城市軌道交通概論項目4

項目四城軌車輛與車輛基地學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解城市軌道交通車輛的構(gòu)成、特點及工作原理2.識別車輛編組表達(dá)式所代表的含義。3.熟悉車輛機(jī)械和電氣各組成部分功能及特點4.了解車輛計劃維修中日檢修程的相關(guān)內(nèi)容。5.了解車輛段的功能劃分。城市軌道交通系統(tǒng)中，由電力牽引搭載乘客，在固定導(dǎo)軌上行駛的一種運輸工具。任務(wù)一

城市軌道交通車輛概述一、城市軌道交通車輛概述1.車輛概念2.車輛特點載客能力強(qiáng)。地鐵A型列車可達(dá)350人/輛。動力性能好。加減速能力強(qiáng)，制動效果好。安全可靠性強(qiáng)。設(shè)備先進(jìn)，故障率低，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)，突發(fā)情況下適應(yīng)性強(qiáng)。環(huán)境條件好。具有照明，空調(diào)，座椅，扶手等。靈活的牽引方式。根據(jù)不同的線路特征，可采用不同的牽引方式。節(jié)能環(huán)保。車輛采用電力牽引，節(jié)約環(huán)保。運行自動化。采用列車自動駕駛系統(tǒng)ATO，列車具有先進(jìn)的微機(jī)控制技術(shù)及故障自診斷功能。系統(tǒng)分類車輛和線路條件客運能力N（人次/h）運營速度v（km/h）備

注地鐵系統(tǒng)A型車輛車長：/車寬：定員：310人線路半徑：≥線路坡度：≤35‰N：4.0～7.5萬v：≥35高運量適用于地下、地面或高架B型車輛車長：車寬：定員：230～245人線路半徑：≥線路坡度：≤35‰N：3.0～5.0萬v：≥35大運量適用于地下、地面或高架直線電機(jī)B型車輛車長：/車寬：

定員：215～240人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：2.5～4.0萬v：≥35大運量適用于地面高架或地下二、城市軌道交通車輛類型系統(tǒng)分類車輛和線路條件客運能力N（人次/h）運營速度v（km/h）備

注輕軌系統(tǒng)C型車輛車長：18.9～30車寬：定員：200～315人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：1.0～3.0萬v：25～35中運量適用于地下、地面或高架直線電機(jī)C型車輛車長：車寬：定員：150人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：1.0～3.0萬v：25～35中運量適用于地面高架或地下有軌電車系統(tǒng)(單車或鉸接車)車長：/車寬：≤定員：110/260人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：0.6～1.0萬v：15～25低運量適用于地面道路混行系統(tǒng)分類車輛和線路條件客運能力N（人次/h）運營速度v（km/h）備

注單軌系統(tǒng)跨座式單軌車輛GJ231車長：車寬：定員：150～170人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：1.0～3.0萬v：≥35中運量主要適用于高架懸掛式單軌車輛車長：車寬：定員：80～100人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：0.8～1.5萬v：≥20中運量主要適用于高架系統(tǒng)分類車輛和線路條件客運能力N（人次/h）運營速度v（km/h）備

注磁浮系統(tǒng)低速磁浮車輛車長：12～15車寬：2.6～定員：150人線路半徑：≥線路坡度：≤70‰N：1.5～3.0萬最高運行速度：100中運量主要適用于高架高速磁浮車輛車長：24～車寬：

定員：100人線路半徑：≥線路坡度：≤100‰N：1.0～2.5萬最高運行速度：430中運量主要適用于郊區(qū)高架系統(tǒng)分類車輛和線路條件客運能力N（人次/h）運營速度v（km/h）備

注自動導(dǎo)向系統(tǒng)膠輪導(dǎo)向車輛車長：車寬：≤定員：75人線路半徑：≥線路坡度：≤60‰N：0.6～1.5萬v：≥25低運量主要適用于高架區(qū)域快速系統(tǒng)特型車輛車長：22～車寬：≤定員：≥120人線路半徑：≥線路坡度：≤30‰N：

v：120～160大運量適用于城市區(qū)域交通方式按車輛規(guī)格分類重型車輛輕型車輛軸重較大、載客較多、車體較大軸重較小、載客較少、車體較小1.車輛編組概述三、車輛編組按照預(yù)期目的，將各獨立的車輛連接起來，成為一個運行體，就稱為車輛編組。車輛在運營時，一般采用動拖結(jié)合，固定編組，形成電動列車組。列車的編組輛數(shù)，可按下式計算決定：式中，N為每列車編組輛數(shù)（輛）；Qmax為最高峰小時單向最大客流量（人/h），T為最小行車間隔（min），D為每輛車的定員數(shù)（人）。①大編組(以8輛車編組型式為主)

大編組列車適用于人口集中的大都市，如廣州13號線車輛，列車的基本配置為8輛車編組，采用A型車體，為6動2拖的動力編組型式：-Tc＋Mp＋M＋Mp=M＋M＋Mp＋Tc-2.車輛編組類型②小編組(以4輛車編組型式為主)

小編組列車適用于運量較小的中小城市和線路，采用2動2拖4輛編組方式：=Tc-Mp1-Mp2-Tc=③中編組(以6輛車編組為主)

大小編組適用于運量較大的城市和線路，6輛編組4動2拖是應(yīng)用最廣泛的編組形式，采用4動2拖6輛編組方式:Tc-Mp-M-M-Mp-Tc④5輛編組3動2拖

伊朗設(shè)拉子和伊朗伊斯法罕地鐵車輛采用3動2拖的動車和拖車比例，編組形式為：+Tc-Mp-M-Mp-Tc+3.車輛編組的遠(yuǎn)期確定從城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展看，特大或大城市應(yīng)選擇寬體、大編組的列車。1.連掛救援的概念當(dāng)某列電動列車在運營中因突發(fā)故障而無法自行運行時，一般就需要由另一列完好列車或特種車輛對其進(jìn)行救援，以“頂”或“拖”的運行方式使故障列車脫離正線，以保證正線運營暢通，這種形式的連接就稱為連掛救援或多車連掛。四、車輛連掛救援2.連掛救援的原則（1）當(dāng)列車發(fā)生故除無法動車時，運營調(diào)度應(yīng)安排其他電動列車與其連掛。（2）列車故障救援應(yīng)遵循“正向救援、盡快恢復(fù)正線運營”的原則。（3）列車發(fā)生故障時，司機(jī)應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成故障處置，如在規(guī)定時間內(nèi)無法排除故障，應(yīng)立即申請列車救援，已申請救援的列車不得再行移動。（4）列車進(jìn)行救援連掛作業(yè)前，司機(jī)應(yīng)確保列車車門、屏蔽門（安全門、電動欄桿）處于關(guān)閉狀態(tài)，確認(rèn)安全條件具備。（5）列車救援過程中，司機(jī)下車作業(yè)前，應(yīng)先報運營調(diào)度，得到運營調(diào)度同意后方可下車。車體城市軌道交通車輛的主體結(jié)構(gòu)，是容納乘客和列車司機(jī)駕駛的地方，同時又是安裝和連接其他設(shè)備及組件的基礎(chǔ)，主要功能是運載乘客、承載和傳遞載荷。任務(wù)二

城市軌道交通車輛構(gòu)造一、車體1.車體概述城市軌道交通車輛基本結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)械和電氣兩大部分，具體有：車體、車門、車鉤緩沖裝置、轉(zhuǎn)向架、制動裝置、空調(diào)通風(fēng)、受流裝置及電氣系統(tǒng)等。2.車體的特征車體的外觀造型、色彩協(xié)調(diào)于城市市容規(guī)劃；座位少、車門多且開度大，服務(wù)于乘客的設(shè)施較簡單。重量限制較嚴(yán)格，以降低高架線路的工程投資。車體采用輕量化設(shè)計，采用防火、阻燃、低煙和低毒的材料，其他輔助設(shè)施盡量采用輕型高科技新材料。隔音和減噪措施有嚴(yán)格要求3.車體的材料碳素鋼車體不銹鋼車體鋁合金車體碳纖維復(fù)合材料4.車體的承載方式（1）底架承載結(jié)構(gòu)全部載荷由底架來承擔(dān)的車體結(jié)構(gòu)稱為底架承載結(jié)構(gòu)或自由承載結(jié)構(gòu)。（2）側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)由側(cè)、端墻與底架共同承擔(dān)載荷的車體結(jié)構(gòu)稱為側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)或側(cè)墻承載結(jié)構(gòu)，側(cè)端墻與底架等通過固接形成一個整體，具有較高的強(qiáng)度和剛度。（3）整體承載結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)是板梁式，側(cè)、端墻上固接由金屬板、梁組焊而成的車頂，使車體的底架、側(cè)墻、端墻、車頂連接成一個整體，成為開口或閉口箱形結(jié)構(gòu)。5.車體的外形特點斷面形狀為類似鼓形，提高車輛在圓隧道內(nèi)獲得最大的空間截面積，也提高了車輛在圓隧道內(nèi)的“活塞”效應(yīng)，加強(qiáng)隧道的自然通風(fēng)能力。斷面形狀還有另一種類型——矩形。車門是城市軌道交通車輛的重要組成部分，與運營安全有著密切的關(guān)系，車門系統(tǒng)由車門、機(jī)構(gòu)鎖組成、緊急解鎖裝置、傳動裝置、隔離鎖閉裝置構(gòu)成。車門有客室門、駕駛室門、駕駛室和客室之間的間隔門、緊急疏散門四種二、車門1.車門的類型2.客室門車門的分類驅(qū)動系統(tǒng)動力電動式車門：電動機(jī)氣動式車門：驅(qū)動氣缸車門運動軌跡內(nèi)藏嵌入式外掛式塞拉門外擺式塞拉門：車門在開啟狀態(tài)時，門葉貼靠在側(cè)墻的外側(cè)，車門在關(guān)閉狀態(tài)時門葉外表面與車體外墻成一平面。3.間隔門駕駛室和客室之間的間隔門用于分隔駕駛室和客室，在緊急情況下，乘客可通過該門進(jìn)入駕駛室，再通過緊急疏散門從逃生梯進(jìn)入隧道。4.緊急疏散門當(dāng)遇到緊急情況時，打開緊急疏散門，通過逃生梯安全離開列車。緊急疏散門系統(tǒng)設(shè)置在駕駛室前端，是保證緊急情況下能及時疏散乘客的逃生系統(tǒng)。三、轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架也稱為臺車，位于車體底架和鋼軌之間，主要支撐車體的垂直載荷，產(chǎn)生并傳遞牽引力和制動力，引導(dǎo)車輛沿著軌道運行的走行裝置，轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)及各部參數(shù)是否合理直接影響車輛的運行品質(zhì)、動力性能和行車安全。因此，轉(zhuǎn)向架是城市軌道交通車輛的重要組成部分，也是輪軌系統(tǒng)車輛安全運行和發(fā)展的核心技術(shù)。1.轉(zhuǎn)向架的地位與作用增加車輛載重、長度和容積，提高列車運行速度。通過轉(zhuǎn)向架的軸承裝置使車輪沿著鋼軌的滾動轉(zhuǎn)化為車輛沿線路運動的平動。支承車體，承受并傳遞各種載荷及作用力，并使軸重均勻分配。保證車輛安全運行，能靈活沿直線線路運行及順利地通過曲線。緩和車輛和線路之間的相互作用，減小振動和沖擊，減小動應(yīng)力，提高車輛運行的平穩(wěn)性和安全性。充分利用輪軌之間的黏著，傳遞牽引力和制動力。2.轉(zhuǎn)向架的種類3.轉(zhuǎn)向架的組成（1）構(gòu)架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的安裝基礎(chǔ)，它把轉(zhuǎn)向架的零部件組成有一個整體，其作用是承受并傳遞車體與軌道間的各種作用力。其設(shè)計要求是：1）

構(gòu)架部分尺寸精度要高，例如輪對定位；2）

要便于各部件與附加裝置的安裝；3）

要具有足夠高的強(qiáng)度和剛度。

輪對的作用是承擔(dān)車輛全部總量，引導(dǎo)車輛沿線路運行，并且承受車輛與鋼軌之間的各種作用力。因此，要求車軸與車輪的配合絕不允許有任何松動現(xiàn)象發(fā)生；輪對應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證車輛的安全行駛。在保證強(qiáng)度和使用壽命的前提下，應(yīng)盡量減輕輪對的質(zhì)量，并使其具有一定的彈性，以減少車輪與鋼軌之間的作用力和磨耗。（2）輪對、軸箱（3）彈性懸掛裝置彈性懸掛裝置也稱彈簧減振裝置，由于線路的不平順、軌縫隙、道岔，軌面缺陷和磨耗以及車輪踏面的斜度、擦傷和輪軸的偏心等原因，必將伴隨產(chǎn)生復(fù)雜的振動和沖擊。為提高車輛運行的平穩(wěn)性，保證乘客的舒適，必須設(shè)有彈性懸掛裝置。城市軌道交通車輛懸掛方式分為一系懸掛和二系懸掛兩種，采用二系懸掛可減少整個車輛懸掛裝置的總剛度，增大彈簧靜撓度，改善車輛垂向運動平穩(wěn)性，減少車輛與線路之間的動作用力。地鐵、輕軌車輛一般采用二系懸掛裝置。牽引裝置是車體與轉(zhuǎn)向架的連結(jié)部分，由連桿組裝、牽引座、中心銷等構(gòu)成，為車體與轉(zhuǎn)向架之間提供了合適的縱向剛度，減少牽引中心銷牽引和制動時的沖擊，使列車運行平穩(wěn)。因此，其結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足安全可靠地架承車體，并傳遞各種載荷和作用力，同時車體與轉(zhuǎn)向架之間應(yīng)能繞不變的旋轉(zhuǎn)中心相對轉(zhuǎn)動，以使車輛順利通過曲線。（4）中央牽引裝置驅(qū)動裝置是動車轉(zhuǎn)向架所特有的，主要由牽引電機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪箱、齒輪箱懸掛裝置以及動力輪對等組成。該系統(tǒng)既提供牽引力，也提供制動力（電制動力）。（5）驅(qū)動裝置四、制動裝置制動是指人為使列車減速或阻止其加速的過程，使列車減速或阻止其加速的力稱為制動力，產(chǎn)生并控制制動力的裝置稱為制動裝置。制動系統(tǒng)由制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)組成。制動控制系統(tǒng)是制動系統(tǒng)的核心，它接受司機(jī)或自動駕駛系統(tǒng)的指令，并采集車上各種與制動有關(guān)的信號，將指令與信號進(jìn)行計算，得出列車所需的制動力，再向動力制動系統(tǒng)和空氣制動系統(tǒng)發(fā)出制動信號。制動執(zhí)行系統(tǒng)分為摩擦制動和動力制動兩種類型。1.摩擦制動（空氣制動、機(jī)械制動）摩擦制動也稱機(jī)械制動、空氣制動，是指制動時通過摩擦的方式將列車的運動動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⒂诖髿?，從而產(chǎn)生的制動作用，主要包括閘瓦制動、盤形制動和磁軌制動。閘瓦制動：也稱踏面制動，是最常用的一種制動方式。制動時，閘瓦壓緊車輪，輪、瓦之間發(fā)生摩擦，將列車運動動能通過輪、瓦摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，消散于大氣中。閘瓦制動

盤形制動：在車軸上或在車輪輻板側(cè)面安裝制動盤，用制動夾鉗使用合成材料制成的兩個閘片緊壓制動盤側(cè)面，通過摩擦產(chǎn)生制動力，把列車動能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于大氣從而實現(xiàn)制動。制動盤安裝在車軸上稱為軸盤式，安裝在車輪側(cè)面稱為輪盤式。

磁軌制動：在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁下通過升降風(fēng)缸安裝有電磁鐵，電磁鐵下設(shè)有磨耗板，以電操縱并作為動力來源。制動時，將導(dǎo)電后起磁感應(yīng)的電磁鐵放下壓緊鋼軌，使它與鋼軌發(fā)生摩擦而產(chǎn)生制動。2.動力制動（電制動）動力制動又稱為電制動，列車制動時將動能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能、再將電能送回電網(wǎng)變成熱能散發(fā)到空氣中，動力制動包括再生制動、電阻制動兩種形式。再生制動是指在制動初期，動車的電動機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)動機(jī)，將列車制動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電能，供車輛的其它負(fù)載使用或反饋回電網(wǎng)。這種制動方既節(jié)約能源，又減少制動時對環(huán)境的污染，且基本上無磨耗。電阻制動是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能加于電阻上，使電阻發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。如果列車所在的供電區(qū)段沒有其它列車處于牽引狀態(tài)，而輔助用電系統(tǒng)不能完全消耗再生的電能，電荷就會在電容上集聚。當(dāng)電荷集聚到一定程度時，制動斬波器開始工作，將多余的電能送到制動電阻上消耗掉。概括來說，城市軌道交通車輛常用制動方式為再生制動、電阻制動和摩擦制動，在制動過程中，第一優(yōu)先級制動為再生制動，第二優(yōu)先級制動為電阻制動，第三優(yōu)先級制動為摩擦制動。3.城市軌道交通車輛制動模式五、車輛連接裝置連接裝置主要包括車鉤緩沖裝置和貫通道裝置，具體由車鉤、緩沖器、電氣連接及風(fēng)擋、渡板等部分組成。車鉤緩沖裝置由車鉤和緩沖裝置兩部分組成，是城市軌道交通車輛最基本部件，也是最重要部件之一。安裝于城市軌道交通車輛車體底架的兩端，其作用是實現(xiàn)車輛與車輛之間的連接，使彼此之間保持一定的距離，并且傳遞、緩和列車在運行中或在調(diào)車作業(yè)時所產(chǎn)生的牽引力、制動力和縱向沖擊力，同時連接車輛間的電路和氣路。1.車鉤車鉤是用來保證各種車輛的連接，并傳遞牽引力、制動力和其他縱向沖擊力。車鉤有剛性車鉤和非剛性車鉤，城市軌道交通車輛車鉤為剛性車鉤，具體分為全自動車鉤、半自動車鉤和半永久性牽引桿三種。

剛性車鉤和非剛性車鉤按照兩車鉤連接后在垂向能否彼此相對移動，車鉤可分為剛性車鉤和非剛性車鉤。剛性車鉤主要應(yīng)用于地鐵車輛、城市輕軌車輛以及高速列車，非剛性車鉤較普遍地應(yīng)用于一般的鐵路客車和貨車。密接式車鉤密接式車鉤是通過車輛之間以一定的相對速度相向運行并相互碰撞，使鉤頭的連接器動作，實現(xiàn)兩車輛的機(jī)械、電氣線路和空氣管路的自動連接的一種剛性車鉤。2.緩沖裝置緩沖裝置是用來緩解車輛的相互沖擊，使車輛間保持一定的距離，并連接車輛間的電路和氣路。車鉤緩沖裝置是車輛最重要的部件之一，包括牽引桿、緩沖器體、環(huán)形橡膠彈簧等組成，屬于免維護(hù)的橡膠緩沖器。

3.貫通道裝置和渡板裝置六、牽引傳動裝置城市軌道交通車輛用電動機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)車輛牽引和傳動控制方式，稱為牽引傳動系統(tǒng)，主要包括受流器、牽引逆變器、牽引電動機(jī)、制動電阻、濾波電抗器及電氣開關(guān)等。1.受流器受流器，也稱受流裝置，是指城市軌道交通車輛接受供電裝置，即列車將外部電源引入車輛電源系統(tǒng)的重要設(shè)備。根據(jù)線路供電方式的不同，列車受流裝置分為受電弓和集電靴兩種。受電弓主要應(yīng)用于接觸網(wǎng)方式供電線路，集電靴主要應(yīng)用于第三軌方式供電線路。2.電氣傳動控制系統(tǒng)電氣傳動控制系統(tǒng)由電氣控制系統(tǒng)、電氣執(zhí)行系統(tǒng)組成。電氣傳動控制由控制發(fā)生、控制信號傳輸?shù)碾娮悠骷翱刂齐娖鹘M成，分為直流和交流控制系統(tǒng)。電氣控制執(zhí)行系統(tǒng)由牽引電機(jī)組成。七、輔助電源系統(tǒng)城市軌道交通車輛照明、通風(fēng)、空調(diào)、控制等用電均是由輔助電源系統(tǒng)供給，包括輔助逆變器和低壓電源兩部分。城市軌道交通車輛裝有蓄電池，用作控制電源和輔助電源停止工作后的緊急電源。八、乘客信息系統(tǒng)城市軌道交通車輛乘客信息系統(tǒng)向乘客提供列車運行信息、安全信息和其它公共信息，如列車的終點站、停車車站、換乘信息等；在列車發(fā)生故障或事故時，向乘客提供回避危險的指揮、指導(dǎo)信息等。乘客信息系統(tǒng)包括廣播、列車運行線路電子顯示圖、LED顯示器、VCD顯示器，以及各種文字、圖示固定信息。向乘客播報和顯示的各種形式的信息應(yīng)簡潔、明了，還要正確并同步，避免對乘客產(chǎn)生誤導(dǎo)。列車運行線路電子顯示圖發(fā)布緊急消息九、列車自動控制監(jiān)控系統(tǒng)

列車自動控制系統(tǒng)（ATC）就是將城市軌道交通行車指揮信息傳輸?shù)杰囕v的接收裝置，不斷獲得行車信號的顯示功能，以限速、加速、保持行車間隔的安全作用，實現(xiàn)無人駕駛。

列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）是將列車及車輛運行狀態(tài)、主要機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行顯示及存儲，主要用途是保證行車安全及故障分析。任務(wù)三

城市軌道交通車輛基地城市軌道交通車輛基地包括車輛段（停車場）、綜合維修中心、物資總庫、職工技術(shù)培訓(xùn)中心和其他生產(chǎn)、生活、辦公等配套設(shè)施。車輛基地的功能、布局和各項設(shè)施的配置，應(yīng)以車輛段或停車場為主體，根據(jù)車輛運用、檢修的作業(yè)要求和地形條件等統(tǒng)籌安排、合理布置，同時考慮城市軌道交通線網(wǎng)車輛基地的規(guī)劃布置和既有車輛基地的功能及分布情況，實現(xiàn)線網(wǎng)車輛基地的資源共享。一、車輛段車輛段是車輛停放、檢查、整備、運用和修理的管理中心所在地。一般情況下一條線路設(shè)一個車輛段，也可以多線共用。若運行線路較長，為有利于運營和分擔(dān)車輛的檢查清洗工作量，可在線路的另一端設(shè)停