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1、轨道车辆结构与设计第一章 轨道交通系统概况 一、轮轨交通系统特点：v1.车辆成列运行v2.自行导向v3.低运行阻力v4.独特的轮轨关系v二、铁路系统线路的基本构造v1、线路基本构造v包括：轨道、路基、桥隧建筑物v主要指标：v轨距：v1937年国际铁路协会作出规定：v1435毫米的轨距为国际通用的标准v钢轨：v工字钢v以每米质量为标号v我国常用50kg/m和60kg/mv线路构造：v1、变坡点和坡段长度v变坡点：相邻坡段交点v坡段长度：变坡点间距，越长列车运行越平 稳v相邻坡段连接：v平滑过渡v2、驼峰：人工设置的列车分解用的坡v我国轨道交通车辆市场总体情况v 北车和南车两大集团一直是国内主要的
2、两大综 合性轨道交通装备制造企业，二者在国内市场占 有率超过95%，承担着促进我国轨道交通装备技 术进步和铁路运输现代化的重任，代表着我国轨 道交通装备业在国际市场的竞争力。目前，国内的轨道交通车辆制造企业集中于两 个集团内部，北车为长春轨道客车股份有限公司 、大连机车车辆有限公司和唐山轨道客车有限责 任公司，南车为南京浦镇车辆有限公司、四方车 辆有限公司和株洲电力机车有限公司，双方各三 家企业。 v昆明市2008年2015年轨道交通建设规划 ：建成贯通线（1号线一期工程、2号线一 期工程、1号线二期）长度43.5公里；建成 3号线，长度19.1公里。总建设规模62.6公 里，共建设车站46座
3、，车辆基地5处，期间 总投资260.61亿元。 二、城市轨道交通系统v从有轨电车发展而来，缓解城市交通压力的 应对方法。v优点：v地铁建设：v盾构技术-v一次成型v其余轨道交通系统特点：v磁浮交通系统：上海浦东龙阳路地铁站至浦东国 际机场高速磁浮交通示范运营线投入运营，成为 世界上唯一一条投入商业运营的磁浮线。v单轨交通系统v胶轮地铁v自动导轨交通系统v直线电机交通系统v索轨交通系统v第二章 轨道车辆总体v一、轨道车辆的结构组成v1、车体及附属设备v2、走行部v3、制动装置v4、车钩缓冲联接装置v5、动力牵引装置v6、电路v主电路v提供牵引电流v控制电路v通过控制电器连接控制主、辅电路v辅助电
4、路v提供辅助设备用电：如照明、空调、 空气压缩机v二、轨道车辆的类型v1、轨道列车的牵引模式v动力集中型由机车牵引无动力车厢运行v动力分散型v只适用于电气列车，对高速列车更具优势v将电机驱动的动力轮分散布置在全部列车上v主要电器悬挂于车辆下部v按有无牵引力将轨道车辆分为：动力车和无动力 车w按牵引动力配置分：w动车分带受电弓的动车（B型车）不带受电弓的动车（C型车）w拖车分带司机室的拖车（A型车）不带司机室的拖车w动车组动车与拖车的有机组合w城市轨道交通列车按车体尺寸可分为A、B、C 三种型号，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车 宽度。w但并不绝对，如：上海轨道交通10号线采用的 阿尔斯通
5、地铁列车宽度达到3.2米；wA、B型也称为重型车辆轴重较大、载客较多、车体较大w轻型车辆相对各项值较小w按牵引动力配置分：w动车分带受电弓的动车（B型车）不带受电弓的动车（C型车）w拖车分带司机室的拖车（A型车）不带司机室的拖车w动车组动车与拖车的有机组合w按车辆制作材料分：w钢骨车辆车体受力部分采用钢材料制作w新材料车辆采用铝合金、钛合金等合金材料制作v城市轨道交通车辆段的概念与构成：v车辆段是对车辆进行运营管理、停放及维修养 护的场所w车辆段主要分三大部分：检修库停车库办公生活设施等城市轨道交通车辆段的设计原则与位置v城市轨道交通车辆段的设计原则：w收发车顺畅w停车检修分区合理w用地布置紧
6、凑城市轨道交通车辆段的设计原则与位置v城市轨道交通车辆段的设计位置：w一般采用贯通式或尽端式w贯通式：设置在线路中央地带，两端均可 收发车，能力较大w尽端式：设置在线路一端，能力小些v城市轨道交通车辆段的工作范围与内容：w日常维护：收车后对车辆按养护规定进行日常检查保养对车辆内外部清洗打扫w列检：对各主要部件进行外观检查对危及行车安全的故障及时进行重点修理w月检：对车辆外观和主要部件技术状态进行检查对危及行车安全的故障进行全面修理定修：预防性的对各大部件技术状态进行仔细的检查对车上仪器和仪表进行校验对发现的故障进行针对性修理 架修：检查和修理大部件对车辆各部件进行解体和全面检查、修理、试验、校
7、验 大修：全面恢复性修理对车辆全面解体、检查、修理、整形、试验、校验、调 试、油漆城市轨道交通车辆段的工作范围与设备定修 月检 架修 大修 2.2 车辆主要技术参数v一、车辆主要性能参数v1、自重、载重及容积v2、构造速度v3、轴重：必须配合线路、桥梁设计标准v4、每延米轨道载重：=车辆总质量/车辆全 长v5、通过最小曲线半径v6、轴配置或轴列数v 动力转向架记为：Bv例：4轴动车，设2台动力转向架v 记为：B-Bv 6轴动车，设2台动力转向架v 记为：B-2-Bv7、加速度：包括最大启动加速度v 平均启动加速度v 最大制动减速度v8、吨自重功率v9、供电电压、最大网电流、牵引电机功率v10、
8、制动形式v11、座位数，每平方米站立人数v二、轮轨系统动车的黏着与运行阻力v黏着定律：v动车牵引力最大值不会超过动车各动轮与轨 道间最大黏着力之和。v黏着系数v由多种因素决定，变化范围较大v与轮荷重、线路刚度、传动装置、走行部结 构、钢轨材质等均有关联v一般由经验公式来计算计算黏着系数v2、列车阻力：v1）基本阻力：v由列车内部相互之间和礼车与外部相互摩 擦产生。v包括：轴承摩擦力，轮轨摩擦力，冲击、 振动阻力，空气阻力v与车速相关v2）附加阻力vA、坡道阻力vB、曲线阻力vC、隧道空气附加阻力v车辆几何尺寸参数及其选择v1、车辆长、宽、高：分内、外v2、车钩高：空车车钩中心线至轨面高度v 必
9、须保持一致v 欧洲标准：1060mmv 我国标准：880mmv 城市轨道：暂时无标准v 上海：720mmv 北京：670mmv3、地板高度：地板面至轨面高度v 受车辆结构影响v 与站台配套v4、车辆定距：前后转向架中心距v 影响车辆总长、通过半径和行驶稳定性v5、转向架固定轴距：v 转向架最前轮轴中心与最后轮轴中心距 。v 影响通过半径和行驶稳定性A：车辆定距 B：转向架固定轴距 C：车辆总长v6、车辆长度尺寸间关系：v1）车辆全长与车体尺寸和牵引装置结构形 式有关。v2）车体长L与转向架中心距S间关系v最好保证：L/S=2v3)车体尺寸+运动偏移量铁路界限v 因此：车体增长必须减小车宽车辆限
10、界 城市轨道交通限界,包括： 车辆限界 设备限界 建筑限界v1、基准坐标系：v垂直于轨道线路中心线，以轨距中心线为原点v2、计算车辆v为制定或校核车辆界限而虚构的车辆。v城市轨道车辆总体设计v为提供能满足市场需求的城市轨道交通车 辆, 需要对车辆进行纵向和横向的总体设计 、规划。v纵向是指理清车辆本身系统关系, 保证系统 不缺项, 规定设计任务要实现的总体目标; v横向是指要实现与其他系统之间的接口功 能, 保证其他系统的正常工作。v一、总体设计一般原则v1、合理的技术参数v2、制造、使用方便v3、标准化v4、环保节能v5、合适的外形设计v二、总体设计主要内容v1、确定车组组成方式，牵引制动方
11、式和主 要性能参数v2、选择标准部件，及转向架，牵引电机， 车钩等专用标准件v3、绘制车辆总图v4、进行运动分析，确定各部件结构形式及 安装方式。v5、各主要部件及机构设计v7、协调各部件关系v8、分析计算v9、试验v三、车辆总图的绘制v以侧视图和俯视图为主v外形设计时必须包括前视图v结构设计时加以必要的剖视图v1. 车辆外形设计v车辆外形设计需要考虑两个因素, 即空气动 力和美观。应用空气动力学主要是解决列 车高速运行时的空气阻力增大问题, 一般采 用流线型外形以减小列车空气阻力。美观 方面要求融入城市的人文景观以及历史、 地理环境和气候状况等, 并用足够的创意将 其展现。v2.车辆编组设计
12、v车辆编组形式的确定是基于大量的客流量统计。 客流量是决定编组形式的主要因素。可初步确定 列车编组数量的公式为:v编组数量=高峰时期的小时客流量*发车间隔v /定员载客量/列车数量/60v 客流量统计结果一般分为近期、中期和远期 。v不同阶段客流量的差异可通过追加车辆和扩大编 组v实现。城市轨道交通车辆的编组w可单节运行，也可多节运行4节：ACCA6节：ABCCBA8节：ABCBCBCA A型车：带司机室的拖车 B型车：带受电弓的动车 C型车：不带受电弓的动车城市轨道交通车辆的编组w8节车辆编组（长编组）的优劣：运量大，尤其适合人口高度集中的大都市长编组动车比例高，粘着利用系数相对较低发生滑行
13、和空转的几率大大减小故障运行和救援能力强电制动能力强，能减少气制动的次数和损耗动车比例高，采购和维护费用都会相应增加城市轨道交通车辆的编组 w4节车辆编组（短编组）的优劣：允许使用较短的站台减少了土建工程的工作量和用车辆数量投资很经济，很多中小城市都比较青睐动车比例较低，列车气制动损耗比较大故障运行能力和故障救援能力较差在线路条件恶劣的情况下，发生空转或滑行较为 频繁城市轨道交通车辆的编组w6节车辆编组的优劣：运量较大，动力性能较好故障运行和故障救援能力也比较好能够适应线路的需要电制动能满足常用制动的需要，减少了气制动的 次数和损耗动车比例适中，采购费用和维护费用介于短编组 和长编组之间v车辆
14、选型是确定轨道交通工程建设标准和 总体方案的核心环节, 必须根据客流量、行 车密度、线路条件、供电电压、车辆来源 、维修能力等因素综合考虑, 经全面比较后 确定。一般应遵循以下几方面要求：v1、车型及车辆编组应满足远期高峰小时高 断面运量的要求, 并有一定的运能储备。列 车扩编宜以基本动力单元为单位, 成组增加 并满足系统扩容和接口兼容等要求。v2、车辆牵引、制动等动力性能, 以及编组型式中 的动拖比, 需适应线路运行条件和故障牵引的需 要。v3、车辆牵引、制动等动力性能, 以及编组型式中 的动拖比, 需适应线路运行条件和故障牵引的需 要。v4、合理选择车辆最高运行速度, 符合具体线路的 车站
15、分布和平纵断面特征, 满足规划部门对城市 周边地区与中心城区出行时间的要求。v5、车辆制造技术先进、成熟, 运行安全可靠,噪声 低, 节省能源, 环保效益好, 造型美观, 防火防灾, 检修方便。v6、满足国家发改委关于车辆、机电设备国 产化率不小于的要求。v7、车辆选型应有利于轨道交通路网中车辆 及其配套资源的共享。第三章 走行部原理及基本结构v一、走行部的功能v1、可靠地承受作用于车辆各种力量并传给钢轨 v2、保证车辆灵活、安全平顺地沿钢轨运行和通过 曲线 v3、产生足够的牵引力v4、产生足够的制动力v5、缓和车辆和钢轨的相互冲击，减少车辆振动， 保证足够的运行平稳性和良好的运行质量现代轨道
16、车辆走行部基本采用转向架形式。 组成：v1、轮对轴箱装置v2、弹性悬挂装置v3、牵引驱动装置v4、基础制动装置v5、构架v6、车体与转向架的连接装置v各组成部分的功能v转向架的优点走行部的分类v一、轮轨系统转向架的分类v1、按运行速度分：v高速转向架，快速转向架，普通转向架v2、按车轴数目和类型分：v分为二轴，三轴，多轴转向架和B、C、D、 E四种v3、按弹簧装置分：v一系、二系弹簧悬挂v城市轨道交通对转向架的特殊要求 v(1) 间距短，启停频繁，对牵引和制动性 能要求很高； v(2) 曲线半径小，对走行部要求高； v(3) 线路坡度大，可达30 60； v(4) 载重从18 t (310 人) 到26 t (432 人)，重心随机分布
