城市軌道交通車輛構(gòu)造教案第1章

1、城市軌道交通車輛構(gòu)造連蘇寧 主編第一章城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況第一章城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況【問題導(dǎo)入】 自1863年1月10日英國倫敦建成世界上第一條地下鐵道以來，地下鐵道已有140余年的發(fā)展歷史。最初的地下鐵道采用蒸汽機(jī)車牽引，直到1890年12月18日誕生了世界上第一條真正的電氣化地下鐵道線路后，地下鐵道車輛技術(shù)開始了劃時(shí)代的飛躍，電動(dòng)地下鐵道車輛也進(jìn)入了不斷發(fā)展的新時(shí)期。本章介紹城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)及城市軌道交通車輛的現(xiàn)狀與發(fā)展?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能掌握世界及中國城市軌道交通車輛基本知識(shí)。2.了解世界不同城市城市軌道交通車輛的特點(diǎn)。3.了解城市軌道交通車輛的基本構(gòu)

2、成。4.了解城市軌道交通車輛限界?！窘虒W(xué)建議】1.教學(xué)場(chǎng)地：教室、互聯(lián)網(wǎng)多媒體教室；城市軌道交通車輛模型實(shí)訓(xùn)室。2.設(shè)備要求：至少具有能連接互聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室一個(gè)，各種城市軌道交通車輛形式仿真模型一套，能放視頻投影的設(shè)備及課件、視頻介紹一套。3.課時(shí)要求：課堂講授4課時(shí)；實(shí)地參觀2課時(shí)。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)一、城市軌道交通車輛的基本類型與組成1.城市軌道交通車輛的基本類型(1)車輛類型地鐵車輛一般可分為三種類型，即A車、B車、C車。(2)車鉤形式地鐵車輛的車鉤一般也有三種形式，即全自動(dòng)車鉤、半自動(dòng)車鉤和半永久車鉤。2.城市軌道交通車輛的組成(1)車體分有駕駛室車體和無駕駛室車體兩種。

3、(2)走行部分(動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架)走行部分裝置于車體與軌道之間，用來牽引和引導(dǎo)車輛沿著軌道行駛并承受和傳遞來自車體及線路的各種載荷，緩和其動(dòng)力作用，它是保證車輛運(yùn)行品質(zhì)的關(guān)鍵部件。(3)牽引緩沖連接裝置車輛編組成列運(yùn)行必須借助于連接裝置，即所謂車鉤。(4)制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置是保證列車安全運(yùn)行必不可少的裝置。(5)受流裝置從接觸導(dǎo)線(接觸網(wǎng))或?qū)щ娷?第三軌)將電流引入動(dòng)車的裝置稱為受流裝置或受流器。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)1)桿形受流器：外形為兩根平行桿，上部有兩個(gè)受電軌(導(dǎo)線)，廣泛用于城市無軌電車。2)弓形受流器：形狀如弓，屬上部受流，弓可升可降，其上部有一根接觸導(dǎo)線，下面有導(dǎo)

4、軌構(gòu)成電路，用于城市有軌電車。3)側(cè)面受流器：在車頂?shù)膫?cè)面受流，又稱為“旁弓”，多用在礦山裝貨物的電力機(jī)車上。4)軌道式受流器：從底部導(dǎo)電軌受流，又稱第三軌受流，空間可得到充分利用，多用于速度較高的隧道列車運(yùn)行。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)5)受電弓受流器：屬上部受流，形狀如弓，可升可降，適用于列車速度較高的干線電力機(jī)車上。(6)車輛內(nèi)部設(shè)備車輛內(nèi)部設(shè)備包括服務(wù)于乘客的車體內(nèi)的固定附屬裝置和服務(wù)于車輛運(yùn)行的設(shè)備裝置。(7)車輛電氣系統(tǒng)車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路。二、城市軌道交通車輛技術(shù)參數(shù)1.車輛性能參數(shù)第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(1)自重、載重及容積自重為車輛本身

5、的全部質(zhì)量；載重為車輛允許的正常最大裝載質(zhì)量，均以t為單位;容積以m3為單位。(2)構(gòu)造速度指車輛設(shè)計(jì)時(shí)，按安全及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求設(shè)計(jì)的允許車輛最高行駛速度。(3)軸重是指按車軸形式，在某個(gè)運(yùn)行速度范圍內(nèi)該軸允許負(fù)擔(dān)的并包括輪對(duì)自身在內(nèi)的最大總質(zhì)量。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(4)每延米軌道載重是車輛設(shè)計(jì)中與橋梁、線路強(qiáng)度密切相關(guān)的一個(gè)指標(biāo)，同時(shí)又是能否充分利用站線長(zhǎng)度、提高運(yùn)輸能力的一個(gè)指標(biāo)，其數(shù)值是車輛總質(zhì)量與車輛全長(zhǎng)之比。(5)通過最小曲線半徑指配用某種形式轉(zhuǎn)向架的車輛在站場(chǎng)或廠、段內(nèi)調(diào)車時(shí)所能安全通過的最小曲線半徑。(6)軸配置或軸列數(shù)若是4軸動(dòng)車，設(shè)兩臺(tái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，則軸配置記為BB

6、；若是6軸單鉸輕軌車，兩端為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，中間為非動(dòng)力鉸接轉(zhuǎn)向架，其軸配置記為B2B。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(7)最大起動(dòng)加速度列車以最大牽引力起動(dòng)時(shí)列車的加速度。(8)平均起動(dòng)加速度列車以各級(jí)牽引力起動(dòng)時(shí)列車的平均加速度。(9)最大制動(dòng)減速度列車以最大制動(dòng)力制動(dòng)時(shí)列車的減速度。(10)每噸自重功率指標(biāo)一般在10kWt15kWt。(11)供電電壓一般采用DV1500V或DV750V。(12)最大網(wǎng)電流指最大負(fù)荷時(shí)網(wǎng)側(cè)電流，由牽引電動(dòng)機(jī)功率決定。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(13)牽引電機(jī)功率多在180300kW。(14)制動(dòng)形式有摩擦制動(dòng)、再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)以及磁軌制動(dòng)等多種形式。(1

7、5)座席數(shù)及每平方米地板面積站立人數(shù)地鐵車輛由于其短途高流動(dòng)性的運(yùn)載特點(diǎn)，座席數(shù)較少，一般為5565座，站立數(shù)一般250人，超載時(shí)乘客總數(shù)按79人/m2計(jì)算。2.車輛的主要尺寸第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(1)車輛最大寬度、最大高度車輛最大寬度指車體最寬部分的尺寸；車輛最大高度指車輛頂部最高點(diǎn)與鋼軌水平面之間的距離。(2)車體長(zhǎng)、寬、高又有車體外部與內(nèi)部之別，但車體內(nèi)部的長(zhǎng)、寬、高必須滿足貨物裝載或旅客乘坐等要求。(3)車鉤中心線距軌面高度簡(jiǎn)稱車鉤高。(4)地板面高度地板面距軌面的高度與車鉤高一樣，均指新造或修竣后空車的數(shù)值。(5)車輛定距車輛兩相鄰轉(zhuǎn)向架中心之間的距離。三、城市軌道交通車輛

8、編組及標(biāo)識(shí)第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)1.列車編組2.車端、車側(cè)、車門、座位的標(biāo)識(shí)定義(1)車輛的車端、車側(cè)的定義1)車端。2)車側(cè)。(2)列車的車側(cè)的定義列車的車側(cè)的定義與車輛的車側(cè)定義是不同的。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)圖1-1車端、車輛兩側(cè)及列車兩側(cè)的識(shí)別(3)車門的編號(hào)上海地鐵車輛的客室車門是采用內(nèi)藏式第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(3)車門的編號(hào)上海地鐵車輛的客室車門是采用內(nèi)藏式對(duì)開滑動(dòng)門，車輛每側(cè)設(shè)有五扇門，每扇門為兩片門葉。(4)座椅編號(hào)座椅編號(hào)的方式與車門類同，在這里不再贅述，如圖1-2所示。圖1-2車門、座椅編號(hào)四、城市軌道交通車輛限界1.概念第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)

9、知識(shí)2.車輛限界計(jì)算(1)車輛限界計(jì)算原則1)限界是確定行車軌道周圍構(gòu)筑物凈空的大小,以及管線和設(shè)備安裝相互位置的依據(jù),是行業(yè)間共同遵守的技術(shù)規(guī)定,應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠。2)限界應(yīng)依據(jù)車輛的輪廓尺寸、技術(shù)參數(shù)、軌道特性、受電方式、施工方法和設(shè)備安裝等綜合因素進(jìn)行分析計(jì)算確定。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)3)車輛限界的計(jì)算是以平直線上混凝土整體道床和碎石道床的線路為基本條件,根據(jù)隧道內(nèi)及地面運(yùn)行環(huán)境不同,分為隧道內(nèi)和高架線(含地面線)車輛限界兩種基本類型。4)曲線地段不同于上述兩種情況,增加的附加因素是在設(shè)備限界內(nèi)考慮加寬與加高。5)車輛限界的計(jì)算要素(偏移量),按其概率性質(zhì)統(tǒng)一分為兩大類,

10、即隨機(jī)因素和非隨機(jī)因素。6)所有側(cè)傾角度引起的偏移量合成后其大小受限于車輛結(jié)構(gòu)上的豎向止擋。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)7)對(duì)于隧道內(nèi)平直線、高架線(含地面線)兩類車輛限界均采用統(tǒng)一的計(jì)算公式。8)車輛限界偏移量計(jì)算分為車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓(第三軌受流器)三部分分別計(jì)算。9)車輛限界一經(jīng)制定,屬限界標(biāo)準(zhǔn)中重要的部分。10)計(jì)算中涉及到的計(jì)算車輛輪廓線及計(jì)算參數(shù)僅供限界制定時(shí)使用,并非對(duì)車輛規(guī)格和參數(shù)作強(qiáng)制性規(guī)定。(2)車輛限界的計(jì)算要素1)車輛的制造誤差。2)車輛的維修限度。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)3)轉(zhuǎn)向架輪對(duì)處于軌道上的最不利運(yùn)行位置。4)輪對(duì)相對(duì)于構(gòu)架的橫向振動(dòng)量。5)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架

11、相對(duì)于車體的橫向位移量。6)車輛的空車、重車撓度差及垂向位移量。7)軌道線路的幾何偏差(含維修限度)。8)一系懸掛側(cè)滾位移量。9)二系懸掛側(cè)滾位移量。10)因車輛制造中設(shè)備安裝不對(duì)稱、乘客分布不對(duì)稱、軌道水平不平順等引起的偏斜。第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)(3)車輛在曲線上的偏倚車輛通過曲線時(shí)，車體的中心線與線路的中心線不能重合而發(fā)生偏離的現(xiàn)象叫做車輛偏倚。1)二軸車輛在曲線上偏倚量的計(jì)算：第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)圖1-3二軸車輛在曲線上的偏倚量計(jì)算簡(jiǎn)圖基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-4有轉(zhuǎn)向架的車輛在曲線上的偏倚量計(jì)算簡(jiǎn)圖2)有轉(zhuǎn)向架的車輛在曲線上偏倚量的計(jì)算:基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)

12、展概況圖1-5A型車隧道內(nèi)直線地段車輛限界與設(shè)備限界3. A型車隧道內(nèi)直線地段車輛限界與設(shè)備限界第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況一、國外城市軌道交通車輛概況1.地鐵車輛1)提高車輛最高運(yùn)行速度。2)發(fā)展交流傳動(dòng)車輛。3)發(fā)展不銹鋼車和鋁合金車。4)發(fā)展空調(diào)車輛。5)車輛的模塊化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。6)廣泛采用微機(jī)控制與診斷和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。7)發(fā)展模擬式電氣控制制動(dòng)系統(tǒng)。2.輕軌車輛(1)低地板輕軌交通的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1)環(huán)境污染小。2)節(jié)約能源。3)投資少。4)乘坐舒適。5)塑造良好的城市形象。(2)低地板輕軌車輛的主要類型1984年，Duewag公司為日內(nèi)瓦制造的低地板車揭開了低地板車發(fā)展的序幕。第二節(jié)城市

13、軌道交通車輛發(fā)展概況1)第一代低地板輕軌車的中間部分有一個(gè)低地板進(jìn)口，低地板大約占車長(zhǎng)的10%15%;隨后該車經(jīng)過改進(jìn)可得到占車長(zhǎng)50%左右的低地板。2)第二代低地板輕軌車輛有較長(zhǎng)的低地板部分，約占整車的60%70%，但車內(nèi)還需要臺(tái)階向高地板區(qū)過渡。3)第三代低地板輕軌車輛為全低地板式。3.高架獨(dú)軌車輛二、我國城市軌道交通車輛概況1.我國城市軌道交通車輛發(fā)展歷程第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況(1)北京城市軌道交通不銹鋼地鐵車北京軌道交通不銹鋼地鐵車是長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司近年來成功開發(fā)的新型地鐵車輛，如圖1-6所示。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況圖1-6北京城市軌道交通不銹鋼地鐵車第二節(jié)城市

14、軌道交通車輛發(fā)展概況(2)天津?yàn)I海不銹鋼城軌車天津?yàn)I海110km/h不銹鋼城軌車，是長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司為天津?yàn)I海線研制的一種整體承載筒形點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)的輕量化車輛，如圖1-7所示，是國內(nèi)首批不銹鋼城軌客車，它創(chuàng)造了多項(xiàng)全國第一，填補(bǔ)了多項(xiàng)城軌車的技術(shù)空白。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-7天津?yàn)I海不銹鋼城軌車(3)武漢鋁合金城軌車武漢城軌車是我國首次自主研發(fā)設(shè)計(jì)的B型鋁合金車體結(jié)構(gòu)城軌車輛，如圖1-8所示。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-8武漢鋁合金城軌車(4)DLW系列輕軌電車DLW系列輕軌電車包括DL6W型現(xiàn)代輕軌電車和DL4W型仿古輕軌電車，由

15、中國北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所與大連現(xiàn)代軌道交通公司聯(lián)合研制，是大連市城市軌道交通線路改造配套的輕軌電車，如圖1-9所示。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-9大連DLW系列輕軌電車(5)高檔次70低地板輕軌車高檔次70%低地板輕軌車由中國北車集團(tuán)唐山機(jī)車車輛廠研制，該車是目前國內(nèi)首輛與發(fā)達(dá)國家具有同等檔次和水平的70低地板輕軌車，如圖1-10所示。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-10高檔次70%低地板輕軌車(6)大連城市快速軌道車輛城市快速軌道車輛由中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司研制，該車擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國產(chǎn)化率達(dá)70%以上，目前已經(jīng)制造15列，在

16、大連市區(qū)至金石灘快軌交通線投入運(yùn)營。(7)各大城市其他新型國產(chǎn)城軌車輛由南車集團(tuán)四方機(jī)車車輛股份有限公司生產(chǎn)的北京地鐵1號(hào)線新型地鐵車輛在安全性能和人性化設(shè)計(jì)方面，較之此前在北京地鐵1號(hào)線上運(yùn)行的部分陳舊車型均有較大突破和改觀，如圖1-11所示。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-11北京地鐵1號(hào)線新型地鐵車輛圖1-12深圳地鐵1號(hào)線國產(chǎn)車輛第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展概況圖1-13上海地鐵新型車輛圖1-14成都地鐵1號(hào)線車輛第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況2.我國城市軌道交通車輛發(fā)展的差距(1)城市軌道交通車輛品種還不能滿足城市軌道交通快速發(fā)展的需要目前我國百

17、萬人口以上大城市有36座，50100萬人口的城市有43座。(2)交流傳動(dòng)車輛還不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需求在2003年8月經(jīng)專家審定通過的地鐵車輛通用技術(shù)條件(GBT7928)中規(guī)定，今后我國新造地鐵車輛全部采用交流傳動(dòng)車輛。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況(3)鋁合金和不銹鋼城軌車輛不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需要目前北京地鐵、天津地鐵和大連快軌的運(yùn)營公司擁有車輛的車體材料全部采用普通鋼和耐候鋼。(4)空調(diào)車輛還不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需求目前，北京和天津地鐵大部分車輛都沒有安裝空調(diào)裝置，上海地鐵、廣州地鐵和大連快速軌道車輛裝有空調(diào)。(5)車輛的交流傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、微機(jī)控制及診斷系統(tǒng)還沒

18、有完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化交流傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、微機(jī)控制及診斷系統(tǒng)是城市軌道交通車輛的核心技術(shù)和關(guān)鍵部件。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況(6)城軌車輛制造質(zhì)量和技術(shù)水平有待提高目前我國已經(jīng)生產(chǎn)城軌車輛的工廠有長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司、中國南車集團(tuán)南京浦鎮(zhèn)車輛廠、南車株洲電力機(jī)車有限公司、南車四方機(jī)車車輛有限公司和中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司。3.我國城市軌道交通車輛發(fā)展戰(zhàn)略(1)發(fā)展交流傳動(dòng)車輛，逐步取代直流傳動(dòng)車輛發(fā)展交流傳動(dòng)車輛是當(dāng)今世界城市軌道車輛發(fā)展的方向。(2)大力發(fā)展不銹鋼車輛，適當(dāng)發(fā)展鋁合金車輛目前，我國的不銹鋼新車價(jià)格便宜，是鋁合金的70左右。第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概況(3)發(fā)展空調(diào)車輛，取代機(jī)械通風(fēng)車輛車輛空調(diào)裝置是提高乘客舒適度的重要設(shè)備，是城軌車輛的發(fā)展方向。(4)加快實(shí)現(xiàn)車輛交流傳動(dòng)系統(tǒng)、微機(jī)控制及診斷系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)的國產(chǎn)化步伐交流傳動(dòng)系統(tǒng)、微機(jī)控制及診斷系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)是城軌車輛的三大關(guān)鍵技術(shù)，長(zhǎng)期依靠進(jìn)口不是長(zhǎng)久之計(jì)，應(yīng)