專利名稱：輕型地鐵列車系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種屬于城軌交通的地鐵列車及地鐵隧道系統。特別涉及一種由小斷面的地鐵列車和淺埋型地鐵隧道構成的輕型地鐵列車系統。
背景技術：
現代交通系統中的地鐵交通屬于占地少、無障礙的一種立體交通形式，優于地面交通。但是傳統深埋型地鐵隧道工程巨大、工期長、造價高，運行成本及票價更高。同時地鐵列車設計上基本照抄傳統火車的結構，0.9米的大車輪、2.8×3.8米的大斷面車身和來自火車的笨重底盤機構，其尺寸和重量接近火車。這種保守設計也直接影響到地鐵隧道的尺寸及造價，造成實際上的低效、高耗。地鐵短途代步的特點，起步停車頻繁，粗笨的列車難以兼顧便捷和節能等要求。盡管有新型地鐵交通的設想，但是有關地鐵列車/地鐵隧道的斷面尺寸和地鐵隧道埋深等重要方面沒有根本的改變。

發明內容
本發明的目的是利用現有的成熟技術，提出一種結構簡單的、尤其滿足大都市交通要求的地鐵軌道交通系統。
為了實現上述目的，本發明提供了一種輕型地鐵列車系統，包括地鐵列車11及地鐵隧道系統29。所述的地鐵列車11結構由列車車廂1和列車底盤系統組成，列車車廂1是窄型車廂，由鋼管制成的框架結構，有((2.2±0.3)×(1.95±0.10))米的小斷面尺寸、(14.5±2.5))米的長度和(50±20)豪米的薄型車廂壁厚度；所述的列車底盤系統由固定列車車廂1的主車架2、主車架端部的副車架25、板型減震器26、軌輪6、軌輪驅動電機7和制動分泵機構23組成，其中主車架2是矩形鋼管或C型槽鋼構成梯形車架，副車架25是矩形鋼管制成的長方形框結構，固定副車架的垂直轉軸機構4位于副車架中部，垂直穿過主車架轉向桁梁3和副車架中部的副車架轉向桁梁10，每個副車架前后各裝有1個結構成目字形的軌輪-驅動電機安裝架5，每個軌輪-驅動電機安裝架5兩側的軌輪安裝格16之內各容有1個軌輪6，軌輪6是直徑(265±65)毫米的小型軌輪；軌輪安裝格16之間的長方格框是安裝軌輪驅動電機7的電機格框20，電機格框20可容納2臺驅動電機7，驅動電機的輪軸直接驅動軌輪的輪軸；緊鄰兩側軌輪安裝格16外側的是減震器下板12部分；和每個副車架25上裝有列車制動系統的4個制動分泵機構23，4個制動分泵分別裝在副車架前后側壁的4個角上，來自列車制動總泵機構的流體工質通過高壓管系統將制動壓力傳給制動分泵的柱塞，制動分泵柱塞的端部固定有制動蹄片21，在柱塞的推動下，制動蹄片向下運動直接在軌道頂上磨擦產生制動作用；所述的地鐵隧道系統由淺埋型地鐵隧道和窄軌道系統組成，地鐵隧道系統包括地鐵隧道1、車站48和通風系統，其中地鐵隧道具有(寬×高)((2.85±0.25)×(2.6±0.25))米的小尺寸隧道內部、壁厚在(185±45)毫米范圍的薄型隧道側壁結構和隧道內頂部44到地表41覆蓋層的總厚度在0.3米至2.0米范圍內的淺埋深結構；相鄰復線地鐵隧道之間設有中間隔墻31，中間隔墻開有相互貫通的中間隔墻通孔39，中間隔墻通孔39的貫通部分面積最大可到隔墻31總面積的80％；相鄰地鐵車站具有(750±250))米的間隔，站臺全長(50±7.5))米、寬2×(4.0±1.0))米；軌道系統是間距(1.05±0.25))米的窄型軌道24系統，窄型軌道直接安裝在地鐵隧道的混凝土地面33上，地鐵隧道地面33內鋪設有墊在軌道24下的加固板，相鄰加固板間距有(0.85±0.35)米；和通風系統的通風管道具有(1.75±0.50)平方米的斷面尺寸，相鄰通風管道間有(150±75)米的間隔。
上述技術方案中，所述的列車車身的總高度是(2.35±0.25)米。
上述技術方案中，所述的副車架25在其中部桁梁10所在處的副車架中段兩側鋼管46向下彎曲50-65毫米，以便為主車架桁梁3留出足夠的空間。
上述技術方案中，所述的副車架轉向桁梁10有((250±75)×(55±25))毫米的斷面尺寸。
上述技術方案中，所述的墊在軌道24下的加固板有((150±75)×(125±50)×(8±2))毫米的三維尺寸。
上述技術方案中，所述的地鐵隧道底部38向隧道兩側加寬(450±150)毫米。
上述技術方案中，所述的地鐵隧道頂部(35)壁厚(250±75)毫米。
上述技術方案中，所述的鐵隧道底部(38)壁厚(350±75)毫米。
其優點在于1.采用淺埋型、小斷面的地鐵隧道和薄型隧道壁，工期短、成本低、見效快；2.窄型斷面尺寸車廂和板型減震彈簧，列車輕、能耗低、成本低；
3.采用小軌輪和窄軌系統結構，能耗低、噪音低、票價低；4.大量使用成熟技術、結構簡潔，安全可靠，易于建造及實現商業運行。


圖1是輕型地鐵列車系統的結構斷面圖，包括地鐵隧道的結構斷面和位于左邊隧道內的地鐵列車11的正視圖；圖2是輕型地鐵列車系統結構的立體剖面側視圖，包括地鐵隧道結構的剖面視圖和地鐵列車11的側視圖；圖3是包括一個軌道24、副車架25及局部主車架2的底盤系統的側視圖；圖4是包括4個剎車分泵機構23的副車架25總成的側視圖；圖5是軌輪-驅動電機安裝架5的側視圖，中間部分是可安裝2個軌輪驅動電機的電機格框20。
圖面說明1列車車廂 2主車架3主車架轉向桁梁4垂直轉軸機構 5軌輪-驅動電機安裝架 6軌輪7驅動電機 8減震器上板9驅動電機安裝法蘭盤10副車架轉向桁梁11地鐵列車 12減震器下板13軌輪-驅動電機安裝架長邊側壁 14軌輪-驅動電機安裝架左右側壁15驅動電機安裝面16軌輪安裝格 17軌輪小軸承安裝孔18輪軸大端軸承的安裝孔 19驅動電機安裝孔 20電機格框21制動蹄片 22地鐵隧道施工溝側壁 23剎車分泵機構24軌道 25副車架 26減震器27地鐵隧道混凝土基礎層 28車箱底部29地鐵隧道系統 30隧道施工溝回填層 31地鐵隧道中間隔墻32地鐵隧道施工溝33地鐵隧道地面 34隧道施工溝底部35地鐵隧道頂部 36地鐵隧道側壁斷面 37隧道頂部覆蓋層斷面38地鐵隧道底部 39中間隔墻通孔 40隧道頂部覆蓋層41地表 42地鐵隧道頂部設備通道 43地鐵隧道頂部通風管道44地鐵隧道內頂部45地鐵隧道側壁 46副車架中段兩側鋼管
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施作進一步的描述。
圖1、3、4中，采用長13米、外寬2.25米、內高1.9米和壁厚40毫米的輕型客車廂，有4個尺寸(1.9×1.9)米乘客車門、8個側面車窗和2個(0.9×1.9)米的車廂前后車門，梯形主車架2由矩形斷面尺寸(210×75)毫米的C型鋼制成，副車架25距主車架2端部2.5米，副車架25由斷面尺寸(140×60)毫米矩形管制成的長方形框架，副車架25長1.7米、寬1.10米，副車架兩側長650毫米的中段車架鋼管向下彎曲60毫米，副車架由穿過主車架轉向桁梁3和副車架轉向桁梁10中心的垂直轉軸機構4與主車架相鉸連，主車架轉向桁梁3的斷面尺寸是(500×60)毫米，位于副車架中部的副車架轉向桁梁10斷面尺寸有(480×100)毫米，副車架左右兩側與主車架間的間隙均有100毫米；圖5中，副車架25前后的2個軌輪-驅動電機安裝架5的尺寸是(990×340×135)毫米(不計最外側的減震器下板12部分)，壁厚28毫米，安裝架5由軌輪-驅動電機安裝架長邊側壁13和安裝架左右側壁14的表面與副車架對應的內側壁表面作配合性水平向定位，主軌輪在中央輪緣處的有效直徑210毫米，輪邊凸緣直徑245毫米，輪軸端部直徑60毫米，在輪軸端部的軸承壓入軌輪安裝格16兩側的孔17、18內；5.5KW的軌輪驅動電機31外殼直徑145毫米、長310毫米；減震橡膠板水平向尺寸(250×75)毫米，制動蹄片21的磨擦面尺寸(65×40)毫米。
圖1、2中，由于采用小斷面及淺埋技術，地鐵隧道承受各種應力比傳統隧道低50％以下。隧道側壁45厚160毫米、頂部35壁厚250毫米，底部38壁厚350毫米，隧道側壁鋼筋結構的主鋼筋直徑18毫米，隧道頂部和底部壁鋼筋結構的主鋼筋直徑20毫米，隧道側壁45與頂部35間過渡弧形面曲率半徑200毫米；隧道頂部35到地表41的總厚度520毫米，隧道頂部的覆蓋層40有270毫米厚。地鐵隧道內高2.40米、內寬2.7米，比傳統地鐵隧道低約1.5米。復線地鐵隧道之間中間隔墻31厚度190毫米，31上開有中間隔墻通孔39，孔39尺寸有2.15×3.0米，孔間距0.6米；地鐵車站站臺全長50米、寬2×3.5米；軌道是軌距880毫米的窄型雙軌道24，軌道直接安裝在混凝土地鐵隧道地表33上，混凝土地表33內鋪設有上表面與地表齊平的鐵質加固板，鐵質加固板尺寸是(180×150×8)毫米，相鄰加固板間距0.75米。頂部35上可直接鋪設厚度約80毫米瀝青路面，用作公路。
權利要求
1.一種輕型地鐵列車系統，包括地鐵列車(11)及地鐵隧道系統(29)，其特征在于所述的地鐵列車(11)結構由列車車廂(1)和列車底盤系統組成，列車車廂(1)是窄型車廂，由鋼管制成的框架結構，有((2.2±0.3)×(1.95±0.10))米的小斷面尺寸、(14.5±2.5))米的長度和(50±20)豪米的薄型車廂壁厚度；所述的列車底盤系統由固定列車車廂(1)的主車架(2)、主車架端部的副車架(25)、板型減震器(26)、軌輪(6)、軌輪驅動電機(7)和制動分泵機構(23)組成，其中主車架(2)是矩形鋼管或C型槽鋼構成梯形車架，副車架(25)是矩形鋼管制成的長方形框結構，固定副車架的垂直轉軸機構(4)位于副車架中部，垂直穿過主車架轉向桁梁(3)和副車架中部的副車架轉向桁梁(10)，每個副車架前后各裝有1個結構成目字形的軌輪—驅動電機安裝架(5)，每個軌輪—驅動電機安裝架(5)兩側的軌輪安裝格(16)之內各容有1個軌輪(6)，軌輪(6)是直徑(265±65)毫米的小型軌輪；軌輪安裝格(16)之間的長方格框是安裝軌輪驅動電機(7)的電機格框(20)，電機格框(20)可容納2臺驅動電機(7)，驅動電機的輪軸直接驅動軌輪的輪軸；緊鄰兩側軌輪安裝格(16)外側的是減震器下板(12)部分；和每個副車架(25)上裝有列車制動系統的4個制動分泵機構(23)，4個制動分泵分別裝在副車架前后側壁的4個角上，來自列車制動總泵機構的流體工質通過高壓管系統將制動壓力傳給制動分泵的柱塞，制動分泵柱塞的端部固定有制動蹄片(21)，在柱塞的推動下，制動蹄片向下運動直接在軌道頂上磨擦產生制動作用；所述的地鐵隧道系統由淺埋型地鐵隧道和窄軌道系統組成，地鐵隧道系統包括地鐵隧道(1)、車站(48)和通風系統，其中地鐵隧道具有(寬×高)((2.85±0.25)×(2.6±0.25))米的小尺寸隧道內部、壁厚在(185±45)毫米范圍的薄型隧道側壁結構和隧道內頂部(44)到地表(41)覆蓋層的總厚度在0.3米至2.0米范圍內的淺埋深結構；相鄰復線地鐵隧道之間設有中間隔墻(31)，中間隔墻開有相互貫通的中間隔墻通孔(39)，中間隔墻通孔(39)的貫通部分面積最大可到隔墻(31)總面積的80％；相鄰地鐵車站具有(750±250))米的間隔，站臺全長(50±7.5))米、寬2×(4.0±1.0))米；軌道系統是間距(1.05±0.25))米的窄型軌道(24)系統，窄型軌道直接安裝在地鐵隧道的混凝土地面(33)上，地鐵隧道地面(33)內鋪設有墊在軌道(24)下的加固板，相鄰加固板間距有(0.85±0.35)米；和通風系統的通風管道具有(1.75±0.50)平方米的斷面尺寸，相鄰通風管道間有(150±75)米的間隔。
2.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，列車車身的總高度是(2.35±0.25)米。
3.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，副車架(25)在其中部桁梁(10)所在處的副車架中段兩側鋼管(46)向下彎曲50-65毫米，以便為主車架桁梁(3)留出足夠的空間。
4.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，副車架轉向桁梁(10)有((250±75)×(55±25))毫米的斷面尺寸。
5.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，墊在軌道(24)下的加固板有((150±75)×(125±50)×(8±2))毫米的三維尺寸。
6.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，地鐵隧道底部(38)向地鐵隧道兩側加寬(450±150)毫米。
7.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，地鐵隧道頂部(35)壁厚(250±75)毫米。
8.根據權利要求1所述的輕型地鐵列車系統，其特征在于，地鐵隧道底部(38)壁厚(350±75)毫米。
全文摘要
本發明公開了一種輕型地鐵列車系統，旨在提供一種在淺埋深地鐵隧道中運行窄軌輕型列車的低造價地鐵系統。地鐵列車采用小斷面及薄壁型車廂，小尺度的橡膠板減震器、小直徑軌輪、軌輪—驅動電機安裝架、驅動電機直接驅動軌輪和制動分泵的蹄片直接在軌道上磨擦制動等底盤機構，大幅度降低列車尺寸和結構重量；小斷面的輕型列車導致小尺寸斷面、薄型隧道壁、直接鋪設軌道在隧道地面上和總覆蓋厚度1米左右的淺埋深地鐵隧道，地鐵站臺深約2.8米，上下乘車便捷，站臺面積也減小了一半，原料、工期和成本比傳統地鐵均降低70％以上，可取代傳統地鐵和城市交通系統并可使用明挖施工溝槽的快速、安全施工方式。
文檔編號B61B1/00GK101092141SQ20071009778
公開日2007年12月26日 申請日期2007年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者董偉 申請人:艾喬喬