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1、第一章城市轨道交通车辆基础知识及发展概况【问题导入】 自1863年1月10日英国伦敦建成世界上第一条地下铁道以来，地下铁道已有140余年的发展历史。最初的地下铁道采用蒸汽机车牵引，直到1890年12月18日诞生了世界上第一条真正的电气化地下铁道线路后，地下铁道车辆技术开始了划时代的飞跃，电动地下铁道车辆也进入了不断发展的新时期。本章介绍城市轨道交通车辆基础知识及城市轨道交通车辆的现状与发展。【学习目标】1.能掌握世界及中国城市轨道交通车辆基本知识。2.了解世界不同城市城市轨道交通车辆的特点。3.了解城市轨道交通车辆的基本构成。4.了解城市轨道交通车辆限界。【教学建议】1.教学场地：教室、互联网
2、多媒体教室；城市轨道交通车辆模型实训室。2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，各种城市轨道交通车辆形式仿真模型一套，能放视频投影的设备及课件、视频介绍一套。3.课时要求：课堂讲授4课时；实地参观2课时。第一节城市轨道交通车辆基础知识一、城市轨道交通车辆的基本类型与组成1.城市轨道交通车辆的基本类型(1)车辆类型地铁车辆一般可分为三种类型，即A车、B车、C车。(2)车钩形式地铁车辆的车钩一般也有三种形式，即全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩。2.城市轨道交通车辆的组成(1)车体分有驾驶室车体和无驾驶室车体两种。(2)走行部分(动力转向架和非动力转向架)走行部分装置于车体与轨道之间，
3、用来牵引和引导车辆沿着轨道行驶并承受和传递来自车体及线路的各种载荷，缓和其动力作用，它是保证车辆运行品质的关键部件。(3)牵引缓冲连接装置车辆编组成列运行必须借助于连接装置，即所谓车钩。(4)制动装置制动装置是保证列车安全运行必不可少的装置。(5)受流装置从接触导线(接触网)或导电轨(第三轨)将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。第一节城市轨道交通车辆基础知识1)杆形受流器：外形为两根平行杆，上部有两个受电轨(导线)，广泛用于城市无轨电车。2)弓形受流器：形状如弓，属上部受流，弓可升可降，其上部有一根接触导线，下面有导轨构成电路，用于城市有轨电车。3)侧面受流器：在车顶的侧面受流，又称为“
4、旁弓”，多用在矿山装货物的电力机车上。4)轨道式受流器：从底部导电轨受流，又称第三轨受流，空间可得到充分利用，多用于速度较高的隧道列车运行。第一节城市轨道交通车辆基础知识5)受电弓受流器：属上部受流，形状如弓，可升可降，适用于列车速度较高的干线电力机车上。(6)车辆内部设备车辆内部设备包括服务于乘客的车体内的固定附属装置和服务于车辆运行的设备装置。(7)车辆电气系统车辆电气系统包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。二、城市轨道交通车辆技术参数1.车辆性能参数第一节城市轨道交通车辆基础知识(1)自重、载重及容积自重为车辆本身的全部质量；载重为车辆允许的正常最大装载质量，均以t为单位;容积以m3为
5、单位。(2)构造速度指车辆设计时，按安全及结构强度等要求设计的允许车辆最高行驶速度。(3)轴重是指按车轴形式，在某个运行速度范围内该轴允许负担的并包括轮对自身在内的最大总质量。第一节城市轨道交通车辆基础知识(4)每延米轨道载重是车辆设计中与桥梁、线路强度密切相关的一个指标，同时又是能否充分利用站线长度、提高运输能力的一个指标，其数值是车辆总质量与车辆全长之比。(5)通过最小曲线半径指配用某种形式转向架的车辆在站场或厂、段内调车时所能安全通过的最小曲线半径。(6)轴配置或轴列数若是4轴动车，设两台动力转向架，则轴配置记为BB；若是6轴单铰轻轨车，两端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，其轴配置
6、记为B2B。第一节城市轨道交通车辆基础知识(7)最大起动加速度列车以最大牵引力起动时列车的加速度。(8)平均起动加速度列车以各级牵引力起动时列车的平均加速度。(9)最大制动减速度列车以最大制动力制动时列车的减速度。(10)每吨自重功率指标一般在10kWt15kWt。(11)供电电压一般采用DV1500V或DV750V。(12)最大网电流指最大负荷时网侧电流，由牵引电动机功率决定。第一节城市轨道交通车辆基础知识(13)牵引电机功率多在180300kW。(14)制动形式有摩擦制动、再生制动、电阻制动以及磁轨制动等多种形式。(15)座席数及每平方米地板面积站立人数地铁车辆由于其短途高流动性的运载特点
7、，座席数较少，一般为5565座，站立数一般250人，超载时乘客总数按79人/m2计算。2.车辆的主要尺寸第一节城市轨道交通车辆基础知识(1)车辆最大宽度、最大高度车辆最大宽度指车体最宽部分的尺寸；车辆最大高度指车辆顶部最高点与钢轨水平面之间的距离。(2)车体长、宽、高又有车体外部与内部之别，但车体内部的长、宽、高必须满足货物装载或旅客乘坐等要求。(3)车钩中心线距轨面高度简称车钩高。(4)地板面高度地板面距轨面的高度与车钩高一样，均指新造或修竣后空车的数值。(5)车辆定距车辆两相邻转向架中心之间的距离。三、城市轨道交通车辆编组及标识第一节城市轨道交通车辆基础知识1.列车编组2.车端、车侧、车门
8、、座位的标识定义(1)车辆的车端、车侧的定义1)车端。2)车侧。(2)列车的车侧的定义列车的车侧的定义与车辆的车侧定义是不同的。第一节城市轨道交通车辆基础知识图1-1车端、车辆两侧及列车两侧的识别(3)车门的编号上海地铁车辆的客室车门是采用内藏式第一节城市轨道交通车辆基础知识(3)车门的编号上海地铁车辆的客室车门是采用内藏式对开滑动门，车辆每侧设有五扇门，每扇门为两片门叶。(4)座椅编号座椅编号的方式与车门类同，在这里不再赘述，如图1-2所示。图1-2车门、座椅编号四、城市轨道交通车辆限界1.概念第一节城市轨道交通车辆基础知识2.车辆限界计算(1)车辆限界计算原则1)限界是确定行车轨道周围构筑
9、物净空的大小,以及管线和设备安装相互位置的依据,是行业间共同遵守的技术规定,应经济、合理、安全可靠。2)限界应依据车辆的轮廓尺寸、技术参数、轨道特性、受电方式、施工方法和设备安装等综合因素进行分析计算确定。第一节城市轨道交通车辆基础知识3)车辆限界的计算是以平直线上混凝土整体道床和碎石道床的线路为基本条件,根据隧道内及地面运行环境不同,分为隧道内和高架线(含地面线)车辆限界两种基本类型。4)曲线地段不同于上述两种情况,增加的附加因素是在设备限界内考虑加宽与加高。5)车辆限界的计算要素(偏移量),按其概率性质统一分为两大类,即随机因素和非随机因素。6)所有侧倾角度引起的偏移量合成后其大小受限于车
10、辆结构上的竖向止挡。第一节城市轨道交通车辆基础知识7)对于隧道内平直线、高架线(含地面线)两类车辆限界均采用统一的计算公式。8)车辆限界偏移量计算分为车体、转向架、受电弓(第三轨受流器)三部分分别计算。9)车辆限界一经制定,属限界标准中重要的部分。10)计算中涉及到的计算车辆轮廓线及计算参数仅供限界制定时使用,并非对车辆规格和参数作强制性规定。(2)车辆限界的计算要素1)车辆的制造误差。2)车辆的维修限度。第一节城市轨道交通车辆基础知识3)转向架轮对处于轨道上的最不利运行位置。4)轮对相对于构架的横向振动量。5)转向架构架相对于车体的横向位移量。6)车辆的空车、重车挠度差及垂向位移量。7)轨道
11、线路的几何偏差(含维修限度)。8)一系悬挂侧滚位移量。9)二系悬挂侧滚位移量。10)因车辆制造中设备安装不对称、乘客分布不对称、轨道水平不平顺等引起的偏斜。第一节城市轨道交通车辆基础知识(3)车辆在曲线上的偏倚车辆通过曲线时，车体的中心线与线路的中心线不能重合而发生偏离的现象叫做车辆偏倚。1)二轴车辆在曲线上偏倚量的计算：第一节城市轨道交通车辆基础知识图1-3二轴车辆在曲线上的偏倚量计算简图基础知识及发展概况图1-4有转向架的车辆在曲线上的偏倚量计算简图2)有转向架的车辆在曲线上偏倚量的计算:基础知识及发展概况基础知识及发展概况图1-5A型车隧道内直线地段车辆限界与设备限界3. A型车隧道内直
12、线地段车辆限界与设备限界第二节城市轨道交通车辆发展概况一、国外城市轨道交通车辆概况1.地铁车辆1)提高车辆最高运行速度。2)发展交流传动车辆。3)发展不锈钢车和铝合金车。4)发展空调车辆。5)车辆的模块化设计和生产。6)广泛采用微机控制与诊断和通信网络技术。7)发展模拟式电气控制制动系统。2.轻轨车辆(1)低地板轻轨交通的发展优势1)环境污染小。2)节约能源。3)投资少。4)乘坐舒适。5)塑造良好的城市形象。(2)低地板轻轨车辆的主要类型1984年，Duewag公司为日内瓦制造的低地板车揭开了低地板车发展的序幕。第二节城市轨道交通车辆发展概况1)第一代低地板轻轨车的中间部分有一个低地板进口，低
13、地板大约占车长的10%15%;随后该车经过改进可得到占车长50%左右的低地板。2)第二代低地板轻轨车辆有较长的低地板部分，约占整车的60%70%，但车内还需要台阶向高地板区过渡。3)第三代低地板轻轨车辆为全低地板式。3.高架独轨车辆二、我国城市轨道交通车辆概况1.我国城市轨道交通车辆发展历程第二节城市轨道交通车辆发展概况(1)北京城市轨道交通不锈钢地铁车北京轨道交通不锈钢地铁车是长春轨道客车股份有限公司近年来成功开发的新型地铁车辆，如图1-6所示。第二节城市轨道交通车辆发展概况图1-6北京城市轨道交通不锈钢地铁车第二节城市轨道交通车辆发展概况(2)天津滨海不锈钢城轨车天津滨海110km/h不锈
14、钢城轨车，是长春轨道客车股份有限公司为天津滨海线研制的一种整体承载筒形点焊结构的轻量化车辆，如图1-7所示，是国内首批不锈钢城轨客车，它创造了多项全国第一，填补了多项城轨车的技术空白。第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-7天津滨海不锈钢城轨车(3)武汉铝合金城轨车武汉城轨车是我国首次自主研发设计的B型铝合金车体结构城轨车辆，如图1-8所示。第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-8武汉铝合金城轨车(4)DLW系列轻轨电车DLW系列轻轨电车包括DL6W型现代轻轨电车和DL4W型仿古轻轨电车，由中国北车集团大连机车研究所与大连现代轨道交通公司联合研制，是大连市城市轨
15、道交通线路改造配套的轻轨电车，如图1-9所示。第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-9大连DLW系列轻轨电车(5)高档次70低地板轻轨车高档次70%低地板轻轨车由中国北车集团唐山机车车辆厂研制，该车是目前国内首辆与发达国家具有同等档次和水平的70低地板轻轨车，如图1-10所示。第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-10高档次70%低地板轻轨车(6)大连城市快速轨道车辆城市快速轨道车辆由中国北车集团大连机车车辆有限公司研制，该车拥有完全自主知识产权，国产化率达70%以上，目前已经制造15列，在大连市区至金石滩快轨交通线投入运营。(7)各大城市其他新型国产城轨车辆由
16、南车集团四方机车车辆股份有限公司生产的北京地铁1号线新型地铁车辆在安全性能和人性化设计方面，较之此前在北京地铁1号线上运行的部分陈旧车型均有较大突破和改观，如图1-11所示。第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-11北京地铁1号线新型地铁车辆图1-12深圳地铁1号线国产车辆第二节城市轨道交通车辆发展概况基础知识及发展概况图1-13上海地铁新型车辆图1-14成都地铁1号线车辆第二节城市轨道交通车辆发展概况2.我国城市轨道交通车辆发展的差距(1)城市轨道交通车辆品种还不能满足城市轨道交通快速发展的需要目前我国百万人口以上大城市有36座，50100万人口的城市有43座。(2)交流传动
17、车辆还不能满足城市轨道交通发展的需求在2003年8月经专家审定通过的地铁车辆通用技术条件(GBT7928)中规定，今后我国新造地铁车辆全部采用交流传动车辆。第二节城市轨道交通车辆发展概况(3)铝合金和不锈钢城轨车辆不能满足城市轨道交通发展的需要目前北京地铁、天津地铁和大连快轨的运营公司拥有车辆的车体材料全部采用普通钢和耐候钢。(4)空调车辆还不能满足城市轨道交通发展的需求目前，北京和天津地铁大部分车辆都没有安装空调装置，上海地铁、广州地铁和大连快速轨道车辆装有空调。(5)车辆的交流传动装置、制动装置、微机控制及诊断系统还没有完全实现国产化交流传动装置、制动装置、微机控制及诊断系统是城市轨道交通
18、车辆的核心技术和关键部件。第二节城市轨道交通车辆发展概况(6)城轨车辆制造质量和技术水平有待提高目前我国已经生产城轨车辆的工厂有长春轨道客车股份有限公司、中国南车集团南京浦镇车辆厂、南车株洲电力机车有限公司、南车四方机车车辆有限公司和中国北车集团大连机车车辆有限公司。3.我国城市轨道交通车辆发展战略(1)发展交流传动车辆，逐步取代直流传动车辆发展交流传动车辆是当今世界城市轨道车辆发展的方向。(2)大力发展不锈钢车辆，适当发展铝合金车辆目前，我国的不锈钢新车价格便宜，是铝合金的70左右。第二节城市轨道交通车辆发展概况(3)发展空调车辆，取代机械通风车辆车辆空调装置是提高乘客舒适度的重要设备，是城
19、轨车辆的发展方向。(4)加快实现车辆交流传动系统、微机控制及诊断系统及制动系统的国产化步伐交流传动系统、微机控制及诊断系统、制动系统是城轨车辆的三大关键技术，长期依靠进口不是长久之计，应有自主的知识产权。(5)发展低地板轻轨车辆用低地板轻轨车辆取代有轨电车低地板轻轨车辆已成为世界小城市轨道交通的发展方向，成为城市公共交通的一条亮丽的风景线。第二节城市轨道交通车辆发展概况【实践操作】1.操作练习1)根据本单元所学的知识，撰写出一篇关于某城市城市轨道车辆发展情况介绍，并做成PPT形式，给同学们演示。2)在课余时间，利用自有材料，制作出一种城市轨道车辆或部件的模型。2.书面练习1)描述城市轨道交通车辆的类型和组成。2)城市轨道交通车辆限界是如何确定的？3)阐述世界城市轨道车辆发展状况。4)论述我国城市轨道交通车辆的现状与不足。5)论述我国城市轨道交通车辆发展前景。
