城市轨道交通车辆基础课件 项目1 城市轨道交通发展及车辆基本知识

项目1城市轨道交通发展及车辆基本知识介绍了世界城市轨道交通和我国城市轨道交通的发展历史,分析了我国城市轨道交通发展现状与趋势,系统概述了我国城市轨道交通车辆发展历程、特点、分类、主要组成、编组和标志等基本知识。课题一城轨车辆的发展与特点1.叙述轨道交通的发展史2.掌握三代车辆的简单控制原理3.总结城轨车辆的技术特点4.熟悉国内外城轨车辆的制造企业1、城市轨道交通发展城轨交通大事件国外城轨交通发展国内三代城轨车辆1853年，有轨马车引入法国，现代轨交雏形1879年，西门子研制以蓄电池为动力的电力机车1827年，美国纽约，第一条有轨公共马车线1863年，英国伦敦第一条长6公里地下铁道1890年，第一条电气化铁路开通，电力牵引时代1662年，法国巴黎首创固定线路与班次无轨公共马车城轨交通大事记1、初步发展阶段（1863年-1924年）2、停滞萎缩阶段(1924年-1949年)3、再发展阶段(1949年-1969年)4、高速发展阶段(1970年-至今)世界城轨交通发展四阶段思考讨论：我国城轨交通发展的历史特点？我国城轨交通的发展与特点：发展阶段：起始阶段开始建设阶段建设高潮阶段调整阶段建设高潮特点：起步慢发展迅速，逐步形成网络政府主导，政府组织运营为主类型多元化注：为2019年10月前数据一、城轨车辆发展国内城市轨道交通在上世纪60年代起步，根据所采用的电气牵引系统的不同，我国城市轨道车辆发展历经以下3个阶段；凸轮调阻车斩波调压车调频调压车123直流电机交流电机1、第一代凸轮调阻车

使用凸轮片逐级改变电阻而实现调速的方式制动方式为电阻制动和空气制动；设有紧急报警按钮，采用自动报站广播，无通话装置电机的功率P=U*I1、当R↑，U、I↓,P↓,电机转速减慢2、当R↓,U、I↑，P↑，电机转速增快ERU2、第二代斩波调压车（斩波调阻车）斩波器中主晶闸管串入牵引电动机电路中，根据晶闸管导通与关断的时间比例不同使牵引电动机端电压的平均值也发生变化，从而实现调速。斩波器工作方式有两种，一是脉宽调制方式，周期不变，改变通电时间；二是频率调制方式，通电时间不变，改变周期P=U0*IEU03、第三代：调频调压车（VVVF）调频调压车通过牵引逆变器来改变频率和电压，实现电机转速（和频率成正比）与转矩的控制近年来我国城市轨道交通车辆的新发展全自动无人驾驶车辆全自动无人驾驶车辆是在没有司机参与的情况下,实现列车的全自动运行。2014年,上海地铁10号线正式启动全自动无人驾驶运营模式,这是我国第一条自动化等级达到最高级(GoA4级)的无人驾驶地铁线路,填补了我国全自动无人驾驶领域的空白。全自动无人驾驶列车可实现自动唤醒、自检、自动运行、精确停车、开关车门、自动洗车、休眠,以及在故障情况下实现远程复位等功能,具有减小人为操作失误的影响,保证操作准确性,缩短发车、折返时间的优点。中国标准地铁车辆2021年6月28日,首列中国标准地铁列车在郑州下线。中国标准地铁列车拥有完全自主知识产权,中国标准覆盖率达到85%及以上,核心技术、关键部件全面自主研发,所有关键零部件均实现自主研发制造。2022年12月21日,中国标准地铁速度120km/hB型车在中车株机公司下线。2023年6月29日,速度80km/h的A型中国标准地铁列车在广州发布,并在广州地铁投入运营。1203列车动力分散布置，车载设备设计紧凑列车车辆连接采用封闭式全贯通通道345678列车运行快速准时，安全舒适列车车体轻量化列车车门数量多列车采用调频调压交流传动列车具有先进的微机控制技术及故障自诊断功能部件设计及材料保证运行及乘客安全，满足故障-安全导向二、城轨车辆特点三、国内外轨道交通制造企业1、国外制造企业目前，已进入中国轨道交通车辆市场的国外巨头主要有:加拿大庞巴迪运输公司(Bombardier)、法国阿尔斯通公司(Alstom)、德国西门子交通技术集团(Siemens)、美国通用电气公司(GE)、日本川崎重工、日本三菱株氏会社、法国阿尔卡特公司等。在轨道运输车辆制造市场上,目前有三大跨国公司占有全球市场50%份额:庞巴迪公司占23%,阿尔斯通公司占18%,西门子公司占14%。课题二城轨车辆的类型与组成1.掌握城轨车辆按不同方式的分类；2.能说出车辆机械部件名称与功能；3.能叙述车辆的电气部件名称与功能；4.能说出车辆主要部件在列车上的位置。1、按车宽分类一、城轨车辆的类型车宽A型车3.0米B型车2.8米1车体长度(mm)①21880190002车辆长度(mm)②22800195203车体宽度(mm)③300028004车体宽度(mm)④≤38005车辆高度(mm)⑤≤38506车内净高(mm)⑥≥21007地板面高度(mm)⑦113011008车辆轴数(mm)449车辆定距(mm)157001260010固定轴距(mm)2200~25002000~2300通过表格对比学习可知道A、B型车由于车宽不同导致载客量不同：城市轨道交通车辆的选型,主要依据线路远期高峰小时的运量大小来确定。高运量为单向运能5~7万人次/h,选A型车;大运量为单向运能3~5万人次/h,选B型车或A型车思考：网上查阅资料说出广州地铁各线路的车辆类型？1、按动力配置分类一、城轨车辆的类型有无动力装置动车（M）拖车(T)城轨列车采用动拖结合，固定编组的方式运行Tc:带司机室拖车Mp:带受电弓动车城轨列车常见的编组有：四动二拖、六动二拖、二动二拖、三动三拖

四动二拖：-A*B*C=C*B*A-；-A=B*C=C*B=A-

三动三拖：=TC1*M1*M3*T3*M2*TC2=六动二拖：-A=B*C=B*C=B*C=A-二动二拖：=Mcp*T=T*Mcp=二动一拖：-A*B*A-设备差异A车：为带有驾驶室的拖车B车：为无驾驶室的动车，一般带有受流装置C车：为无驾驶室的动车，一般装有空压机思考：城轨列车的拖车一般在什么位置，为什么？城轨交通采用六节编组方式:-A+B+C=C+B+A-由此可以知道同一列车的六节车辆车宽一样，即车型一样但同一列车中不同位置的车辆设备有差异。电气控制主电路系统辅助电路系统照明系统列车控制与故障诊断系统乘客信息系统车辆在世界各地类型较多，结构也有差异。广州地铁车体采用整体承载机械紧固模块化结构，由机械部件和电气部件组成。二、城轨车辆组成机械部件转向架车辆连接装置空调通风装置制动与供风装置车体车钩缓冲装置贯通道装置驾驶室客室内装车门系统1、车体车体是地铁车辆结构的主体，用来供旅客乘坐和司机驾驶（有驾驶室的车辆）的部分，其主要作用是承受外部阻力，传递牵引力，隔音、减震和保暖，也是安装与连接其他设备和部件的基础。2、车门系统车门按照安装位置的不同，可以分为客室车门、司机室侧门、客室与司机室通道门、司机室前端疏散门；客室车门按照其结构可分内藏门、外挂门、塞拉门三种结构形式。车门是动作最频繁的设备之一，每个车门由一个门控单元控制。3、转向架转向架是车辆走行装置，又称走行部，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受并传递来自车体及线路的各种载荷，缓和其动力，是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一4、车辆连接装置车辆连接装置包括车钩缓冲装置和贯通道装置。前者是实现车辆与车辆之间的编组连接，传递和缓和列车的纵向力；后者是实现载客车辆之间的连通，可有效地调节各客室的乘客分布，也便于在发生紧急情况时疏散乘客。5、制动和风源系统动车和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，实现在规定的距离内安全停车和防止静止车辆溜走，保证行车安全。城轨车辆的制动装置不仅安装了常规的空气制动装置，还在动车车辆上安装有再生制动和电阻制动装置，有些车辆还装有磁轨制动装置。风源系统包括压缩空气机组（由压缩机、干燥器和过滤器组成）、各类空气阀件、空气管路和储风缸等组成。

6、电气牵引装置电气牵引装置在地铁车辆中占有十分重要的地位，它是由受流器、高速断路器、牵引逆变器及控制单元、牵引电动机、制动电阻、联轴节和齿轮箱等组成。6、电气牵引装置牵引逆变器的作用是在牵引工况将受电弓获取的DC1500V或DC750V直流电源转换为三相变频变压电源，驱动装在动车转向架上的三相牵引电动机，把电能转化成列车动能；在制动工况电机转变成发电机把列车动能转成电能返回接触网产生再生制动与电阻制动。7、辅助电源辅助电源系统是指三相交流380V电源、低压直流电源和蓄电池，其中低压直流电源包括110V直流电和24V直流电。380V交流电的负载有：空气压缩机、空调系统、各类风机、220V插座等；110V直流电的负载有：有触点控制电路、各系统的电子控制电路、照明电路、指示灯、车门驱动系统、广播系统、乘客信息显示系统、紧急通风电源等。

8、列车乘客信息系统乘客信息系统包括信息及诊断系统、广播报站系统、PIDS。9、列车控制和故障诊断系统通过列车/车辆总线与各节车各子系统/设备的微机控制单元连接在一起，建立实时通讯联系，进行指令、状态信息的传输，实现列车状态的控制、监测、数据存储和故障诊断及人机界面交流。

10、空调与通风系统空调安装在车顶，每辆车设有二个车顶一体式空调单元，其作用主要是为乘客提供通风和温度调节和除湿。在通风机作用下，新风从吸风口吸入，与从客室来的回风混合，再经过过滤、冷却后由风道均匀地送入客室。司机室是由单独的风道送风。同时空调柜里设置一个紧急逆变器，用于断电情况下，车厢紧急通风供电。三、车辆设备的布置

1、车辆设备的布置

设备位置车顶设备车内设备车底设备说说你知道的车顶设备、车内设备、车底设备名称？司机室布置1附加风缸2辅助逆变器3牵引逆变器4制动电阻5网关阀6低压箱7制动模块8智能阀A车布置B车布置1附加风缸2高压箱3风源模块4蓄电池5辅助逆变器6智能阀7蓄电池8制动模块9低压箱C车布置1附加风缸2辅助逆变器3牵引逆变器4制动电阻5智能阀6低压箱7制动模块8网关阀12安全可靠经济3456重量分配均匀安装和维修方便车内空间最大化整车电路布置符合技术规定车辆设备布置原则课题三城轨车辆的编组与标识1.熟悉常见列车的编组形式;2.能区别车辆的车侧与车端；3.能按标准的方法对车辆设备进行编号标识;4.能根据设备的标号快速找到设备的位置。一、车辆的编组

编组单元：车辆通过车钩连接成一个相对固定的编组称为一个编组单元注：一列车可以由一个或几个单元编组而成决定车辆编组的主要因素有：运营密度、客流大小、站间距离、舒适度、安全可靠性、工程投资、线路坡度等地铁车辆常见编组形式城轨车辆常见于4节、6节或8节编组运行，采用电动车组的形式。

编组形式：六动二拖、四动二拖、三动三拖、二动二拖、二动一拖六动二拖：-A=B*C=B*C=B*C=A-

四动二拖：-A*B*C=C*B*A-；-A=B*C=C*B=A-

三动三拖：=TC1*M1*M3*T3*M2*TC2=二动二拖：=Mcp*T=T*Mcp=二动一拖：-A*B*A-讨论：广州地铁各线路的编组形式？“－”表示全自动车钩；“=”表示半自动车钩；“*”表示半永久车钩

二、车辆的编号通常每辆车都有自己的固定编号，但各城轨车辆制造商或运营商的编号方式不尽相同。以广州地铁为例：三、车侧、车端定义1、车辆的车端、车侧的定义车端定义：A车的1位端是带全自动车钩的一端；B车的1位端是与A车连接的一端；C车的1位端是与B车连接的一端。车辆的另一端就是2位端。车辆的车侧定义:人位于2位端，面向1位端，人的右侧就是该车辆的右侧（二位侧），人的左侧就是车辆的左侧（一位侧）C车B车A车

全自动车钩半永久牵引杆半永久牵引杆半自动车钩列车左侧列车右侧1位端2位端1位端1位端2位端2位端A车右侧（二位侧）A车左侧（一位侧）驾驶方向B车左侧（一位侧）B车右侧（二位侧）C车左侧（一位侧）C车右侧（二位侧）2、列车车侧的定义以司机位主体，司机坐在驾驶端座位上，司机的右侧就是列车的右侧，司机的左侧就是列车的左侧A车B车C车驾驶方向列车右侧列车左侧四、车辆设备的编号与标识

3、转向架和轴的编号转向架编号：

转向架1位于1位端，转向架2位于2位端车轴编号：

从1位端至2位端依次连续编号为轴1、轴2、轴3、轴44、车门和座椅的编号（1）门页是从1位端开始至2位端，车辆的左侧是从小到大的连续奇数，即1、3、5、7┉┉；右侧是从小到大的连续偶数，即2、4、6、8……。（2）车门是由两个门页号码合并而成。如1/3，2/4号门。（3）座椅是从1位端到2位端编号，左侧为奇数，右侧为偶数。5、空调单元的编号每辆车的车顶有2个空调单元，位于1位端的空调单元称为空调单元1，位于2位端的空调单元为空调单元2。

6、其它编号与标记车窗、扶手、立柱、吊环、照明灯、指示灯、扬声器等设备也采用同样的编号方法。而车辆的重量、顶车位置、应急设备位置等必须用相关符号或文字在规定位置作出明确的标记。123456能说出城轨交通常见的编组形式熟悉地铁车辆的编号规律能辨别的车辆的车侧与车端能看懂车辆设备的编号与标识能根据设备编号快速找到设备位置能对车辆设备进行规范编号与标识重点课题四城轨车辆的技术参数车辆主要尺寸车辆限界1324车辆性能参数车辆动力1.熟悉常见的车辆参数及定义;2.能了解车辆的主要尺寸参数3.明确车辆限界的含义4.清楚性能参数对车辆含义;5.主要尺寸参数对车辆运行的影响；6.车辆在运行过程中的各种受力分析。一、车辆性能参数

车辆技术参数一般有性能参数和主要尺寸参数两大类。主要是用来概括车辆技术规格的相关指标，从而在总体上表征车辆性能及结构。自重载重轴重轴配置最高运行速度通过最小曲线半径制动形式冲击率列车平稳性指标转向架安全性指标性能参数1、车辆自重：车辆在整备状态下的本身结构及设备组成的全部质量；广州地铁一号线A车自重33T，B、C车自重36T。2、车辆载重：在正常情况下，车辆允许的最大装载质量。3、轴重：指按车轴形式及在某个运行速度范围内，车轴允许负担的最大质量，地铁轴重一般不超过16T。总重=自重+载重≤轴重*轴数例如：一节车辆自重36吨，轴重为16吨，得出：载重≤16*4-36=28吨4、最高运行速度：车辆设计时，按照安全及结构强度等条件所决定的车辆最高行驶速度；并要求连续以该速度运行时车辆具有足够良好的运行性能。地铁的设计速度大多数为90km/h左右。5、通过最小曲线半径：指配备某种类型转向架的车辆在站场或车辆段调车时，所能安全通过的最小曲线半径。当车辆在此曲线段上行驶时不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体底架或与车下其他悬挂物相碰。6、制动形式：指车辆获得制动力的方式，有摩擦制动、再生制动、电阻制动及磁轨制动等多种形式。7、冲击率：由于工况改变引起的列车中各车辆所受到的纵向冲击。在城轨车辆中，主要用于说明车辆本身电气及制动控制系统所应达到的冲动限制。8、列车平稳性指标：列车平稳性是评定旅客舒适程度的主要依据，反映了车辆振动对人体的感受的影响，其数值越大，说明车辆的稳定性越差，通常，车辆的平稳性指标值应小于2.7。9、转向架安全性指标：反映转向架运行平稳、稳定性的指标，主要包括脱轨系数、倾覆系数和轮重减载率等。123456车辆长度：车钩呈锁闭状态，两端车钩连接面之间的距离车辆最大宽度：车体横断面，最宽的尺寸最大高度：车辆顶部最高点到钢轨面的距离车辆定距：同一车辆两转向架中心之间距离固定轴距：同一转向架两车轴中心线间的距离车钩高：车钩中心线与钢轨轨面的距离底板面高度：车体底板面与钢轨顶面的距离7二、车辆主要尺寸ABCA:车辆长度B:车辆定距C:固定轴距D:车体长度D

2、广州3号线地铁车辆的主要参数（1)地铁车辆的主要技术参数车辆形式B型轨距1435mm列车编组-A*B*A-(A：带司机室和受电弓的动车，B：拖车)列车长度59940mm单节车辆长度(跨车钩连接面)≤19980mm车辆宽度2800mm广3号线参数介绍视频

2、广州3号线地铁车辆的主要参数车辆高度(轨面至车顶高、新轮、不含受电弓)不含排气口及空调单元≤3800mm含排气口及空调单元≤3855mm受电弓落弓高度3875mm轴距2300mm转向架中心距12600mm车轮直径840(新轮)／805(半磨耗)／770(全磨耗)mm轮缘厚度32mm轮对内侧距1553+3-0mm

2、广州3号线地铁车辆的主要参数最高运行速度

120km／h车辆地板高度1130mm车钩距轨面高度720mm供电方式(正线)架空刚性接触网额定电压DC1500V受电弓工作高度175～1600mm

2、广州3号线地铁车辆的主要参数车辆高度(轨面至车顶高、新轮、不含受电弓)不含排气口及空调单元