《城市轨道交通概论》教学导案

1、城市轨道交通概论教案作者:日期:46城市轨道交通概论教 案陈璇二零一四年九月第一章城市轨道交通及其发展任务一城市轨道交通认知一、轨道交通的定义根据轨道交通的特性，从广义上讲，凡是车辆运行在导轨上的交通运输工具 都可称为轨道交通运输。在轨道交通运输发展的历史进程中， 人们常把担当长大 运输的铁路称为大铁路（或称干线铁路），用于与城市轨道交通运输相区别。因 此，我们通常所说的城市轨道交通不包括大铁路。二、轨道交通的特点1.运量大2.准时3.快捷4.舒适5.安全6.占地少，不破坏地面景观7.低 污染8.投资大，技术复杂，建设周期长三、轨道交通的类型？按照运能范围、车辆类型及主要技术特征可分为：有轨电

2、车、地下铁道（地 铁）、轻轨、独轨、磁悬浮、新交通系统等。四、轨道交通的优点、缺点1.运量大2,准时3.快捷4.舒适5.安全6.占地少，不破坏地面景观7.低 污染8.投资大，技术复杂，建设周期长任务二城市轨道交通的发展与运营网络化一、世界城市轨道交通的产生和发展的脉络与阶段世界城市轨道交通的发展大致经历了五个阶段。（一）城市轨道交通萌芽阶段（19世纪初19世纪末）（二）城市轨道交通初步发展阶段（19世纪末20世纪20年代）（三）城市轨道交通的停滞萎缩阶段（20世纪20年代至40年代末）（四）城市 轨道交通复苏阶段（20世纪50年代至60年代）（五）城市轨道交通高速发展阶段（20世纪70年代至今

3、）二、城市轨道交通运营网络化（一）运营网络构成条件和效率（二）网络运营对客运服务的要求（三）网络运营对票务清算的要求（四）网络运营对运营安全的要求三、轨道交通网络运营对客运服务、票务清算和运营安全的要求乘客对换乘的服务需求基本可以归纳为 “换乘便捷、路径合理、信息明确”客流是轨道交通生产组织的重要依据， 票款是企业的重要收入源之一，因此 网络化运营对客流的统计和票款的清算都提出了新的要求。1 .网络化运营的票制2 .引进自动售检票技术轨道交通运营网络作为城市的主要公共交通工具， 覆盖面广，日均载客量大， 因此一旦发生不能正常运营的事故或故障，将为市民出行带来不便，甚至可能扰 乱城市公共交通的正

4、常秩序。为将故障对运营造成的影响降到最低， 针对轨道交 通乘客必须在车站乘降的特点，制订轨道交通网络化运营的车站应急处置预案是 十分必要的。第二章城市轨道交通车站及设计任务一车站及其设施设备一、车站的概念及分类车站是在城市轨道线路上设有配线，供列车到发、通过、折返、停车的地点。按车站所处的空间位置分为地面车站、地下车站、高架车站三种类型。按车站运营的性质不同分为中间站、换乘站、折返、越行站、接轨站和终点站。二、车站客运的主要设备设施及作用（一）车站用房1 .设备用房：设备用房是安置各类设备、进行日常维修及保养设备的场所；2 .运营管理用房：主要解决站控室及站长室的位置以及消防疏散工作楼梯的 位

5、置、工作人员卫生间的位置；3 .辅助用房：为乘客办理各种有关乘车的业务，或提供与乘车相关的咨询业 务；其他用房：包括洗手间、更衣室、休息室、备品库、垃圾间、清扫工具间等。（二）安全护栏、屏蔽门：安全护栏或屏蔽门都是为了保证乘客在站台上乘 降安全而设置的。（三）车站通道设备：乘客从车站出入口到站厅层或从站厅层到站台层需要 通过一定的通道，通道是联系城轨车站出入口和站厅层的纽带，便于乘客乘降。（四）照明与低压配电系统：照明系统是用来保证乘客在地铁车站里能安全地候车和上下车；低压配电系统直接向轨道交通中的低压用电设备提供电能，并且监控通风空调、给排水设备和照明设备的运行状态。（五）其他设备：1 .冷

6、却塔：冷却塔是主要为中央空调提供散热的设备。2 .商业设备：如售货厅、自动售货机等，为旅客购货提供方便。3 .对讲器：安装于售票问讯处和车站控制室的玻璃窗前，当乘客有需要帮 忙时，可以及时与地铁车站工作人员对话联系。三、安全护栏、屏蔽门及作用安全护栏或屏蔽门都是为了保证乘客在站台上乘降安全而设置。针对轨道运输车站站台高的特点，为有效防止乘客乘降前后在站台边沿掉入股道的事故发 生，车站应设置护栏或屏蔽门。屏蔽门又称站台幕门或安全门，英文：Platform screen doors （PSD或Platform-edge doors ,是指在月台上以玻璃幕墙的方式包围铁路月台与列车上 落空间。列车到

7、达时，开启玻璃幕墙上电动门供乘客上下列车。四、车站通道设备的组成通道主要由楼梯、电梯和步行道构成。五、车站的照明系统及分类地铁车站的地下地域特征及地铁运营性质决定了地铁内照明种类的多样化，进而决定了照明配电回路的数量不亚于动力用电回路。按属性分，有应急照明、节电照明、标志照明、出入口照明、一般照明、广告照明、事故照明等若干 种。任务二车站平面布局设计一、按照客流线来设计布局所谓客流线，是指车站内乘客的流动路线。这些流线具体反映着客运作业对 于车站站房各类设施的设置及布局的基本要求，流线设计组织是否合理，不但影响车站的作业安全、效率和能力，同时也直接关系到对乘客服务质量的高低。 二、车站站厅层公

8、共区设计客流通道口主要位于站厅层的公共区， 分左右两侧布置，有利于地面道路两 侧出入口的均匀布置。根据地铁设计规范，通道口最小宽度不能小于2.4m。公共区是乘客集散的区域，可以划分为付费区和非付费区。进站乘客在非付 费区完成购票后通过检票设备进入付费区，到站台乘车；出站乘客通过检票设备 后进到非付费区后出站。非付费区内除了设置必要的售检票系统设备， 还可根据站厅面积大小设置些 商铺、自助银行、公共洗手间、自动售货机、公用电话等便民设备设施，布置原 则以不影响乘客出入为首要条件。自动售检票系统设备主要设置在站厅层， 按乘客进出站流向合理布置，向乘 客提供购票、检验车票等服务。三、车站通道设计通道

9、的设计应以乘客流动的路线为主要考虑依据，遵循两个原则：即减少进 出站乘客流线的交叉和最大限度缩短乘客从出入口到站台的走行距离。四、站台长度、宽度和高度站台是供乘客上下列车的平台，设计中一般要保证所有车辆均在站台有效长度之内。站台有效长度是指乘客可以乘降的站台范围。 站台有效长度由列车编组 的计算长度决定。考虑到停车位置的不准确和车站值班员、驾驶员确定信号的需 要，通常还预留一段停车误差，随着车辆控制的不断进步，停车误差越来越小。站台边缘与车辆边缘的间距宜为 0.080.1m,最大不得超过0.18m ,以免乘客掉下站台。为此，站台乘降车部分的曲线半径一般不小于800m岛式站台的宽度一般为810m

10、侧式站台的宽度一般为46m站台高度是指站台面到钢轨顶面的高度，与车型有关。站台与车厢地板面等 高，则称为高站台，一般为 0.9m；站台比车厢地板面低一两个台阶，称为中站 台、低;站台，一般为 0.65m、0.45m。采用高站台时，考虑到车辆弹簧的挠度，在车辆满载时，车厢的地板下沉量 一般在0.1m以内，故站台设计高度宜低于车厢地板面 0.050.1m。第三章城市轨道交通线网规划设计及线路设备任务一城市轨道交通线网规划设计 一、城市轨道交通综合规划城市轨道交通是一个城市公共交通的最大直达客运体系，也是城市公共交通 的骨干，在大城市和特大城市中更是如此。 因此，在规划和设计城市轨道交通路 网时，应

11、以城市客运交通的需求作为主要依据， 同时结合城市经济综合开发，兼 顾城市防空战备的需要等因素进行统一规划。“面”的分析所谓面的分析，就是在整体上把握结构形态，拟定轨道交通网络的基本构 架。根据已有的城市总体规划、城市发展结构、发展规模等，拟定轨道交通的网 络结构。若城市规模不大，城市轨道交通线路条数少于3条的可选用星形结构；城市 规模大、发展比较均匀的，可选用方格网状；规模大、城市中心与副中心相配合、 组团式发展的城市，可考虑放射网状；特大城市则宜采用有环放射状轨道交通网。“点”的分析点的分析主要是甄别城市的大型客流集散点、 重要的政治经济中心，大型换 乘枢纽以及其他需要轨道交通服务的区域。具

12、体地说，对于以下几类“点”需要 特别关注。大型对外交通枢纽，如机场、火车站、客运码头、大型长途汽车客运站等；重大功能集聚区，如城市中心、副中心、地区中心、大型文体中心、政治 中心、经济中心、商贸中心、娱乐中心等。市内原有的大型换乘枢纽。上述“点”是轨道交通线路必须经过的区域。在上述“点”的研究中，应注意特大型客流集散点和大量突发客流集散点， 如火车站、城市中心、副中心及大型文体中心。这些“点”需要的轨道交通线路 多，可能3条、4条甚至更多。因此，在分析这些关键点时，最好能先作粗略的 交通分析，判断需要的线路条数。避免出现轨道交通网络规划后，由于发现难以 满足其交通需求，再来调整轨道网的尴尬局面

13、。“线”的规划面和点两个层面分析、甄别之后，各点之间缺乏联络，还没有形成网络，这 就需要用线来沟通。线路选择也可通过定性分析和定量分析相结合的方法进行。首先，通过定量分析，进行交通预测（远景年在无轨道交通的情况下建模），寻求城市的主要公交客运走廊，将高峰小时客运量大于1万人次的路段标示出来。其次，通过定性的判断，遵循放射环状结构 （或预测时设定的其他网络结构 形态），勾勒出线路的初步走向。二、城市轨道交通规划的原则和步骤（一）城市轨道交通规划的原则1 .综合合理布局2 .整体规划、协调发展3 .方便乘客出行4 .保护城市古迹和文物5 .安全第一、以人为本（二）城市轨道交通线网规划的内容和步骤城

14、市轨道交通线网规划1 .线网规划内容城市轨道交通线路实施规划城市轨道交通线网相关设施的布局规划2 .线网规划步骤：三、城市轨道交通线网结构及规划方法（一）线网的基本结构（二）线网规划的不同方法四、城市轨道交通线网设计（一）线路走向（二）站点设置1 .站点与周边地块紧密结合2 .站间距设置恰当3 .站点工程实施难度的大小（三）联络线规划五、轨道线路的类型（一）按照线路的铺设方式分类1、地下线路2、地面线路3、高架线路（二）按照线路用途分类1 .正线2 .折返线3 .渡线4 .停车线5 .检修线6 .试验线7 .出入场线8 .联络线9 .辅助线10 .安全线六、进行线路设计时的注意事项轨道交通的线

15、路设计，按照不同的设计阶段有不同的深度要求。 在线网规划 层面，主要考虑线路走向、车站设置和铺设方式。任务二城市轨道交通线路设备和施工一、轨道的基本结构传统线路的基本结构一般由钢轨、轨枕、道岔、道床、联结零件和轨道加强 设备等组成，是城市轨道交通列车行车的基础，是城市轨道交通运营的重要设备 之一o（一）基本设备1 .钢轨及配件2 .轨枕及扣件3 .道床4 .防爬设备（二）道岔1 .道岔的定义2 .道岔的组成（三）线路附属设施、设备1 .挡车器2 .限界3 .线路标志（四）轨道的几何形位1 .轨距2 .水平3 .高低4 .轨向二、城市轨道交通线路施工（一）地下工程施工方法（二）地面与高架结构施工

16、方法三、结合综合案例，分析武汉市轨道交通设计和施工的特色。1 .总体蓝图根据远景规划，武汉市将建成12条轨道交通线路。12条轨道交通线路分为 3个层次：第一层次为镇间骨架线路，2、3、4号线跨越两江，连通三镇；第二 层次为镇内主干线路，1号线和5号线分别贯穿汉口及武昌镇内的东西方向。第 三层次为跨江辅助线路，由6号线和8号线组成。2 .高架线路造就国内最长轻轨桥梁武汉轨道交通一号线全线桥梁浇注高架，高架桥梁穿梭于汉口城区，平均高度相当于5层楼高，最高点达 24米，因而有“江城大路”之称。武汉开通运营的轻轨1号线，从东西湖区东吴大道到江岸区堤角，全长28.8 公里，设车站26座。3.过江地铁地质

17、条件全国最复杂武汉轨道交通2号线是过江地铁，是武汉市首条开工建设的地铁线路， 一期 工程试验段于2006年11月正式动工。过江地铁是国内外城市轨道交通中， 第一个穿越强冲刷水域的，地质条件非常复杂，沿线有大量历史建筑要保护另外，武汉过江地铁还有一项全国第一，即首次对反恐防爆炸进行安全论证项目四城市轨道交通车辆及其设备任务一认知城市轨道交通车辆类型一、影响轨道交通车辆选型的因素1、客流特点、2、客流量、3、行车速度、4、线路条件二、城市轨道交通车辆的特点（一）是城市轨道交通系统的重要组成部分，具有最优的安全可靠性（和较 强的载客能力（二）良好的动力性能，速度快，制动效果佳（四）不同线路选择不同的

18、牵引方式，适应性强（五）舒适的乘车环境条件三、城市轨道交通车辆分类按走行部分与行驶轨道之间的匹配关系来分：车辆的制式主要有钢轮钢轨制 式车辆、胶轮制式车辆、独轨制式车辆、直线电机车辆、导轨制式车辆、磁浮车 辆等。按牵引动力配置分：城轨车辆可分为动车（Motor）和拖车（Trailer ）。按照车辆规格分：1.高运量2.大运量3.中运量四、车辆的性能参数及主要尺寸性能参数：1.自重、载重及容积2.构造速度3.轴重4.每延米轨道载重5.通过最小曲线 半径6.轴配置或轴列式7.最大起动加速度8.最大制动减速度9.列车平稳性指标 10.牵引电机功率11.每吨自重功率指标12.供电电压13.冲击率14.

19、制动形式15. 转向架安全性指标16.座席数及每平方米地板面积站立人数主要尺寸：1.车辆长度2.车辆最大宽度3.车辆最大高度4.车辆定距5.固定轴距6.车 钩高7.地板面高度五、各类车型的主要技术标准地铁车辆的主要技术标准及特点分类车辆和线路条件客运能力N（人 次/h）运目速度V（km/h）备注A型车辆车长：24.4m 或 22.8m车宽：3.0m定员：310人线路半径： 300m线路坡度： 35%N:4.0 7.5 万V 35局运里适用于地下、地面或图架（上海轨道交通1、2、3号线）B型车辆车长：19.52m车宽：2.8m定员：230245人线路半径： 250m线路坡度： 35%N:3.0

20、5.0 万V 35大运量适用于地下、地面或图架（杭州地铁1号线）直线 电机B型车辆车长：（17.2）16.8m车宽：2.8m定员：215240人线路半径： 100m线路坡度： 60%N:2.5 4.0 万V 35大运量适用于地面高架或地下（广州地铁4号线）轻轨车辆的技术标准及特点分类车辆和线路条件客运能力N（人次/h）运目速度V备注(km/h)C型车辆车长：18.9m 30.4m车宽：2.6m定员：200315人线路半彳 50m线路坡度： 60%N:1.0 3.0 万“25 35中运里适用于地下、地面 或高架（上海轨道交通5、6、8号线等）直线 电机C型车车长：16.5m车宽：2.5定员：15

21、0人线路半彳全: 60m线路坡度： 60%N:1.0 3.0 万“25 35中运里适用于地面高架或地下后轨电车系统（单，或钱接车）车长：12.5m或28m 车宽： 2.6m定员：110260人线路半彳 30m 线路坡度： 60%N:0.6 1.0 万“1525低运量适用于地面道路混 行（上海张江有轨电 车）单轨车辆的技术标准及特点分类车辆和线路条件客运能力N（人 次/h）运目速度V（km/h）备注跨座工单轨车车长：15m车宽：3m定员：150170人线路半径： 60m线路坡度： 60%N:1.0 3.0 万V 35中运里主要适用于高架（重庆轻轨）悬挂p单轨（辆车长：14m车宽：2.6m定员：8

22、0100人线路半径： 60m线路坡度： 60%N:0.8 1.5 万V 20中运里主要适用于高架（日本千叶轻轨 等）磁浮车辆的主要技术标准及特点分类车辆和线路条件客运能力N（人 次/h）运目速度V（km/h）备注低速 磁浮 车辆车长：1215.5m 车宽：2.63.0m 定员：150人线路半径： 70m 线路坡度： 70%N:1.5 3.0 万最高运行速度100km/h中运里主要适用于高架高速 磁浮 车辆车长：2427m车宽：3.7m定员：100人线路半径： 300m线路坡度： 100%N:1.0 2.5 万最高运行速度：430km/h中运里主要适用于郊区高 架（上海磁浮交通）六、车辆编组的定

23、义及车辆编组时考虑的因素车辆编组指按照预期的目的，将各独立的车辆连接起来，成为一个运行体。车辆编组应考虑：线路坡度、运营密度、站间距离、舒适度、安全可靠性、 工程投资、客流大小等因素。七、车辆的编组方式车辆编组方式主要指列车中动车与拖车的分布形式，以及车辆之间的连接方 式。目前我们国家各个城市的地铁编组方法都不尽相同，但是具体编组方法都采用动、拖车混编的方式。一般动、拖混编采用“四动加两拖”或“三动加三拖” 的连接方式。八、常见的车辆编号方法1 .常见的编号方法用六位阿拉伯数字进行编号。其中前两位数表示车辆所属线路编号；第 3-5 位数表示车辆的序列号；第6位数表示车辆类型标识（A=1, B=

24、2, C=3）。2 .其它编号方法用五位阿拉伯数字及一个英文字母 （A、B C）混合编号。即：前两位表示车 辆所属线路编号；第三位表示车辆类型标识（A、B、C）;第4-6位表示单元车的 连续编号（001,002,）。任务二认知城市轨道交通车辆机械组成 一、城市轨道交通车辆机械设备的组成城市轨道交通车辆尽管形式不同，但一般均由车体及内部设备、转向架、车 钩缓冲装置、制动装置、空调通风系统、车辆电气牵引系统、辅助供电系统、列 车控制及诊断系统等部分组成。二、车体的主要特征及结构（一）车体的特征：1 .列车一般采用4节、6节或8节编组形式，由头车（即带有司机室的车辆）、 中间车、动车与拖车组成。2

25、.对车辆重量限制较为严格，设计时讲求车体轻量化，特别是高架轻轨，要 求轴重小，以降低线路的工程投资。3 .对车辆的防火、隔音、减振、隔热要求严格，尽可能保证乘客的安全。4 .由于服务市内公共交通，为了增加载客量和利于乘客疏散，车厢内座位较 少、车门多且宽敞，一般设有残疾人轮椅停放区域等，内部服务于乘客的设备较 简单。5 .车体的外观造型和色彩美观并与城市景观相协调。6 .车体一般有碳素钢车体、不锈钢车体、铝合金车体三种材料。车体根据其结构和功能的差别，基本上可分为车辆壳体、贯通道、紧急疏散 门、车门、车窗、司机室和内部装饰等部分。（二）贯通道的组成及各部分的作用贯通道主要由折蓬、扩墙板、过渡板

26、和车顶板组成。（1）折蓬折蓬是用一种带有纤维底的特殊橡胶制成的材料和钢制框架怫接而成的，结构类似手风琴，可伸缩，实现了两车体的柔性连接。（2）护墙板和顶板护墙板和顶板是指车的侧墙和顶板。它的作用是使贯通道更有安全感和更美 观，使人产生身处客室的感觉。因此，护墙板和顶板选用的颜色与客室的内装饰 的颜色是一致的。（3）过渡板过渡板表面为弧形，由轧花不锈钢板制成。在固定金属框架和对接金属框架 上各固定有一组过渡板，分别属于两个不同车体的过渡板之间背靠背地、平整地 对接，能在列车启动矣制动时自由的伸缩，也能在列车通过曲线时自由旋转搭接。（三）车门的类型及何特点按照车门的运动轨迹以及车体的安装方式的不同

27、，车门可分为内藏对开式双 滑门、外挂式移门、塞拉门和外摆式车门等四种类型。内藏对开式双滑门简称内藏门。 在车门开、关时，车门在车辆侧墙的外墙 板与内饰板之间的夹层内移动。传动系统设于车厢内侧车门的顶部，装有导轮的 车门可在导轨上移动，传动机构的钢丝纯、皮带或丝杠与车门相连接，气缸或电 机驱动传动机构，从而实现车门的往复开关动作。外挂式移动门。 外挂式移动门与内藏对开式双滑门的主要区别是车门和 悬挂机构始终位于侧墙的外侧，车门传动机构的工作原理与内藏对开式双滑门完 全相同。塞拉门。塞拉门是车门在开启状态时，车门贴靠在侧墙的外侧，车门在关 闭状态时，车门的外表面与车体外墙成一平面。 这不仅使车辆外

28、观漂亮，而且也 有利于在高速行驶时减少空气阻力， 车门不会因为空气涡流产生噪声，也便于自 动洗车装置对车体的清洗。塞拉门的开、关动作是车门借助上方安装的悬挂机构 和导轨导向作用，由电机驱动机械传动机构使车门沿着导轨滑移。外摆式车门。外摆式车门是在车门开启时，通过转轴和摆杆向外摆出并贴 靠在车体的外墙板上，门关闭后，车门外表面与车体成一平面，这种车门结构的 特点是车门在开启的过程中，需要较大的摆动空间。三、转向架的分类、组成和作用转向架一般分为动车转向架、拖车转向架两种。二轴动车转向架一般由构架、轮对、轴箱、构架、空气管路、空气弹簧、一 系悬挂、单元制动装置、牵引电机、齿轮箱等组成。四、车钩缓冲

29、装置有哪几种类型全自动车钩、半自动车钩、半永久车钩。车钩缓冲装置安装在车厢端部的底架上。 根据车辆连挂要求，车辆不同部位 会装配不同类型的车钩缓冲装置。全自动车钩（-）:表示机械、气路、电路的自动连接；半自动车钩（=）:表示机械、气路自动连接，电路人工连接；半永久车钩（*）:表示机械、气路、电路人工连接。五、制动装置（一）制动装置的特点1 .操纵灵活，制动减速度大，作用灵敏可靠，车组前后车辆制动、缓解作用 一致；2 .具有足够大的制动能力，保证列车在规定的制动距离内准确停车；3 .具有电制动与摩擦制动配合作用的制动功能，并尽量充分发挥电制动能力，以减少对城市环境的污染和降低运行成本；4 .制动

30、力应能随着载荷的变化而自动调整；5 .制动系统应具有防滑功能；6 .为防止运行列车发生分离或制动系统故障等危及行车安全的事故，列车应具有自动施加紧急制动的功能。（二）车辆制动方式的类型城市轨道交通车辆的制动方式有两种： 一是摩擦制动方式，即动能通过摩擦 副的摩擦转变为热能，然后消散于大气；二是动力制动方式，即把动能通过发电 机转化为电能，然后将电能从车上转移出去。（三）闸瓦制动、盘形制动的设备组成及制动特点（1）闸瓦制动（又称为踏面制动）它是最常用的一种制动方式，制动时闸 瓦压紧车轮，轮、瓦间发生摩擦，电动车组的动能大部分通过轮、瓦间的摩擦变 成热能，经车轮与闸瓦最终逸散到大气中去。在闸瓦与车

31、轮这一对摩擦副中，车轮由于主要承担着车辆走行功能， 因此其 材料不能随意改变。要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。 早 期的闸瓦材料主要是铸铁。为了改善摩擦性能和增加耐磨性，目前城市有轨交通 车辆中大多采用合成闸瓦。但合成闸瓦的导热性较差，因此目前也有采用导热性 能良好，且具有较好的摩擦性能和耐磨性的粉末冶金闸瓦。在闸瓦制动方式中，动能转化为热能的能力大，但热能散于大气的能力相对 较小。当要求的制动功率较大时，有可能发生热能来不及散于大气，而在闸瓦与 车轮踏面积聚，使它们的温度升高，严重的甚至会导致闸瓦熔化（铸铁闸瓦）或 车轮踏面产生裂纹等。因此，在采用闸瓦制动时，对制动功率要有

32、限制。（2）盘形制动有轴盘式和轮盘式之分。一般采用轴盘式盘形制动装置，当 轮对中间由于牵引电机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式盘形制动装置。制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘问产生 摩擦，把电动车组的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片散于大气。与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：一是可以大大减轻车轮踏面的 热负荷和机械磨耗。二是可按制动要求对相互摩擦的双方进行选择（采用闸瓦制 动时，作为“摩擦副” 一方的车轮构造和材质不能根据制动要求来选择），盘形制动的制动盘可以设计成带热筋的，旋转时它具有半强迫通风的作用，以改善散 热性能，为采用摩擦性能较好的合成材料

33、闸片创造了有利条件， 适用于高速列车。 三是制动平稳，几乎没有噪声。不足之处为：车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮 轨粘着恶化；制动盘使簧下重量及冲击振动增大，运行中消耗牵引功率。（四）车辆的制动操纵模式车辆的制动操纵模式主要有常用制动、紧急制动、快速制动、停放制动四种 类型。（五）空气制动机、电空制动机、真空制动机当以压力空气作为制动信号传递和制动力控制的介质时，该制动装置称为空气制动控制系统，又称为空气制动机。以电气信号来传递制动信号的制动控制系 统，称为电气指令式制动控制系统，具制动力的提供可以是压力空气、电磁力、 液压等方式。电空制动机是电控空气制动机的简称，是在空气制动机的基础上加装电磁

34、阀 等电气控制部件而形成的。它的特点是制动作用的操纵控制用“电控”，但制动作用原动力还是压力空气。而且，在制动机的电控因故失灵时，它仍可实行“气 控”（空气压强控制），临时变成空气制动机。真空制动机的特点是以大气（与真空的压差）为原动力，以改变“真空度” 来操纵控制。第五章城市轨道交通牵引、供电系统任务一城市轨道交通车辆牵引系统一、城市轨道交通牵引供电制式及特点城市轨道交通车辆电气牵引系统主要包括受流设备和各种电气牵引设备及 其控制电路。牵引电动机是城市轨道交通车辆得以实现牵引及电制动的动力机械 设备。车辆电气牵引有直流电气牵引系统和交流电气牵引系统。直流电气牵引系统采用直流牵引电动机。牵引控

35、制方式从凸轮变阻调速发展到斩波调阻变速，控 制简单方便，但也存在着质量大、体积大、维修量大和能耗大等缺点。随着电子 技术的发展，直流电气牵引系统的控制方式发展为斩波调压变速方式。交流电力牵引系统采用异步电动机和直线电动机两种。 在牵引传动系统中，交流电动机相对于直流电动机有许多优点：结构简单可靠、无电刷和换向器、体积小、质量小、 维修方便、转速高、功率大、能自动防滑等，在城市轨道交通中广泛应用。城市 轨道交通车辆交流牵引一般采用交流三相异步电动机作为牵引动力。二、简述城市轨道交通车辆电气传动及控制方式。城市轨道交通车辆的牵引动力来自牵引电动机。 牵引电动机悬挂在车辆转向 架或车轴上，并借传动装

36、置驱动车辆前进。启动、牵引及制动等各种工况，都是 通过电气传动控制系统改变牵引电动机的转速来实现车辆调速的目的。动车中的牵引电动机将电能转变为机械能，驱动列车运行并控制运行速度。传统技术模式的地铁车辆是依靠轮轨间黏着作用来发挥牵引及制动力，但由于物理黏着的限制，具加、减速度性能和爬坡能力都受到了制约。传统的地铁车 辆存在着全天候运行特性较差、运行时机械振动和噪声较大、车辆结构轻量化和 小型化相对困难等缺点。随着城市轨道交通技术的发展，直线电机车辆应运而生。 与传统轮轨车辆的最大区别在于牵引传动系统，直线电动机车辆是利用单边式直 线感应电动机作为地铁（或轻轨）车辆的驱动。这种驱动方式中，车辆的车

37、轮仅起 支撑承载作用，而推进力是由直线感应电动机产生的。 由于是非黏着的驱动，所 以直线电动机车辆具有动力性能优良、实现径向转向架、横断面结构的小型化、 降低振动和噪声、安全性和可靠性良好等优点。目前城市轨道交通车辆采用的牵引电动机有旋转电动机和线性电动机两大 类。城市轨道交通车辆牵引传动控制方式。三、受流设备（一）受电弓的组成和作用原理1、受电弓的组成由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、开弓弹簧、传动气缸、 支持绝缘子等部件组成。2、受电弓的作用原理。开弓时，司机按下受电弓按键开关，开弓电空阀得电，气路打开，压缩空气 经缓冲阀的节流阀进入传动气缸，推动活塞克服降弓弹簧的作用力，带

38、动连杆绝 缘子和U形连杆右（外）移，解除了对下臂杆的约束力，开弓弹簧拉动下臂杆和 推杆顺时针转动，推杆推动较链座和上部框架逆时针旋转，带动受电弓弓头升起。降弓时，司机恢复受电弓按键开关，受电弓电空阀失电，供风口通大气，传 动气缸内的压缩空气经快排阀、电空阀排向大气，在降弓弹簧的作用下，活塞带 动U形连杆左（内）移，当U形连杆与下臂杆转轴接触后，迫使转轴向下移动， 强制下臂杆做逆时针转动，最终使弓头下降到落弓位。（二）集电靴主要部件的作用。(1)调整支架：通过调整螺栓可以整体调整集电靴高度，主要是调整臂轴的 高度。(2)调整丝槽：调整丝槽共有20个槽，每个丝槽距离为4mm调整范围为80mm 这主

39、要是针对列车轮对磨耗设计的，因为轮对磨耗范围一般是80mm当列车轮对有磨耗时，可以通过调整集电靴在丝槽上的位置来调整集电靴臂轴的高度，保证臂轴高度为1834mm(3)手动回退工具插入位置：通过在手动回退工具插入位置插入绝缘棒可以 实现集电靴手动升降靴。(4)拉簧压力系统：用于保持集电靴开靴所需的力。(5)集电靴止挡：集电靴止挡有开靴止挡和降靴止挡，集电靴止挡主要是调 整集电靴升降靴的极限高度。集电靴开靴止挡有刚性止挡和橡胶止挡，刚性止挡 起主要的止挡作用，橡胶止挡主要起缓冲作用，因为受流臂很长，所以橡胶止挡 最好高于刚性止挡5mm(6)气动回退装置：气动回退装置主要由集电靴气缸和回退柄组成，气

40、动控 制集电靴升降。(7)集电靴供风单元箱：主要由两个二位五通的脉冲电磁阀、一个过滤减压 阀及五个截断赛门集成在一个阀板上组成。四、牵引电动机1、直流电动机2、交流电动机3、直线电动机五、列车控制系统的组成及作用控制系统的作用是控制牵引系统与辅助系统各电器的动作，通过司机或检修人员控制车辆的运行。主电路、辅助电路、控制电路在电气设备方面互相隔离， 分别装置在操纵台和各种设备箱、电气柜中，但又通过电磁或机械传动等方式， 互相联系、互相配合动作，形成完整统一的车辆电气系统，以实现整个列车的正 常运行。任务二认知城市轨道交通车辆供电系统一、城市轨道交通供电系统的组成和主要功能以及对供电系统的基本要求

41、。城市轨道交通供电系统主要由外部电源、 主变电所或电源开闭所、牵引供电 系统、动力照明供电系统、电力监控系统等几个部分构成。要求：1 .供电系统必须可靠：城市轨道交通电动列车和车站设备都是为乘客提供服务的设备，在运营过程中，一旦供电中断，受影响最大的是行车和客运两个部门。 所以城市轨道交通供 电系统，必须具有高度的可靠性。为此，各变电站采用两路进线，并互为备用； 电源容量设计时应为发展留有余地； 而且应选用先进、可靠的电气设备，采用模 块化的计算机控制系统，实现实时监控，调度自动化的运行模式；以专人定时巡 视检查为辅助手段。2 .供电系统必须满足不同用户的需求：城市轨道交通系统内各用电单位，对

42、供电有不同的需求，为了满足各单位的 用电要求，首先对供电负荷进行分类。(1)按供电对象的重要性，将供电系统分成三级一级负荷城市轨道交通电动列车、通信、信号设备、消防设备等用户，必须确保不问 断供电；为此，必须采取两路电源供电，当任何一路电源失电后，应自动、迅速 切换一路电源。二级负荷城市轨道交通车站照明、自动扶梯等用户，应确保连续供电，万一停电后会 影响客运服务质量，但并不影响列车运行安全；设计时.一般采用二路进线电源， 再分片分区供给。三级负荷城市轨道交通的商业用电、广告照明等用户，应确保其正常供电。这些用户 并不直接影响客运服务质量，其用电可根据电网负荷情况进行调整。(2)按用户负荷变化及

43、用途可作以下分类负荷变化不大的低压交直流负荷此类负荷要求有很高的供电可靠性和良好的供电质量。如：变电站控制设备的低压交直流负荷。负荷变化大的直流供电它们对供电、供电设备的可靠性要求高，用电量随客运的高峰低谷变化而变 化。如：客运列车是城市轨道交通供电系统中的最主要负荷，而且是直流负荷。 在夜间列车停运时，负荷为零。负荷变化大的交流供电车站用户多为是低压用户，如：车站电梯和自动扶梯、环控设备、照明、售 检票系统、消防报警系统、给排水系统、通信、信号等。这些用户，在客运时段 是用电高峰，列车停运时段是用电低谷。而且必须向通信、信号专业设备提供24 h不间断的连续供电。夜间用电停车场的车辆维修作业区

44、等夜间用电用户。 白天列车运行的时间段，由于绝 大部分的电动列车都在正线运行， 因此，列车检修用电是低谷，反之在夜间客运 终止，回库列车的检修作业用电是高峰时段。非重要用户车站商业等不直接影响运营质量的用户， 尽管其用电量较大，但这些用户的 列车运营没有直接关系，将这些用户归类为非重要用户。城市轨道交通供电系统，磐须依据不同用电需求区别对待，即重要的一级负 荷，二路电源供电，并能自动切换。二级负荷，也是二路电源进线分片分区供给。 三级负荷一路电源供电，在供电能力紧张时，停止三级负荷供电，只有这样，才 能满足和保障用户的用电要求，保证城市轨道交通的正常运营。二、城市轨道交通外部供电方式及特点（一

45、）集中式供电在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所，这 种由主变电所构成的供电方案，称为集中式供电。主变电所进线电压一般为 110kV,经降压后变成35kV或10kV,供牵引变电所与降压变电所。主变电所应 有两路独立的进线电源。集中式供电，有利于城市轨道交通供电形成独立体系， 便于管理和运营。上海、广州、南京、香港、德黑兰地铁等即为集中式供电方案。（二）分散式供电根据城市轨道交通供电的需要，在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源， 构成供电系统，称为分散式供电。这种供电方式一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线

46、有足够的电源引入点及备用容量。建设中的沈阳地铁、长春轻轨、大连轻轨、北 京城铁、北京八通线、北京地铁 5号线等即为分散式供电方案。（三）混合式供电将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主，个别地段引入城市电 网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。这种方式称为混合 式供电。北京地铁一线和环线、建设中的武汉轨道交通工程、青岛地铁南北线工 程等即为混合式供电方案。三、变电所（一）变电所的主要设备和功能变电所的主要电气设备包括：变压器、断路器、隔离开关、母线、熔断器、 电压互感器、电流互感器、避雷器、整流器等。功能：变压器：一种变换器，用于传递和变换交流电能。断路器：一种对电路进

47、行控制（开断、关合）和保护的高压电器开关，用于自 动切断负载电流和短路电流。隔离开关：高压电器开关，可在无负荷电流时接通和断开电路。母线：导线，用于汇合和分配电能。熔断器：利用过负荷或短路电流导致熔体发热熔断原理设计的保护电器设 备。电压互感器：用于测量、控制和保护回路用的变压器。电流互感器：用于测量、控制和保护回路用的变流器。避雷器：防止雷电波损坏电器设备绝缘的保护电器。整流器：用于与牵引变压器组合为变压整流的变换装置。（二）变电所的五种类型及作用。城市轨道交通变电所有主变电所、 牵引变电所、中心降压变电所、降压变电 所和混合变电所五种类型。作用：主变电所将城市电网提供的两路相互独立的、 可

48、靠的110kV交流电压 的电源，降压为中压35kV的电源，再配送到城市轨道交通系统所有用户的供电。牵引变电所将来自于主变电所或相邻 35kV变电所的35kV交流电源，通过整 流变压器降压和整流器整流构成等效 24脉波直流，经过直流快速开关设备向接 触网供电，不间断地供给电动列车优质电能。在接受35kV交流电源的同时，通过中压环网向相邻35kV变电所供电。牵引变电所一般设置在车站和车辆段附近， 相邻牵引变电所之间距离为24km,牵引变电所两套整流机组正常运行时，两 套整流机组并联运行，接触网越区隔离开关打开，与相邻牵引变电所构成双边供 电方式，共同向供电范围内的电动车组供电， 任一牵引变电所发生

49、故障时，由两 侧相邻牵引变电所共同承担其间的全部牵引用电负荷。除电动列车的牵引电源外，其他设备和设施所需的电源，均有中心降压所提 供。中心降压所从主变电所引入两路电源，经动力变压器将电压降至 10KV后， 再以两路电源送到各个降压变电所。 中心降压所的输入和输出电路，都采用互为 备用的冗余两路设计，以确保供电的可靠。降压变电所将来自主变电所或相邻变电所的 35kV电源，通过中压网络分配 给降压变电所，并通过降压，变成车站、区间动力照明等设备使用的低压380V/220V电源，再通过低压配电系统不间断地供给动力照明等设备使用。降压变 电所一般设在车站附近，既可对车站较集中的电气设备供电， 也可以向

50、车站两侧 区间用电设备供电。车辆基地、系统调度控制中心也需要专门设置的降压变电所 供电。将牵引变电所和降压变电所合建在一起就称为混合变电所。四、接触网（一）接触网的主要类型及基本要求。架设在车顶上方的接触网称为架空式接触；铺设在车厢地板以下部位的接触 网称为接触轨式接触网，也可称第三轨供电网。馈线是连接牵引变电所和接触网 的导线，它把经牵引变电所整流后合乎城市轨道牵引电压的电能馈送给接触网。基本要求：1 .在恶劣的气候条件下机械结构具有稳定性。2 .设备及零件具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力。3 .设备结构简单，零部件互换性强；便于维护、抢修。4 .电动列车受流器与接触网直接接触滑行面，保持平滑过

51、渡无突变。（二）地面架空式接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱和基础等组成。A.接触悬挂：其作用是直接供给电动列车电流，使其正常运行。与电动列 车受电弓直接接触的是接触线。接触悬挂方式很多，地面段主要有简单链形悬挂、 简单悬挂。简单链形悬挂包括承力索、吊弦、接触线；简单悬挂包括吊索、接触 线。B.支持装置：用于支持接触悬挂并将其负荷传给支持或其他建筑物的机构。 包括腕臂、绝缘子、腕臂；腕臂安装在支柱上，用以支持接触悬挂，对地有绝缘, 并起传递负荷的作用；腕臂通过旋转底座固定。接触导线固定在定位器的定位线 夹上，定位器装配在定位管上。C.定位装置：包括支持器、线夹和定位管。定位装置固定

52、接触线的平面位 置，保证接触线与受电弓的相对位置在受电弓滑板运行轨迹范围内，并将接触线水平负荷传给支持装置。定位装置包括定位管和定位器。D.支柱和基础：支柱是接触网中最基本、应用是广泛的支撑设备，承受接 触悬挂、支持装置、定位装置的负荷，并将接触悬挂固定在规定高度。（三）接触轨（第三轨）接触轨系统主要由接触轨、接触轨支架或绝缘子、绝缘防护罩、弯头、连接 板、膨胀接头、锚结、隔离开关、电缆等主要零部件构成。其中接触轨、弯头、 连接板、膨胀接头、锚结一般由接触轨厂家配套。五、“迷流”牵引直流电由高电位向低电位单向流动的特性， 必然会造成电流向电阻小的 方向“失散”，并使“失散区域”内的金属物体产生

53、电腐蚀。这种“失散的电流” 就是“迷流”。需要指出的是“迷流”不是迷失方向的电流，只是不完全依照规定的回路流动的电流，当然这些“失散的电流”最终还是要回到电源的。因此， 迷流即杂散电流。既然流动的直流电就会产生迷流， 而从牵引站输出的正是直流电，因此牵引 变电所在对外供电的同时，自身也在不断地产生着迷流。它会不断地、缓慢地腐 蚀建筑物结构中的钢筋、预埋件等金属物体，因此对迷流流经的范围内的城市建 筑物、地下隧道，尤其是城市轨道交通车站等建筑物构成了巨大危害。为此必须予以足够重视，采取各种措施进行防护。从杂散电流产生的原因可以得到治理的方向， 即按照“堵一排一限”的思路。(1)“堵”一一减少杂散

54、电流量(2)“排”一一设置杂散电流收集网，逐层屏蔽。(3)“限一一限制迷流第六章城市轨道交通信号与通信系统任务一认知城市轨道交通信号系统 一、城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统 (ATC)和车辆段信号控 制系统两大部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、 设备工况监测及维护管理等，是一个高效的综合自动化系统。二、城市轨道交通信号基础设备的组成及作用城市轨道交通信号基础设备包括继电器、信号机、转辙机、轨道电路等。1 .继电器继电器是利用不同触点的组合，完成不同电路联通与断开的电器开关， 它由 线圈、铁芯、衔铁、推杆、中簧片、前接点、后接

55、点等组成。当继电器励磁线圈通电时，衔铁被吸住，推杆升起，中簧片连接前接点，该 组触点连接电路接通。当继电器励磁线圈断电时，衔铁在重力作用下推杆下落， 中簧片连接后接点，连接该组触点电路，同时断开前组触点电路。可见，继电器具有开关特性，可利用它的接电通断电路构成各种控制和表示 电路。2 .信号机城市轨道交通采用色灯信号机，除了车辆段和有道岔的车站外，一般不设地 面信号机。在城市轨道交通中，列车的运行速度不取决于信号的显示，即信号为 非速差信号，允许信号的绿灯、黄灯并不表示列车的运行速度，而是代表列车的 运行进路是走道岔的直股还是侧股。色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。色灯信号机有高 柱和矮柱两种。高柱信号机安装在钢筋混凝土机柱上，主要用于需要显示距离远、 观察位置明显的地方，如车辆段的进段、出段信号机；矮柱信号机安装在信号机 水泥地基上，一般用于信号显示距离要求不远、隧道等安装空间受限制的地方。3 .转辙机在联锁区内的每个道岔处都要设置一台电动转辙机， 用以转换道岔和锁闭道 岔。4 .轨道电路轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。三、地面信号机的设置和显示意义城市轨道交通的地面信号机设于列车运行方向右侧，其地下部分一般安