城市轨道交通车辆与结构(第一章车辆形式、组成、限界)

城市轨道交通车辆结构与原理,第一章 概述,本章要点 1、城轨交通与其他交通系统的关系和区别 2、城轨车辆的型式及车辆构成 3、城轨列车的组成 4、车辆限界,一、城市公共交通与轨道交通,城市公共交通主要按形式、种类、运量进行分类，规范的分类如下： 城市道路公共客运交通。包括公共汽车系统、快速公共汽车、无轨电车系统、导轨式公共汽车系统、出租汽车。 城市轨道交通。包括地铁系统、轻轨交通及现代有轨电车系统、区域快速轨道系统、单轨交通系统(跨座式及悬挂式)、磁悬浮系统、直线电机列车系统、自动导向交通系统。 城市水上公共客运交通。包括客渡轮(横江渡轮、斜江渡轮、顺江渡轮、游览客渡轮)和车渡轮。 城市索道与缆车公共交通。包括客运索道、客运缆车。 其他公交。包括客运扶梯等。,不同运输形式的能力距离比较,城轨运行环境的要求与影响,（1）运输能力及技术特征,（2）通过空间（车辆和建筑限界） （3）噪音控制 路边噪声级的上限随路边地区建筑物和地面类型的不同而有所差异，其上限值在居民区为70dB(A)，在工业区为85dB(A)的范围内变化(距线路中心线15m处)。 地下铁道车辆通用技术条件”(GB/T792887)规定：司机室内的噪声不超过80dB(A)，客车内的噪声以不超过83dB(A)为限。,二、城轨车辆及其型式,1、城轨车辆的构成,车体 转向架（动力/非动力） 牵引缓冲装置（钩缓装置） 制动装置（气制动、磁轨制动、电阻/再生制动） 受流装置 车内设备 电气/控制系统 通信信号系统,2、城轨车辆型式,按走行方式 双轨：钢论、胶轮 单轨：胶轮 磁悬浮 驱动方式 粘着式：旋转电机 直/交流电机 非粘着式：直线电机,按设备配置条件 拖车（ A：带司机室） 动车（C：无司机室） 带受电动车（B：无司机室） 按承载性能/运量 地铁 轻轨 电车,3、城轨车辆主要技术参数,（1）性能参数 自重、载重和容积 （t、m3） 轴重 （t） 构造速度 （km/h） 每延米载重 （t/m） 最小曲线通过半径 （m） 轴配置或轴列数 （例B-B、B-2-B） 加速度 （最大启动/制动、平均加速度） 功率配置（自重） （kW/t）(1015kW/t) 牵引供电 （供电压、最大网流、电机功率等） 制动方式 （摩擦、再生、磁轨、电阻制动） 定员及单位面积站立人数（人、人/m2）,（2）几何参数（mm） 最大车断面尺寸 车体三维尺寸 车钩高度（城轨无统一标准，SH 720，BJ 670） 地板面高度（SH 1130mm，BJ 1053mm） 车辆定距 轴距 车辆全长,4、城轨列车组成,上海地铁 ABCCBA ABCBCBCA 北京地铁 全动车（两车一组） 2、4、6、8节组成一列,三、地铁、轻轨的车辆限界,1、限界概念 有关限界的名词术语分述如下 1)基准坐标系 基准坐标系是与轨道线路的纵向中心线相垂直的平面内的二维直角坐标，该坐标的第一坐标轴与两根钢轨在名义位置且无磨耗时的顶面相切，第二坐标轴垂直于前者，并与左右两根钢轨的名义位置等距离。 2)偏移及偏移量 在基准坐标系内，车辆横断面上各点，在运行中离开原来在基准坐标系中所定义的设计位置称为偏移，偏移以mm为单位称为偏移量。 在第一坐标方向的偏移为一侧横向偏移，在第二坐标方向的偏移称为竖向(或向上、向下)偏移。 3)曲线几何偏移量 车辆运行在曲线区段时，车辆纵向中心线上各点在水乎投影图上偏移线路中心线的水平垂直距离称为曲线几何偏移，简称曲线偏移。 车辆在水平曲线上产生的曲线偏移简称曲线偏移，曲线内侧偏移和曲线外侧偏移。 车辆在竖曲线区段上产生的曲线偏移称为竖曲线偏移，竖曲线内侧偏移和竖曲线外侧偏移。 车辆定距以内的车辆纵向中心线上各点，向曲线的内侧偏离称为内侧偏移。 车辆定距以外的车辆纵向中心线上各点，向曲线的外侧偏离称为外侧偏移。 4)计算车辆 认定具有某一横断面轮廓尺寸和水平投影轮廓尺寸及认定结构的车辆在地下铁道及轻轨铁道上运行，并使用该车辆作为确定车辆限界及设备限界尺寸的依据，这个车辆称为计算车辆。,2、地铁限界,地铁车辆限界 地铁车辆限界是基准坐标系中的一个轮廓。车辆及轨道线路各尺寸在具有最不利公差及磨耗时(包括两次维修期间所发生的尺寸偏差)，车辆在运动中处于最不利位置，计及了由各要素引起的车辆各部位的统计最大偏移后，所占据的空间均应容纳在轮廓内。各种类型地铁车辆限界各要素有所不同。 地铁设备限界 地铁设备限界是基准坐标系中位于车辆限界外的一个轮廓。 地铁建筑限界 地铁建筑限界是基准坐标系中位于设备限界以外的一个轮廓，它规定了地下铁道隧道的形状、尺寸、位置，地下车站及站台位置以及地面建筑物的位置，计及施工误差、测量误差及结构永久变形在内，任何永久性建筑物均不得向内侵入此限界。,第一类甲型限界,第一类甲型地铁计算车辆轮廓线、车辆限界和设备限界 1计算车辆轮廓线；2车辆限界；3设备限界,第一类乙型限界,第一类乙型地铁车辆轮廓线、车辆限界与设备限界 1-计算车辆轮廓线；2-车辆限界；3-设备限界。,第二类甲型限界,第二类甲型地铁计算车辆轮廓线、车辆限界和设备限界 1一计算车辆轮廓线；2一车辆限界；3一设备限界,第二类乙型限界,第二类乙型地铁车辆轮廓线、车辆限界与设备限界 1-计算车辆轮廓线；2-车辆限界；3-设备限界。,3、轻轨限界,车辆轮廓限界 车辆轮廓限界应根据车体横断面和车辆下部设备外轮廓各点所规定的纵横坐标值。本车辆轮廓限界主要根据轻轨6轴单铰车辆样车资料所确定的各点的x、y坐标值。 车辆接近限界 车辆接近限界是以轻轨6轴单铰车辆样车的构造和有关的参数为依据，考虑到车辆弹簧挠度和各项间隙、误差、磨耗等技术参数的影响，对车辆在运行中可能出现的各种工况所产生的横向偏移量和垂直偏移量进行分析计算，所得出的各点x、Y坐标值。 车辆在具有最不利的公差和磨耗情况下，并计及车辆在运行中最不利位置所引起的最大偏差，均应容纳在该轮廓之内。 设备接近限界 设备接近限界是基准坐标系中位于车辆限界外的一个轮廓。它计及轨道的轨距，水平方向、高低等出现最大允许误差时引起车辆的附加偏移量，以及在设计、施工、运营中尚未预计到的因素在内的安全留量。建筑物及地面固定设备的任一部分，均不得侵入此限界,轻轨车辆轮廓线、车辆限界与设备限界,第二章 转向架结构与力学分析,本章要点： 轮对 轴箱装置 架体 弹性悬挂元件的结构、设计及计算 减振元件 动力转向架的传动系统 动力转向架悬挂结构,一、转向架的作用和要求,承载能力大。可增加车辆的载重、长度和容积。 转向架相对车体在平面上自由回转。易于较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度。 支承车体,承受并传递从车体至轮轨的各种载荷，轴重分配均匀。 便于安装弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质。另外，有转向架车辆在通过两轨头高低不平处时，车体支承点的垂直移动量仅为二轴车轮对支点的一半，从而提高了运行的平稳性。 便于安装制动装置，传递制动力，满足运行要求。 便于在转向架上安装牵引电机及减速装置，驱动轮对(或车轮),为列车提供牵引动力。 便于转向架的互换、制造和维修，转向架为车辆的一个独立部件。,二、转向架的基本构成,轮对及轴箱装置 构架 转向架支承车体装置 弹性悬挂装置 齿轮变速传动装置 制动装置,上海地铁新型转向架,上海地铁新型转向架,轮对,轴箱,构架,摇枕,基础制动装置,三、转向架结构分类,按车轴的数目和类型 按轴箱定位方式 按弹簧装置的型式 按摇枕弹簧的横向跨距 按车体与转向架之间的载荷传递方式 铰接式转向架的车体与转向架连接方式,1、车轴的数目和类型,2、轴箱定位方式,a.固定定位 b.导框式定位 c.干摩擦导柱式定位 d.油导筒式定位 e.拉板式定位 f.拉杆式定位 g.转臂式定位 h.橡胶弹簧定位,拉杆式轴箱定位,橡胶弹簧定位,干摩擦导向柱定位,3、弹簧装置的型式,4、摇枕弹簧的横向跨距,5、车体与转向架之间的载荷传递方式,6、铰接式转向架的车体与转向架 连接方式,