要求各系统严
格执行，并进行独立第三方安全完整性等级认证％弓网检测系统、脱轨检测系统、烟火报警系统、轴温检测系统、障碍物检测系统等多维度安全检测体系保证全自动驾驶列车的安全、可靠运行％根据列车全自动驾驶场景，对主要系统进行危害性分析，增加列车控制电路可靠性冗余，保障列车在电路单节点故障情况下不受影响。
列车还进行了独立第三方防火评估认证，确保车辆及零部件材料防火等级满足EN455452材料及元件防火要求》，确保电气柜满足BS68532轨道车辆材料防火测试标准》中结构耐火30min的要求，并确保底架地板结构满足ASTM E119《建筑物和建筑材料防火检测》中结构耐火45min的要求。3.3造型美观
上海轨道交通15号线列车外观造型圆润饱满，简洁时尚，如图2所示％车身主体为白，搭配黑窗带与前脸，配经典，整体分流畅动感％在车头上增加椭圆形分，活泼灵动％车身腰带及车头椭圆
形分采用具有金属质感的金贴膜，亮丽动人%采用三角形司机室侧窗设计，使列车显得动感时尚，充满活力％—体式前照灯大气磅礴，充满科技感％
图2上海轨道交通15号线列车外观
列车内装造型力求简洁大方，如图3〜图9所示％列车内装颜以经典的白为主，搭配雅致的金％—体式侧墙板搭配大尺寸车窗玻璃，使列车显得更加宽敞明亮％圆弧形铝合金扶手时尚美观，客室铝合金扶手突破以往表面氧化处理方式，创造性地使用银灰金属漆，既稳重美观，又耐磨经用%客室氛围灯时尚美观，打破常规，充满个性化％独特的挡风板造型亮眼夺目，带有米斑点的橡胶地板布十分考究，金玻璃钢座椅贵气十足。点缀的米黄吊环与座椅、地板布相得益彰，既呼应线路，又为整个内装增添一抹光彩，使人眼前一亮％开放式司机室与客室完美融合，使车内空间、视野更加开阔％列车内部整体感觉简约大气，宽敞明亮，经典雅致%
3.4舒适性与人性化水平高
上海轨道交通15号线列车从以下几个方面来提高乘客舒适性：
(1)采用中顶、侧顶复合出风方式，减少吹风感，提高整车送风和温度均匀性，进一步提升乘客感受
；
图3上海轨道交通15号线列车内装整体
图4司机室内装
图5环形氛围灯
图6带显示屏氛围灯
(2)采用自动调光变温发光二极管客室照明，根据春夏秋冬季节变化自动调节光照温，根据客室环
图7挡风板
图8充电台、腰靠与轮椅固定器
图9扶手与吊环
境自动调节光照亮度，充分彰显人性化设计理念；
(3)客室扬声器、摄像头、动态地图、目的地显示器、多媒体显示器、可视化紧急报警装置等乘客信息设备布置合理，方便乘客出行；
(4)座椅、扶手、吊环设置充分考虑人机工程学，轮椅区域合理设置腰靠、扶手、通用串行总线充电插座，以人为本，提高乘客舒适性；
(5)开放式司机室通过司机台、座椅、紧急隔离带的合理设计，实现全自动驾驶与有人驾驶的自由切换，既保证运营安全，又使乘客尽情享受通透明亮的车内空间。
3?轻量化水平高
轻量化不但能减小列车的运行阻力，降低牵引能耗，而且能减小轨道压力，减少轮轨磨损。轻量化
设计可以实现节能减排，产生较大的经济和社会效 益％上海轨道交通15号线列车进行了轻量化工作,
通过换材料、改结构、降厚度、优化设计、设备集成等 多种手段，最终确定了合理的轻量化措施％在牵引 辅助设备质量较大、参考项目质量较大的情况下，通
过轻量化实现每节列车减轻质量近1 000 kg，最终 满足了轻量化要求％
4 结束语
上海轨道交通15号线全自动驾驶列车是中车
长春轨道客车股份有限公司、上海轨道交通设备发 展有限公司从用户需求出发，融合最新行业技术，自
主创新、正向设计的崭新成果，是当今行业先进、前
沿技术的代表％这款列车将进一步改善乘客的乘坐 体验，提高出行效率，为城市增添风采％
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(编辑：丁 罡)
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