軌道交通車輛總體設(shè)計

1、蘭州交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院商躍進(jìn)歡迎學(xué)習(xí)動車組車輛設(shè)計軌道交通車輛總體設(shè)計第1頁第二章 車輛總體設(shè)計第1節(jié) 車輛總體設(shè)計概述第2節(jié) 車輛總體參數(shù)設(shè)計第3節(jié) 車輛總體布置設(shè)計第4節(jié) 車輛總體設(shè)計相關(guān)計算第5節(jié) 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計軌道交通車輛總體設(shè)計第2頁第1節(jié) 車輛總體設(shè)計概述車輛總體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)車輛總體設(shè)計內(nèi)容車輛總體設(shè)計詳細(xì)工作主要組成部件設(shè)計要求軌道交通車輛總體設(shè)計第3頁車輛總體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 1.應(yīng)滿足設(shè)計任務(wù)書所提出基本要求。這些要求包含:必須確保車輛含有合理技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)、車輛與線路相互作用條件、運行安全性、結(jié)構(gòu)利用可靠性和耐久性。另外，還應(yīng)考慮車輛限界、允許軸重、車鉤縱向中心線距軌面高度等原因。 2.設(shè)

2、計上要做到安全可靠、方便使用、利于修造、美觀舒適、經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)。應(yīng)采取含有當(dāng)代化氣息和時代感。3.要主動采取和發(fā)展新技術(shù)、新工藝、新材料;要落實一切經(jīng)過試驗標(biāo)準(zhǔn);4. 設(shè)計中應(yīng)盡可能采取標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。簡化配件規(guī)格，考慮成批生產(chǎn)可能性;5.選取材料規(guī)格、牌一號要力統(tǒng)求簡化，要立足于國內(nèi)市場供給。學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗要同創(chuàng)新相結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)。6.節(jié)約能源和輕量化設(shè)計，適應(yīng)環(huán)境影響各種要求設(shè)計。 軌道交通車輛總體設(shè)計第4頁2.車輛總體設(shè)計內(nèi)容 車輛總體設(shè)計是一個帶規(guī)劃性質(zhì)設(shè)計，其目標(biāo)是要說明該車能否滿足設(shè)計技術(shù)任務(wù)書中提出來各項功效要求，以及經(jīng)過什么辦法或方法來協(xié)調(diào)設(shè)計中出現(xiàn)各種各樣矛盾或

3、問題。車輛總體設(shè)計工作內(nèi)容貫通在整個設(shè)計各個階段。車輛總體設(shè)計主要包含兩個方面內(nèi)容，即：（1）車輛總體參數(shù)設(shè)計（2）車輛總體布置設(shè)計軌道交通車輛總體設(shè)計第5頁3. 車輛總體設(shè)計任務(wù) 動車組總體設(shè)計內(nèi)容包含:確定動車組組成方式、牽引與制動性能、結(jié)構(gòu)形式、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)。選好標(biāo)準(zhǔn)部件和借用部件。如車鉤緩沖裝置選取。確定各部分尺寸和位置，進(jìn)行重量均衡估算；考慮特殊零部件結(jié)構(gòu)型式、主要尺寸；活動件運動范圍分析，確定部件間連接形式或安裝方式等。繪出車輛總體布置圖。對于客車包含平面布置圖、立面布置圖以及車下設(shè)備布置圖。制訂各主要部件設(shè)計要求。協(xié)調(diào)和處理各組成部件在設(shè)計中出現(xiàn)矛盾和問題。 軌道交通車

4、輛總體設(shè)計第6頁4.主要組成部件設(shè)計要求動車組各主要組成部件設(shè)計要求普通包含:車體： 車體及其各主要組成結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計要求;關(guān)鍵性梁柱斷面形狀和尺寸;結(jié)構(gòu)材質(zhì)和要求;重量控制;內(nèi)墻板、地板、車頂內(nèi)頂板和間壁材質(zhì)、色調(diào)和特殊要求等。中空擠壓型材整體承載車體。轉(zhuǎn)向架：轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式主要取決于彈簧懸掛裝置、牽引電機(jī)和齒輪傳動裝置、制動裝置組成及其布置等。對新開發(fā)設(shè)計轉(zhuǎn)向架，應(yīng)提出轉(zhuǎn)向架設(shè)計技術(shù)任務(wù)書。如采取現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架，應(yīng)指明型號。牽引電動機(jī)與齒輪傳動裝置：牽引電動機(jī)選型與全懸式安裝 (架懸式或體懸式)，與齒輪傳動裝置連接方式等。制動系統(tǒng)：電制動、基礎(chǔ)制動等主要型號和結(jié)構(gòu)形式;制動裝置部件和制動管路布

5、置和設(shè)計要求等。動車組必須采取能提供強(qiáng)大制動力并更加好利用粘著、由多個子系統(tǒng)組成復(fù)合制動系統(tǒng)。車鉤緩沖裝置：車鉤緩沖器、密接式車鉤及電氣和風(fēng)管連接器型號。車內(nèi)設(shè)備：客車門窗、桌椅、行李架等設(shè)計要求和美工工藝、材質(zhì)等，輕型舒適?？蛙嚱o水、采暖、衛(wèi)生和空調(diào)設(shè)備：水箱容量、數(shù)量、形式和安裝位置;采暖設(shè)施結(jié)構(gòu)類型;洗臉盆、洗手器、便器形式和布置，給水管路設(shè)計要求;空調(diào)裝置結(jié)構(gòu)形式、主要參數(shù)，部件布置.風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式和控制系統(tǒng)。輔助電氣設(shè)備： 輔助整流裝置、蓄電池、充電機(jī)型號;照明燈具和其它用電器具結(jié)構(gòu)形式;其它特殊電器設(shè)備;如列車播音、電視、顯示器等設(shè)計要求。軌道交通車輛總體設(shè)計第7頁第2節(jié) 車輛技術(shù)參

6、數(shù)設(shè)計 車輛技術(shù)參數(shù)是指車輛技術(shù)規(guī)格一些指標(biāo)，是從總體上表征車輛性能及結(jié)構(gòu)一些數(shù)字。車輛主要技術(shù)參數(shù)，普通包含性能參數(shù)和主要尺寸。（一） 性能參數(shù)確定 即技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包含：自重、軸重、定員、舒適性等（二）尺寸參數(shù)確定長度方向尺寸包含車輛定距、轉(zhuǎn)向架固定軸距、車輛全長等；車輛寬度方向尺寸主要受限界嚴(yán)格控制；高度方向尺寸包含車鉤高、地板面高、車輛最大高度。方法：類比選擇，計算驗證。軌道交通車輛總體設(shè)計第8頁（一） 性能參數(shù)確定 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是一個由許多原因影響綜合性指標(biāo)，所以必須統(tǒng)籌兼顧影響它各種原因，同時全方面考慮運輸成本，提升車輛運行速度，應(yīng)有適當(dāng)技術(shù)貯備。 車輛主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)包含:車輛載

7、重，自重，軸數(shù)/軸重，客車定員，車輛最高試驗速度/最高運行速度等。為了能對各種車輛性能進(jìn)行比較，可采取一些比參數(shù):如車體比容積，每延米軌道載重，客車每一定員所占車輛自重等參數(shù)。貨車技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計客車技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計CRH動車組主要技術(shù)特征最高試驗速度：最高試驗速度是指車輛設(shè)計時，按安全及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等條件所允許車輛最高行駛速度。最高運行速度：除滿足上述安全及結(jié)構(gòu)條件外，還必須滿足連續(xù)以該速度運行時車輛有足夠良好運行性能。以往慣用“結(jié)構(gòu)速度”作為參數(shù)，因其概念不夠明確，現(xiàn)多以“最高試驗速度”和“最高運行速度”來替換它。軌道交通車輛總體設(shè)計第9頁1、貨車技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計一、合理選定自重系數(shù) 自重系數(shù)

8、是運輸每單位標(biāo)識載重所需車輛自重。從單純技術(shù)觀點來看，因為機(jī)車牽引車輛自重是一個無效重量，并不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，車輛自重系數(shù)顯然愈小愈好。自重系數(shù)=自重/標(biāo)識載重=自重/定員數(shù)二、合理選定比容系數(shù) 比容系數(shù)是標(biāo)識容積與標(biāo)識載重比值，比容系數(shù)確實定與該貨車裝運貨物相關(guān)。比容系數(shù)=容積/標(biāo)識載重三、盡可能到達(dá)每延米軌道載重允許值：每延米軌道載重:是車輛總重量與車輛全長之比。它是車輛設(shè)計中與橋梁、線路強(qiáng)度親密相關(guān)一個指標(biāo)。我國要求線路允許載荷普通不得超出6.6tm。四、合理確定車輛軸重、軸數(shù) 國際鐵路聯(lián)盟路動車最大軸重限定為17t(最高運行速度為160300km/h)，拖車最大軸重限定為16t(最高運行

9、速度為160250km/h)。軌道交通車輛總體設(shè)計第10頁2、客車技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計 各型客車定員不一樣、舒適性不一樣和為旅客所提供方便條件不一樣，其部分技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)可能相差很大。我國種客車技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)以下：車種25T型客車（普通型）25T型客車（青藏高原型）定員硬座車：118軟座車：78 / 72（廣九直通車）/ 40（行李軟座合造車）硬臥車：66 / 60（帶播音間）/ 40（國際聯(lián)運）軟臥車：36高級軟臥車：16餐車：40 / 16（帶休閑茶座）行李車：4硬座車：98硬臥車：60 / 54（帶播音間）軟臥車：32餐車：44空調(diào)發(fā)電車：18結(jié)構(gòu)速度180km/h180km/h最大運行速度16

10、0km/h160km/h車體長度（不計車鉤）25500 mm25500 mm車體高度4433 mm4433 mm車輛寬度3104 mm3104 mm換長2.42.4自重硬座車：48.551.4 t軟座車：46.4 t硬臥車：52.8 t軟臥車(BSP)：47.9 t軟臥車(國產(chǎn)化)：51.3 t餐車(BSP/國產(chǎn)化)：47 t/50.5 t行李車：45.7 t硬座車：51.9 t硬臥車：54.1 t軟臥車：53.3 t餐車：52.2 t空調(diào)發(fā)電車：85.8 t經(jīng)過最小曲線半徑145 m145 m軌道交通車輛總體設(shè)計第11頁3、CRH動車組主要技術(shù)特征軌道交通車輛總體設(shè)計第12頁4、城市軌道車輛

11、主要參數(shù)序號項目名稱A型車B型車C型車四軸車四軸車四軸車六軸車八軸車1車輛基本長度（m）221918.922.329.52車輛基本寬度（m）32.82.63車輛高度（m）受流器車(加空調(diào)/無空調(diào))3.8/3.63.8/3.63.7/3.25受電弓車（落弓）3.83.83.7受電弓車（升弓）3.95.64車內(nèi)凈高(m)2.102.155地板面高(m)1.10.956車輛定距（m）15.712.6117.27固定軸距（m）2.22.52.12.21.81.98車輪直徑（mm）8407609每側(cè)車門數(shù)（個）54410車門寬度（m）1.311車門高度（m）1.812定員（人）單司機(jī)室車29523020

12、0240315無司機(jī)室車31024521025032513軸重（t）16141114站立人員標(biāo)準(zhǔn)（定員/超員）（人/m2）6/915最高運行速度（km/h）807016起動平均加速度(m/s2)0.90.8517慣用制動減速度(m/s2)1.01.118緊急制動減速度(m/s2)1.21.319噪聲dB(A)司機(jī)室內(nèi)8070客室內(nèi)8375車外808582軌道交通車輛總體設(shè)計第13頁（二）尺寸參數(shù)確定長度方向尺寸確定寬度方向尺寸確定高度方向尺寸確定CRH動車組主要尺寸參數(shù) 動車組主要尺寸參數(shù)包含車輛定距、轉(zhuǎn)向架固定軸距、車輛最大寬度、最大高度等軌道交通車輛總體設(shè)計第14頁1. 長度方向尺寸確定

13、長度方向尺寸包含車輛定距、車輛全長等 。（1） 車輛定距 （2）車體外長（3）車體內(nèi)長（4）車輛全長 軌道交通車輛總體設(shè)計第15頁（1） 車輛定距 車輛定距選擇要考慮它對整車其它尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能影響。車輛定距短一些，車輛總長、質(zhì)量、最小經(jīng)過曲線半徑就小一些。但車輛定距過短也會帶來一系列問題，如車廂長度不足、列車振動加大、高速運行性能惡化等。所以，在選擇車輛定距時應(yīng)綜合考慮對相關(guān)方面影響?，F(xiàn)有動車組車輛定距普通取18000mm左右。 軌道交通車輛總體設(shè)計第16頁（2）車體外長 車輛停在曲線上時，其中部向曲線內(nèi)側(cè)偏移，端部向由線外側(cè)偏移，偏移量大小與車輛長度、車輛定距、轉(zhuǎn)向架固定軸距以

14、及曲線半徑相關(guān)，可按以下公式進(jìn)行計算:對于有轉(zhuǎn)向架四軸車 端部偏移量 中部偏移量式中，L車體長度; l車輛定距，S轉(zhuǎn)向架固定軸距， R一線路曲線半徑。為了更充分合理地利用限界，應(yīng)盡可能使車輛中部偏移量和端部偏移量相等。由以上兩式得也就是說在設(shè)計車輛時，其車體長度與車輛定距之比等于1.4左右比較合理。圖1 有轉(zhuǎn)向架四軸車偏移量 軌道交通車輛總體設(shè)計第17頁（3）車體內(nèi)長 車體內(nèi)長與運輸對象有親密關(guān)系。對于客車來說，不論座車、臥車、硬席車、軟席車，其座席及鋪位之間都有必要間隔距離。所以，客車車體長度主要由客室長度（ 等于若干個間隔距離之和）或包房總長所決定，其余面積則是輔助性。廁所、經(jīng)過臺、盥洗室

15、及乘務(wù)員室等輔助面積并不因座席或鋪位數(shù)略有增減而改變。所以，客車發(fā)展趨勢也是為增多載客量而增加車體。軌道交通車輛總體設(shè)計第18頁（4）車輛全長 車輛全長與車體外長間關(guān)系主要與用什么形式牽引緩沖裝置相關(guān)。 對于使用15號車鉤車輛，其鉤舌內(nèi)側(cè)面距車體外緣為468.5469.5mm。軌道交通車輛總體設(shè)計第19頁2. 寬度方向尺寸確定 車輛寬度方向尺寸主要受限界嚴(yán)格控制。標(biāo)準(zhǔn)上，在設(shè)計機(jī)車車輛時只要在限界允許范圍內(nèi)，都應(yīng)想方法把車體設(shè)計得盡可能寬些。車體最寬處尺寸（2.6m)軌道交通車輛總體設(shè)計第20頁3. 高度方向尺寸確定（1）車鉤高確定 車鉤連掛后為了安全可靠，列車中各輛車鉤高應(yīng)基本一致。各國因其

16、歷史原因形成不一樣鉤高，我國車輛在新造或修竣時空車狀態(tài)鉤高標(biāo)準(zhǔn)值為880mm，CRH系列動車組車鉤高約1000m，這是確保正常傳遞力及動車組運行時不會發(fā)生脫鉤事故所必需。（2）地板面高確定 貨物站臺高度為1.1m，客車經(jīng)過臺處渡板距軌面高度均為1.3m。通常，動車組車輛地板面應(yīng)與站合高度基本一致，這是為了方便旅客上下車。 車鉤緩沖裝置裝在底架中梁前端牽引梁內(nèi)，同時底架又放置在兩臺轉(zhuǎn)向架上，故車鉤高及轉(zhuǎn)向架空氣彈簧上表面高度也成為控制地板面高度一個原因。轉(zhuǎn)向架空氣彈簧上表面距軌面高度并非標(biāo)準(zhǔn)值，它既與輪徑相關(guān)，更與結(jié)構(gòu)相關(guān)。（3）車輛最大高度確定 客車內(nèi)部希望有較高凈空，普通客車車頂最高點至軌頂

17、面距離為3.25m); 對高速動車組為減小空氣阻力等原因應(yīng)適當(dāng)降低車頂高度。軌道交通車輛總體設(shè)計第21頁4.CRH動車組主要尺寸參數(shù)軌道交通車輛總體設(shè)計第22頁車型CRH380ACRH380ALCRH380BCRH380BLCRH380CLCRH380DCRH380DL最高運行速度(km/h)380380380380380380380編組形式81681616816動、拖數(shù)量6M2T14M2T4動4拖8動8拖8動8拖4動4拖8動8拖軸重(t)15151717171717總定員：4941027490100410044931027一等車定員：951058712912990105二等車定員：37383

18、8360791791373840觀光區(qū)定員：12（一等）10810101010VIP車定員：24無2424無24VIP包間定員：1241212412餐車定員14383138381636頭車長（m)26.25+0.2526.25+0.2525.525+0.32525.525+0.32526.2+0.32527.45+0.427.45+0.4中間車長（m)24.5+0.524.5+0.524.175+0.6524.175+0.6524.175+0.6525.8+0.825.8+0.8車頭流線型長度（m)12127.787.789.7767.567.56車寬（mm)33803380325732573

19、25733683368車高（mm)3700370038903890389041604160軸距（mm)2500250025002500250027002700新輪直徑（mm)860860920920920920920全磨耗（mm)790790830 （動車）860 （拖車）830 （動車）860 （拖車）830 （動車）860 （拖車）850850單車調(diào)車時經(jīng)過最小曲線半徑（m)150150150150150150150CRH380型動車組技術(shù)參數(shù)對比軌道交通車輛總體設(shè)計第23頁第3節(jié) 車輛總體布置設(shè)計1、總體布置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2、車輛人機(jī)工程設(shè)計3、總布置圖繪制軌道交通車輛總體設(shè)計第24頁1、總體

20、布置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)重量均：必須確保重量分配均勻，以利于牽引力充分發(fā)揮。 在設(shè)備布置時要進(jìn)行重量分配計算:依據(jù)各種設(shè)備位置、輕重、車車體與轉(zhuǎn)向架支撐情況，按力距平衡原理進(jìn)行計算，計算結(jié)果要確保各轉(zhuǎn)向架載荷前后左右相等，各軸重在要求偏差之內(nèi)。空間夠：要充分滿足設(shè)備安裝、拆卸、檢驗和檢修方便。 如司機(jī)室設(shè)備布置要求作業(yè)范圍適當(dāng)、操縱方便、視線合理，易于觀察各種儀器、儀表和信號燈指示。費用?。簯?yīng)注意節(jié)約導(dǎo)線、電纜和壓縮空氣、冷卻空氣管路。 合理地布置電器線路導(dǎo)線、電纜和空氣管路，不但能夠節(jié)約大量材料、降低成本，還可使布置簡捷、集中，便于查找故障，降低空間占用和降低風(fēng)阻。環(huán)境美：安全和舒適 要有必要隔熱、隔音

21、設(shè)施。各機(jī)器間設(shè)備要便于檢驗、維修和保養(yǎng)，要注意設(shè)備布置規(guī)律化，便于熟記各設(shè)備位置，對危及人身安全電器設(shè)備，要有嚴(yán)格安全聯(lián)鎖防護(hù)裝置等。要留有必要工作空間。軌道交通車輛總體設(shè)計第25頁2、總體布置設(shè)計依據(jù)（1）人體工程（2） 人機(jī)工程設(shè)計范圍軌道交通車輛總體設(shè)計第26頁（1）總體布置設(shè)計依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)是代表從事工業(yè)生產(chǎn)中國成年人人體尺寸，其中男子從18 歲至60 歲，女子從18 歲至55 歲，均分了三個年紀(jì)段。標(biāo)準(zhǔn)中所列數(shù)據(jù)均為不著衣褲鞋襪時測量所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計平均值；同時人體所取姿勢，不論立姿或坐姿均為挺胸收腹端直姿勢。GB10000-88把全國分為六個區(qū)域，每個區(qū)域各有其人體尺寸統(tǒng)計平均值。

22、故所設(shè)計結(jié)構(gòu)物若僅在某地域范圍內(nèi)使用，可參考該標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)數(shù)據(jù)。人體工程: GB10000-88 中國成年人人體尺寸軌道交通車輛總體設(shè)計第27頁（2）人機(jī)工程設(shè)計范圍 車輛人機(jī)工程設(shè)計主要是考慮以下兩個方面：客車室內(nèi)環(huán)境設(shè)計：客車室內(nèi)環(huán)境設(shè)計力爭創(chuàng)造一個符合于旅客生理和心理所需旅行環(huán)境。作業(yè)空間和作業(yè)環(huán)境設(shè)計：各種作業(yè)人員所需作業(yè)空間和作業(yè)環(huán)境，應(yīng)確保在一些特定姿勢中能否發(fā)揮人正常體力，方便使相關(guān)作業(yè)能高效而安全地進(jìn)行。軌道交通車輛總體設(shè)計第28頁3、總體布置設(shè)計內(nèi)容與要求（1）座車主客室設(shè)計（2）廁所、盥洗室設(shè)計（3）車輛作業(yè)空間設(shè)計內(nèi)容軌道交通車輛總體設(shè)計第29頁（1）座車主客室設(shè)計 座車主

23、客室設(shè)計關(guān)鍵在于座席安排與布置，而座席安排和布置又與定員數(shù)和車種相關(guān)。在參考現(xiàn)有車輛客室座椅安排基礎(chǔ)上，依據(jù)座椅安排定出客室面積。 客室設(shè)計中還應(yīng)充分考慮便于列車乘務(wù)人員清掃客室（客室中不易清掃抹擦部分是：兩層玻璃窗內(nèi)側(cè)；座椅下部、座椅與側(cè)墻間間隙等處）。 座席安排與布置便于清掃客室軌道交通車輛總體設(shè)計第30頁（2）廁所、盥洗室設(shè)計廁所和盥洗室設(shè)計中必須考慮以下幾個問題。這兩個小間結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡練，防止溝槽方便擦抹；應(yīng)充分考慮其空間和面積利用。設(shè)備、附件必須為良好耐蝕、防蝕制品，如不銹鋼制品、鋁制品、玻璃鋼等塑料制品，且在結(jié)構(gòu)上還要盡可能創(chuàng)造便于清掃條件。廁所窗玻璃必須采取毛玻璃，而盥洗室窗玻

24、璃是否采取毛玻璃則依據(jù)其功效而定。如盥洗室有門且兼更衣室、化裝室功效，可用毛玻璃，不然用光玻璃。軌道交通車輛總體設(shè)計第31頁（3）車輛作業(yè)空間設(shè)計內(nèi)容車輛列檢人員作業(yè)空間分析連結(jié)調(diào)車人員作業(yè)空間分析貨車裝卸作業(yè)空間分析軌道交通車輛總體設(shè)計第32頁4、總布置圖繪制（1）總布置圖作用及內(nèi)容（2）總布置草圖繪制關(guān)鍵點（3）總布置圖繪制步驟（4）總布置圖示例軌道交通車輛總體設(shè)計第33頁（1）總布置圖作用及內(nèi)容作用：在新車型開發(fā)、研制初始階段；首先是繪制總布置草圖，方便將整列車構(gòu)想給成詳細(xì)總體方案，并校核初步選定各總成及部件結(jié)構(gòu)、尺寸、質(zhì)量和性能指標(biāo)等能否滿足列車要求。內(nèi)容：車輛總圖應(yīng)反應(yīng)出該車結(jié)構(gòu)特點

25、、主要尺寸及各大部件之間位置安排、連結(jié)關(guān)系等。應(yīng)畫出車鉤等選型設(shè)計部件結(jié)構(gòu)特點及位置安排；反應(yīng)車體鋼結(jié)構(gòu)等要詳細(xì)設(shè)計部件基本組成及截面尺寸；應(yīng)反應(yīng)車輛內(nèi)部設(shè)備布置情況。車輛側(cè)視圖和俯視圖是總布置草圖及總布置尺寸控制圖主要視圖，同時還需要輔以反應(yīng)車輛外形前視圖以及必要橫向和縱向剖面圖與剖視圖。軌道交通車輛總體設(shè)計第34頁（2）總布置草圖繪制關(guān)鍵點車輛總布置草圖繪制關(guān)鍵點以下: (1)搜集和繪制相關(guān)總成、部件外形圖。 (2) 選擇繪圖基準(zhǔn)線(面)。通常選擇轉(zhuǎn)向架、輪對、車體中心線、軌面中心和水平線等作為基準(zhǔn)線(面)。 (3)車內(nèi)布置。普通可由客室布置開始，主要是處理乘客與座椅等空間尺寸布置，包括人

26、機(jī)工程學(xué). (4)轉(zhuǎn)向架及其它車外設(shè)備布置。普通按照車輛定距與車體進(jìn)行布置裝配。 (5)相關(guān)計算與校核。包含：確定各總成、部件質(zhì)量和質(zhì)心位置；將各總成、部件質(zhì)心和質(zhì)量值標(biāo)在總布置草圖上并量出各質(zhì)心離車體質(zhì)心距離，依據(jù)力矩平衡原理可算出各軸軸重；繪制相關(guān)零部件運動校核圖對各相對運動零部件進(jìn)行有沒有運動干涉校核。定輪廓、畫布置、做校驗軌道交通車輛總體設(shè)計第35頁（3）總布置圖繪制步驟總圖繪制分為總布置草圖繪制、總布置方案優(yōu)化(各總成及部件結(jié)構(gòu)、尺寸、質(zhì)量及其軸重分配以及性能指標(biāo)等方面最正確匹配)與總布置尺寸控制圖繪制(控制各總成、部件尺寸及車組安裝尺寸)等步驟。 草圖繪制方案優(yōu)化尺寸控制圖繪制軌道

27、交通車輛總體設(shè)計第36頁（4）總布置圖示例A、總體布置示例-CRH2動車組布置B、頭車布置示例-CRH2頭車布置C、中間車布置示例-CRH2中間車布置軌道交通車輛總體設(shè)計第37頁A、總體布置示例-CRH2動車組布置軌道交通車輛總體設(shè)計第38頁B、頭車布置示例-CRH2頭車布置軌道交通車輛總體設(shè)計第39頁C、中間車布置示例-CRH2中間車布置軌道交通車輛總體設(shè)計第40頁第4節(jié) 車輛總體設(shè)計相關(guān)計算1 車輛限界校驗2 車輛相關(guān)部件之間間隙確定 車體重量均衡計算4 車輛重心位置計算軌道交通車輛總體設(shè)計第41頁1、限界校驗（1）直線限界校驗（2）車輛幾何曲線經(jīng)過校驗軌道交通車輛總體設(shè)計第42頁（1）直

28、線限界校驗 機(jī)車車輛限界是一個和線路中心線垂直極限橫斷面輪廓。機(jī)車車輛不論空車還是重車；不論是含有最大標(biāo)準(zhǔn)公差新車，還是含有最大公差和磨耗到限舊車，當(dāng)停放在水平直線 上切無側(cè)向傾斜及偏移時，除電力機(jī)車升起受電弓外，其它任何部分均應(yīng)容納在線路輪廓之內(nèi)，不得超越。 使用方法：全部豎值高度均從軌面算起；全部橫向?qū)挾染鶑闹写咕€向兩側(cè)計算。一輛車在某個橫截面處總寬即使不超限，不過只要某側(cè)半寬超限即為超限。（Y坐標(biāo)，Z坐標(biāo)）GB146.1-83標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界A型車車輛限界和設(shè)備限界確定CRH3型動車組動態(tài)限界設(shè)計技術(shù)研究軌道交通車輛總體設(shè)計第43頁（2）車輛幾何曲線經(jīng)過校驗（1）校驗內(nèi)容（2）計

29、算方法軌道交通車輛總體設(shè)計第44頁校驗內(nèi)容校驗內(nèi)容：將兩轉(zhuǎn)向架皆置于最大外移位置以校驗車體端部是否能經(jīng)過限界；將兩轉(zhuǎn)向架皆置于最大偏斜位置以校驗車體中部是否能經(jīng)過限界。軌道交通車輛總體設(shè)計第45頁計算方法計算方法： 先求出車體轉(zhuǎn)心對外軌偏倚量，然后求出車體縱軸線上指定點對外軌偏倚量。 若指定點在外軌外側(cè)(比如車體端部)，則（偏倚量+全間隙/2+車體寬度/2 ）應(yīng)小于二分之一限界寬度;若指定點在內(nèi)軌內(nèi)側(cè)(比如車體中部)，則（偏倚量-全間隙/2+車體寬度/2 ）應(yīng)小于二分之一限界寬度。軌道交通車輛總體設(shè)計第46頁2. 車輛相關(guān)部件之間間隙確定（1）曲線上車體和轉(zhuǎn)向架最大轉(zhuǎn)角（2）曲線上兩車端部最小

30、間隙及車鉤水平擺角（3）變坡點處兩車端部最小間隙及車鉤垂直擺角（4） S形曲線上車鉤與沖擊座口之間間隙（5）曲線上車體和轉(zhuǎn)向架最大轉(zhuǎn)角參數(shù)化校核軌道交通車輛總體設(shè)計第47頁 （1）曲線上車體和轉(zhuǎn)向架最大轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)向架在車輛經(jīng)過曲線時可能形成三種位置，且當(dāng)運行速度較低時必定取得最大傾斜位置，車體與轉(zhuǎn)向架之間相對轉(zhuǎn)動最大夾角就產(chǎn)生在前、后兩臺轉(zhuǎn)向架均處于最大傾斜位置時，如圖所表示。 當(dāng)不考慮轉(zhuǎn)向架本身各種游間，即把輪對作為剛性定位考慮時能夠使問題簡化。此時車體與轉(zhuǎn)向架之間夾角1及2兒兩部分組成。 1是轉(zhuǎn)向架處于最大傾斜位置時，轉(zhuǎn)向架縱向中心線與線路縱向中心線之間夾角， 2是車體縱向中心線與線路縱向中

31、心線之間夾角。其值可由下式求得，即:式中，e為曲線外軌間總游間;l為固定軸距；S為車輛定距;R為曲線半徑。軌道交通車輛總體設(shè)計第48頁（2）曲線上兩車端部最小間隙及車鉤水平擺角為了確保相鄰兩車車經(jīng)過曲線時端部不會相碰，間隙必須大于相鄰兩個緩沖器全壓縮行程之和加上鉤題裝置各部分最大縱向磨耗量，且由留有必要安全裕量。軌道交通車輛總體設(shè)計第49頁（3）變坡點處兩車端部最小間隙及車鉤垂直擺角車鉤最大擺角： 水平約12； 垂直 約3軌道交通車輛總體設(shè)計第50頁（4） S形曲線上車鉤與沖擊座口之間間隙當(dāng)車輛運行于含有最小曲線半徑S形曲線上時，車鉤中心線相對于車體中心線發(fā)生最大位移。為了使車輛順利經(jīng)過曲線鉤

32、口寬度必須在確保車鉤最大位移前提下留有一定間隙。軌道交通車輛總體設(shè)計第51頁（5）曲線上車體和轉(zhuǎn)向架最大轉(zhuǎn)角參數(shù)化校核3DCAD校核-Solidworks軌道交通車輛總體設(shè)計第52頁3. 車體重量均衡計算（1）重量均衡計算原因（2）重量均衡計算方法（3）3D CAD重量均衡布置（4）車輛配重軌道交通車輛總體設(shè)計第53頁（1）重量均衡計算原因車體偏重會引發(fā)轉(zhuǎn)向架彈簧受力不均，車體發(fā)生傾斜，車輛動力性能變壞，所以設(shè)計車輛時，尤其是設(shè)計客車時，一定要注意車輛前后和左右重量均衡.車輛偏重主要是由車內(nèi)設(shè)備(采暖鍋護(hù)、臥鋪、間壁車內(nèi)水箱等)和車下懸掛設(shè)備分布不均引發(fā)。在車輛總體設(shè)計時，要對車輛重且大設(shè)備進(jìn)

33、行合理布置，并作重量均衡概略計算。 軌道交通車輛總體設(shè)計第54頁（2）重量均衡計算方法計算方法是：以車體平面內(nèi)縱、橫兩個中心線作為參考軸(x和y軸),把引發(fā)重量不均衡那些部件、內(nèi)部設(shè)備和懸掛物重量對參考軸取矩，看是否能得到近似平衡，即協(xié)力矩是否靠近零。示例軌道交通車輛總體設(shè)計第55頁（3）3D CAD重量均衡布置重心位置優(yōu)化軌道交通車輛總體設(shè)計第56頁（4）車輛配重作重量均衡概略計算，若不平衡，則應(yīng)對一些設(shè)備位置作適當(dāng)調(diào)整，以到達(dá)靠近平衡。在進(jìn)行位置調(diào)整時，應(yīng)注意盡可能縮短氣、水管路和電氣導(dǎo)線助長度，且要預(yù)防車下設(shè)備和轉(zhuǎn)向架發(fā)生相碰。 對于一些重量不易作到均衡車輛(如餐車)，車體四個方位彈簧裝

34、置能夠采取不一樣自由高度或進(jìn)行配重，以保持車體水平狀態(tài).所謂車輛配重是在車輛水平投影面上安排其重心位置問題。調(diào)整車輛設(shè)備安放位置，使車輛簧上部分重心落在水平投影面縱、橫中心軸線相交點附近。軌道交通車輛總體設(shè)計第57頁（5）車輛抗傾覆穩(wěn)定性校驗軌道交通車輛總體設(shè)計第58頁4. 車輛重心高度計算（1）重心位置計算原因（2）重心位置計算方法（3）3D CAD重心位置確定（4）抗傾覆穩(wěn)定性校驗軌道交通車輛總體設(shè)計第59頁（1）重心高度計算原因車輛垂直靜載荷、垂直動載荷、離心慣性力和制動慣性力協(xié)力等均作用在車輛重心上，車輛重心高度也直接影響其運行平穩(wěn)性和穩(wěn)定性，所以確定車輛重心位置是必要。 軌道交通車輛

35、總體設(shè)計第60頁（2）重心高度計算方法 對于普通車輛，其結(jié)構(gòu)是對稱，載重也認(rèn)為是對稱，故車輛重心是處于車體縱、橫二垂直對稱面交線上，所以確定重心位置，只需計算其距軌面垂直高度，即確定車輛重心高。 重心高計算公式以下(參著圖). 式中，h為車輛重心距軌面高度，m；hi為車輛各部件重心距軌面高度，m；h0i為乘客重心距軌面高度，m；Ti為車輛各部件重量，t；Wi 為乘客自重，t；T為車輛自重，t；W為乘客總重，t。軌道交通車輛總體設(shè)計第61頁（3）3D CAD重心高度確定軌道交通車輛總體設(shè)計第62頁（4）車體抗傾覆穩(wěn)定性校驗車體抗傾覆穩(wěn)定性條件為： 式中，b2為中央彈簧橫向間距二分之一；f2為中央

36、彈簧靜撓度；h1為車體中心到中央彈簧上支撐面距離。降低重心或增大中簧跨距軌道交通車輛總體設(shè)計第63頁第5節(jié) 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計1.概 述2.轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式選擇3.轉(zhuǎn)向架主要參數(shù)確定4.國內(nèi)外轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)軌道交通車輛總體設(shè)計第64頁概 述轉(zhuǎn)向架設(shè)計依據(jù)依然是上級下達(dá)設(shè)計任務(wù)書，或本部門提出設(shè)計提議書經(jīng)上級同意后作為任務(wù)書下達(dá)。設(shè)計步驟分為方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計與施工設(shè)計三個階段。轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計工作重點在于依據(jù)該轉(zhuǎn)向架預(yù)期到達(dá)功效及技術(shù)要求，在綜合考慮繼承性與先進(jìn)性基礎(chǔ)上提出切實可行結(jié)構(gòu)方案。（1）轉(zhuǎn)向架設(shè)計詳細(xì)要求（2）轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計內(nèi)容軌道交通車輛總體設(shè)計第65頁（1）轉(zhuǎn)向架設(shè)計詳細(xì)要求 1.

37、應(yīng)含有一定裕度運行安全性 轉(zhuǎn)向架在列車運行速度范圍內(nèi)應(yīng)含有適當(dāng)裕度抗脫軌、抗傾覆安全性和抗蛇行運動穩(wěn)定性。 2.應(yīng)含有符合速度要求運行平穩(wěn)性 在轉(zhuǎn)向架設(shè)計中，要注意防止垂向、橫向和縱向振動在運行速度范圍內(nèi)發(fā)生共振。其平穩(wěn)性指標(biāo)應(yīng)符合要求。 3.零部件應(yīng)含有足夠強(qiáng)度和適當(dāng)剛度 在力爭減輕自重前提下，要符合“車輛強(qiáng)度設(shè)計規(guī)范”強(qiáng)度要求并有適當(dāng)剛度。 4.含有承載和傳遞牽引力與制動力能力 轉(zhuǎn)向架主要零部件應(yīng)能確保車體載荷盡可能均勻地經(jīng)過各個輪對傳給鋼軌，并能無間隙、無沖擊地傳遞牽引力與制動力。另外，對運行中來自線路垂向、橫向和縱向于擾位移和沖擊，在向車體傳遞時，能起緩解、減震和抑制作用。 5.輪軌磨

38、耗量少并含有經(jīng)過曲線導(dǎo)向能力 設(shè)計轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)和車輪踏面外形應(yīng)注意盡可能減小輪軌間接觸應(yīng)力和側(cè)向力，以降低輪踏面和輪緣磨耗，使其對線路破壞作用最小。轉(zhuǎn)向架固定軸距在滿足運行穩(wěn)定性前提下應(yīng)盡可能小，方便轉(zhuǎn)向架能靈活地經(jīng)過要求最小曲線半徑。 6.盡可能小簧下質(zhì)量 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)中未被彈簧緩解簧下質(zhì)量，在車輛經(jīng)過線路凸起或凹陷部分時，將產(chǎn)生很大輪軌沖擊力。所以，應(yīng)盡可能降低簧下質(zhì)量，以減小輪軌間動態(tài)作用力。 7.能在要求制動距離內(nèi)安全停車 考慮列車最高運行速度、信號裝備情況、線路狀態(tài)等，所設(shè)計轉(zhuǎn)向架制動裝置應(yīng)含有足夠制動能力，確保列車能在要求距離內(nèi)安全停車、 8.含有降低噪聲、吸收高頻振動能力 轉(zhuǎn)向架零部

39、件之間和含有相對位移地方，要盡可能采取無間隙結(jié)構(gòu)或用像膠元件填充，以降低噪聲發(fā)生和傳遞。橡膠元件還能吸收高頻振動，起減震作用。軌道交通車輛總體設(shè)計第66頁（2）轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計內(nèi)容選定轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式 經(jīng)過使用條件及功效分析能初步確定結(jié)構(gòu)形式，如輪徑、軸型、轉(zhuǎn)向架與車體底架接口形式、與制動裝置接口形式等。初步確定轉(zhuǎn)向架技術(shù)參數(shù) 經(jīng)過類比選定懸掛裝置性能參數(shù)，然后進(jìn)行運行性能分析對比計算。軌道交通車輛總體設(shè)計第67頁2.轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式選擇（1） 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式選擇（2） 轉(zhuǎn)向架各零部件選型與設(shè)計（3）轉(zhuǎn)向架零部件安全可靠性分析軌道交通車輛總體設(shè)計第68頁（1） 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式選擇 結(jié)構(gòu)形式特點 ：伴

40、隨世界鐵路高速化不停發(fā)展和完善，高速轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式逐步趨向于類同，它們主要特點表現(xiàn)為無搖枕結(jié)構(gòu)、采取空氣彈簧懸掛裝置、有回轉(zhuǎn)阻尼、加裝彈性定位等。圖4-4顯示了這些結(jié)構(gòu)形式特征。軌道交通車輛總體設(shè)計第69頁（2） 轉(zhuǎn)向架各零部件選型與設(shè)計 在選擇轉(zhuǎn)向架零、部件時，要注意所選擇零、部件必須安全可靠，性能穩(wěn)定，成本低廉，起源充分。1.彈簧:選定彈簧類型同時要確定靜撓度值及靜撓度在兩系彈簧中分配。2.輪對：盡可能使用空心車軸、輕型車輪（小直徑、薄輻板8mm）、優(yōu)化踏面外形、注意輪對加工和組裝精度以提升其動平衡性。3. 軸承:客貨車轉(zhuǎn)向架已全部滾動軸承化。4. 構(gòu)架:其結(jié)構(gòu)形式選擇與結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計應(yīng)依據(jù)

41、轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計、相關(guān)部件(彈簧懸掛裝置、軸箱定位裝置、輪對及基礎(chǔ)制動裝置等)結(jié)構(gòu)形式及其對安裝、檢修空間需要、構(gòu)架強(qiáng)度、剛度條件和采取工藝方式等來確定。動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主要采取H型。在制造工藝上主要采取鋼板、鑄件焊接組合而成，也有采取鑄鋼一體鑄造形式。我國批量生產(chǎn)客、貨車轉(zhuǎn)向架中這些大件幾乎均采取鑄鋼件；但生產(chǎn)數(shù)量較少時，構(gòu)架和搖枕亦可采取焊接結(jié)構(gòu)。5.一系懸掛定位方式：一系軸箱懸掛定位剛度是轉(zhuǎn)向架臨界速度最敏感參數(shù)，不一樣定位方式?jīng)Q定了其參數(shù)確定方式。其發(fā)展方向是實現(xiàn)多功效一體化結(jié)構(gòu)，在各個方向都起作用，并在各向都能提供準(zhǔn)確阻尼，到達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、無磨耗、低維修效果。軌道交通車輛總體設(shè)計

42、第70頁（3） 轉(zhuǎn)向架零部件安全可靠性分析 因零、部件在利用中突然失效而造成重大行車事故或惡性事故事例中，以轉(zhuǎn)向架零、部件失效所占百分比最大。當(dāng)前在列檢及修理中重點抓“三裂、二切、一脫落”預(yù)防工作?！叭选敝甘堑准苤辛骸?gòu)架或側(cè)架及搖枕因裂紋引發(fā)斷裂；“二切”均指切軸，包含冷切與熱切；“一脫落”指是轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置中一些零部件（如制動梁等）脫落。在設(shè)計中普通需要注意以下事項。 主要零、部件及受力件必須要有較大安全系數(shù)及明確使用壽命。經(jīng)過改變結(jié)構(gòu)或材質(zhì)，使輕易磨耗部位成為無磨耗活動關(guān)節(jié)（如橡膠關(guān)節(jié)）或耐磨、少磨結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)要便于檢驗，便于更換易損零件。在考慮改進(jìn)轉(zhuǎn)向架動力性能時，應(yīng)注意不要

43、使不安全原因增大。軌道交通車輛總體設(shè)計第71頁3. 轉(zhuǎn)向架主要參數(shù)確定（1）主要性能參數(shù)確定（2）總體尺寸參數(shù)安排（3）主要參數(shù)初步驗證方法：類比選擇，計算驗證。軌道交通車輛總體設(shè)計第72頁（1）主要性能參數(shù)確定 一、二系懸掛參數(shù)確定，包含：彈簧裝置形式及其剛度（靜撓度）定位裝置形式及剛度減振器阻尼形式及阻尼系數(shù)軌道交通車輛總體設(shè)計第73頁（2）總體尺寸參數(shù)安排 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計時在垂向、橫向及縱向都有一些控制尺寸必須注意。 帶心盤轉(zhuǎn)向架其心盤面距軌面高度，還有旁承與心盤面高度差都是需要控制尺寸。心盤距軌面高度（落車后880mm） 客車：車體自重下高度；貨車：為自由狀態(tài)下高度。 在橫向軸頸中心距和旁承中心距是控制尺寸。另外，轉(zhuǎn)向架橫向最外端零件尺寸必須容納在限界之內(nèi)，尤其是橫向最外端下部零件，可能正處于限界附近，必須考慮最大可能磨耗后，轉(zhuǎn)向架兩側(cè)下部不會超出限界。 在縱向轉(zhuǎn)向架固定軸距是一個技術(shù)參數(shù)。動車組轉(zhuǎn)向架固定軸距應(yīng)是高速運行穩(wěn)定性與曲線經(jīng)過性能折中。（2500mm3000mm）軌道交通車輛總體設(shè)計第74頁（3）主要參數(shù)初步驗證彈性定位輪對臨界速度一系懸掛車輛彈簧靜撓度和垂向減振器阻尼系數(shù)校驗軸箱定位剛度校驗軌道交通車輛總體設(shè)計第75頁4.國內(nèi)外轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)