动车组车辆构造与设计第06章城市轨道交通动车组

兰州交通大学机电学院机车车辆系商跃进欢迎学习动车组构造第6章城市轨道交通动车组一、城轨交通的类型及特点二、城轨车车体的特征三、城轨车车体组成四、上海地铁动车组五、上海地铁车辆车体六、独轨交通七、新交通系统八、磁悬浮列车第一节城市轨道交通概要一、城市公共交通发展过程

二、现代城市公共交通体系三、城市轨道交通产生的原因

四、城市轨道交通的类型及特点一、城市公共交通发展过程马车时代（骆驼祥子）有轨电车时代轨道交通时代公共汽车时代传统地面交通时代（旅行速度：10~15km/h）现代立体交通时代（地上、地下、高架。旅行速度：40~50km/h）二、现代城市公共交通体系城市公共交通道路交通轨道交通其他交通公共汽车无轨电车地下铁道有轨电车出租汽车城市快速铁路轻轨交通独轨交通索道缆车航空轮渡三、城轨交通产生原因1、城市发展的需要2、环保节能的需要电气轨道交通被誉为“绿色交通”。3、自身优点突出立体交叉、自动控制、方便快捷、安全可靠、时时刻刻。（解决城市交通矛盾的唯一途径）a、扩展（摊大饼）型b、辐射（卫星城）型（运量增大、通勤范围增加）图1城市发展类型（住房紧张、交通拥挤、污染严重）单程1小时内可达到的范围。形式单向客运量(人次/h)旅行速度（km/h)可到达的距离(km)

地铁3万~8万35~4030轻轨2万~4万30~3530独轨1万~2万30~3515公汽6千~8千12~2015四、城轨交通的类型及特点历史名词，泛指高峰小时单向运输能力在3万人~7万人左右的大运量轨道交通系统,线路全部或大部分在地下。投资昂贵（5千万美元/公里）、建设周期长（10~15年）、线路全封闭。车速最高90km/h，平均40~50km/h，行车密度1.5min~2min;电动车组6~8辆dc750v或dci500。全球约5千公里。单向小时运输能力在6万~8万人左右的大运量轨道交通，建于城市内部或内外结合部，以城市公共交通客流为主。可分为市郊铁路（与干线相连）和城铁。单向小时运量1万人~3万人左右的中运量轨道交通，线路为地下、地面和高架混合型。分为准地铁和现代有轨电车。造价仅为地铁的1/2~1/5。车辆有4轴车、单镀6轴双节车和双镀8轴双节车。单向小时运量5千~2万人的小运量轨道交通。车辆在1根高架轨道上运行。分为跨座式和悬挂式。造价仅为地铁的1/3。1、地下铁道(Metro)2、城市铁路3、轻轨交通（LightRailTransit）4、独轨交通5、新交通系统泛指新型轨道轨道公共交通系统；特指自动控制的中运量快速轨道交通。包括导轨交通和磁悬浮交通等。第二节城市轨道交通车辆结构特点一、地铁动车组二、独轨交通三、新交通系统四、磁悬浮列车

一、地铁动车组

（一）地铁车辆组成

（二）上海地铁动车组

（一）地铁车辆组成

1、车体

2、转向架

3、车辆连接装置

4、制动装置

5、受流装置

6、车辆电气系统

车体分有司机室车体和无司机室车体两种。车体均采用整体承载的钢结构或轻金属结构，以达到满足强度、刚度要求的同时最大限度地减轻自重。它由车顶、底架、端墙、侧墙、车窗、车门等组成。

1、车体城轨车车体的特征：1、动车组（4~11辆编组）2、座位少、定员多，设备简。3、自动门、数量多，开度大（上海地铁每侧5扇三对开门开度1.9m*1.3m)。

4、轴重小、车体轻、整体担。5、防火严、环保好、外观美。

2、转向架

转向架安装于车体与轨道之间，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受并传递车体与轨道之间的各种载荷并缓和其动力作用。一般由构架、轮对轴箱装置、弹簧悬挂装置和制动装置等组成，有动力转向架和非动力转向架之分，动力转向架装有牵引电机及传动装置。

转向架

3、车辆连接装置

包括车钩缓冲装置和贯通道，车钩是连接车辆使其编组成列车，并传递纵向力的一套装置。通常在车钩的后部装设缓冲装置，在车钩传递纵向力时缓和车辆之间的纵向冲击。通过车钩还可将车辆之间的电路和空气管路进行连接。贯通道是车辆与车辆之间的客室连接通道。

车辆连接装置

4、制动装置

制动装置是保证列车运行安全所必不可少的装置。不管是动车还是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或在规定的距离内停车。车辆制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动和磁轨制动等先进的装置。

制动装置

5、受流装置

从接触网或导电轨将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。受电弓受流器：属上部受流，弓可升可降，形状如，适用列车速度较高的干线电力机车上。上海、广州等地铁采用这种方式。

受流装置6、车辆电气系统

车辆电气包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。按其作用和功能可分为主电路系统、辅助电路系统和电子与控制电路系统3个部分。

（二）上海地铁动车组1、车型2、特点3、车体上海地铁二号线——张江高科1、车型

一号线96辆车按其功能相设备配置的不同分为A型车(带司机室的拖车)、B型车(设有受电弓的动车）及C型车(设有压缩机组的动力）。由A、B、C三种车组成动拖比为2：1的动车组单元。目前为六节编组．根据客流需要．将来可以八节编组。上海地铁（6辆）：A-B-C-C-B-A或A-C-B-C-B-A上海地铁（8辆）：A-B-C-B-C-B-C-A或A-C-B-C-B-B-C-AA-头车；B-带弓动车；C-不带弓动车2、特点动车组采用直流斩波调速方式；动车组具有再生制动、电阻制动及摩擦制动三种制动形式；车体由大型挤压铝台金型材焊接而成；结构简单的无摇枕轻型转向架；较完善的列车诊断显示系统；良好的客室通风及夏季制冷空调系统。3、车体

钢结构：车体的基础结构设计成轻型、整体承载全焊接铝合金结构。底架为无中梁且成上拱型．其最大上挠度约10毫米。这样在满载时．地板面挠度近似零．以保持水平。底架由地板梁、侧梁、横梁和牵引梁组成。地板梁为挤压中空铝型材，由2.5mm厚上下翼板、腹板和六块筋板组成，宽520mm、高70mm，与车体等长。5块地板梁拼焊成地板；侧梁为壁厚4~6mm、宽200mm、高324mm、与车体等长的挤压中空铝型材；A车底架前端设撞击能量耗散区，用于意外撞击时吸收纵向冲击能量；车体每侧侧墙被门窗分割成6块带窗框和窗间壁或门间壁的挤压铝型材部件；车顶两侧小圆弧为与车体等长的中空铝型材，中间大圆弧为与车体等长带纵向加强杆件的挤压车顶板；车体表面经喷九处理．以提高表面强度。内装饰：内壁板涂隔音涂料，外墙板与内装饰板之间填充矿渣棉等保温材料（现车发泡）。门窗：客室每侧5门4窗，车门开度1.9m*1.3m；A车前端中央设应急安全疏散门和可伸缩套节式踏级板。二、独轨交通1、定义

2、类型及组成3、世界独轨交通发展简史

4、国内外独轨车辆1、定义

独轨交通，国外也称为独轨铁道，是指车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统。单轨车雏形2、类型组成跨坐式独轨车辆独轨铁路按结构型式分为跨座式（ALWEG型)和悬挂式(SAFEGE型）。（1）跨座式独轨铁路：车体重心在轨道梁上方，运行时车体跨坐在轨道梁上。（2）悬挂式独轨铁路：车体重心在轨道梁下方，转向架悬吊着车体沿轨道梁运行。悬挂式空中列车系统详细介绍3、世界独轨交通发展简史

独轨交通历史悠久，早在1821年英国人P.H.Palmer就开始了独轨铁路，并因此而获得发明专利。1824年在伦敦船坞为运送货物修建了世界上第一条独轨铁路，这比1825年开通的蒸汽机车牵引的铁道线路还早。当时采用木制轨道，用马来牵引着前进。

1888年法国人在爱尔兰铺设了约15km的跨座式独轨铁路，用蒸汽机车牵引，从此有动力的独轨走向实用化阶段，但因为车辆摇摆、噪声大等原因1924年这条线路停止运营。

1893年德国人Langen发明了悬挂式独轨车辆，1901年在伍珀塔尔开始运营，长度13.3km，其中10km线路跨河架设，成为利用街道上空建设独轨铁路的先驱。这条线路至今仍在使用，成为该市的一个历史景观，并在交通系统中发挥着重要的作用。第二次世界大战后，随着科学技术的进步，独轨铁路的技术逐渐成熟，轨道、车辆和通信信号设备都有了很大的发展，再加上独轨铁路可以利用公路和河流上方空间，独轨技术受到一定的重视。1958年瑞典出生的德国工业家AxelLennartWenner-Gren研制出跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎的独轨交通制式，即目前所称的ALWEG型。后来，美国、日本、意大利等许多国家都建设了这种形式的独轨铁路。美国独轨车辆日本独轨车辆4、乘重庆城市单轨列车感受乘重庆城市单轨列车感受新华社电重庆成为中央直辖市8周年之际，西部大开发首批十大重点工程之一的重庆轨道18日正式开通。这个长达14.35公里的中国第一条跨座式单轨交通系统，大部分轨道架在空中，少部分又像地铁轨道一样钻入地下，独具山城特色时间：2005年06月19日08:18来源：扬子晚报重庆单轨简介-豆丁网

5、空中悬挂列车或两年内落沪东方网5月9日消息：坐在安静的空中悬挂车厢中，穿梭于高楼大厦之间，沿途美景一览无余……昨天开幕的首届中国(上海)国际技术进出口交易会(以下简称上交会)描绘了这样一幅城市交通图景。这是一项起源于欧美的悬挂式空中列车技术，而这样的场景或许未来几年内会在上海出现。国际空列集团董事长陈长桂昨天告诉记者，上海目前已经有三个区初步规划了线路，按照现有客流建议4节编组最为恰当。世界首条悬挂式空中列车德国乌波塔尔线，距今已无事故运行110年（东方网资料图片）空中悬挂列车或两年内落沪每小时载万人暴风雪天照开上交会：空中列车有望落地上海解决最后一公里难题[东方新闻]高清三、新交通系统1、新交通系统的定义2、新交通系统的特点3、新交通系统的类型4、天津导轨交通1、新交通系统的定义新交通系统（newtransportsystem）是新开发的具有高速、准点、舒适和污染小的交通方式及其运行服务系统的总体，是20世纪60年代出现的不同于传统运输方式的新型交通工具，为克服现有交通方式在环境和经营上的缺陷，或为满足现有运输方式难以适应的运输需求而开发的新交通方式和新运营服务的总称

未来新交通系统展示特指：导轨系统2、新交通系统的特点1、特点又称导轨系统，车辆比地铁和轻轨车辆小，运量与独轨相当。车辆外形类似于公共汽车，采用电力驱动，橡胶轮走行，在全隔离的专用通道上行驶，靠专用的导向轨导向。2、与独轨车辆的异同（1）相同点：均采用高架专用轨道，橡胶轮走行，适用于大坡道，小半径曲线，噪声低、安全性好，造价比地铁低。（2）不同点：车辆小，成本低，自动化程度高，导向机构简单，维修方便。3、新交通系统的类型按导向方式不同分为：中央导向和侧面导向。1、中央导向方式

线路中央设导向轨，车辆底架下部对应部位设导向轮。走行橡胶轮在两根主梁上行驶，导向轮贴靠线路中央凸出的导向轨导向。2、侧面导向方式线路两侧矮墙上设导向轮滚道，车辆走行装置外侧水平配置导向轮。走行轮在线路上行驶，导向轮沿线路两侧的导向轨滚动导向。4、天津导轨交通该工程总投资1.9亿元,全线长7.86公里，设有14个车站，是一条纵贯天津开发区西部南北方向的轨道交通线。

这个集公共汽车和轻量轨道交通优势于一体的现代导轨电车项目，采用法国劳尔公司开发的系统和车辆，具有节能环保、无污染、噪音低、方便快捷、人性化设计等优点，是当今世界最先进的城市公共交通系统之一。

据劳尔公司介绍，现代导轨电车的牵引系统、电机和制动系统均采用了当今世界最先进的技术：车辆使用橡胶轮胎，其轨道嵌入地面，槽内镶有高科技胶垫，车轮在高速行驶时，震动小、无噪音，且对路面的损坏程度低。

这种导轨电车目前在欧洲开始推广流行，在中国则是首次运用天津导轨交通.flv四、磁悬浮列车（一）、发展（二）、类型与特点（三）、组成（四）、悬浮原理（五）、推进原理（六）、导向原理（七）、关键技术（一）、磁悬浮技术的发展1、国外磁悬浮技术的发展2、国内磁悬浮技术的发展1、国外磁悬浮技术的发展磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年HermannKemper先生就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。根据当时轮轨极限速度的理论，科研工作者们认为，轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时350公里左右，要想超越这一速度运行，必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。这种认识引起许多国家的科研部门的兴趣，但后来都中途放弃，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV(MagneticallyLevitatedTrains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录。德国和日本两国在经过长期反复的论证之后，均认为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列车在本国投入运营。我国研制的磁悬浮概念列车出现在2002年乌鲁木齐经济贸易洽谈会上。目前正在研发的课题被称作“中华06号磁悬浮列车之概念设计”，采用的是管道真空、永磁补偿悬浮等一系列高新技术，设计出的一套真空磁悬浮管道输送系统已获成功。其中吊轨式磁悬浮结构在国际上尚无前例，与德国TR系列、日本MLX系列相比，在关键技术上（如吊轨系列、永磁补偿悬浮等）有所创新。据介绍，这个系列磁悬浮列车首期商业运行速度可达每小时600公里，其运载能力为火车的1.4倍，而造价仅为国外产品的一半。

2、国内磁悬浮技术的发展

目前，中国对磁悬浮铁路技术的研究还处于初级阶段。经过铁科院、西南交大、国防科大、中科院电工所等单位对常导低速磁悬浮列车的悬浮、导向、推进等关键技术的基础性研究，已对低速常导磁悬浮技术有了一定认识，初步掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术。继1994年西南交大成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30公里的磁悬浮列车试验之后，由铁科院主持、长春客车厂、中科院电工所、国防科技大学参加，共同研制的长为6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行试验线的轨距为2米、长36米、设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验，并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功，为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础，填补了我国在磁悬浮列车技术领域的空白。

（二）、类型与特点1、特点磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。

2、类型常导磁吸型：电磁悬浮系统（EMS系统），以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输。超导磁斥型：电力悬浮系统（EDS系统），以日本MAGLEV为代表，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。（三）、磁悬浮列车组成悬浮系统推进系统导向系统（四）、磁悬浮列车工作原理

磁力悬浮、导向，线电机驱动。1、常导磁吸型电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

2、超导磁斥型

电力悬浮系统（EDS）在车辆底部装设超导磁体，在轨道两侧铺设一系列铝环线圈，车辆上装设机械辅助支撑（支撑轮、弹簧悬挂装置）。给车辆上的超导磁体通电后，在其周围产生强大场，车辆运行时，轨道两侧的铝环线圈切割磁力线，产生感应电流，该感应电流在闭合铝环线圈周围产生感应磁场，该感应磁场于超导体磁场产生的电磁斥力提供了稳定的支撑。机械辅助支撑在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑（因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮）。MLX-01磁悬浮高速列车磁悬浮列车导轨装置（1）、悬浮与推进系统工作原理磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。线性电机可以看成是将旋转电机切口展开后的结构。一般采用单边短定子型式交流异步电机，即将线性异步电机的初级绕组（即电机的定子）安装在车体底部，次级（即转子）安装在线路上。从结构上讲，转子实质上是一条沿线路铺设的铁铝（或铜）复合而成的金属轨，称作反应轨或反应板。从改善电机性能上来讲，定子铁心与反应板之间的气隙越小越