軌道交通-車輛

1、第第二二章章 車輛車輛車體各部分組成轉向架功能輪對及軸箱裝置主要內容主要內容l軌道交通車輛的演變l軌道交通車輛的特點l軌道交通車輛的組成自行車：自行車：行駛軌跡是“自由”的、不受約束的，驅動的牙盤裝在車架上，轉彎是由車把手控制 一一 軌道交通車輛的演變軌道交通車輛的演變汽車：汽車：行駛軌跡是“自由”的；驅動的發(fā)動機裝在底盤上；轉彎是由方向盤控制轉向輪；兩個輪子的軸套是固定在底盤上，車廂則固定在底盤上。 一一 軌道交通車輛的演變軌道交通車輛的演變一般陸上車輛設計理念一般陸上車輛設計理念l自行車、汽車等一般陸上交通工具均有一個基本骨架；車輪、動力機械、制動器、避震彈簧等均裝在骨架上；車廂或外殼再固

2、定在這個骨架上。l一般陸上交通工具前輪可以轉動，駕駛者控制前輪讓車輛轉向或直行。l前后輪軸之間的距離較短，便于通過小半徑曲線，如果車廂較長則采用拖掛行駛。l一般陸上交通工具車軸固定，車輪轉動；車軸和車架大梁之間采用彈簧（板簧）連接減少振動。一般車輛結構一般車輛結構軌道交通軌道交通l早期的火車車輛是從馬車演變而來的，當載重加大， 車輛長度加長，通過曲線半徑就受限制，車輛制造的理念開始改變。二二 軌道交通車輛特點軌道交通車輛特點l城市軌道交通車輛作為城市公共交通工具，主要在市內和市郊運行。它的運行條件與干線鐵道車輛有種種不同： 車輛要在地下隧道、高架和地面軌道運行，站距短、線路曲線半徑小、坡度大；

3、 客流量大而集中，乘客上下車頻繁，高峰時會超載。軌道交通車輛特點軌道交通車輛特點l因站距短，車輛要在最高速度運行是困難的，所以需有較高的起動加速度和制動減速度，以達到起動快、制動距離短、有較高平均速度的目的；l車輛的設計應遵循減少能耗、減少發(fā)熱設備的原則，用以降低隧道內溫度。為此，需盡量減輕自重，而選擇效率高的傳動系統(tǒng)；l由于運轉密度較高，為確保安全行車，城市軌道的信號系統(tǒng)比較復雜，所以車載通信信號設備及車輛的控制系統(tǒng)，應有良好的適應能力。（一一）、車體、車體（二二）、走行部分走行部分（三三）、制動裝置制動裝置（四四）、列車控制系統(tǒng)列車控制系統(tǒng)（五五）、乘客信息系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)三三 城市軌道

4、交通車輛的組成城市軌道交通車輛的組成 既是容納乘客和司機駕駛的地方，又是安裝與連接其它設備和部件的基礎，一般包括有底架、端墻、側墻及車頂?shù)?。（一一）、車體、車體1 1、城市軌道車輛車體特點：城市軌道車輛車體特點：有拖車、動車之分；座位少、車門開度大、服務設備簡單；質量的限制較為嚴格；重量限制嚴格，要求輕量化；防火及隔噪要求高；外觀造型美觀，色彩新穎。（一）（一）、車體、車體l分有司機室車體和無司機室車體兩種。 是容納乘客和司機駕駛（對于有司機室的車輛）的地方，是安裝、連接其它設備和部件的基礎。l城市軌道車輛車體均采用整體承載的鋼結構和輕金屬結構，以達到在最輕的自重下滿足強度的要求。（一一）、車

5、體、車體帶司機室拖車（A型）無司機室?guī)茈姽膭榆嚕˙型）無司機室不帶受電弓的動車(C型) 6節(jié)編組其排列為ABCCBA8節(jié)編組其排列為：ABCBCBCAA - B - C - C - B - A（一）（一）、車體、車體有司機室車輛有司機室車輛駕駛室駕駛室2、車體各部分組成、車體各部分組成l底架l側墻和端墻l車頂l車內設備 一般城市軌道交通車輛所采用的底架由地板、地板布、支撐梁、隔聲、隔熱材料和阻尼漿等組成。 地板有的用膠合板組成，后來為了解決防火等問題，有的采用鋁蜂窩夾層復合鋁板制成。 地板布一般都有聚氯乙烯制成，厚度一般為23mm，具有耐磨、防滑、防火、抗化學腐蝕和易清洗等特點。（1）底架

6、）底架（2）側墻和端墻）側墻和端墻 側墻與端墻的結構基本相似，均有墻板、支撐梁、隔聲、隔熱材料和阻尼漿組成。 上海、廣州城市軌道交通1號線的車輛采用非飽和聚酯玻璃鋼板黏結泡沫狀密胺樹脂和鋁板的復合板，支撐梁采用金屬梁，隔聲、隔熱材料采用礦渣棉并用鋁箔包裝，金屬鋁墻的內表面涂有阻尼漿。 （3）車頂）車頂 由復雜形狀斷面的型材和車頂板組成，預留車頂設備的安裝位置。 （4）車內設備）車內設備車門結構車門結構： 城市軌道車輛的車門一般采用壓縮空氣為動力的風動門，也有采用電氣驅動的車門。由于車輛運載客流量大，乘客上下車頻繁，一般車體每側車門開度較大，數(shù)量也較多，例如，上海地鐵車每側設有JC扇內藏嵌入式對

7、開拉門1900mrn 1300mm(高X寬)。在帶司機室車(A車)的前端中央還設有應急安全疏散門，在緊急情況下，做成可伸縮的套接式踏級板可向前放下到路基上，列車內的乘客可通過此踏級板疏散到路基上。 車門按照驅動方式，可分為風動門和電動門。風動門由于受氣動元件及密封件的質量條件限制，可靠性較差、門機故障率高，同時產(chǎn)生的噪聲較大。因此，目前軌道交通車輛的車門均采用電動門。 車門采用電子控制技術，可根據(jù)乘客和駕駛員的不同要求編制程序修改操作過程；具有自動監(jiān)控、自動故障報警和記錄的功能，并設有防夾裝置。 地鐵和輕軌車輛的車門，按車門形式地鐵和輕軌車輛的車門，按車門形式 可分為以下三種可分為以下三種:

8、l內藏門l外掛門l塞拉門問題的提出：問題的提出：較長軸距的軌道交通車輛僅在直線軌道上行駛沒有問題，但在曲線上就不容易處理了。 軌道車輛運行特點：軌道車輛運行特點：行駛軌跡是“不自由”的、受約束的，在特定的軌道中行駛。（二二）、轉向架、轉向架l把兩個或多個輪對用專門的構架（或側架）連接，組成一個小車，稱為轉向架，車體座落在兩個（或三個）轉向架上。l世界各國大多采用二軸車結構。由于要通過小半徑曲線，二軸車的軸距不能太大，同時對車輛載重、長度和容積等均有限制。l轉向架為車輛的一個獨立部件，便于更換、制造和維修。（二二）、轉向架、轉向架 轉向架是支承車體并負擔車輛沿著軌道走行的支承走行裝置(如圖1)。

9、為了便于通過曲線，在車體和轉向架之間設有心盤或回轉軸，轉向架可以繞一中心軸相對車體轉動。為了改善車輛的運行品質和滿足運行要求，在轉向架上設有彈簧減震裝置和制動裝置。對于動車，轉向架上還裝有牽引電機和減速機構，以驅動車輛運行，這種轉向架稱為動力轉向架。 轉向架是車輛最重要的組成部件之一，它的結構是否合理直接影響車輛的運行品質、動力性能和行車安全。（二二）、轉向架、轉向架車輛轉向架分類：分類：動車轉向架和拖車轉向架CCCCHG/J動車轉向架動車轉向架動車轉向架動車轉向架拖車轉向架拖車轉向架主要作用：主要作用：支撐車體；相對車體可自由回轉，使較長的車輛能自由通過小半徑曲線；懸浮和減振車體，提高運行品

10、質；加速和制動車輛。（二二）、轉向架、轉向架上海地鐵五號線車輛上海地鐵五號線車輛動拖比動拖比1：1轉向架轉向架轉向架功能：轉向架功能：l支撐車體、傳遞載荷l使車輛順利通過曲線l傳遞牽引力和制動力l緩和振動和沖擊，提高乘坐舒適性（二二）、轉向架、轉向架l轉向架分為 動力轉向架 非動力轉向架 動力轉向架上安裝牽引電動機 裝有動力轉向架的車輛稱為動車 裝有非動力轉向架的車輛稱為拖車（二二）、轉向架、轉向架輪對軸箱彈簧裝置構架搖枕彈簧裝置縱向拉桿基礎制動裝置等部分（二二）、轉向架、轉向架組成組成 輪對是由一根車軸和兩個相同的車輪采用過盈配合使之牢固地結合在一起。（二二）、轉向架、轉向架輪對輪對 輪對承

11、擔車輛全部載荷，引導車輛沿著鋼軌高速運行，同時還承受著從車體、鋼軌傳來的各種力的作用。因此，輪對應具有足夠的強度，以保證在允許的最高速度和最大載荷下安全運行。應在強度足夠和保證一定使用壽命前提下，使其重量最小，并具有一定的彈性，以減少輪軌之間的作用和磨耗。 輪對在正常狀態(tài)線路上運行時，輪緣的內側距是影響運行安全的重要因素。輪緣內側距有嚴格的規(guī)定：一般鐵路標準輪對，內側距為13533mm；我國地鐵車輛輪對，內側距為13532mm。輪緣內側距應保證在任何線路上運行時輪緣與鋼軌之間有一定的游間，以減少輪緣與鋼軌的磨耗；應保證在最不利情況下，輪對踏面在鋼軌上仍有足夠的安全搭接量，不致造成脫軌；應保證安

12、全通過道岔。l（1）車軸 軌道車輛使用的車軸，絕大多是為圓截面實心軸，采用優(yōu)質碳素鋼加熱鍛壓成型，在經(jīng)熱處理（正火或正火后再回火）和機械加工制成。 車軸為轉向架的簧下部分的質量對改善車輛運行品質和減少對輪軌動力作用有很大影響，特別對于高速列車，為降低簧下質量常采用空心車軸結構。由于車軸主要承受橫向彎矩作用，截面中心部分應力很小，制成空心結構后，對車軸的強度影響很小。一般空心車軸比實心車軸可減輕20%40%的質量。 （2）車輪 車輪的結構、形狀、尺寸、材質是多種多樣的。按其結構分為整體車輪和帶箍車輪兩種。整體車輪按其材質可分為輾鋼輪和鑄鋼輪等。輪箍輪又可分鑄鋼輻板輪心以及鑄鋼輻條輪心的車輪。為降

13、低噪聲，減小簧下質量，還有橡膠彈性車輪、消聲輪等。我國目前車輛上大部分采用整體輾鋼車輪。 整體輾鋼車輪由踏面、輪緣、輻板和輪轂組成，車輪與鋼軌的接觸面成為踏面，一側沿著圓周突起的圓弧部分成為輪緣，是保持車輛沿鋼軌行，防止脫軌的重要部分。踏面沿徑向的厚度部分成為輪輞。輪轂是輪與軸互相配合的部分，輪輞與輪轂聯(lián)接的部分稱輻板。 將輪對和構架（或側架）聯(lián)系在一起，使輪對沿鋼軌的滾動轉化為車體沿線路的平動，并把車輛的重量以及各種載荷傳遞給輪對。（二二）、轉向架、轉向架輪對軸箱裝置輪對軸箱裝置軸箱軸箱（1）軸箱裝置的作用）軸箱裝置的作用l連接輪對與轉向架構架，支撐一系懸掛。l承受和傳遞輪對與轉向架之間的各

14、種載荷l給軸承內外定圈位l使輪對沿鋼軌的滾動轉化為車體沿線路的平動l軸箱采用滾動軸承，在提高承載能力的同時，降低了軸箱摩擦因數(shù)l保持軸承油脂，保證軸承良好的潤滑性能 （2 2） 軸箱裝置軸箱裝置的分類的分類 軸箱裝置按軸承工作特性分為滾動軸承軸箱和滑動軸承軸箱裝置。 滑動軸承裝置承載重載荷，但運行阻力較大，使用和保養(yǎng)不慎時易發(fā)生事故。 我國鐵路已基本實現(xiàn)滾動軸承化，這是實現(xiàn)鐵路車輛技術裝備現(xiàn)代化的重要標志。采用滾動軸承后，顯著地降低了車輛的起動阻力和運行阻力，改善了車輛走行部分的工作條件，減少了燃油的慣性事故，減輕了維護和檢修工作，降低了運營成本。軸承軸箱軸承軸箱（二二）、轉向架、轉向架彈性懸

15、掛裝置彈性懸掛裝置為減少線路不平順和輪對運動對車體各種動態(tài)的影響，轉向架在輪對與構架或者構架與車體（搖枕）之間，設有懸掛裝置。（a a）一系彈簧懸掛）一系彈簧懸掛 （b b）二系彈簧懸掛）二系彈簧懸掛（二二）、轉向架、轉向架彈性懸掛裝置彈性懸掛裝置一系懸掛作用：一系懸掛作用：減振，連接軸箱與構架（二二）、轉向架、轉向架彈性懸掛裝置彈性懸掛裝置二系懸掛在轉向架構架和車體之間工作，它由兩個空氣彈簧和輔助彈簧組成，在不同載荷下由空氣彈簧高度閥系統(tǒng)將車體高度自動調整到規(guī)定范圍內。（三）（三）、制動、制動系統(tǒng)系統(tǒng)什么叫做制動？什么叫做制動？什么時候實施制動？什么時候實施制動？人為地使運動物體減速或阻止其

16、加速叫做制動。 對于城市軌道車輛來說，為了使運行著的電動車組能迅速地減速或停車，必須對它施行制動；為了防止電動車組在下坡道上運行時由于電動車組的重力作用導致電動車組速度增加，也需要對它施行制動；同時為避免停放的車輛因重力作用或風力吹動而溜走，亦需要對它施行制動（稱停放制動）。（三）（三）、制動、制動系統(tǒng)系統(tǒng)l為了保證汽車安全行駛，提高汽車的平均行駛車速，以提高運輸生產(chǎn)率，在各種汽車上都設有專用制動機構。這樣的一系列專門裝置即稱為制動系統(tǒng)。l汽車制動系統(tǒng)功用 1）保證汽車行駛中能按駕駛員要求減速停車 2）保證車輛可靠停放（三）（三）、制動、制動系統(tǒng)系統(tǒng) （1）操縱靈活，制動減速快。作用靈敏可靠，

17、車組前后車輛制動、緩解作用一致。 （2）具有足夠的制動能力，保證車組在規(guī)定的制動距離內停車。 （3）對新型的城市軌道車輛，一般要求具有動力制動能力，并且在正常制動過程中，應盡量充分發(fā)揮動力制動能力，以減少對城市環(huán)境的污染和降低運行成本。同時應具有動力制動與摩擦制動的聯(lián)合制動能力。 （4）制動系統(tǒng)應保證車組在長大下坡道上運行時，其制動力不會衰減。 （5）電動車組各車輛的制動能力應盡可能一致，制動系統(tǒng)應根據(jù)乘客量的變化，而具有空重車調整能力，以減少制動時的縱向沖擊。 （6）具有緊急制動性能，遇有緊急情況時，能使電動車組在規(guī)定距離內安全停車。緊急制動作用除可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急

18、按鈕(緊急閥)進行操縱。 （7）電動車組在運行中發(fā)生諸如列車分離、制動系統(tǒng)故障等危急行車安全的事故時，應能自動起緊急制動作用。制動制動系統(tǒng)應具備的條件：系統(tǒng)應具備的條件：（1）.摩擦制動摩擦制動：l常用的摩擦制動方式主要有閘瓦制動和盤形制動，還有軌道電磁制動等方式。 1）閘瓦制動，又稱為踏面制動，是最常用的一種制動方式。 2） 盤形制動，制動缸通過制動夾鉗，夾緊制動盤，使閘片和制動盤間產(chǎn)生摩擦，把電動車組的動能轉變?yōu)闊崮?，熱能通過制動盤與閘片散于大氣。 1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型1摩擦制動之閘瓦制動，又稱為踏面制動。1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型2摩擦制動之盤形制動1、制動制動系統(tǒng)的類

19、型系統(tǒng)的類型盤形制動盤形制動3摩擦制動之電磁制動，在轉向架構架側梁下通過升降風缸安裝有電磁鐵，電磁鐵下設有磨耗板。1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型（2 2）動力制動動力制動 動力制動在制動時，將牽引電機變?yōu)榘l(fā)電機，使列車動能轉化為電能，對這些電能的不同處理方式形成了不同方式的動力制動。城市軌道交通車輛上采用的動力制動形式主要有電阻制動和再生制動。1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型（2）動力制動動力制動：l（1）電阻制動。將發(fā)電機發(fā)出的電能加于電阻器中，使電阻器發(fā)熱，即電能轉變?yōu)闊崮堋ｋ娮杵魃系臒崮芸匡L扇強迫通風而散于大氣中。電阻制動一般能提供較穩(wěn)定的制動力，但車輛底架下需要安裝體積較大的電阻箱。

20、l（2）再生制動。再生制動是把電動車組的動能通過發(fā)電機轉換為電能后，再使電能反饋回電網(wǎng)，進行回收使用。1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型1、制動制動系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型2、制動模式、制動模式l彈簧停放制動l緊急制動l快速制動l常用制動l保壓制動2、制動模式、制動模式l彈簧停放制動l緊急制動l快速制動l常用制動l保壓制動（1）彈簧停放）彈簧停放制動制動l彈簧停放制動缸充氣時，停放制動緩解；彈簧停放制動缸排氣時，停放制動施加；還附加有手動緩解的功能。（2）緊急制動）緊急制動l“失電制動，得電緩解”l電制動不起作用，僅空氣制動；l高速斷路器斷開，受電弓降下；l不受沖擊率極限的限制，在1.7s內即可達到

21、最大動力的90%；l緊急制動實施后是不能撤除的，列車必須減速，到完全停下來（零速封鎖）；l具有防滑保護和載荷修正的功能。（3）快速制動）快速制動l電制動不起作用，僅空氣制動l受沖擊率極限的限制l主控制器手柄回“0”位，可緩解l具有防滑保護和載荷修正能力（4）常用制動）常用制動l在常用制動模式下，電制動和空氣（摩擦）制動一般都處于激活狀態(tài)。一般情況下（車載AW2以下，速度8km/h（可調）以上），電制動能滿足車輛制動要求，當電制動不能滿足制動要求時，氣制動能夠迅速、平滑地補充，實現(xiàn)混合制動作用。（5）保壓制動）保壓制動l保壓制動是為防止列車在停車前的沖動，使列車平穩(wěn)停車，通過ECU內部設定的執(zhí)行

22、程序來控制。3、制動有關原則、制動有關原則l（常用）制動優(yōu)先原則l（常用）制動混合原則l（常用）制動力的分配原則（1）（常用）制動優(yōu)先原則）（常用）制動優(yōu)先原則l第一優(yōu)先再生制動l第二優(yōu)先電阻制動l第三優(yōu)先踏面摩擦制動（2）（常用）制動混合原則）（常用）制動混合原則l電制動無故障狀態(tài)下的制動原則電制動無故障狀態(tài)下的制動原則 在DCU無故障狀態(tài)情況下，電制動始終起作用，提供常用制動所需的制動力（AW0-AW2）。制動指令值同時送至所有的DCU和ECU，并由它們分別根據(jù)車輛的載荷情況計算所需的制動力。l電制動與氣制動混合的控制原則電制動與氣制動混合的控制原則 電制動和氣制動之間融合（混合）應是平滑

23、的，并滿足正常運行的沖擊極限。氣制動用來填補所要求的制動需求和已達到的電制動力之間的差額。（3）（常用）制動力的分配原則）（常用）制動力的分配原則l電制動力的分配原則電制動力的分配原則：由于車輛編組每單元為三節(jié)，假設每單元自己提供制動力，總共需要300%的制動力，而電制動時只有動車能提供制動力，每單元的三節(jié)車中只有兩節(jié)動車，因此每節(jié)動車承擔150%的制動力。l氣制動力的分配原則氣制動力的分配原則：由A、B和C車組成的單元車則需300%的氣制動力，每節(jié)車的（氣制動控制單元）根據(jù)本車的載荷重量負責本車100%的制動力。（四）（四） 列車控制系統(tǒng)列車控制系統(tǒng)l功能：監(jiān)視、控制車輛和車輛各系統(tǒng)的運行，

24、同時可診斷各系統(tǒng)的運行情況，并給出報警信息。具有協(xié)調所有總線之間的通信和控制列車的功能l列車控制系統(tǒng)（VTCU）包括車輛控制和通信系統(tǒng)。 （四）（四） 列車控制系統(tǒng)列車控制系統(tǒng)lTCC:是一個集整列列車內部測控任務和信息處理任務于一體的列車數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡，它包括兩種總線類型絞線式列車總 線 （ W T B ） 和 多 功 能 車 輛 總 線（MVB）。lMVB傳輸長度為200m，WTB傳輸長度為860m。 列車控制系統(tǒng)硬件及其主要功能列車控制系統(tǒng)硬件及其主要功能（四）（四） 列車控制系統(tǒng)列車控制系統(tǒng)l列車控制系統(tǒng)在列車制動系統(tǒng)中的主要功能：（1）空氣壓縮機單元控制。壓縮機的工作范圍7.5-9.0

25、bar,壓力傳感器傳遞所需的壓力信息并供應給列車控制系統(tǒng)，列車控制系統(tǒng)控制列車兩個壓縮機的啟動和停止。 （2）電子制動控制單元控制。列車制動設備有兩個不同的制動系統(tǒng)組成ED制動系統(tǒng)和EP制動系統(tǒng)，通過閘瓦單元制動車輪，列車電子牽引設備允許使用獨立安裝在每個動車上的電動制動，通過列車控制系統(tǒng)控制每個電子制動控制單元。（五）（五） 乘客信息系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)lPIDS是實現(xiàn)以人為本、進一步提高地鐵為乘客服務質量、加快各種信息（如：乘客行車、地鐵公益廣告、安防反恐、運營緊急救災、天氣預報、新聞、交通信息等）傳遞及實現(xiàn)列車視頻監(jiān)控的的重要設施，是提高地鐵運營管理及經(jīng)營開發(fā)水平，擴大對乘客服務范圍的有效工具。1、 乘客信息系統(tǒng)的功能乘客信息系統(tǒng)的功能l系統(tǒng)功能 在正常運營情況下，可以提供乘車須知、列車時刻表、到站廣播以及廣告動態(tài)的多媒體信息，使乘客及時了解列車到站信息，方便乘客換乘其他線路，減少乘客下錯站的可能性。 一旦出現(xiàn)