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1、城市轨道车辆,交通工程教研室,第一节 城市轨道交通车辆概况,城市轨道交通车辆尽管形式不同，均可由车体、转向架、制动装置、风源系统、电气控制、辅助电源、通风采暖及空调、内部设备、车辆连接装置、受流装置、照明、自控监控等系统组成。,一、组成,车体,转向架,车钩,1 车体车体是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一,座落在转向架上.它除了载客之外,几乎所有的机械、电气、电子等设备安装在车体的上部、下部及内部，驾驶室也设置在车体中。车体要有隔音、减振、隔热、防火以及尽可能保证乘客安全的措施。,2 转向架转向架是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一，是支撑车体并担负车辆沿轨道走行的支撑走行装置。转向架的结
2、构及各部参数是否合理，直接影响车辆的运行品质，动力性能和行车安全。,3 制动系统城市轨道交通车辆必须安装制动系统。制动系统的作用就是根据需要使车辆按规定减速、停车。制动系统由制动控制系统和制动执行系统组成。制动系统分为摩擦制动、电气制动和磁轨制动等形式。摩擦制动又称机械制动，分为闸瓦制动和盘型制动。闸瓦制动又称为踏面制动，它是由闸瓦压紧车轮的踏面产生阻力实现制动。盘型制动就是在车轴上安装制动盘，闸片夹紧制动盘产生阻力实现制动。电气制动分为能耗制动和再生制动。能耗制动也称电阻制动，它是将列车的动能经牵引电机及控制转换为电能消耗在电阻上。再生制动就是将列车的动能经牵引电机及控制转换为电能反锁到供电
3、线路上。电气制动须与机械制动相配合。磁轨制动是用电磁铁与钢轨间的作用力实施制动的。,4 风源系统城市轨道交通车辆的转向架上的空气弹簧，机械制动，门的开闭等都需要压缩空气，所以必须有风源系统。风源系统一般由电动空气压缩机，除油，除湿装置，散热装置，压力控制装置，管路等组成。,5 电气传动控制系统电气传动控制系统由电气控制系统及电气执行系统组成。电气传动控制由控制信号发生，控制信号传输的电子器件及控制电器组成。电气控制执行系统由牵引电动机组成。电气传动控制系统分为直流控制系统和交流控制系统。所谓直流控制系统就是采用直流牵引电动机的控制系统。所谓交流控制系统就是采用交流电动机的控制系统。,6 辅助电
4、源 城市轨道交通车辆车上的直流、交流如照明、通风、空调、控制等用电均由辅助电源供给。辅助电源早期为电动发电机组，现多采用逆变电源。电动发电机组就是将供电线路的直流电源经过电动发动机组变成三相交流电源，供交流用电使用，经过整流装置供直流电源使用。逆变电源就是将供电线路的直流电源经过逆变器控制变成三相交流电源，供交流电源使用，经整流装置供直流电源使用。城市轨道交通车辆装有蓄电池。,7 通风、采暖及空调 城市轨道交通车辆乘客拥挤，必须设有通风装置，一般采用机械通风。在地面高架并运行在较冷地区的车辆，设有采暖，电热器，一般由供电线路直接供电。为改善乘客的舒适度，现代城市轨道交通车辆一般设有空调装置。,
5、8 内装及设备 内部装饰及设备是城市轨道交通车辆必不可少的。内部装饰及设备的要求是美观、舒适、实用、隔音、减振、安全、防火。内部装饰包括客室内部的墙板、顶板、地板及司机室布置等。设备包括车窗、车门及机构、座椅、扶手、吊环及乘客信息装置等。,9 车辆联结装置 城市轨道车辆多辆编组，车辆之间设有联结装置。联结装置由车钩缓冲器、电气联结及风挡、渡板两部分组成。车钩及缓冲器的作用是联结车辆及减少车辆间的纵向冲撞。为便于相邻车辆间乘客的流动，调节客室的疏密，现代车辆之间采用全贯通式，设有风挡及渡板。,10 受流装置受流装置就是接受供电的装置。一般城市轨道交通车辆采用直流供电分750 V和1500 V两种
6、。直流750 V供电采用第三轨供电，在车辆的转向架上装有受流器。接触方式分为上部受流和下部受流。上部受流就是受流器的滑块与第三供电轨上部接触滑行。下部受流就是受流器的滑块与第三供电轨的下部接触。直流1500 V供电采用架空线接触网式供电，车辆采用受电弓受流。有的轨道交通系统是三相交流供电，采用滑块受流。,11 照明城市轨道交通车辆的照明由前照灯司机室照明及客室照明组成。前照灯要能照射足够的距离，以保证行车安全。,12 自控、监控系统现代城市轨道交通车辆设有自动控制及监控系统。自控系统就是将城市行车指挥信息传输至车辆上的接收装置，不但得到行车信号的显示功能，更主要的是得到限速、加速，保持行车间隔
7、的安全作用，可实现无人工驾驶。监控系统就是将列车及车辆的运行状态、主要机电设备的工作状态进行显示及存储。主要用途是保证行车安全及故障分析。,较强的载客能力和疏散能力：地铁车辆载客近400人/辆，适应上下车频繁电力牵引，牵引特性好，编组性较好良好的动力性能：速度快，加减速度能力强，制动效果好。安全可靠性高：可靠性稳定性好，突变情况下适应性强。环境条件好：空调、座椅、扶手等设施，列车平稳性好。,二、城市轨道交通车辆特点,三、车辆的分类,按牵引动力分：动车M（motor)拖车T(train)动车组按车辆规格分：重型车轻型车按车辆材料分：钢骨车铝合金车按车辆大小分：A:车体长22000 mm，车体宽3
8、000 mm，车顶部距轨面高3800 mm；B:长宽高=19000mm,2800mm,约3515 mm；C:车宽为2600 mm，长度和高度均不大于B型。,四、主要技术参数,车辆技术参数是概括地介绍车辆技术规格的某些指标，是从总体上表征车辆性能及结构的一些参数，一般分性能参数与主要尺寸两大类。车辆性能参数 1.自重、载重及容积 自重为车辆本身的全部质量；载重即车辆允许的正常最大装载质量，均以t为单位。容积以m3为单位,2.构造速度 指车辆设计时，按安全及结构强度等条件所允许的车辆最高行驶速度。车辆实际运行速度一般不允许超过构造速度。3.轴 重 是指按车轴型式及在某个运行速度范围内该轴允许负担的
9、并包括轮对自身在内的最大总质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计标准有关。,4.每延米轨道载重 是车辆设计中与桥梁、线路强度密切相关的一个指标，同时又是能否充分利用站线长度、提高运输能力的一个指标，其数值是车辆总质量与车辆全长之比。城市轨道车辆该参数按设计任务书规定。,5.通过最小曲线半径 指配用某种型式转向架的车辆在站场或厂、段内调车时所能安全通过的最小曲线半径。当车辆在此曲线区段上行驶时不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体底架或与车下其它悬挂物相碰。,6.轴配置或轴列数 例如4 轴动车，设两台动力转向架，则轴配置记为B-B。6轴单铰轻轨车，两端为动力转向架，
10、中间为非动力铰接转向架，其轴配置记为B-2-B。,7.最大加速度 平均起动加速度；最大制动减速度。8.每t自重功率指标 一般在10kw15kw。9.供电电压，最大网电流；牵引电机功率。10.制动形式 有摩擦制动、再生制动、电阻制动 以及磁轨制动等多种形式。,车辆的主要尺寸除车辆全长、车辆定距及转向架固定轴距外尚有以下几项：1.车辆最大宽度、最大高度 车辆最大宽度指车体最宽部分的尺寸；车辆最大高度指车辆顶部最高点离钢轨水平面之间的距离。这两个尺寸均需符合车辆限界的要求。2.车体长、宽、高 又有车体外部与内部之别，但车体内部的长、宽、高必须满足货物装载或旅客乘坐等要求。,车辆的主要尺寸,3.车钩中
11、心线距轨面高度（简称车钩高）它是指车钩钩舌外侧面的中心线至轨面的高度。列车中机车与各车辆的车钩高基木一致，是保证正常传递牵引力及列车运行时不会发生脱钩事故所必需的。我国铁路规定新造或修竣后的空车标准车钩高为880mm；其它国家由各自的历史条件决定了其使用的车钩高。如原苏联及欧洲各国的车钩高（或盘形缓冲器的中心线高）定为1060mm。城市轨道车辆的车钩高无统一的标准，上海地铁车辆定为720mm，北京地铁车辆为670mm。,4.地板面高度 地板面距轨面的高度与车钩高一样，均指新造或修理后空车的数值。它将受到两方面的制约，一是车辆本身某些结构高度的限制，如车钩高及转向架下心盘面的高度；另一方面又与站
12、台高度的标准有关，例如上海地铁车辆地板面高为1.13m，北京地铁车辆为1.O53m。,5.车辆定距：车辆两相邻转向架中心之间距离。,DK2北京地下铁道电动客车主要技术参数,五、城市轨道交通列车编组,列车编组:车型、编组辆数、动拖比三个要素。车辆型式按大、中、小分A、B、C三种型式A为带驾驶室的拖车、B为不带驾驶室的动车，C为不带驾驶室的拖车，编组辆数、编组车辆动车与拖车比例。城市轨道交通的规模取决于高峰时刻小时客运量。而小时客运量取决于编组列车的载客量及行车间隔。从目前既有的城市交通系统来看，列车编组车辆数量，从110这十个整数中均有。,横滨1000型列车编组,说明：MC带驾驶室的动车 TC带
13、驾驶室的拖车 Mt动车（带电动发电机组，空压机组）,广州地铁二号线，上海地铁一号线，南京地铁列车编组,说明：TC带驾驶室的拖车 Mt动车（带受电弓）M动车,大阪20系列车编组,说明：M2EC带驾驶室，电动发电机组的动车 M1动车,M1动车,天津地铁1号线列车编组,大阪60系列车编组说明：M2EC带驾驶室，逆变电源的动车,北京复八线地铁列车编组,第二节 车体,车体是乘客乘坐和司机驾驶车辆的场所，是车辆的上部结构。它支撑在转向架上，要保证旅客安全；车体底架下部及车顶上部要安装大量机电设备，构成车辆的主体。它要承受各种动静载荷、各种振动，适应100 km/h左右速度运行；还要隔音，减震、隔热、防火，
14、在事故状态下尽可能保证旅客安全。一般包括底架、车顶、侧墙（左、右侧各1）前后端墙等6大部件。其部件间的连结方式主要是手弧焊接、接触点焊、螺栓、铆钉连接等。,车体材料,使用的主要材料有碳钢（高耐候结构钢）、不锈钢、铝合金三大类。在这三类车体中，为了满足司机室前端艺术造型和功能要求，往往前端形状比较复杂，因此有的前端采用FRP（玻璃钢）整体糊制，再与车体的底架、侧墙、车顶固定，构成坚固的车体。耐候钢车体其板材、型钢要进行予处理，清除表面锈垢或氧化皮，预涂底漆；车体组焊后要及时修补预涂底漆；车体完工后再喷涂防锈底漆。耐候钢车体表面在底漆完工后要刮腻子、喷面漆；而不锈钢车体，铝合金车体表面是否油漆按需
15、要来决定。无论是耐候钢车体、不锈钢车体、铝合金车体，车体内表面均应喷涂24 mm厚的防震隔音阻尼涂层。,DK2,DK20,底架,车顶,侧墙,侧墙,端墙,端墙,侧梁,枕梁,波纹地板,拉门门框,上侧墙横梁,窗横梁,窗立柱,车顶纵梁,车顶弯梁,车体断面,各种梁的断面形式,底架,车底架上铺设地板，可安装座椅等车底架设各种吊梁、吊卡、线槽、安装座，用来安装车钩缓冲、各种机电设备、制动设备等等。底架由中梁（牵引梁）、端梁、枕梁、侧梁、波纹地板组成。耐候钢底架为无中梁焊接结构。牵引梁由2根鱼腹型压型槽钢组成。枕梁分别由8 mm厚的上盖板及10 mm厚的下盖板组焊成箱型结构。根据历次枕梁下盖板与侧梁过渡结点应
16、力超限的情况，枕梁下盖板与侧梁对接处加宽至1390 mm。端梁、侧梁均为高150 mm的带斜度的不等边槽钢。为了提高地板抗腐蚀性能，将波纹地板由过去的1.5 mm厚耐候板改1.2 mm厚的0Cr18Ni9不锈钢板，高度仍为13 mm。两端平地板为2 mm厚的耐候钢板。,侧墙,侧墙设窗口及旅客乘降门口侧墙板厚2mm，每一侧设4组拉门门框。门框分外门框及内门框。内外门框分别由两根槽型梁扣合而成。侧墙上侧梁和一种侧墙横梁为压型角钢。其余的侧墙横梁、窗立柱、窗口上下横梁均为帽型梁。,端墙,带驾驶室的车辆前端设司机了望窗口，后端设门口或贯通口非驾驶端端墙为平面结构。驾驶端为向上倾斜略显子弹头的曲面外形。
17、端墙板厚2mm。非驾驶端端墙立柱为帽型梁，门口立柱为压型槽钢，角立柱为W型压型材。驾驶端端墙板分块成形，依靠58 mm厚的曲线板梁构成曲面墙板内骨架。驾驶端端墙冲压成型，组焊是一项技术难度很大的工作。,车顶,车顶设受电弓或空调机组安装座。车顶板厚2mm，空调机组座处平顶为2mm厚的不锈钢板。侧顶板为3mm厚耐候钢板带角型车顶边梁的冷弯型材。车顶弯梁、空调机组座处的纵梁、横梁均为帽型梁。,第三节内装设备,城市轨道交通车辆，无论是轻轨、地铁、磁悬浮或是高架单轨列车,由于它们的目的都是安全、快速，尽可能舒适地运送旅客，所以它的内装饰及车内直接与旅客接触的设备都无本质区别。一般而言，对车辆内部装饰及设
18、备的要求应当是美观、适用、隔音、隔振、防火、安全可靠。城轨车辆内部装饰包括客室内部墙板、顶板、地板安装及司机室布置。城轨车辆车内设备主要有作为旅客乘降口的侧拉门、司机室侧门、客室隔门、端门、座椅、车窗、各种扶手及吊环、通天立柱等。为了便于相邻车之间旅客能相互流通，调节客室旅客疏密不均，增加事故情况下旅客逃生的通道，近来制造的城轨客车相邻两端趋向于大开口的贯通道，并相应增设了风挡和渡板。,城市轻轨客车（拖车）1司机室；2内端墙安装；3地板安装；4窗；5侧墙内部安装；6座椅；7塞拉门；8灭火器；9外端墙内部安装；10车内扶手；11车顶内部安装。,车顶内部安装,耐候钢、不锈钢车体，车内焊装二次骨架，
19、以便安装内饰板。铝合金车体则主要依靠T型槽固定二次骨架或直接安装内饰模块。在二次骨架与内装饰板之间安装PVC减震垫，顶板为吸塑板（ABS或PC合金板）、复合铝板、铝板、镀锌钢板和玻璃钢板。金属板一般采用1.5mm厚铝板,玻璃钢采用3mm厚。沿中顶板横断面方向分三块。用螺钉固定于二次骨架对应的钢梁上。设有灯带、送风格栅、轴流风机格栅。侧顶板沿车体纵向分为活动式和固定式两种。活动式为活门组成。内门立柱对应的部分为固定式，其余门口、窗上对应的部分为活动式。用途：活门打开后检查电气配线、侧拉门机构及有关设备等。司机室内顶板材质为铝板或FRP，有两个20W日光灯，设有一个检查门。,城市轨道客车车顶断面图
20、1侧顶板；2日光灯带；3中顶板；4日光灯带；5侧顶板。,侧墙内部安装,侧墙板采用整体玻璃钢结构或吸塑板、贴面胶合板和复合板材料，座椅下部为镀锌钢板，车体结构与内墙板之间粘有聚氯乙烯软垫，车体结构与内墙板之间采用螺钉或拉铆钉固定连接，门口两侧采用铝压条固定墙板及装饰。整个侧墙采用无明钉结构。,地板,地板指敷设在波纹地板上面的以地板布为基础的复合地板。断面结构型式见图10-3，包括聚氨酯陶砂层、水泥层和地板布三部分。地板布为PVC地板布，,城市轨道客车地板结构1司机室地板；2客室地板；3地板布；4橡胶水泥层；5Pu粘合剂+陶砂层；6波纹地板。,司机室布置,司机室和客室用间壁隔开,在间壁墙上设有间壁
21、门使司机室和客室相通。在司机室两侧侧墙上设有司机室侧门，司机室前端装有电热前窗玻璃。在司机室前部装有司机台、付司机台，两侧装有左、右侧屏，前部的上方装有终点站显示器、遮阳帘，后部装有控制屏柜、综合柜，在司机室顶部装有司机室通风机，司机室照明灯。另外，司机室内还设有司机座椅、电加热器、刮雨器及喷水装置等各种设备。,司机室布置1司机操纵台；2微机柜；3配电柜；4天线；5终点站显示器；6遮阳帘；7刮雨器；8前照灯；9接地螺栓；10PWM编码器；11TMS主单元；12ATC机柜；13刮雨器水箱；14广播主机；15灭火器；16射灯；17前照灯电源变压器；18无线电台主机；19司机座椅。,座椅与扶手,城市
22、轨道客车的座椅一般为玻璃钢制品或不锈钢制品。或在钢材制成框架加上人造革制品，或者玻璃钢制品加上人造革、纺织制品的座垫。有纵向布置和横向布置两种方案，横向布置的客室座椅为两人座椅（2+2排列），两端为三人、四人座椅。,1纵向座椅安装；2横向座椅安装；3侧门立柱；4纵向扶手；5左横向挡风板；6右横向挡风板；7门口立柱。,1、纵向座椅2、纵向扶杆3、侧门立柱4、安全吊环,扶手杆车内扶手杆包括双开侧门门框扶手杆和水平扶手杆。双开侧门扶手杆一般为不锈钢焊接结构，表面抛光处理。其主要作用是为在门区的旅客站立及下车提供方便。水平扶手杆沿车体纵向布置的有两条，除门区外贯穿客室内部。另外，在每个门区侧墙与立柱之
23、间各有两根。水平扶手杆的安装方式有两种。一种是一端由管座与端墙、侧墙或间壁固定，另一端由三通与立柱连接。第二种是两端均由三通与侧立柱连接。水平扶手杆的材质多为复合不锈钢钢管。立柱 车内立柱包括中立柱和侧立柱,其材质一般为复合不锈钢钢管。中立柱沿纵向布置于车体中心线上，上、下端分别通过管座与车顶及底架固定。侧立柱固定方式同上。,门,司机室采用折页门或手动塞拉门，端门采用折页门或拉门，侧门采用双开外露气动、电动塞拉门或双开内藏式拉门。开度为1300 mm左右，每侧有34对。车门门体均为铝合金蜂窝结构。,塞拉门,城轨客车一般采用外塞拉门即车门由外塞入车门口处，使之关门密封。该门开启时离开车体侧面一定
24、距离后，沿车体外侧滑动 塞拉门由门体、门框、驱动机构、承重机构、传动装置、导向装置、门锁、闭锁装置、车内和车外操作装置、密封设施、防压装置、活动脚蹬、气动元件和电控系统等组成。以北京Bode公司的外开电控气动塞拉门为例，其结构如图所示,门体为铝合金夹层结构。驱动装置为气缸机构，一般开门时间单程36 s，门的运动速度由气缸两端的节流阀调整。门的导向由上、下导轨实现。闭锁装置产生机械闭锁力能保证在电器、压缩空气发生故障时车门不会自动开启，活动脚蹬与车门可连动，当车门关闭后，脚蹬翻起并与侧墙外表面平齐。防挤压装置是防止列车关门时挤夹乘客而设置的，其防挤压动作压力不大于150 N。防挤压功能在关门全行
25、程的98%范围内具有拉门遇障碍物时可自动返回功能，10 s再自动关闭。车门内、外操纵装置用于车门的开关操作。塞拉门可实现列车集中控制和本车控制，紧急情况下，亦可手动，通过集中控制箱、本车三角钥匙开关或车门的按钮/电子钥匙来实现列车各车门的操作。,内藏式侧拉门系统,双开内藏式侧拉门有空气驱动的还有电力驱动的。传动型式有下列几种：1 齿轮齿条传动结构 此结构体积大,噪声大,但传动平稳。2 链轮链条传动结构 此结构体积大,噪声小,但传动不平稳。3 绳轮传动结构 此结构体积小,噪声小,比较好调整门的行程,但传动不平稳。4 左右丝杠传动。在地铁电动客车方面目前国内外均趋向于用无声链条传动。,拉门装置系统
26、图1传动系统；2内部紧急解锁装置；3外部紧急解锁装置；4踏板组成；5左门板组成；6右门板组成；7钢丝绳；8内踏板；9密封条座组成；10内、外部紧急解锁钥匙；11管路系统；12电磁阀装置。,折页门,折页门包括端门、司机室侧门、间壁门,图10-18 折页门1门；2门坎；3锁；4门窗；5普通折页；6铝门框。,图10-19 司机室侧门1铝门框组成；2门组成；3普通折页；4密封条组成；5门挡组成；6门锁组成；7门口防护板；8门框扣条；9木门框组成；10窗帘组成。,单开拉门1后端门；2上导轨；3门挡；4防风条；5自动复位机构；6连杆装置；7调整垫；8调整垫；9滚轮及承载部件组成；10调节支架；11窗帘。,窗,城市轨道客车采用固定式和活动式的两种车窗。固定窗一般为铝窗，用于前端窗和客室。结构简单，视线效果好，密封性能好。活动窗为组合式铝窗，活动窗的上半截可向内翻约30。,固定窗安装1车窗组成；2螺钉；3幕墙胶；4胶垫；5密封胶条。,活动窗安装1窗锁；2上活动窗；3下固定窗；4密封胶条。,
