城市轨道车辆概述

城市轨道车辆概述土木建筑工程土木建筑工程 机械工程机械工程 供电工程供电工程 信号工程信号工程 通信工程通信工程运输工程运输工程城市轨道车辆城市轨道车辆城市轨道交通系统城市轨道交通系统第一章第一章 城市轨道交通概要及基本知识城市轨道交通概要及基本知识 l 城市交通与快速轨道交通系统城市交通与快速轨道交通系统l 城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数l 地铁、轻轨车辆界限地铁、轻轨车辆界限城市快速轨道交通系统的产生是城市化城市快速轨道交通系统的产生是城市化进程发展的必然结果进程发展的必然结果传统的城市地面交通（公车等）由于各种客观原因，根本无法解决城市交通的一系列问题；许多国家大力发展城市快速轨道交通系统，形成一个立体城市快速便捷公共交通网。数量庞大，在时间上也相对集中的“通勤队伍”产生，带来大量如交通堵塞，行车速度缓慢等问题；城市发展产生了两种新模式：1）市中心扩展型；2）以市中心为核心的卫星城镇化；发展快速轨道交通系统的意义发展快速轨道交通系统的意义以城市快速轨道交通系统为主体配合其他交通工以城市快速轨道交通系统为主体配合其他交通工具，形成一个综合的交通网络，是解决大城市交具，形成一个综合的交通网络，是解决大城市交通的唯一途径。通的唯一途径。城市快速轨道交通系统的特点城市快速轨道交通系统的特点 （1）采用全封闭道路，立体交叉；（2）采用自动信号控制调度系统；（3）采用轻型快速电力驱动车组；（4）行车密度高，速度快，单向载客能力大。城市快速轨道交通系统分类城市快速轨道交通系统分类 （1）地下铁道；（2）快速轻轨交通；（3）高架独轨 目前上海具有前两种交通方式目前上海具有前两种交通方式产产生背景生背景应应用用场场合合分分类类特征特征优优、缺点、缺点地下地下铁铁道道1865年最年最早出早出现现于于英国英国伦伦敦敦大大规规模城市模城市 1.全部或大部建于地下；全部或大部建于地下；2.投资昂贵；投资昂贵；3.信号控制调度自动化；信号控制调度自动化；4.客运量大；客运量大；5.动车与拖车混合编组；动车与拖车混合编组；6.对消音减震和防火有严格要求；对消音减震和防火有严格要求；7.受电方式分为受电方式分为750V第三轨受电和第三轨受电和1500V架空线受电弓受电。架空线受电弓受电。优点：客运量大优点：客运量大缺点：造价昂贵缺点：造价昂贵 快速快速轻轨轻轨交通交通上个世上个世纪纪70年代以年代以后，在老后，在老式的地面式的地面有有轨电车轨电车上上发发展起展起来的来的适用于中等运适用于中等运量的城市交通量的城市交通客运系客运系统统1.旧旧车车改改进进型型2.新新线线建建设设型型3.新交通系新交通系统统型型1.电电力力牵牵引，直流、交流或引，直流、交流或线线性性电电机机驱动驱动；2.投投资为资为地地铁铁的的1/21/5；3.单单向客运能力居于地向客运能力居于地铁铁和公汽之和公汽之间间；4.有地面、地下和高架混合型；有地面、地下和高架混合型；5.有有单节单节4轴车轴车，双，双节单绞节单绞6轴车轴车3节节双双绞绞8轴车轴车；6.对对消音减震和防火有消音减震和防火有严严格要求；格要求；7.电压电压制式以制式以750V，架空，架空线线（或第三（或第三轨轨）受）受电电为为主；主；8.车车站分站分为为地面、地下和高架三种形式。地面、地下和高架三种形式。优优点：点：1.投投资资省，建省，建设设周期；周期；2.灵活性灵活性强强，运行成本低，是一种，运行成本低，是一种集多集多专业专业先先进进技技术术于一身的系于一身的系统统工工程；程；3.在信号自在信号自动动控制和集中控制和集中调调度配合度配合下，能快速而安全的完成中等运量下，能快速而安全的完成中等运量的旅客运的旅客运输业务输业务。高架高架独独轨轨交通交通1880年，年，蒸汽机蒸汽机车车牵牵引的独引的独轨铁轨铁路路产产生生较较适用于公园、适用于公园、博博览览会等作会等作为为游游览览及兼及兼顾顾短短途城市交通使途城市交通使用用1.跨座式跨座式2.悬悬挂式挂式1.占地小；占地小；2.构造构造简单简单，费费用低；用低；3.4-6节编组节编组；4.采用空气采用空气弹弹簧，乘坐舒适；簧，乘坐舒适；5.轨轨道可以灵活道可以灵活选择选择。缺点：缺点：1.能耗大；能耗大；2.运能小；运能小；3.无法与地无法与地铁铁、轻轨轻轨接接轨轨；4.道岔复道岔复杂杂；5.发发生事故救援困生事故救援困难难。我国城市快速轨道交通发展状况我国城市快速轨道交通发展状况根本途径：根本途径：建立城市快速轨道交通系统是是解决我国大城市交通的根本途径，结合目前我国的经济状况，发展轻轨交通是比较适宜的。必由之路：必由之路：以快速轨道交通作为骨干，配合常规的公共交通方式和其他辅助交通手段，是我国城市公共交通发展的必由之路。第一章第一章 城市轨道交通概要及基本知识城市轨道交通概要及基本知识 l 城市交通与快速轨道交通系统城市交通与快速轨道交通系统l 城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数l 地铁、轻轨车辆界限地铁、轻轨车辆界限城市轨道车辆的组成城市轨道车辆的组成 基基本本常常识识城市轨道车辆主要是指地铁车辆和轻轨车辆。城轨车辆有动车和拖车，带司机室和不带司机室车等多种形式。动车和拖车的区别在于车上是否装有牵引电机。我国轻轨车辆主要有三种形式：4轴动车，6轴单绞接式和8轴双绞接式车。地铁列车总体布局城市轨道车辆的组成城市轨道车辆的组成 城轨车辆城轨车辆车体车体转向架转向架牵引缓冲牵引缓冲连接装置连接装置制动制动装置装置受流受流装置装置车辆内车辆内部设备部设备车辆电车辆电气系统气系统车体及内部布局动车转向架车钩城市轨道车辆的主要技术参数城市轨道车辆的主要技术参数 定义：车辆技术参数是概括的介绍车辆技术规格的某些指标，是从总体上表征车辆性能及结构的一些参数；分类：性能参数、主要尺寸城市轨道车辆的主要技术参数城市轨道车辆的主要技术参数 车车辆辆性性能能参参数数自重、载重及容积自重、载重及容积 构造速度构造速度 轴重轴重 每延米轨道载重每延米轨道载重 通过最小曲线半径通过最小曲线半径 轴配置或轴列数轴配置或轴列数 最大启动加速度，平均启动加速度，最大制动减速度最大启动加速度，平均启动加速度，最大制动减速度 每每t自重功率指标自重功率指标 供电电压供电电压 制动形式制动形式 座席数及每平方米地板面积站立人数座席数及每平方米地板面积站立人数 城市轨道车辆的主要技术参数城市轨道车辆的主要技术参数 车车辆辆主主要要尺尺寸寸车辆最大宽度、高度车辆最大宽度、高度 车体长、宽、高车体长、宽、高 车钩高车钩高 地板面高度地板面高度 车辆定距车辆定距 转向架固定轴距转向架固定轴距 第一章第一章 城市轨道交通概要及基本知识城市轨道交通概要及基本知识 l 城市交通与快速轨道交通系统城市交通与快速轨道交通系统l 城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数城市轨道交通车辆的组成及主要技术参数l 地铁、轻轨车辆界限地铁、轻轨车辆界限 车辆界限的概念车辆界限的概念概概念念：一个限制车辆横断面最大允许尺寸的轮廓图形，无论空车还是重车停在水平直线时，该车所有一切突出部分和悬挂部分，都应容纳在界限轮廓之内；规规定定界界限限的的目目的的：防止车辆在直线和曲线运行时与各种建筑物及设备发生接触；除车辆界限以外，还有设备接近界限和建筑界限。车辆界限的概念车辆界限的概念 相关术语：相关术语：1）基准坐标系）基准坐标系 2）偏移及偏移量）偏移及偏移量 3）曲线几何偏移量）曲线几何偏移量 4）计算车辆）计算车辆 作为确定车辆界限及设备界限尺寸依据的车辆称为作为确定车辆界限及设备界限尺寸依据的车辆称为计算车辆计算车辆地铁界限地铁界限车辆界限：在计及了由各要素引起的车辆各部位的统计最大位移后，所占据的空间均应容纳在该轮廓内。基准坐标系设备界限：建筑物及地面固定设备的任一部分，即使计及了它们的刚性和柔性运动在内，均不得向内侵入此界限。建筑界限：规定了地下隧道及其他建筑物的形状、位置，任何永久性建筑物均不得向内侵入此界限。此间隙主要作为未计及因素的安全留量，按照界限制定时的某些规定偏移量也计入此间隙。此间隙应能安排各种固定设备如电缆线、消防水管等。地铁车辆界限分类地铁车辆界限分类应用场合受电方式计算车辆的车宽第一类甲型接触轨2.8米第一类乙型接触轨3米第二类甲型架空线2.8米第二类乙型架空线3米地铁界限地铁界限 轻轨界限轻轨界限车辆轮廓界限：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；基准坐标系车辆接近界限：考虑车辆各种技术参数的影响，对可能出现的各种工况进行分析计算，所得出的各点X、Y坐标值。车辆在最不利的公差、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，均应容纳在该轮廓范围内；设备接近界限：计及轨道的轨距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，均不得向内侵入此界限。第二章第二章 动力转向架与非动力转向架动力转向架与非动力转向架 l 转向架的结构原理转向架的结构原理l 轮对轴箱装置及弹簧减振元件轮对轴箱装置及弹簧减振元件l 动力转向架的传动系统动力转向架的传动系统l 城市轨道车辆转向架结构城市轨道车辆转向架结构基本概念基本概念转转向向架架：支撑车体并担负车辆沿着轨道走行的支撑装置；动动力力转转向向架架和和非非动动力力转转向向架架区区分分：是否装有牵引电机和减速机构；转向架是车辆最重要的组成部件之一，它的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。上海地铁三号线车辆转向架转向架转向架转向架转向架转向架中心销转向架底部转向架底部 转向架的作用与组成转向架的作用与组成转转向向架架的的作作用用与与要要求求采用转向架可增加车辆的载重、长度和体积采用转向架可增加车辆的载重、长度和体积 相对车体可自由回转相对车体可自由回转便于安装弹簧减震装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质便于安装弹簧减震装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质支撑车体，承受各种载荷及作用力支撑车体，承受各种载荷及作用力便于安装制动装置便于安装制动装置便于安装牵引电机和减速装置便于安装牵引电机和减速装置作为一个独立部件，便于互换、制造和维修作为一个独立部件，便于互换、制造和维修转转向向架架的的组组成成构架构架弹性悬挂装置弹性悬挂装置 轮对轴箱装置轮对轴箱装置 牵引电机牵引电机齿轮变速传动装置齿轮变速传动装置 转向架支撑车体装置转向架支撑车体装置 制动装置制动装置 轴箱悬挂装置轴箱悬挂装置（安装于轮对与构架之间，（安装于轮对与构架之间，一系悬挂）一系悬挂）摇枕（中央）悬挂装置摇枕（中央）悬挂装置（安装于构架与车体（安装于构架与车体（摇枕）之间，二系悬挂）（摇枕）之间，二系悬挂）二者同时存在于动力转向架上二者同时存在于动力转向架上 心盘集中承载心盘集中承载 非心盘承载非心盘承载（旁承承载）（旁承承载）心盘部分承载心盘部分承载 转向架的作用与组成转向架的作用与组成构架构架构架构架构架构架轮对轮对轴箱装置轮对轴箱装置一系弹簧轮对轴箱装置轮对轴箱装置一系悬挂装置一系悬挂装置上海地铁三号线车辆二系悬挂装置二系悬挂装置二系弹簧空气弹簧空气弹簧二系弹簧座空气弹簧应急簧空气弹簧应急簧闸瓦制动制动装置制动装置直流电机直流电机交流电机交流电机转向架结构的分类转向架结构的分类转向架用途、运行条件的差异转向架用途、运行条件的差异 转向架性能、结构和采用的材转向架性能、结构和采用的材料及工艺有不同要求料及工艺有不同要求 产生多种不同类型的转向架产生多种不同类型的转向架各种转向架主要的区别在于：各种转向架主要的区别在于：所用车轴的类型和数目、轴箱定位的方式、弹簧装置的型式、载荷传递的方式,并以此对转向架进行分类。1)按车轴的数目和类型 2）按轴箱定位方式 3）按弹簧装置的形式 4）按摇枕弹簧的横向跨距 5）按车体与转向架之间的载荷传递方式 6）按铰接式转向架的车体与转向架连接方式 转向架结