单元1、城市轨道交通车辆的基本知识

城市轨道交通车辆构造城市轨道交通车辆构造第一章城市轨道车辆的基本知识课一城市轨道交通车辆的发展与特点一、城市轨道交通的发展1776年制造出了第一台具有使用价值得蒸汽机，从此人类离开蓄力时代进入蒸汽时代！第一位：让蒸汽带动车子的人——蒸汽机车尼古拉斯.约瑟夫.居纽是居纽就开始奉命设计一个可以用蒸汽驱动的车子！经过6年的研制，即瓦特改进的蒸汽机问世4年后，他制造了第一辆安装有动力的“车”。这辆式样很奇特的汽车，是一辆长达7米的三轮车，车身用硬木制成框架，由三个一人多高的铁轮支撑。车的前面放着容积为50升的梨形大锅炉，锅炉后边有两个容积为11加仑的汽缸。锅炉由简单的曲拐把活塞的运动传给前轮，使前轮转动。1776年制造出了第一台具有使用价值得蒸汽机，从此人类离开蓄力时代进入蒸汽时代！1814年，英国人乔治·斯蒂芬森发明了第一台蒸汽机车，从此开始，人类加快了进入工业时代的脚步，蒸汽机车成为这个时代文化和社会进步的重要标志和关键工具。1662年，法国巴黎首创无轨公共马车，它拥有固定的路线和班次，城市公共交通正式诞生；1827年，美国纽约百老汇大街上出现世界上第一条有轨公共马车线；1853年，法国工程师将它引入巴黎，公共有轨马车是现代城市轨道交通的雏形；1863年，世界上第一条地下铁道在英国伦敦建成通车，它是由蒸汽机车牵引、线路总长为6公里；1879年，西门子公司成功研制出以蓄电池为动力的电力机车；1890年，第一条电气化铁路开通，地铁进入电力牵引时代。第一章城市轨道车辆基本知识国外城市轨道交通发展大致可分为四个阶段:(1)初步发展阶段(1863年-1924年):欧美城市轨道交通发展较快；(2)停滞萎缩阶段(1924年-1949年):随着二次世界大战爆发及汽车工业的发展，城市轨道交通发展处于停滞和萎缩状态；(3)再发展阶段(1949年-1969年):汽车过度增加导致城市道路异常堵塞及空气噪声污染等，使人们重新认识到解决城市客运交通必须依靠电力驱动轨道交通，由此轨道交通发展从欧洲扩展到亚洲；(4)高速发展阶段(1970年-至今):世界各国城市化易导致人口集中,这要求轨道交通高速发展以适应日益增加的客流运输,而各种技术的发展也为轨道交通奠定了良好的基础。第一章城市轨道车辆的基本知识国内城市轨道交通在上世纪60年代起步，根据所采用的电气牵引系统的不同，我国城市轨道车辆发展历经凸轮调阻车、斩波调压车和调频调压车3个阶段；前2个阶段均采用直流电机，而第3阶段采用交流电机。第一章城市轨道车辆的基本知识说说国内地铁城市的顺序？1、第一代凸轮调阻车使用凸轮片逐级改变电阻而实现调速的方式第一章城市轨道车辆的基本知识制动方式为电阻制动和空气制动；设有紧急报警按钮，采用自动报站广播，无通话装置2、第二代斩波调压车（斩波调阻车）斩波器中主晶闸管串入牵引电动机中，根据晶闸管导通与关断的时间比例不同使牵引电动机端电压的平均值也发生变化，从而实现调速。第一章城市轨道车辆的基本知识斩波器工作方式有两种，一是脉宽调制方式，周期不变，改变通电时间；二是频率调制方式，通电时间不变，改变周期3、第三代：调频调压车（VVVF）调频调压车通过牵引逆变器来改变频率和电压，实现电机转速（和频率成正比）与转矩的控制第一章城市轨道车辆的基本知识直流传动系统相比，交流传动系统采用异步电机和VVVF无接点控制，省去了直流传动所需的正反向转换开关和牵引制动转换开关，实现了牵引系统小型化、轻量化，且维修作业量显著减少；电能再生率达35％左右，节电效果显著第一章城市轨道车辆的基本知识课题一城市轨道交通车辆的发展与特点二、城市轨道交通车辆的特点现代城市轨道交通车辆具有以下特点：（1）列车动力分散布置，车载设备设计紧凑。（2）列车运行快速准时，安全舒适。（3）列车车体轻量化。（4）列车车辆连接采用封闭式全贯通通道。（5）列车车门数量多。（6）列车采用调频调压交流传动。（7）列车具有先进的微机控制技术及故障自诊断功能。（8）车辆系统的部件设计和材料选用都以列车运行和乘客的安全为首要原则，设备正常功能失效时，其响应都将以安全为导向目标。第一章城市轨道车辆的基本知识课题一城市轨道交通车辆的发展与特点二、国内外轨道交通车车辆企业1、国外制造企业目前，已进入中国轨道交通车辆市场的国外巨头主要有:加拿大庞巴迪运输公司(Bombardier)、法国阿尔斯通公司(Alstom)、德国西门子交通技术集团(Siemens)、美国通用电气公司(GE)、日本川崎重工、日本三菱株氏会社、法国阿尔卡特公司等。在轨道运输车辆制造市场上,目前有三大跨国公司占有全球市场50%份额:庞巴迪公司占23%,阿尔斯通公司占18%,西门子公司占14%。第一章城市轨道车辆的基本知识供应商产品领域中国主要业绩庞巴迪公司铁路客运车辆、城轨交通车辆向中国转让轨道车辆制造技术，在青岛、长春和江苏分别建有3个合资企业，投资生产地铁车辆、干线机车、牵引和控制设备阿尔斯通公司电动车组、牵引电机、地铁车辆和有轨电车在中国拥有18家实体和业务结构，参与北京、上海、南京和香港地铁及信号系统，货运电力机车、客运专线电气化基础设备。西门子公司机车车辆、钥匙工程、综合服务和自动化参与北京、上海、广州、深圳、南京和哈大铁路电气化、大连轻轨，联合株洲电力机车公司等企业研制交流传动电力机车和重载电力机车。第一章城市轨道车辆的基本知识2、国内制造企业中国城市轨道交通装备制造企业有路内企业和路外企业之分。路内企业主要脱胎于原中国铁路机车车辆工业总公司的中国南车和中国北车集团旗下企业,是城市轨道交通制造的主力，中国南车和中国北车在2014年年底联合发布合并公告，成立中国轨道交通车辆集团股份有限公司。路外企业主要从事少数核心部件和非核心部件的生产，目前还不具备单独研制整车的能力,只有少数企业如上海阿尔斯通、长春安达轨道车辆有限公司等从事城轨车辆总装业务。企业名称企业简介主要业绩长春轨道客车股份有限公司（定点企业）http://www.crrcgc.cc/ckgf前身长春客车厂始建于1954年，是国家“一五”重点建设项目之一。经过50年的建设和发展，公司已经成长为我国最大的铁路客车、动车组和城轨客车研发、制造和出口基地。自主研制生产了国内第一辆地铁车、第一辆25型车、第一辆单轨车、第一辆磁悬浮列车和第一列动车组。北京地铁2号线、5号线、6号线、9号线、10号线、13号线、15号线、亦庄线和机场线；天津地铁1号线、2号线、滨海快线；重庆地铁1号线、3号线、6号线；上海地铁6号线、8号线；深圳地铁2号线；武汉轻轨1号线；广佛线地铁；沈阳地铁1号线及延伸线工程车辆；大连3号线等。大连机车车辆有限公司（定点企业）我国惟一能同时研制内燃机车、电力机车、柴油机和城轨车辆的国家重点大型企业。大连金石滩一黑石礁轻轨、 沈阳地铁1号线车辆、 西安地铁1号线车辆。南车株洲电力机车有限公司（定点企业）http://www.crrcgc.cc/zj中国南车旗下核心子公司，主要业务集中在电力机车、城轨车辆、城际动车组、新技术轨道车辆、重要零部件、专有技术延伸产品及维保服务等领域。2010年公司与广州市地下铁道总公司共同成立广州南车城市轨道装备有限公司，解决广东城市轨道车辆大修和组装本地化问题，进而培育和建立城市轨道现代化、产业化车辆装备基地。广州2号线、3号线、8号线延长线；武汉1号线、2号线；深圳地铁5号线；长沙2号线；郑州1号线；上海1号线、11号线、明珠线二期；土耳其安卡拉地铁、印度RMGL地铁车辆以及昆明地铁1号线、深圳1号线工程车辆；南车青岛四方机车车辆股份有限公司（定点企业）http://www.crrcgc.cc/sfgf中国南车股份有限公司的核心企业，中国高速列车产业化基地，铁路高档客车的主导设计制造企业，国内地铁、轻轨车辆定点生产厂家和国家轨道交通装备产品重要出口基地。北京地铁1号线、4号线、8号线、14号线、昌平线、八通线、大兴线；天津地铁3号线；沈阳地铁2号线；成都1号线、2号线；广州地铁4号线、5号线和6号线；新加坡地铁。南京浦镇轨道车辆有限公司（定点企业）http://www.crrcgc.cc/pz建于1908年，具有百年制造历史，是中国从事轨道交通装备研究和制造的专业化生产企业，是中国铁路装备制造业大型骨干企业。南京地铁2号线、10号线；无锡地铁2号线、杭州1号线、苏州2号线、上海1号延伸线、2号线、10号线、明珠线和香港轻轨等。第一章城市轨道车辆的基本知识第一章城市轨道车辆的基本知识课题二城市轨道交通车辆的类型和组成一、城市轨道交通车辆的类型1、按照车体的宽度分类A:3.0mB:2.8mC:2.6m通常，高运量—单向运能5-7万人次/h选择A型车,大运量—单向运能3-5万人次/h选择B型或Ａ型车；中运量—单向运能1-3万人次/h选择C型或B型车。第一章城市轨道车辆的基本知识序号项目名称A型车B型车C型车四轴车四轴车四轴车六轴车八轴车1车辆基本长度（m）221918.922.329.52车辆基本宽度（m）32.82.63车辆高度（m）受流器车（m）(加空调/无空调）3.8/3.63.8/3.63.7/3.25受电弓（m）（落弓高度）3.83.83.7受电弓工作高度（m）3.9～5.64车内净高（m）2.10～2.155底板面高（m）1.10.956车辆定距（m）15.712.6117.27固定轴距（m）2.2～2.52.1～2.21.8～1.9第一章城市轨道车辆的基本知识序号项目名称A型车B型车C型车四轴车四轴车四轴车六轴车八轴车8车轮直径（mm）Φ840φ7609车门数（每侧）（个）5444510车门宽度（m）≥1.311车门高度（m）≥1.812定员人数（人）单司机室车295230200240315无司机室车31024521025032513车辆轴重（t）≤16≤14≤1114站立人员定员（人/㎡）6超员（人/㎡）915最高运行速度（km/h）≥80≥7016启动平均加速度（m/s2）≥0.9≥0.8517常用制动减速度（m/s2）11.118紧急制动减速度（m/s2）1.21.3四种车型的主要区分是车体宽度。长度可以靠改变编组来随时变化，高度差别不大，所以这些都不是车型的参考标准。只有宽度最重要，而且一旦成型就无法再改变，因此是区分车型的唯一标准。标准B型车车宽2.8米，车体有效长度19.8米，多数为6节编组，少部分4节编组，轴重14t，单向小时最大客运量3-5.5万。目前6B车型，是我国应用最广的地铁车型，多数的地铁城市和路线采用的就是该车型列车。B型车按照受流方式不同还可分为B1型车和B2型车，B1型车为第三轨(接触轨)供电，B2型车为接触网供电。C型车一般是我们说的轻轨车型，鲜见于地铁线路根据我国标准，城市轨道交通中采用中型铁路系统，路面电车每小时可载客约7000人;能适应远期单向最大高峰小时客流量1.5～3.0万人次的称为轻轨。若采用大载客量车卡，能适应远期单向高峰小时客流量为3.0～6.0万人次的统称为地铁。C型车标准车宽2.6m，车长与B型车差不多19m、轴重11t、编组一般为2-4节，单向小时最大客运量1～3万人。所以我们提到C型车一般指轻轨车型，如长春轻轨4号线采用的就是国标C型轻轨电动车，长60米，车体宽2.65米，每列车可载客500人~600人，单向小时最大客运量仅为地铁A、B车型的一半不到。目前上海轨道交通5号线、6号线、8号是极少见的地铁线路上跑C型车的案例。上海曾因为使用此类型车导致无法容纳高峰客流，被媒体爆出在客流预测结果出来前就内定使用C型车。A型车是地铁列车中型号中，宽度最大、载客量最大的车型，尤其适合人口密度、流量大的特大型城市使用。标准A型车车宽3米，车高3.8米，车体有效长度22.1米，一般为8者6节编组，轴重16t，单向小时最大客运量4.5-7.5万人。服役线路有北京地铁14号线、上海轨道交通1号线、广州地铁1号线等。第一章城市轨道车辆的基本知识2、按照牵引动力配置分类按照城市轨道交通车辆牵引动力配置来分类，可分为动车（Motor）和拖车(Trailer)两大类；其中拖车（T）动车以M表示，拖车以T表示，驾驶室以Tc车来表示。第一章城市轨道车辆的基本知识3、按车辆安装设备的不同分类依据车辆所装在的设备不同分为Ａ车、Ｂ车、Ｃ车三种类型A车：带有驾驶室的拖车。本身无动力，依靠有动力的车辆拖动B车：无驾驶室的动车，其转向架上带有牵引电机，车顶安装有受电弓或车下装有受电靴C车：无驾驶室的动车，其转向架上带有牵引电机，车底装有空气压缩机的动车第一章城市轨道车辆的基本知识课题二城市轨道交通车辆的类型和组成二、城市轨道交通车辆的组成车辆主要由车体及客室内装、转向架、车门、车体连接装置、制动和风源系统、电气牵引装置、辅助电源系统、列车乘客信息系统、列车控制和故障诊断系统、空调与通风系统等构成。第一章城市轨道车辆的基本知识1、车体及客室内装车体是地铁车辆结构的主体，用来供旅客乘坐和司机驾驶（有驾驶室的车辆）的部分，其主要作用是承受外部阻力，传递牵引力，隔音、减震和保暖，也是安装与连接其他设备和部件的基础。第一章城市轨道车辆的基本知识2、转向架转向架是车辆走行装置，又称走行部，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受并传递来自车体及线路的各种载荷，缓和其动力，是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一轨距(mm)1435最高运行速度（km/h）80构造速度（km/h）90固定轴距(mm)2500轴颈间距(mm)2000轮对内侧距(mm)1353+2车轮直径(mm)840（新）/770（全磨耗）第一章城市轨道车辆的基本知识第一章城市轨道车辆的基本知识第一章城市轨道车辆的基本知识3、车门系统按照安装位置的不同，可以分为客室车门、司机室侧门、客室与司机室通道门、司机室前端疏散门；客室车门按照其结构可分内藏门、外挂门、塞拉门三种结构形式。第一章城市轨道车辆的基本知识4、车体连接装置车体连接装置包括车钩缓冲装置和贯通道装置，如图1-11所示。前者是实现车辆与车辆之间的编组连接，传递和缓和列车的纵向力；后者是实现载客车辆之间的连通，可有效地调节各客室的乘客分布，也便于在发生紧急情况时疏散乘客。第一章城市轨道车辆的基本知识5、制动和风源系统动车和拖车都设有制动装置，它可以保证运行中的列车按需要减速，实现在规定的距离内安全停车和防止静止车辆溜走，保证行车安全。城轨车辆的制动装置不仅安装了常规的空气制动装置，还在动车车辆上安装有再生制动和电阻制动装置，有些车辆还装有磁轨制动装置。风源系统包括压缩空气机组（由压缩机、干燥器和过滤器组成）、各类空气阀件、空气管路和储风缸等组成。第一章城市轨道车辆基本知识6、电气牵引装置电气牵引装置在地铁车辆中占有十分重要的地位，它是由受流器、高速断路器、牵引逆变器及控制单元、牵引电动机、制动电阻、联轴节和齿轮箱等组成，其作用是将电网电能转换为驱动列车运行的动能，或将列车动能转换成电能并反馈回电网（电制动）。第一章城市轨道车辆基本知识第一章城市轨道车辆基本知识6、电气牵引装置牵引逆变器的作用是将受电弓获取的DC1500V或DC750V直流电源转换为三相变频变压电源，驱动装在动车转向架上的三相牵引电动机。第一章城市轨道车辆基本知识第一章城市轨道车辆基本知识7、辅助电源系统辅助电源系统是指三相交流380V电源、低压直流电源和蓄电池，其中低压直流电源包括110V直流电和24V直流电。380V交流电负载有：空气压缩机、空调系统、各类风机、220V插座等；110V直流电负载有：有触点控制电路、各系统的电子控制电路、照明电路、指示灯、车门驱动系统、广播系统、乘客信息显示系统、紧急通风电源等。第一章城市轨道车辆基本知识8、列车乘客信息系统乘客信息系统包括信息及诊断系统、广播报站系统、PIDS。列车提供了五种通信方式，从高到低的优先级为：无线电广播、司机室对讲、司机与乘客紧急对讲、司机室对乘客广播和数字车站广播。第一章城市轨道车辆基本知识9、列车控制和故障诊断系统通过列车/车辆总线与各节车各子系统/设备的微机控制单元连接在一起，建立实时通讯联系，进行指令、状态信息的传输，实现列车状态的控制、监测、数据存储和故障诊断及人机界面交流。第一章城市轨道车辆基本知识10、空调与通风系统空调安装在车顶，每辆车设有二个车顶一体式空调单元，其作用主要是为乘客提供通风和温度调节和除湿。在通风机作用下，新风从吸风口吸入，与从客室来的回风混合，再经过过滤、冷却后由风道均匀地送入客室。司机室是由单独的风道送风。当列车失去DC1500V时，空调的制冷功能失效，仅提供不少于45分钟的紧急通风。第一章城市轨道车辆基本知识课题二城市轨道交通车辆的类型和组成三、车辆设备的布置1、车辆设备的布置车辆设备按照位置可分为：车顶设备、车内设备和车底设备。说说车辆的车顶、车内、车底各有哪些设备？第一章城市轨道车辆基本知识第一章城市轨道车辆基本知识2、车辆设备布置原则1）安全可靠。设备及管线布置要充分考虑到乘客的安全，做足防护，高压电器设备及线路应做好绝缘处理。2）重量分配均匀。各车辆重量尽量接近，有利于列车牵引和制动的平稳；同一车辆中，一般采用对称布置，使载荷分布均匀，避免偏载。3）安装和维修方便。设备尽可能成模块组装，易拆卸检修。在运用过程中经常接触的设备应留有足够的维护空间。4）经济。设备布置时，充分利用空间，各线路尽可能的短，以简化和节约材料。5）车内空间最大化。6）整车电路布置符合技术规定。第一章城市轨道车辆基本知识第一节城市轨道交通车辆的编组、标识一、城市轨道交通车辆的编组影响车辆编组主要因素：运营密度、客流大小、站间距离、舒适度、安全可靠性、工程投资和线路坡度等；车辆编组主要形式：四动二拖、六动二拖、二动二拖、三动三拖等形式。广州1号线-A*B*C=C*B*A-早期广州地铁3号线曾采用3节编组：-A*B*A-上海地铁1号线编组为：-A=B*C=C*B=A-上海地铁2号线“六动两拖”：-A=B*C=B*C=B*C=A-天津滨海轻轨4节编组，采用二动二拖形式，编组为：=Mcp*T=T*Mcp=“-”表示全自动车钩，“=”表示半自动车钩，“*”表示半永久车钩第一章城市轨道车辆基本知识一、城市轨道交通车辆的编号每辆车都有自己的固定编号，但各城轨车辆制造商或运营商的编号方式不尽相同。车辆型式应按下列规定分类：1动车（B车）可细分为带司机室动车(Mc)、无司机室动车(M)；2拖车（A车）可细分为带司机室拖车(Tc)、无司机室拖车(T)。第一章城市轨道车辆基本知识3、转向架和轴的编号每辆车有2个转向架，分为转向架1和转向架2，转向架1位于1位端，转向架2位于2位端。每辆车有4根轴，从1位端开始至2位端，以此连续编号为轴1、轴2、轴3、轴4。5、车门和座椅的编号（1）门页是从1位端开始至2位端，车辆的左侧是从小到大的连续奇数，即1、3、5、7┉┉；右侧是从小到大的连续偶数，即2、4、6、8……。（2）车门是由两个门页号码合并而成。如1/3，2/4号门。（3）座椅是从1位端到2位端编号，左侧为奇数，右侧为偶数。第一章城市轨道车辆的基本知识城市轨道交通车辆技术参数车辆技术参数一般有性能参数和主要尺寸参数两大类。主要是用来概括车辆技术规格的相关指标，从而在总体上表征车辆性能及结构。1、车辆自重：车辆在整备状态下的本身结构及设备组成的全部质量；广州地铁一号线A车自重33T，B、C车自重36T。2、车辆载重：在正常情况下，车辆允许的最大装载质量。3、最高运行速度：车辆设计时，按照安全及结构强度等条件所决定的车辆最高行驶速度；并要求连续以该速度运行时车辆具有足够良好的运行性能。地铁的设计速度大多数为90km/h左右。4、轴重：指按车轴形式及在某个运行速度范围内，车轴允许负担的最大质量，地铁轴重一般不超过16T。5、通过最小曲线半径：指配备某种类型转向架的车辆在站场或车辆段调车时，所能安全通过的最小曲线半径。当车辆在此曲线段上行驶时不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体底架或与车下其他悬挂物相碰。6、轴配置或轴列式：用数字或字母表示车辆转向架结构特点的方式。如4轴动车，两台动力转向架，则轴配置记为B-B，6轴单铰轻轨车辆的两端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，其轴配置为B-2-B。第一章城市轨道车辆的基本知识6、制动形式：指车辆获得制动力的方式，有摩擦制动、电制动等形式。7、冲击率：由于工况改变引起的列车组的各辆车所受到的纵向冲击。在城轨车辆中，主要用于说明车辆本身电气及制动控制系统所应达到的冲动限制。常用加速度变化率来衡量，如地铁车辆正常运行（包括启动加速和电制动，紧急制动情况例外）时纵向冲击率不得超过1m/s3。8、列车平稳性指标：列车平稳性是评定旅客舒适程度的主要依据，反映了车辆振动对人体的感受的影响，其数值越大，说明车辆的稳定性越差，通常，车辆的平稳性指标值应小于2.7。9、转向架安全性指标：反映转向架运行平稳、稳定性的指标，主要包括脱轨系数、倾覆系数和轮重减载率等。第一章城市轨道车辆的基本知识车辆主要尺寸（1）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。（2）车辆最大宽度：指车体横截面上最宽部分的尺寸。（3）最大高度：指车辆顶部最高点与钢轨轨面之间的距离。（4）车辆定距：同一车辆两转向架回转中心之间的距离。（5）固定轴距：同一转向架的两个车轴中心线之间的距离。（6）车钩高：车钩中心线与钢轨轨面之间的距离。（7）底板面高度：车辆底板面与钢轨顶面之间的距离。第一章城市轨道车辆的基本知识