城市轨道交通概论单元3轨道交通车辆概要-PPT.ppt

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1、3 城市轨道交通车辆1、一般车辆结构自行车一般车辆结构汽车一般陆上车辆设计理念n 自行车、汽车等一般陆上交通工具均有一个基本骨架；车轮、动力机械、制动器、避震弹簧等均装在骨架上；车厢或外壳再固定在这个骨架上。n 一般陆上交通工具前轮可以转动，驾驶者控制前轮让车辆转向或直行。n 前后轮轴之间的距离较短，便于通过小半径曲线，如果车厢较长则采用拖挂行驶。n 一般陆上交通工具车轴固定，车轮转动；车轴和车架大梁之间采用弹簧（板簧）连接减少振动。一般车辆结构轨道交通n 早期的火车车辆是从马车演变而来的，当载重加大，车辆长度加长，通过曲线半径就受限制，车辆制造的理念开始改变。城市轨道交通车辆结构示意图一、城

2、市轨道交通车辆的特殊要求n 城市轨道交通车辆要在地下隧道、高架和地面轨道运行，站距短、线路曲线半径小、坡度大；客流量大而集中，乘客上下车频繁，高峰时会超载。n 因站距短，车辆要在最高速度运行是困难的，所以需有较高的起动加速度和制动减速度，以达到起动快、制动距离短、有较高平均速度的目的；n 车辆的设计应遵循减少能耗、减少发热设备的原则，用以降低隧道内温度。为此，需尽量减轻自重，而选择效率高的传动系统；n 由于运转密度较高，为确保安全行车，城市轨道的信号系统比较复杂，所以车载通信信号设备及车辆的控制系统，应有良好的适应能力。n 人们对乘坐舒适性的要求越来越高，所以对车辆减振、减噪、空气调节的要求也

3、越来越高。二、城市轨道交通车辆的类型n 城市轨道交通车辆按有、无动力可分为两类：1、动车（M）：带有牵引动力装置的车辆。n 动车又可分为：有受电弓的动车（Mp）和无受电弓的动车（M）。2、拖车（T）：无牵引动力装置的车辆。n 拖车又可分为：有驾驶室的拖车（Tc）和无驾驶室的拖车（T）。背景 文本和线条 阴影 标题文本 填充 强调 超链接 已访超链接大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点 可以互相讨论下，但要小声点二、城市轨道交通车辆的类型n 城市轨道交通车辆按其适用范围和车体基本宽度进行分类：见表4-1。n 根据我国各城市对城轨车辆选型的不同要求和城轨车辆的发展现状，建设部于1

4、999年颁布的城市快速轨道交通工程项目建设标准提出了A、B、C型车的概念，它主要是按车体宽度的不同进行分类。n 车宽：车体横断面上最宽部分的尺寸。n 车辆长度：车辆处于自由状态，车钩呈锁闭状态时，两端车钩连接面之间的距离。n 车体长度：不包含牵引缓冲装置的车体结构的长度。背景 文本和线条 阴影 标题文本 填充 强调 超链接 已访超链接三、城市轨道交通车辆的选用要素n 客流特点n 客流量n 旅行速度n 线路条件四、城市轨道交通车辆的编组n 按照预期的目的，将各独立的车辆连接起来，成为一个运行体，就称为车辆编组。n 车辆编组一般应考虑：线路坡度、运营密度、站间距离、舒适性、安全可靠性、工程投资、客

5、流大小等因素。n 一组能独立运行的列车编组，至少应该包含：满足客流的运载空间、足够的运行动力、驾驶控制室、列车受流器、制动系统等单元。n 根据列车编组中动车数量，车辆编组有：全动车编组和动拖结合两类。以地铁列车为例，地铁车辆在运营时一般采用“动拖结合、固定编组“，形成电动列车组。四、城市轨道交通车辆的编组n 国内已运营的地铁列车编组情况如下：n 当采用6辆编组时：Tc-Mp-M-Mp-M-Tc（A-B-C-C-B-A）n 其中，上海地铁一号线、二号线，广州地铁一号线，深圳地铁一号线均采用此种编组方式。n 当采用8辆编组时：Tc-Mp-M-Mp-M-Mp-M-Tc（A-B-C-B-C-B-C-A

6、）n 上海地铁8辆编组时，采用此种方式。n 多节编组时，无论采用8节、6节和4节编组，带驾驶室的Tc车，始终编在列车的两端，其他车型在列车中的位置可以互换。五、地铁车辆的标识1、车辆的编号n 每节车都有固定的编号，其编号由5位数组成，含义如下：n 车型代号中，“1”表示拖车；“2”表示带受电弓的动车；“3”表示不带受电弓的动车。五、地铁车辆的标识2、车端的含义n 车端是按车钩的自动化程度高低来定义的。车辆两端的车钩一般都为不同类型的车钩，自动化程度较高的车钩所在一端定义为位端，自动化程度较低的车钩端定义为位端。n 如：-Tc=Mp*M=Mp*M=Tc-（-A=B*C=C*B=A-）n 其中符号

7、含义为：n“-”表示全自动车钩n“=”表示半自动车钩n“*”表示半永久牵引杆五、地铁车辆的标识3、车侧的含义n 车辆车侧：当人站立在车辆的位端面向位端时，人的右侧即为车辆的右侧，人的左侧即为车辆的左侧。n 列车车侧：列车车侧是以司机驾驶列车的方位来定义的。当司机驾驶列车时，司机的右侧即为列车的右侧，司机的左侧即为列车的左侧。n 如：-Tc=Mp*M=Mp*M=Tc-（-A=B*C=C*B=A-）五、地铁车辆的标识4、车门、座椅的编号n 根据建设部负责制定的城市快速轨道交通工程项目建设标准（试行本），我国地铁车辆A型车每侧车门数量为5个，B型车每侧车门数量为4个。n 由于我国地铁车辆采用对开滑动

8、门，车辆每扇门有两片门页，故车门编号定义为：自位端到位端，左侧为由小到大的连续奇数，即1/3、5/7、9/11、13/15、（17/19）；右侧为由小到大的连续偶数，即2/4、6/8、10/12、14/16、（18/20）。城市轨道交通车辆的组成城市轨道交通车辆的组成车体转向架电气牵引系统：受流装置+主电路系统辅助供电系统机械组成部分电气组成部分车钩及缓冲装置（牵引缓冲连接装置）制动装置空调通风系统控制电路系统城市轨道交通车辆的机械组成部分一、车体n 车体坐落在转向架上，除载客之外，几乎所有的机械、电子、电气等设备都安装在车体的上部、下部及内部，驾驶室也设置于车体中。（1）车体的基本作用是：n

9、 1、用以容纳乘客。n 2、用以安装与连接其他设备和部件。n 3、对于有司机室的车辆，车体还是司机驾驶列车的场所。（2）轨道交通车辆对车体材料的基本要求：n 1、具有一定的强度和刚度n 2、具有耐腐蚀性n 3、轻量化n 目前，轨道交通车辆的车体材料已由碳素钢，发展到不锈钢和铝合金。城市轨道交通车辆的机械组成部分一、车体（3）车体的制造工艺n 一般采用焊接和铆接，两种工艺交替使用。n 大部分之间组装以铆接为主。（4）车体的承载方式n 一般有底架承载和整体承载两种方式。n 地铁车辆的车体是有底架、侧墙、车顶和端墙等部件组成桶形结构共同承载，即采用整体承载方式。城市轨道交通车辆的机械组成部分一、车体

10、（5）车体的外形特点n 车体断面形状为类型鼓形，可提高车辆在圆隧道内的最大空间截面积，提高经济效益；同时提高车辆在圆隧道内的“活塞”效应，加强隧道的自然通风能力。（6）车体的防撞设计n 带司机室的拖车底架的前端设有撞击能量耗散区。n 带司机室的拖车前端安装防爬器。驾驶室城市轨道交通车辆的机械组成部分二、转向架（1）转向架的作用n 增加车辆载重、长度和容积，提高列车运行速度。n 通过转向架的轴承装置使车轮沿着钢轨的滚动转化为车辆沿线路运动的平动。n 支承车体，承受并传递各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。n 保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。n 缓和车辆和线路之间的相互作

11、用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行的平稳性和安全性。n 充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力。城市轨道交通车辆的机械组成部分二、转向架（2）转向架的种类n 动车转向架：有驱动系统n 拖车转向架：无驱动系统城市轨道交通车辆的机械组成部分二、转向架（3）转向架的组成n 构架n 弹性悬挂装置n 一系悬挂（轴箱悬挂）n 二系悬挂（构架悬挂）n 轮对、轴箱装置n 单元制动装置n 中央牵引装置n 驱动系统 城市轨道交通车辆的机械组成部分二、转向架构架构架一系悬挂（轴箱悬挂）二系悬挂（构架悬挂）轮对轴箱中央牵引装置中央牵引装置城市轨道交通车辆的机械组成部分三、车钩及缓冲连接装置（俗称车钩）（

12、1）车钩及缓冲连接装置的作用n 连接n 车辆之间的机械连接n 车辆之间电气和空气管路的连接n 缓冲（2）车钩及缓冲连接装置的组成n 车钩连接车辆使其编组成列车，并传递纵向力的一套装置。n 缓冲器通常在车钩的后部装设缓冲装置，在车钩传递纵向力时缓和车辆之间的纵向冲击。n 电路连接器 n 气路连接器 n 贯通道贯通道是车辆与车辆之间的客室连接通道。城市轨道交通车辆的机械组成部分三、车钩及缓冲连接装置（俗称车钩）（3）车钩及缓冲连接装置的分类n 刚性车钩和非刚性车钩n 密接式车钩n 全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩（半永久拉杆）n 全自动车钩：可实现机械、电路、气路的完全自动连挂、解钩或人工解钩。

13、n 半自动车钩：可实现机械、气路的自动连挂、解钩，但是电路必须靠人工连挂和解钩。n 半永久车钩：机械、气路、电路的连挂和解钩都需要人工操作。三、车钩及缓冲连接装置n 1.刚性车钩和非刚性车钩n 2.密接式车钩城市轨道交通车辆的机械组成部分三、车钩及缓冲连接装置n 3.刚性车钩和非刚性车钩n 2.密接式车钩城市轨道交通车辆的机械组成部分三、车钩及缓冲连接装置n 3.全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩城市轨道交通车辆的机械组成部分全自动车钩半永久车钩城市轨道交通车辆的机械组成部分城市轨道交通车辆的机械组成部分四、制动装置n 制动的含义：使列车减速或在规定的距离停车。n 制动装置的含义：为了施行制动

14、，在车辆上装设的由一整套零部件组成的装置。n 在动车和拖车上都设置有制动装置。（1）城市轨道交通车辆制动系统的特点n 要具有足够的制动力n 操作灵活、制动可靠、减速块，停车平稳准确。n 采用电制动和空气制动的联合制动能力。n 在长下坡道上运行时，制动力不衰减。n 根据乘客量的变化，制动力具有空重车调整能力，使制动率基本恒定。n 具有紧急制动能力，在运行中发生列车分离或制动系统故障等危及行车安全的事故时，应能自动实施紧急制动。城市轨道交通车辆的机械组成部分四、制动装置（2）城市轨道交通车辆的制动方式：电制动、机械制动和磁轨制动。1、电制动动能通过牵引电机转化为电能，然后将电能从车上转移出去。n

15、可分为再生制动和电阻制动。n 再生制动是将列车的动能经牵引电机及控制转换为电能，反馈到供电线路上。n 电阻制动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。n 电制动须与机械制动配合使用，以保证具有足够的制动力。城市轨道交通车辆的机械组成部分四、制动装置2、机械制动（摩擦制动）动能通过摩擦转变为热能，然后消散于大气。n 按照制动力的来源可分为：空气制动和弹簧压力制动。n 空气制动主要以压缩空气为动力，压缩空气由车辆的供气系统供给。n 城市轨道交通车辆常用的空气制动方式有：闸瓦制动和盘形制动。城市轨道交通车辆的机械组成部分四、制动装置n 空气制动方式n 闸瓦制动：又称踏面制动，是最常用

16、的一种制动方式。制动时，用某种材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能消散于大气，并产生制动力，实现制动。n 盘形制动：制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片和制动盘之间产生摩擦，把列车的动能转化为热能消散于大气，并产生制动力，实现制动。3、磁轨制动n 利用电磁铁与钢轨间的作用力实施制动。闸瓦制动盘形制动城市轨道交通车辆的机械组成部分四、制动装置（3）制动程序n 再生制动和电阻制动由动车提供，空气制动由动车和拖车共同作用。再生制动 电阻制动 空气制动第一优先级 第二优先级 第三优先级城市轨道交通车辆的机械组成部分五、空调通

17、风系统n 车辆的通风方式有：自然通风、强迫通风、空气调节三种。n 城市轨道交通列车空气调节参数要求：（书79页）n（1）制冷n（2）制热城市轨道交通车辆的电气组成部分电力牵引系统辅助供电系统电气部分列车控制和故障诊断系统乘客信息系统城市轨道交通车辆的电气组成部分一、车辆电气牵引系统（主电路）n 车辆电气牵引系统包括车辆上的受流器和各种电气牵引设备及其控制电路，它是电传动车辆上高电压、大电流、大功率的动力电路。n 车辆电气牵引系统的作用是：n 在牵引工况，将变电所传递的电能，转变为车辆牵引所需的牵引力。n 在电制动工况，将车辆的动能，转变为电制动力，实现功率的转换和传递。城市轨道交通车辆的电气组

18、成部分一、车辆电气牵引系统（主电路）受流器电气牵引系统各种电气牵引设备及其电路控制电路城市轨道交通车辆的电气组成部分一、车辆电气牵引系统（主电路）1、受流器n 受流设备是列车将外部电源引入车辆电源系统的重要设备。n 根据线路供电方式的不同，列车受流设备分为集电靴和受电弓两种形式。n 一般城市轨道交通车辆采用直流1500V和直流750V电压供电。直流1500V供电采用架空线接触网式，车辆采用受电弓受流；直流750V一般采用第三轨供电，车辆采用集电靴受流。城市轨道交通车辆的电气组成部分一、车辆电气牵引系统（主电路）2、电气牵引设备及其控制电路n 车辆电气牵引有直流电气牵引系统和交流电气牵引系统两种

19、n 直流电气牵引系统n 采用直流牵引电机n 牵引控制方式n 凸轮变阻调速n 斩波调阻变速n 微机控制的斩波调压变速n 斩波调压变速的方式由于具有：体积和重量均有减少，可实现无极调整，使车辆平稳起动和制动；只有在列车电制动电网不能吸收再生电能时，才由电阻消耗电能，节约能量；结构简单，便于检修等优点，目前，欧洲、加拿大、日本、上海（DC01型）直流电机电动列车均采用此传动控制方式。城市轨道交通车辆的电气组成部分一、车辆电气牵引系统（主电路）n 交流电气牵引系统n 采用异步电动机和直线电机两种。n 异步电动机控制方式，采用微机控制的交流调频调压技术（VVVF技术），具有：运行可靠，过载能力强，粘着性

20、能好，结构简单，重量轻，几乎无须保养和维修等特点，被公认为调速系统中性能最优越的传动控制方式，目前城市轨道交通车辆大都采用这种传动控制方式。n 直线电机（线性电机），将传动的旋转电机的定子和转子展开成直线状，改变了传动电动机旋转运动方式为直线运动方式，从而具有降低噪声、减轻重量，爬坡能力强，安全过急弯能力强，可实现地铁隧道截面小型化，降低建设成本等优点。直线电机地铁成为理想的新型城市交通系统，目前直线电机车辆在加拿大的温哥华、多伦多，美国的底特律，日本的大坂，中国的广州等轨道交通获得应用。城市轨道交通车辆的电气组成部分二、辅助供电系统（辅助电路）n 辅助供电系统的作用是：为列车辅助设备提供电源

21、。n 为了保证车辆正常运行和使客室具有一定的舒适性，车辆上需要许多辅助设备。如：为了给斩波器箱、逆变器箱和制动电阻箱通风冷却而设置的通风机；为了列车制动、受电弓升降和开闭客室门等气动机械而设置的空气压缩机；为了调节客室内空气参数而设置的空调压缩机与各类风机；客室照明、蓄电池充电、控制电气、司机室取暖设备等。这些辅助设备和供应辅助用电的系统就构成了车辆的辅助电路系统。城市轨道交通车辆的电气组成部分三、列车控制系统（控制电路）n 城市轨道交通车辆及其主要系统，都采用微机进行自动控制。n 微机控制系统有自我监控和诊断功能，能够对列车主要设备的运行和故障状态，自动进行信息采集、记录和显示，以满足维修和

22、故障分析的需要。n 城市轨道交通车辆的控制电路，是低电压、小功率电路。作用是控制牵引系统和辅助系统各电器的动作，通过司机操纵主控制器各手柄和操纵按钮，使车辆按司机意图或按列车自动运行控制系统的控制来运行。城市轨道交通车辆的电气组成部分n 车辆电气系统中的三个电路系统（主电路、辅助电路、控制电路），一般在电气设备方面互相隔离，分别装设在控制操纵台、电气箱和各种设备箱中，再通过电磁或机械方式相互联系协调动作，形成完整的车辆电气系统，控制操纵列车的正常运行。n 各种设备箱、电气箱安装在司机室、客室或悬挂在车体下部。1停车场一、城市轨道交通车辆检修基地的功能车辆的停放、洗刷、清扫以及车辆列检和乘务工作

23、停车场所在正线运营列车的故障处理和救援工作车辆定修（年检）以下车辆的各级日常检查维修的修程城市轨道交通车辆检修基地2车辆段一、城市轨道交通车辆检修基地的功能承担所属线路的车辆停放、清洁、列检工作承担所在线路车辆的定修（年检）及以下车辆检查维修和临修工作承担所属线路和由多条联络线互相沟通的线路的车辆架、大修工作承担车辆部件的检测、修理工作，满足车辆各修程对互换部件的需求城市轨道交通车辆检修基地1停车线二、车辆检修基地的主要线路停车线应为平直线路，一般设成车库，停放车辆同时兼作检修线分为尽端式和贯通式城市轨道交通车辆检修基地2出入段线二、车辆检修基地的主要线路除特殊条件限制都要设置为双线避免切割正

24、线留有必要的段（场）线路与运营正线的转换长度城市轨道交通车辆检修基地4静调线二、车辆检修基地的主要线路全长设置地沟，地沟内设置照明光带平直线路，静调库内还要设置车间牵引电力电源和有关的测试设备城市轨道交通车辆检修基地3牵出线5试车线二、车辆检修基地的主要线路供定、架、大修后列车在验收前的动态调试长度应满足远期列车最高运行速度，性能试验、列车编组、行车安全距离的要求城市轨道交通车辆检修基地6洗车线二、车辆检修基地的主要线路供列车停运时洗刷车辆用，洗车线中部设有洗车库一般为贯通式，尽量和停车线相近，这样可以减少列车行走时间，并减少对车场咽喉地区通过能力的压力城市轨道交通车辆检修基地7检修线二、车辆

25、检修基地的主要线路平直线路，布置在检修、定修、架修、大修库内检修线中要有一条平直度要求较高的线路，用于车体地板高度的精确测量城市轨道交通车辆检修基地8临修线二、车辆检修基地的主要线路临修线的长度能停放一列车，并考虑列车解编的需要城市轨道交通车辆检修基地1.停车列检库及其附属车间三、车辆运用、检修库房和车间及其主要设备兼有停车、整备、清扫、日常检查、司机出乘等多种功能在停车库设置自动防灾报警设备在停车库两端应有一段平直硬化地面，作为消防运输通道城市轨道交通车辆检修基地三、车辆运用、检修库房和车间及其主要设备双周、双月检库定修库2.检修库及其辅助车间架修、大修库辅助检修车间及其设备城市轨道交通车辆

26、检修基地三、车辆运用、检修库房和车间及其主要设备不落轮镟床库列车洗刷库3.其他库房及车间蓄电池间中心仓库城市轨道交通车辆检修基地四、综合维修基地功能和任务承担所辖线路沿线隧道、线路和桥梁等设施的检查、保养和维修工作承担所辖线路车站建筑和地面建筑的保养和维修工作承担所辖线路变电所、接触网、供电线路和设备的运行管理、检查、保养和维修工作承担所辖线路各机电系统及设备的运行管理、检查、保养和维修工作城市轨道交通车辆检修基地四、综合维修基地功能和任务承担所辖线路通信、信号系统的运行管理、检查、保养和维修工作承担所辖线路自动售检票系统和设备的运行管理、检查、保养和维修工作承担所辖线路防灾报警系统、设备监控

27、系统的检查、保养和维修工作，基地各系统和设备的大、中修等工作外委承担所辖线路运营、检修所需的各类材料、设备、备品配件的采购、储备、保管和发放工作城市轨道交通车辆检修基地一、判断题1、车辆直流牵引控制技术经过了凸轮变阻控制、斩波调阻控制和斩波调压控制等三个阶段。（）2、车体的制造工艺一般采用焊接和铆接，焊接和铆接两种工艺交替使用，但大部件之间组装以焊接为主。（）3、目前轨道交通车辆的车体都采用底架承载的方式。（）4、闸瓦制动的摩擦副是闸瓦和轮对踏面。（）5、半自动车钩的气路连接必须靠人工。（）6、车间电源是列车辅助的受流设备，主要应用于列车在检修库内整车调试或部分设备需有电检查时使用。（）7、列车受流设备分为集电靴和受电弓两种形式。（）8、辆维修基地根据功能和规模的大小可划分为停车场、车辆段。（）二、填空题 1、城市轨道交通车辆主要的选用要素有、和线路条件。2、城市轨道交通车辆的机械部件主要有、和空调通风系统等。3、转向架上轮对与构架之间的悬挂称为，构架与车体之间的悬挂称为。4、城市轨道交通车辆的车钩根据其结构和功能分为、和 三种。5、利用外力，迫使行进中的车辆减速或停止的作用过程称为。6、车辆上的电制动又分为 和。三、问答题1、列车转向架的作用是什么？2、简述闸瓦制动的工作原理。3、简述车辆段的具体功能。