上海工程技术大学城市轨道交通学院车辆结构与原理教案2015

1,城市轨道交通车辆结构与原理,城市轨道交通学院车辆工程系,12345678910111213141516,2,本课程主要内容学习本课程的目的及意义学习本课程的方法本课程成绩评定方法,城市轨道交通车辆结构与原理,学习对象,关注车辆结构特点，目的在于设计车辆,3,本课程成绩评定方法,考核方法出勤作业纪律闭卷考试成绩组成平时20分实验10分考试70分,平时成绩管理办法（怎么具体体现？惩与奖）无故旷课、早退迟到上课吃东西上课期间不请示无故进出教室上课看其他书籍、玩手机考试中出现“问题”,奖？,4,怎么这道题一点印象都没有zzzz,那是最美好的时代，那是最糟糕的时代。,6,城市轨道交通系统,7,轨道车辆六大特点,离开钢轨不会“走”方向全靠车轮带赤足踩轨走天下结伴而行是常态“高矮胖瘦”有限制停停走走真无奈,8,离开钢轨不会“走”,与汽车、自行车相同，都有轮子与汽车、自行车不同：城市轨道车辆必须也只能在轨道上才能行走城轨从生到死都不允许离开钢轨,9,方向全靠车轮带,各种机动车都有方向盘，连靠人力驱动的自行车也有车把，为的是掌握行车方向城市轨道车辆的方向盘在哪里？转向架在按线路的走向指挥车辆前进，转向架的车轮成了“方向盘”（自行导向）,10,赤足踩轨走天下,纵观各种车辆，都是“穿了鞋”的，有没穿鞋的？城轨车辆光脚的好处：阻力低运输耗能低,光脚不怕穿鞋的！,11,结伴而行是常态,各城轨车辆都是手拉手、集体行动，亲密无间手？集体？,12,“高矮胖瘦”有限制,城市轨道车辆的高度和宽度不能随意增加，而是有着严格的规定车辆限界规定限界的目的：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,13,停停走走真无奈,与大铁路相比，城市轨道车辆站点间距小，车辆启动、加速、制动频繁随着我国城市轨道交通的不断发展，车辆实际运行中车轮的踏面擦伤、表面剥离、沟状磨耗以及轮缘异常磨耗等疲劳损伤失效问题日趋严重这些问题严重影响车轮的使用寿命，引发车辆运行中的安全隐患，并长期耗费运营成本和维护费用，带来大量的经济损失,14,轨道车辆六大特点,离开钢轨不会“走”方向全靠车轮带赤足踩轨走天下结伴而行是常态“高矮胖瘦”有限制停停走走真无奈,15,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,16,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,17,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,2000年,2006年,2007年,2008年,2010年,2011年,2012年,上海轨道交通的客流量,客运量：从1995的0.65亿人次增至2012年的22.73亿人次。公共交通的分担率：从2000年的5增至2012年的36.5，目前还在呈上升趋势。,5,19,23,30,32,34,36.5,上海轨道交通单日最大客流量,历史最大日客流为：867.2万乘次（2013年9月18日）,20,城市快速轨道交通系统的车辆（1）地铁车辆（2）轻轨车辆（3）有轨电车（4）磁悬浮列车（5）高架独轨列车,地铁和轻轨本质的区别还是运量。地铁线在高峰小时内，其单向运输能力分别达到3万至7万人次，而轻轨的运力为0.6万至2万人次运量的大小决定了编组数，决定了车辆车型，决定了轴重，决定了站台长度。一般轻轨车辆全都是动车，而地铁则是动车、拖车混合的,21,轻轨车辆,独轨车辆（跨座式）,地铁车辆,独轨车辆（悬挂式）,22,23,我国城市快速轨道交通发展状况根本途径：建立城市快速轨道交通系统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：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。,24,第一章绪论,城市轨道交通车辆发展史城市轨道交通车辆基础知识,25,世界城市轨道交通车辆发展史,蒸汽机,铁路车辆,城市轨道车辆,城市轨道车辆装备制造业（整车制造）,欧洲,北美,日本,西门子,阿尔斯通,庞巴迪,三菱,关键零部件制造商：法维莱，克诺尔，康尼泰克等,日立,26,我国城市轨道交通车辆发展史,北京地铁,外资独资,中外合资和自主开发并举,我国城市轨道车辆装备制造业（整车制造）：中车集团,铁道部南车集团,铁道部北车集团,长春轨道客车,南京浦镇车辆,青岛四方车辆,湖南株洲电力机车,关键零部件制造商：青岛四方车辆研究所、铁科院等,唐山轨道客车,大连轨道客车,27,第一章绪论,城市轨道交通车辆发展史城市轨道交通车辆基础知识,28,城市轨道车辆类型分类,根据根据车体宽度A、B型车，车体宽度分别为3.0m、2.8m的四轴系列车型C、D型车，车体宽度为2.6m，车地板不同高度的铰链车系列车型单轨胶轮车，车体宽度为3.0m的跨坐式单轨胶轮系列车型,29,城市轨道车辆类型分类,按车辆的牵引控制系统划分分为直流、交流变压、变频车辆等。按车体材料划分分为不锈钢车、铝合金车和耐候钢车辆等。按受电方式划分分为受电弓车、第三轨受流器车及受电弓加受流器车辆等。按电压等级划分分为直流1500V和直流750V。,30,1、编组方法,车辆编组：按照预期的目的，将各独立的车辆连接起来，成为一个运行体编组方法：动、拖车混编的方式。“四动加两拖”或“六动加两拖”6节编组其排列为:ABCCBA，也可以写为:TcMpMMMpTcMcpTTMcpT：TrailercarM：Motorcarc:cabinp:pantograph,城市轨道交通车辆编组方法及标识,31,上节课回顾,目前欧洲和北美轨道交通装备整车供应商主要有三家：公司，公司，公司，占据世界轨道交通装备整车市场份额的90%以上？编组方法？ABCCBA？A型车、B型车、C型车？Mp？Mcp？Tc？,32,第一章绪论,城市轨道交通车辆发展史城市轨道交通车辆基础知识(继续),33,城市轨道车辆的组成,基本常识,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和齿轮变速箱,34,例如:车号011751,01,175,1,011751,011762,011773,011792,011801,011783,列车的车辆编号实例:,上海地铁公司制定车辆编号方法,011811,011822,011833,011852,011861,011843,012291,012302,012313,012332,012341,012323,第一列,第二列,第十列,35,36,37,车辆的车端定义,38,1,2:车辆端,车辆右侧,车辆左侧,2,1,2,1,车辆侧根据DIN25006德国工业标准,2,1,2,1,车辆右侧,车辆左侧,列车左侧,列车右侧,2,1,1,2,车辆及列车的车侧定义,39,A车,B车,C车,2位端,1位端,2位端,1位端,2位端,1位端,转向架1G/J,转向架2H,43轴21,C动车转向架H拖车转向架,不带ATC装置和轮缘润滑G拖车转向架带ATC装置J拖车转向架带ATC装置和轮缘润滑,转向架和轴的编号,40,地铁列车总体布局,41,A-车,B-车,C-车,车灯、车门的编号,42,A-车,B-车,C-车,显示器,扩音器,列车无线电,下一停车站英/中,扩音器和显示器排列,43,城市轨道车辆的组成,城轨车辆,车体,转向架,车辆连接装置,制动装置,受流装置,车辆内部设备,车辆电气系统,44,一、车辆机械1、车体2、车门3、转向架4、车辆连接装置（车钩、贯通道）二、车辆电气1、牵引系统2、制动系统3、辅助系统4、控制系统,城市轨道交通车辆的组成,45,车体、车辆内部设备,46,48,49,车钩,贯通道,50,制动装置,51,52,53,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,54,城市轨道车辆的主要技术参数,车辆性能参数,自重、载重（9号线拖车自重34t，动车自重38t，载重均为25t）,构造速度,轴重（城市轨道交通车辆轴重一般为16t）,每延米轨道载重,最小曲线半径（上海轨道交通4号线，150m300m）,速度：最大启动加速度，平均启动加速度，最大制动减速度,列车平稳性指标,供电电压,制动形式,座席数及每平方米地板面积站立人数,冲击率：加速度变化率，m/s3,55,上海轨道交通三号线列车相关重量,56,城市轨道车辆的主要技术参数,车辆主要尺寸,车辆最大宽度、高度,车体长、宽、高,车钩高,地板面高度,车辆定距,转向架固定轴距,B型车,A型车,58,车辆纵向尺寸参数,59,车辆限界的概念概念：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，都应容纳在限界轮廓之内；规定限界的目的：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；,61,侵入限界会发生什么？,2013年1月8日，00755次列车(0113号车)与轨道左侧侵限防火门体发生碰轧，司机陈俊民立即采取制动措施，列车滑行后第一辆车第一转向架左侧车轮脱轨，脱轨侵限的第一节车厢车头左侧与该处第一扇人防门门框发生侧面碰撞后，列车车头弹起与第二扇人防门上侧门框发生碰擦，造成驾驶室车顶上方通风单元坠落，砸在司机李涛的身上，造成司机李涛死亡和陈俊民受轻伤。,62,63,64,65,66,调查结果,通报称，昆明地铁“1.8”空载调试脱轨事故初步原因已查明，造成此次事故的直接原因是：高架与地下隧道过渡段处防火门坠落，侵入行车线路限界，是导致这起调试列车脱轨的直接原因；防火门坠落的原因，初步确定是施工单位没有严格按照施工规范要求进行安装造成的,被侵入的其实是车辆限界,68,地铁限界,车辆限界：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,设备限界：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。,建筑限界：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，按照限界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。,69,轻轨限界,车辆轮廓限界：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,车辆接近限界：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；,设备接近限界：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。,70,课堂练习,在地铁限界中，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的限界是（）。A设备限界B车辆限界C建筑限界轻轨限界一般指的是（）A车辆轮廓限界B车辆接近限界C设备接近限界D建筑限界,71,第2周课后思考题,城市轨道交通车辆由哪几部分组成？车辆限界的含义和目的？地铁限界？,72,上节课回顾,城市轨道交通车辆组成？城市轨道车辆的主要技术参数：性能参数、主要尺寸车辆限界定义？目的？地铁限界和轻轨限界,73,考考大家,74,第二章转向架,转向架作用和组成构架轮对轴箱装置弹性悬挂装置,75,上海地铁三号线车辆,转向架I,76,转向架II,77,转向架II,78,79,中心销,转向架底部,80,基本概念转向架：支承车体并担负车辆沿着轨道行驶的走行装置动力转向架和非动力转向架区分：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。,81,为什么要用转向架？,早期的火车车辆是从马车演变而来的，没有转向架的，车体底架直接压在轮对上,缺点：当载重加大，车辆长度加长，车轮增多，过曲线困难,82,83,转向架的作用与要求,转向架的作用与要求,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,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,支承车体，承受各种载荷及作用力,便于安装制动装置,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,84,转向架的组成,构架,弹性悬挂装置,轮对轴箱装置,牵引电机,齿轮变速传动装置,转向架支承车体装置,制动装置,一系悬挂（安装于轮对与构架之间，轴箱悬挂装置）,二系悬挂（安装于构架与车体之间）,二者同时存在于动力转向架上,转向架的组成,中央牵引连接装置,85,构架,构架,86,构架,构架,87,轮对,轮对轴箱装置,88,一系弹簧,轮对轴箱装置,一系悬挂装置,89,上海地铁三号线车辆,二系悬挂装置,一系悬挂装置,90,二系弹簧,空气弹簧,91,二系弹簧座,空气弹簧应急簧,92,闸瓦制动,制动装置,93,直流电机,94,交流电机,95,转向架结构的分类,转向架用途、运行条件的差异,转向架性能、结构和采用的材料及工艺有不同要求,产生多种不同类型的转向架,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,96,1)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,转向架结构的分类,97,按转向架的轴数，可分为2轴、3轴和多轴转向架。转向架的轴数是由车辆总重和每根轴的允许轴重决定的。,98,轴箱定位装置：约束轮对与轴箱之间相对运动的机构。作用：对转向架的横向动力性能、抑制蛇形运动具有决定性作用。按照轴箱和构架如何连接方式分为1）拉板式定位2）拉杆式定位3）转臂式定位4）层叠式橡胶弹簧定位5）干摩擦导柱定位注：前四种均为无磨耗的轴箱弹性定位装置,99,转向架按所装设的弹簧系统分类：1）一次减振弹簧悬挂（安装于车体与构架，或构架与轮对之间）2）两次减振弹簧悬挂（在车体与构架间设空气弹簧减振装置，构架与轮对间设轴箱弹簧减振装置，二者串联）,100,第二章转向架,转向架作用和组成构架轮对轴箱装置弹性悬挂装置,101,构架,构架是转向架各组成部分的安装基础，通过构架把转向架的组成部件组合成一个整体构架也是转向架承载的主要部件,102,构架主要特征,（1）构架是由两根侧梁和一根横梁焊接成无摇枕的“H”形结构（2）侧梁为箱形结构，在中部降低以安装空气弹簧，侧梁上焊有一二系弹簧座、减振器座、抗侧滚座和转臂定位座横梁主要承载结构由两根无缝钢管组成，横梁上焊有电机吊挂座、齿轮箱吊挂座、制动器吊挂座和牵引座（3）构架上各主要部件安装面采用整体加工，保证转向架零部件组装时具有很高的定位精度,103,1-左侧梁2-右侧梁3-横梁4-右抗侧滚扭杆座5-横向止挡座6-电机悬挂座7-制动器吊座8-齿轮箱吊座9-空气弹簧座10-牵引座11-二系垂向减振器座12-转臂定位座13-一系弹簧座,104,二系垂向减振器,空气弹簧,105,转向架,轮对轴箱装置,一系悬挂装置,二系悬挂装置被拆掉了,106,第二章转向架,转向架作用和组成构架轮对轴箱装置弹性悬挂装置,107,1-轮对2-轴箱,108,1-动车轮对3-拖车轮对（空）4-轴箱组装5-轴箱组装（接地装置）6-轴箱组装（BECU速度传感器）7-轴箱组装（ATC速度传感器）,？,109,轮对,动车轮对,拖车轮对,110,轮对,111,轮对组成：由一根车轴和两个相同的车轮采用过盈配合结合到一起；（俗称“两轮一轴”）作用：1）承担车辆全部载荷2）引导车辆运行3）承受其它载荷轮对内侧距（影响安全的重要因素）：1）铁路：13533mm2）地铁：13532mm,112,轮对内侧距地铁：13532mm,113,目前我国车辆上大部分采用整体辗钢车轮,1-踏面；2-轮缘；3-轮辋；4-辐板；5-轮毂6-轮毂孔7辐板孔整体辗钢轮,115,轮对,踏面,轮缘,辐板,轮毂,116,117,新轮直径840mm旧轮直径770mm,118,四种辐板形式,(a)直辐板(b)小S型辐板(c)大S型辐板(d)双S型辐板,119,轮对尺寸规定,对轮对各类尺寸,如轮对内侧距L、轮径尺寸D，轮径缘高度Sh、轮缘厚度Sd、轮缘综合值Qr、轮径差等测量的技术标准为:1353mm770mm26mmSh32mm22mmSd33mm6.5mmQr12.7mm,同一轴轮径差2mm，同一转向架轮径差1数据按车轴统计图,Sd1数据按车型统计图,对轮缘厚度Sd的分析,Sd=Sd-Sd,即标准值-实际值,Qr各磨耗情况百分比图,|QR|各磨耗区段,|QR|2数据统计图,对轮缘综合值Qr的分析,Qr=Qr-Qr,Qr=|QrL-QrR|,即标准值-实际值,即左边-右边取绝对值,分析结果与建议,该线路踏面磨耗情况要远大于轮缘磨耗情况。建议对该线路的轮轨硬度比进行改良轮缘虚增厚较为普遍，左右车轮轮缘不对称磨耗较严重。建议对车轮单独进行针对性改良减小其虚增厚情况，并且定期反向运行消除不对称磨损拖车磨耗量远大于动车。建议对拖车车轮单独进行改良加大其抗磨耗性，或者对列车制动形式进行改良，调整拖车空气制动力和动车电制动力的分配比例第四轴车轮存在一定安全隐患。建议格外注意第四轴的疲劳磨损情况，尤其是拖车的第四轴,车轮疲劳磨损的仿真研究1,不同类型新轮最大应力,直辐板,小S型辐板,大S型辐板,车轮疲劳磨损的仿真研究2,大S型车轮不同磨耗下3种工况最大应力,结论,大S型辐板车轮具有较好的静强度和疲劳强度，其最大应力与最大应力幅在分析中都优于直辐板车轮、小S型辐板车轮对相同车轮分析中，当车轮处于805mm附近所承受的应力是最小的，而在其他的任何情况下，轮对都将承受更大的应力，因此，可以预测如果更加注意车轮在805mm的工作状态，将有效的延长车轮的使用寿命，减少地铁车辆的运营成本,回顾作用在车体上的载荷？,一、垂直载荷二、垂直动载荷三、纵向力四、侧向力五、扭转载荷,525,作用在转向架上的载荷,一、垂直静载荷二、垂直动载荷三、牵引力四、制动时的载荷五、其他载荷：其他载荷主要指的是车体的纵向力、侧向力引起的附加载荷，对整车来讲属于内力,527,车辆主体作为刚体在悬挂系统上的振动具有6个自由度：伸缩、浮沉、横摆、侧滚、摇头、点头,回顾基本振动形式6种？,528,回顾引起车辆振动的外因和内因？,线路原因（外因）车辆的自激振动（内因）,529,第八章车辆运行原理,概述列车运行过程中的受力分析列车运行策略列车运行过程建模,530,概述,对城市轨道交通车辆运行过程中的各个运行状态的计算研究，是分析列车运行过程的基础。对列车运行过程的研究，主要以牵引计算理论为基础，对车辆在运行过程中所受到的各种力和计算方法进行研究列车运行计算（又称牵引计算）涉及到列车的编组条件、动车的牵引和制动装置、线路情况以及司机的操纵方法等多方面的因素，是一个复杂的系统工程问题目前，主要的列车运行计算的模型分为单质点和多质点模型两类,531,牵引计算模型,单质点的列车模型，是将列车视为一个没有尺寸的质点，所有的受力都发生在质点上，因此，单质点模型的受力计算比较简单多质点的列车模型，是将列车视为多个质点构成的刚性“质点链”。因此，多质点的列车模型受力分析比较复杂，主要在大铁路上使用,532,列车运行过程中的受力分析,列车受到的外力全部作用在质点上，受力情况：1、牵引力2、基本阻力3、由于曲线、坡道、隧道等产生的附加阻力4、制动力5、列车重力6、线路对列车的支持力,533,牵引力,列车牵引力是由列车中的动车产生的是列车前进的动力,上海轨道交通2号线列车空载时的牵引特性曲线,535,上海轨道交通2号线列车定员时的牵引特性曲线,上海轨道交通2号线列车满载时的牵引特性曲线,537,基本阻力,列车的基本阻力：列车运行过程中，由于机械摩擦、空气摩擦等因素的作用，产生的固有阻力一般通过大量的试验确定针对不同车型和编组的经验公式来近似表达列车的基本阻力,广州地铁B型车：,538,附加阻力,附加阻力：由于线路平纵断面变化或者隧道以及其他原因产生的，分为坡道附加阻力，曲线附加阻力以及隧道附加阻力（1）坡道附加阻力由于列车在坡道上运行时，其重力在沿下坡道方向上的分力引起的,i为坡度千分数,539,（2）曲线附加阻力列车在曲线上运行时，部分车轮轮缘接触钢轨产生摩擦，部分车轮在转动的同时，伴随着纵向和横向的摩擦，以及转向架心盘和旁承的摩擦都要加剧，于是产生了曲线附加阻力曲线附加阻力的大小和曲线半径、列车速度、曲线外轨超高以及轨距加宽等许多因素有关，很难用理论的方法推导出公式。所以，一般采用经验公式来计算,A经验常数，取600，R曲线半径,540,（3）隧道附加阻力主要是指隧道中的空气不流通而产生的阻力隧道空气附加阻力的大小与隧道长度、隧道横截面积、横列车截面积以及列车外形有关。隧道越长，隧道附加阻力就越大，列车越长，速度越高，隧道附加阻力也越大当前，理论上计算隧道附加阻力尚不成熟，通常采用经验公式或者试验常数来代替,Ls隧道长度(m),541,附加阻力计算,附加阻力的坡道附加阻力、曲线附加阻力、隧道附加阻力构成,542,制动力,制动力是控制列车运行的人为施加的阻力通常由列车上安装的制动装置产生制动力的大小与列车运行速度、制动方式等因素有关一般来讲，列车确定以后，制动力的计算仅与当前速度有关,543,上海城市轨道交通2号线列车制动特性曲线,544,列车运行策略,列车运行控制策略是指列车在一定的牵引算法基础上，根据计算的实际需要对列车在运行过程中的操纵方法进行假定而建立的自动化运行控制仿真模型最快速策略（节时策略）：理想！经济策略（节能策略）：理想！,545,最快速策略（节时策略）,最快速策略是指列车以最少的运行时间完成运行任务，这就要求列车尽可能地发挥它的牵引性能和制动性能列车在牵引时，尽可能采用最大的牵引力，制动时采用最大制动力，达到限速时，以匀速运行,546,经济策略（节能策略）,经济策略是指采用节能的方法运行列车的惰行时间越长，列车运行所需要的能量越低。但是，在实际过程中，考虑到运营对运行速度和时间的考虑，列车不可能长时间的惰行,547,列车运行过程建模,一般来讲，列车运行工况主要有以下几种：1、起动工况2、牵引工况3、惰行工况4、制动工况5、匀速工况,549,节时算法simulink实现,550,节时算法消耗50多度电，用时177.8秒,551,节能算法仅耗电30度，用时间198秒,回顾：列车运行过程中受到那些力？,列车受到的外力全部作用在质点上，受力情况：1、牵引力2、基本阻力3、由于曲线、坡道、隧道等产生的附加阻力4、制动力5、列车重力6、线路对列车的支持力,552,553,回顾：轨道车辆的模型,研究转向架和车体的关系,研究列车之间关系,研究运行调度故障,回顾：列车运行策略？,最快速策略（节时策略）经济策略（节能策略）,554,555,考考大家（钢轨检测车的转向架）,556,第十章车辆噪声及其防护,1.车辆噪声的根源2.车辆噪声源分析3.车辆噪声的评价与标准4.车辆噪声防护措施5.径向转向架,解决问题,557,噪声的影响,558,1、声源噪声的发源地2、途径噪声的传送方式3、接受点听见噪声的人所处的位置,几个噪声相关的概念,559,噪声的作用对象,车内的噪声由乘坐和驾驶该车的人所承受车站内的噪声由在车站内候车人及车站工作人员所承受路边噪声则影响着邻近线路附近区域居住或工作的人们,560,引起噪声的根源？,振动是噪声产生的根源，因此，解决噪声问题，研究噪声产生的原因，一定要先了解振动,561,轮轨噪声车辆非动力噪声牵引动力系统噪声高架轨道噪声地铁的地面承载噪声,车辆噪声源分析,562,轮轨噪声1产生原因：车轮和轨道接触处相互产生力的作用，造成车轮和轨道的振动而向外辐射声波分三类：1、摩擦噪声（尖啸声、滑动噪声）当车辆在一条较小的半径曲线线路上运行时，轮对会产生局部的横向滑动（“卡滞滑动效应”），结合车轮和轨道的振动响应，导致高频的尖啸声产生,563,轮轨噪声22、撞击噪声由车轮或钢轨表面的局部不连续性所产生，包括钢轨的间隙、不平坦的钢轨接头和车轮踏面局部磨损等3、轰鸣噪声（滚动噪声）由于车轮和钢轨接触表面局部小面积粗糙所造成。减少轮轨接触面的粗糙度是降低轰鸣噪声行之有效的途径,564,车辆非动力噪声噪声源有那些？1、制动系统实施制动时，闸瓦，闸瓦托架和制动盘的自激振动2、制动系统中的悬挂连接和支座中所使用的销套和销轴之间的间隙在运行中相互撞击3、车辆的辅助系统（空调、空压机）辐射,565,牵引动力系统噪声噪声源有那些？主要是指车辆牵引设备运转所产生的噪声，包括牵引电机及其冷却风扇，齿轮箱以及空气压缩机的噪声它是城市轨道交通车辆主要的噪声，噪声程度往往高于轮轨噪声,566,高架轨道噪声产生原因：当车辆行驶于高架轨道上时，轮轨相互作用所产生的振动通过轨道传递给支撑结构，支撑结构将噪声向周边地区进行传播,567,地铁的地面承载噪声产生原因：地铁轮轨间相互作用而产生的振动被传递给隧道结构，继而又传向周围的土壤地面承载噪声危害：是一个相当严重的干扰源，也是公众向交通部门抱怨的一个主要对象,抑制和降低地面承载噪声技术措施？,1、钢轨的磨削、车轮踏面的镟修以及使用无缝钢轨代替接缝钢轨等2、钢轨的弹性紧固件使用3、在轨道和路基面之间采用碎石构成的道床，可以起到衰减从钢轨向路基传递的振动和噪声，也可以降低车内噪声,569,评价方法评价标准与指标,城市轨道交通噪声的评价与标准,570,评价方法A计权声级几种可能被采用而且已经被公认的评价量：1、A计权声级；2、等效连续声级；3、响度级；4、语言干扰级。,571,评价方法A计权声级,为使声音的客观量度与人耳听觉的主观感受近似取得一致，在测量声音的仪器（如声级计）上装设频率的计权网络，即加上滤波器。一般这种计权网络有A、B、C三档（分别相当于人耳对低、中、高声级的响应），分别记为dB（A）、dB（B）、dB（C），最常用的为A计权声级。用A计权网络测得的声级与由宽频率范围噪声引起的烦恼和对听力危害程度的相关性较好,572,评价方法等效连续声级,用声音能量按时间平均的方法来评价噪声对人的影响，即等能量声级它是用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该时段内不稳定噪声的声级它能反映在声级不稳定场合人们实际所接受的噪声能量的大小,573,评价方法响度级,这是描述人耳对不同频率（纯音）和强度的声音的一种主观评价量，用一组等响度曲线对不同的声音作出主观上的比较。它是以1000Hz纯音为基准，对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的，单位是方（phon）,574,评价方法语言干扰级,语言干扰级是作为一种对清晰指数的简易转换，最初主要用于飞机客舱噪声的评价，现已推广用于其它许多场合。现用的更佳语言干扰级（PSIL）是取500、1000和2000Hz3个倍频带声压级的算术平均值,575,影响噪声级强度的决定因素（经验）1、轨道设置的位置地下轨道噪声级地面轨道噪声级；高架轨道噪声级地面轨道噪声级。2、运载设备的使用时间旧车噪声级新车噪声级；旧车站噪声级新车站噪声级；在新旧系统（车，车站）中路边的噪声级差异不大。3、列车运行速度4、钢轨材料及状态5、车辆车轮损伤情况6、车辆通过曲线半径情况,576,美国制定的轨道交通噪声级指标：指标制定标准：以确保私人谈话以正常声音进行；指标具体值：车内噪声：70dBA80dBA，站内噪声：75dBA85dBA，路边（距线路中心线15m处）噪声级：居民区上限为70dBA，工业区上限为85dBA。中国制定的轨道交通噪声级指标：制定依据：地下铁道车辆通用技术条件；指标具体值：司机室内噪声不超过80dBA，客室内噪声上限83dBA。,评价标准与指标,577,车辆噪声防护措施？解决问题,提高车体和门窗的隔声性能，降低噪声向车内辐射和传递高架铁路设置高度较低的声屏障，能有效降低列车辐射噪声对周围住宅的影响从车辆结构角度降低轮轨噪声的措施,578,声屏障,579,几种降低轮轨噪声的措施（一）在车轮上装设谐振消声器原理：谐振消声器是一种具有减振阻尼特性的扇形盘式板或环形板，其主频率设置成与车轮的主频一致，当车轮发生振动而辐射噪声时，扇形板或环形板发生共振，板上的阻尼材料将振动的能量转换为热能，达到衰减车轮辐射噪声的目的,580,一系簧,抗侧滚扭杆,高度调节阀,空气弹簧,轮对降噪阻尼块,6号线转向架,581,（二）橡胶弹性车轮原理：在轮辋与辐板之间加设橡胶件，使二者之间金属脱离直接接触，利用橡胶元件把轮辋与辐板的振动转化为热能，吸收和衰减一部分噪声；（三）选择具有抑制“卡滞滑动效应”的钢轨材料,582,径向转向架（RadialTruck）,目的：为了提高车辆的曲线通过能力而在常规转向架的基础上设计出的转向架特点：轮对与构架的定位柔软,583,584,思考题,车体振动的6个基本形式？轨道车辆的五大噪声源？如何防治车辆的噪声？,585,上节课回顾1,轨道车辆的五大噪声源？答：（1）轮轨噪声（摩擦、撞击、轰鸣噪声）（2）车辆非动力噪声（3）牵引动力系统噪声（4）高架轨道噪声（5）地铁的地面承载噪声,586,上节课回顾2,如何防治车辆的噪声？答：（1）提高车体和门窗的隔声性能，降低噪声向车内辐射和传递（2）高架铁路设置高度较低的声屏障，能有效降低列车辐射噪声对周围住宅的影响（3）从车辆结构角度降低轮轨噪声的措施，比如在车轮上装设谐振消声器、橡胶弹性车轮、选择具有抑制“卡滞滑动效应”的钢轨材料等方法,587,第九章列车控制系统,概述各类列车微机控制系统简介列车控制系统的组成及功能配置信息及诊断系统,588,概述,现代列车控制是由挂在列车通信网络上的多微机系统来实现的，包括司机室内的微机系统、电动车组及中间车辆上的微机系统一般包括6个单元，通过列车总线交换信息（1）牵引控制单元、（2）制动