地铁车辆(中间车体)总体设计

地铁车辆（中间车体）总体设计第一章 绪论第二章 车型的选择 2.1选型原则 2.2选型的条件及依据 2.3现有地铁车辆基本参数 2.4编组方案的比较和选择 2.5进行牵引计算并选定车型 2.5.1计算启动加速度和编组方式的关系 2.5.2计算牵引电机功率和编组方式的关系第三章 车型的基本尺寸 3.1车辆设计基本尺寸 3.2主要参数校核 3.2.1车辆定距校核 3.2.2车辆限界校核第四章 平面断面布置 4.1车辆平面布置 4.2车辆断面布置 4.3设备布置第五章 车体结构设计 5.1车体结构形式 5.2车体结构组成 5.3车体材料选择第六章 车辆部件选型与设计 6.1转向架选择 6.2车钩和缓冲装置的选择 6.2.1车钩 6.2.2缓冲器 6.3制动装置选择 6.3.1制动系统设计原则 6.3.2制动装置的选择 6.3.3防滑器的控制 6.3.4制动距离的校核第七章 车辆空调及电气设备的选择 7.1牵引系统及其电气设备 7.2辅助供电结构 7.3网络结构 7.4乘客信息系统第八章 车辆的主要技术参数参考文献第一章 绪论1.1课题研究的意义 近年来，成都市不断飞速发展，扩建及改造速度不断加快，人口数量不断增多，如何解决成都市越来越拥挤的交通已经成为建设和谐成都面临的一个重要问题。受限于城市土地面积的限制，城市内的公路不可能大规模扩宽，并且随着地面机动车数量的飞跃式增长，采取扩宽地面道路的方法来解决交通拥挤所取得成效越来越不明显；通过建设高架桥来缓解交通拥挤效果显著，但对城市整体的风貌造成了一定的影响；因此与其它交通工具相比，地铁以其运量大、速度快、污染少、运营效率高等特点，成为大都市人们出行的首选，也是各地政府解决城市交通拥挤问题的一大法宝。 随着人们生活质量地不断提高，人们对出行乘坐的交通工具的安全性与舒适度的要求也越来越高，因此设计出安全性能高，乘坐舒适性好的城市地铁车辆是我们国家在城市轨道交通方面发展的方向。1.2我国地铁车辆的发展现状 我国的城市轨道交通朝着多样化发展,在已运营的线路中,出现了多种城市轨道交通制式,如地铁、轻轨、市域快线、有轨电车。轨道交通车辆类型也日渐繁多,如普通轮轨、直线电机、跨座式单轨、有轨电车,具体车型已有A型车、B型车、C型车、D型车、磁悬浮列车、直线电机车辆、跨座式单轨车辆。部分车型如A型车、B型车的国产化率已经非常高。我国城市轨道交通技术在全方位提升,带来了大量经济效益和社会效益。我国城市轨道交通车辆制式发展迅速,不同的车型满足不同的轨道交通线路需要,通过对车辆特性的分析选择最为适合的车辆,充分体现了城市轨道交通的可持续发展,实现了城市交通的方便、快捷、安全、经济、环保等要求。第二章 车型的选择 地铁车辆的选型是地铁工程整体方案中的关键问题之一。一方面,车辆类型的选择应在满足系统运营要求的前提下进行;另一方面,选型在一定程度上决定了系统的技术标准。因此,地铁车辆的选型不应局限于地铁车辆本身的技术经济比较,而应上升到系统的高度,对整个系统的技术经济进行综合比较,以选择有利于降低系统投资和运营成本的车辆,这是城市地铁车辆选型的基本出发点。2.1选型原则 (1)应满足系统的运营要求,并充分考虑地铁的运营模式及管理模式。 (2)应结合我国基本国情,选取技术成熟、安全可靠的车辆,以减少维修工作量和运营成本。 (3)应选择造型美观、乘坐舒适的车辆,以吸引更多的旅客。 (4)应选择适应地下、地面、高架等线路状况及各种自然环境条件的车辆,并尽可能减少对周围环境的影响。 (5)应立足于国产化,引进的关键技术设备也应具备向国产化过渡的可能性和可行性。(6)应兼顾远期地铁发展需要,以便统一考虑检修设备。2.2选型的条件及依据 (1)运量要求 修建地铁的根本目的就是缓解大城市交通拥挤状况,保证旅客能够安全、快速地到达目的地,实现城市布局调整,带动整个区域的发展。车辆选型及编组应能满足不同时期运量的要求,还应能满足最小行车间隔1.5 min2 min的要求。 (2)线路特点 地铁线路有地下、地面和高架3种形式。不同的城市有不同的线路形式,其线路长度、最大站间距、最小站间距、最大坡度、坡长、最小曲线半径、平均旅行速度等不一样,对车辆的结构形式和性能参数的要求也不一样。地铁车辆应服从线路的灵活性,其结构形式和性能参数应能满足本城市的线路特点。 (3)自然环境我国幅员辽阔,各地的人文地理和自然环境各不相同,对车辆的影响和要求也不同。(4)工程投资 车辆的宽度与长度的不同对车站长度、隧道断面大小、车辆段检修用房、占地面积等都有影响,必然引起土建工程量的变化,也影响工程投资的大小。在满足客运量的条件下,从尽可能降低工程投资角度出发,应优先选择窄车体、短编组的车辆。 (5)车辆制造能力 地铁车辆的制造是技术密集型系统工程。目前,我国地铁车辆的制造水平仍旧比较落后。国产化率的高低直接影响车辆的价格及运营维修费用的高低,进而影响整个地铁工程的投资。因此,车辆选型应考虑国内厂家的车辆制造能力,尽可能选用国产化率高的车辆,不能一味追求技术上的先进性。2.3现有地铁车辆基本参数 地铁系统是高、大客运量的城市轨道交通系统，是城市轨道交通的主要形式。地铁车辆主要在大城市地下隧道中运行，也可在地面或者高架线路上运行。根据线路、客运规模的不同，分为高运量地铁和大运量地铁。高运量地铁车辆的基本车型为A型车，大运量地铁车辆为B型车或直线电机B型车。地铁系统车辆主要标准及特征项目标准及特性车辆车型A型B型直线电机B型车车辆基本宽度(mm)300028002800车辆长度(mm)24400/228001952017200/16800车辆定员(人)310230/245215/240车辆最大轴重(t)161413列车编组(辆)484848列车长度(m)1001868016070136线路类型、形式地下、高架及地面，全封闭型最小平面曲线半径(m)300250100最大坡度()3560运量规模高运量大运量高峰小时单向运能(万人次/h)4.07.5352.54.0供电电压及方式DC1500V接触网供电DC1500/750V接触网或三轨DC1500/750V接触网或三轨旅行速度(km/h)35其中A型车与B型车的主要设计标准整理如下：A、B车型的主要技术规格序号项目名称A型车B型车四轴车四轴车1车辆长度/m22.419.522车辆宽度/m3.02.83车辆高度/m受流器车（有空调/无空调）3.8/3.6受电弓车（落弓高度）3.83.84车厢内净高/m2.05-2.152.05-2.155地板面高/m1.131.106车辆定距/m15.712.67固定轴距/m2.52.28轮径（新轮）mm8408409轴重/t161410空车重量/t带司机室的端车3633-36（视车体的材料不同）无司机室的中间车3811定员人数（人，站立标准6人/m2）31023024512定员人数（人，站立标准5人/m2）26519821213最高运行速度/km·h-110010014动拖比2:11:1（2:1）2.4编组方案的比较和选择 列车编组的主要内容是：车辆形式、编组数量、编组车辆动车与拖车比例。我国现有地铁典型编组情况如下： 北京地铁六号线和上海地铁一号线车辆编组为8A 上海地铁2、4、7号线编组为6A 广州广佛线为4B,北京机场线为4A 参考国内其他城市地铁编组情况，结合长远的客流需求，并根据成都现有地铁车辆编组情况，初步设计整列车由六辆编组而成，为4动2托(4M2T)结构。 1）车辆形式 车：有司机室的拖车。M车：无司机室的动车。车：无司机室带受电弓的动车。2） 列车编组方式采用-Tc*M*M=M*M*Tc-的编组方式。其中：Tc为拖车（带司机室）；M为动车；-为全自动车钩；=为半自动车钩；*为半永久车钩。2.5 进行牵引计算并选定车型2.5.1 计算起动加速和编组方式的关系 起动加速度通常是指车辆在最大牵引力（即限制黏着牵引力）的作用下，从起动至恒功运行所对应的最小速度范围内保持的加速度，如图I车辆牵引特性曲线中的AB段的加速范围，因此也称为起动平均加速。由图1可知，在电机功率足够大的情况下，车辆起动的加速度的大小由起动牵引力（即限制黏着牵引力）、运行阻力和车辆重量决定： 式中： 车辆的限制黏着牵引力，; 编组中动车的重量， ； 起动过程中最大速度时对应的黏着系数。对于直流电动机， 取为0.16-0.17 ；对于 交 流电动机，取为 0.17-0.18； W车辆的运行阻力 ，一般取的20%-25%，； 车辆的总重量，t； 转动惯量，为车辆重量的10%，t。车辆运行的总阻力为：G列车总重量，t;坡道阻力：设计时坡道值取0，则单位基本阻力： 电机在启动过程中，将速度带入上式中可以得到N/KN起动附加阻力： 式中:轴重，t; k考虑列车中车辆数量；其中当两动一拖编组是可取k=1.4，根据设计要求定员人数要求超过200人，结合三种车型的定员人数，本文采用B型车，车辆型车的轴重取14t，可以得到设计时按车辆满载计算，及定员230人，每人体重按60kg/人，动车拖车车辆自重均取35t,计算得G=210+0.060*230*6=292.8t。则计算得： ,符合设计要求。2.5.2 计算牵引电机功率和编组方式的关系牵引电机功率与车辆起动加速度、最大运行速度、车辆编组方式及车辆的重量相关。经计算分析，影响牵引电机功率的决定性因素为车辆在满载情况下6人/m2 ,加速到最大速度（）的的加速性能，计算公式如下： 式中：牵引电机的功率，kW; 编组中动车车辆的功率，kW; 车辆的总重量，t； 车辆从0加速到的平均加速度，m/s2，,4动2脱的情况下，动轴数为16，将带入求的，根据标准电机规格，设计选用功率为230KW的电机。第三章 车