地铁车厢设计改进的方案讨论

地铁车厢设计改进的方案讨论摘要：当前随着城市人口的迅速增加，城市交通问题日益凸显，地铁作为一种新型的城市交通工具，成为解决城市交通问题的首选。本文以广州地铁为例，提出了三种地铁车厢设计改造方案，以期通过这些改进实现地铁车厢在高峰时提高运力，低峰时展现舒适度的目标，有效地提高地铁车厢空间的利用率。关键词：地铁车厢，空间设计，广州地铁，空间利用，改进方案Abstract:thecurrentwiththerapidincreaseoftheurbanpopulation,theurbantransportationproblemincreasinglyprominent,thesubwayasanewtypeofcitytraffictools,tosolvetheurbantransportationproblemofchoice.Takingguangzhousubwayasanexample,thispaperputsforwardthreesubwaycarreformschemedesign,soastorealizetheseimprovementsthroughsubwaycarintherushhourincreasecapacity,DiFengdisplaythecomfortoftarget,effectivelyimprovetheutilizationrateofsubwaycarspace.Keywords:thesubwaycars,spacedesign,guangzhoumetro,spaceutilization,theimprovementplan当前随着城市人口的迅速增加，城市交通问题日益凸显，地铁作为一种新型的城市交通工具，成为解决城市交通问题的首选。地铁一个显著的特点就是能有效利用空间，并且运输量大。除了地铁线路的合理布局，车辆的行驶速度和发车频次等因素外，决定地铁运输量的关键因素是地铁车厢的设计布置。地铁车厢的设计，包括其大小以及其内部的布局，这些因素都决定了车厢的容纳量。在城市交通压力日益增长的今天，如何将地铁车厢有限的空间有效地利用起来，合理布局，增加地铁车厢的容纳量，从而更有效地提高地铁车厢的使用率成为诸多学者关注的热点问题。本文试以广州地铁车厢为例，就这一问题进行探讨。一、广州地铁车厢设计特点广州市内目前开通的地铁共有九条线路，分别是1、2、3、4、5、8号线还有广佛线、APM线、3号北延段，所采用的车厢则都是国际标准的A型地铁车体，这种车体长为22.8m，宽3m，高3.8m，断面面积11.4㎡，单节最大限乘人数为266人，6节编组A型地铁列车理论最大载客量为2460人。这其中的车体有的是使用西门子公司制造的，比如1、2、3号线（采用6节编组），还有的使用的是株洲机车厂制造的国内自主研发的A型车体，比如4、5、8号线路（采用4节编组）。车厢采用左右对称式的设计，车厢的总体布局大体上分为两种模式，在这里简称A、B车厢。A型车厢的布置是每侧有五个车门，四组座椅，均为长座椅，可轻松容纳6人乘坐，高峰时可容纳7人乘坐。车门宽约为140cm，座椅左右长度（简称长）约为210cm，前后长度（简称宽）约为50cm（包括靠背厚度5cm），高度约为50cm（包括坐垫厚度5cm）。B型车厢的布置是有每侧有四个车门，五组座椅。车门宽约为140cm，座椅又分为三组长座椅，可以乘坐6人，最多可乘坐7人；两组短座椅，可以乘坐2人，座椅的长度分别为，长座椅长约为210cm，短座椅长约为80cm，宽约为50cm（包括靠背厚度5cm），高度约为50cm（包括坐垫厚度5cm）。两种车厢均有竖杆17根，固定在车厢中轴线上，车厢内共有把手12只，每组座椅斜上方还有横杆供乘客抓手，另外还配有灭火器一枚。二、广州地铁车厢设计改造方案现在对A、B型车厢提出以下修改方案。（1）甲方案：对于A型车厢，先划分两个区域，将一侧的五个车门分别从左往右记为12345号，在1号门与2号门之间的区域设定为特殊区域，将这里的座椅由平行于车厢壁的布置方式改造为垂直于车厢壁的布置方式，类似于火车硬座车厢的布置方案。座椅采用对称布置，两侧均为双人座。本来是210cm长，50cm宽的平行座椅将由70cm长，45cm宽的垂直座椅取代，改造后可在原来平行座椅的布置空间上，每侧布置四组垂直于车壁的座椅，车厢宽为300cm，实际使用宽度为300*α（α为修正系数，抵消地铁车厢的车壁竖杆等面积，取0.9）=270cm，则过道宽度为130cm，可以满足人员的通过及站立。如图计算可得原来高峰时期满座人数为7*8=56人，改造后高峰时期满座人数8*2+7*6=58人，比改造之前提升了3.57%，同时乘坐面积由原来的210cm*45cm*8=75600c㎡=7.56㎡上升到现在的70cm*45cm*8+210cm*45cm*6=81900c㎡=8.19㎡。与原来相比提升了8.33%。根据A型车体的尺寸数据，车体长为22.8m，宽3m，高3.8m，断面面积11.4㎡，单节最大限乘人数为266人，可以计算得到车厢内实际供人站立的区域总面积，实际站立面积S1=车厢长度*车厢宽度*修正系数-座椅的面积S2。由此可以算出改造前的S1=22.8*3*α-原2=54㎡。改造后的S1=22.8*3*α-改S2=53.37㎡。由车厢定员266人可以算出理论上改造前车厢内每平米所容纳人员数为（266-48）/54=4.00人，则改造前的车厢每平米理论上可最多容纳4人。由此算出改造后的车厢理论乘坐人数为座椅人数+每平方米站立人数*实际站立面积，56+4*53.37=259.48，约为270人，则改造后的可乘坐人数和总乘车人数都有所增加，相比较改造前运载量上升了1.13%。由此可见此种改造方案在目前现有的设计布局来讲是有所提升的。当然这里所做的只是一些理论的计算，实际的地铁运营过程中，超载的现象是随处可见的，在人流高峰期间，一节车厢的载客量可以突破300人，极限承载量在350人左右，每平方米的站立人数可达5至6人，同时长座椅的坐人数更是可以达到7至8人，由此可见在现有的条件下，我们所做的改造还是要以大载客量为主，所以我们采用了区域性的改造计划，这样可以在提升了乘坐面积和舒适度的同时也保证了大载客量的需求。（2）乙方案：对A型车厢，改造方式与方案甲大体一致，只是在改造区域的座椅安排上有些改动。此方案中的座椅采用非对称布置，车厢一侧为三人座，另一侧不设置座椅，用作自行车或者轮椅的固定装置。这样的设计主要是为了减少在改造座椅之后对实际站立面积的减少。此种设计中单人座椅的尺寸为长45cm，宽45cm，三人座椅的尺寸为长110cm，宽为45cm，高度则统一为50cm。采用这种座椅之后任然采用一边布置四组的方式，这样可以得到该种车厢的过道为270cm-110cm=160cm，这样比方案一种要多出30cm，可以提供给更多的人员站立和自行车、轮椅的停放。该方案实施后实际最大座椅人数为3*8+4*7=52人，与原来高峰时的满座人数减少4人，相比较下降了7.14%。但是座椅的舒适度得到了提升，并且在车厢上增加了新的人性化的设施功能。改造后实际站立面积为60.74㎡，则可推算出该方案实际可乘坐人数为52+60.74*4=294.96人，约为295人。该修改方案比原车厢布置实际站立面积增加6.74㎡，比甲方案增加7.37㎡。比原车厢理论可多乘坐29人，比甲方案理论可多乘坐25人。比原车型布置站立面积提升12.5%，比甲方案站立面积提升13.8%。在运力和运量上都比甲方案和原车型有所提高。综上所述该甲乙两种方案各有所长，根据甲方案更注重舒适性的特点，建议配置在中型城市或者大型城市的长线运输方面；乙方安则更偏重于运力的提升，和便携式交通工具的携带，所以建议考虑配置在大型城市的短线运输方面。（3）丙方案：对B型车厢，划分为三个区域，根据B型车厢四门五座的布置，我们将车厢两头的短座椅作为我们要进行改进的区域，将中间的六组长座椅保持不变。B型车中短座椅的尺寸为，长80cm，宽50cm。在这里我们改用与甲方案中相同的改造思路，对此处的四组短座椅进行改造，将原来的一组平行短座椅改成两组垂直的短座椅。改造前的座椅总面积为7.11㎡，改造后的座椅总面积为8.19㎡。比原来车厢座椅面积增加了1.08㎡。最大满座人数为58人，比原来车厢多提供两人乘坐。车厢实际站立面积为53.37㎡，有这些数据可知丙方案与甲方案在实际实施中的效果是相同的，在这里只是为了适应现有的车厢类型所以作出相应的讨论。但是同时也要将座椅处做一下修改，现在初步的设想是将座椅由垂直墙面的改为带有一定角度的，这样可以方便门口的乘客上下车。如图在做了改造的区域要设定为特殊人群区域，在人多时这里是可以作为老弱病残孕的专座区域。同时座椅可以采用符合人体生理构造学的设计，来提高乘坐的舒适度，并且可以采用柔质材料来代替现在使用的不锈钢刻纹座椅，或者为了减少人们在长座椅上因为不锈钢座椅表面太过光滑而在车辆加速时给乘客带来的滑移现象，我们也可以将座椅的櫈面设计为凹槽性，这样一来一方面可以减少加速时给人带来的不适感，另一方面也可以增加乘客乘坐的舒适度。在这里还有一种折叠座椅的设计，只是目前对于座椅的收放工作还有一些难题未能解决，所以在此不做详细的讨论，可留在以后的改进方案中进行讨论设计。在考虑地铁车厢容纳量的同时，我们必须注意到随着物质条件的提高和对精神文明的不懈追求，人们从心理上对地铁车厢内部空间和相关设施的设计要求已不再只停留在满足实用与保障安全上，而是对其变得更加苛刻和挑剔。为了在审美、情感、文化、精神等心理层面上取得乘客最大的认同，地铁车厢内部空间的细节品质和应该具备的人性关怀必须得到深刻的认识，同时地铁车厢内部的设计也必须考虑经济、科技、功能、材料、结构、环境等各个方面的综合作用，体现出多学科协同分析设计的特点。这样才有助于把地铁车厢有限的空间有效地利用起来，从而更有效地提高地铁车厢的使用率。参考文献[1]谭复兴，高伟君.城市轨道交通系统概论[M].北京:中国水利水电出版社，2007.[2]赵洪伦.轨道车辆结构与设计[M].北京:中国铁道出版社，2009.[3]袁媚.地铁车辆车体内部空间的设计研究[D].湖北工业大学.2010[4]秦悦，王超.地铁车辆内部空间与艺术表现[J].艺术与设计(理论).2011年第5期