城市轨道交通概论（第2版）课件：车辆系统

车辆系统车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY21车体

2

走行装置和连接装置

3电传动及其控制

4车辆限界

5中低速磁浮车辆本章目录车体1车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY车辆组成特点及主要技术参数

城市轨道车辆特点主要有：较强的载客能力，良好的动力性能，安全可靠，舒适的缓解以及适合的牵引特征。

城市轨道车辆的分类主要有：按牵引动力配置分类，按车辆规格分类，按车辆制造材料分类三种分类方式。其中按照牵引分类方式可以将车辆分为车辆自身基友动力装置的动车和车辆不装备动力装置的拖车。按车辆规格方式分类可以将车辆分为重型车辆和轻型车辆。按车辆制造材料分类则主要有钢骨车，铝合金车和新材料车几大分类。

城市轨道车辆一般由车体、转向架、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备和车辆电气系统7部分组成。

城市轨道车辆的主要技术参数主要包括车辆性能参数和车辆主要尺寸。其中车辆性能参数主要包括：自重、载重及容积；构造速度；轴重；每延米轨道载重；通过最小曲线半径；轴配置或轴列数；最大起动加速度；每t自重功率指标；供电电压；制动形式；座席数及每平方米地板面积站立人数。车辆的主要尺寸包括：车辆最大宽度、最大高度；车体长宽高；车钩中心线距轨面高度；地板面高度；车辆定距。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY车体结构

轨道交通车体一般具有以下特征：

（1）一般互联形成为电动车组，有单节、双节和三节式等，可根据运营要求编列运行。有头车（即带有司机室车）和拖挂车以及带动力车和不带动力车之分。

（2）由于服务于城市居民的市内交通，在车内的平面布置上有其特征，例如座位少、站位面积大，车门多且开度大，内部设备较简单等。

（3）重量的限制较为严格，特别是对于高架轻轨和独轨车辆。满载和空载的差异较大。

（4）对车体材料的防火要求特别严格。

（5）对车辆的隔音、吸音要求严格

（6）为使车体轻量化，对于车体结构一般采用铝合金中空截面挤压型材，构成整体承载筒形结构。

（7）车辆的外观造型及色彩都应美化和城市景观相适应。

车体承载结构一般由底架、侧墙、端墙和车顶4部分组成。

车体内部结构主要包括地板、天花板、内墙板、门槛等。

车内设备主要包括：立柱及扶手、座椅、车窗、车门、客室贯通道、客室空调及司机室。

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INTERNALUSEONLY主要技术标准

（1）在正常运行条件下，车体结构设计寿命至少为30年。

（2）车体结构强度能满足各种架车、起吊、救援、调车、连挂、编组列车回送车辆段等工况条件下所承受的动载荷、静载荷及冲击载荷的要求；且不产生永久变形及损坏。

（3）车体内部结构材料应采用阻燃或不燃性材料，应具备极好的防火性能。

（4）车体的地板、车顶、内侧墙内均需填充阻燃型的隔热材料（例如超细玻璃丝棉或更好的材料）；表面依据需要涂以隔音阻尼浆，以确保车辆具有良好的隔热隔音性能。

（5）客室门门框上应设紧急开门装置，供乘客在紧急情况下自行操作打开车门。

（6）车辆之间为贯通道时，该处应具有良好的隔音隔热性能。风挡材料应考虑阻燃、隔音及抗老化能力；渡板应防滑、耐磨，并能承受超员载荷（9人/m2）的站立条件。

（7）车内应设置安全设备和设施：

1）每个客室宜设两台灭火器，司机室设1台灭火器，灭火器适宜电气设备的灭火。地铁车辆还需设置紧急疏散门，紧急脚蹬处应设置扶手，脚蹬防滑。

（8）车内应设置标识牌、警示牌等辅助设备

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INTERNALUSEONLY主要技术参数

根据《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104—2008）中的表5（见表5表5-1-1），车辆按不同技术制式划分成A、B、C、D、L与单轨车等类型，分别对应高运量、大运量和中运量的线路运能。在此将车体的有关技术参数列于表中。表5表5-1-1中的A、B型车为地铁车，C型车为铰接轻轨车，D为低地板铰接轻轨车，L为直线电机车辆。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY各类车型车体的主要参数/m项目名称A型车B型车C型铰接车D型铰接车L型车单轨车车长22.119.0

17.0814.8车宽3.02.82.62.62.82.98车高3.83.83.73.73.6253.84/5.3转向架中心距15.712.6

11.149.6固定轴距2.52.31.91.92.02.5车厢地板高度1.131.100.950.350.931.13案例

近代城市轨道车辆的车体金属结构由侧墙、车顶、端墙以及地板或空腹型材加强的地板所构成的一个带门窗切口的薄壁筒形整体承载结构。为了尽可能地降低车辆的自重（这对于降低高架轻轨和独轨线路的工程造价更具有现实意义），一般均采用全铝合金结构或不锈钢结构，并广泛采用大型中空截面挤压型材，在保证车体具有足够强度和刚度前提下，使材料得到最充分的利用。在本章中采用上海地铁车辆的车体为例，分析其结构及组成。

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INTERNALUSEONLY筒形结构车体断面结构型式上海地铁车辆车体走行装置和连接装置2车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY走行装置及其结构型式

城市轨道交通车辆的车体一般支承在起承载、走行和导向作用的走行装置上，也称为转向架。它承受车体底架以上各部分的重量，产生轮周牵引力和制动力，缓和冲击，是实现车辆运行的“硬件”部件。车体与转向架之间可以相对转动，便于通过曲线。为了提高车辆运行的平稳性和舒适度，在车体与转向架构架之间或转向架构架与轮对之间设有弹性较大的悬挂装置。为了保证车辆在运行时减速或在规定的距离停车，在转向架上还设有制动装置。

走行装置的结构型式按照有无动力可分为动力转向架和非动力转向架两大类，其中动力转向架增加了牵引电机及其配套设备。根据走行副的类型可分为钢轮钢轨系统转向架和橡胶轮系统转向架。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY走行装置的组成

转向架的类型繁多，结构各异，但其作用原理和基本组成部分又都是十分相近的。一般转向架由轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、制动装置、构架和转向架支承车体的装置组成。

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INTERNALUSEONLY地铁车辆动力转向架法国RX656带橡胶轮转向架转向架主要技术要求及主要技术参数

（1）构架应具有足够的强度和抗疲劳性能；能承受超员载荷和最高速度达到80km/h的运行工况下所遇到的各种应力现象。

（2）采用焊接式构架，以减轻自重；构架材料应采用焊接性能好、疲劳强度高的合金钢。

（3）一系悬挂弹簧采用适当刚度的橡胶弹簧或螺旋钢弹簧，确保抗磨耗和优良的过曲线性能。

（4）二系悬挂采用空气弹簧，配以高度控制阀，确保舒适性和基本恒定的车辆地板面高度。

（5）接地装置应保证良好接地，并能承受足够的接地电流

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INTERNALUSEONLY转向架主要技术参数

钢轮钢轨系统（四轴车）车辆类型A型车B型车C型车低地板车转向架类型无摇枕二轴转向架H型构架独立轮转向架最高运行速度(km/h)80最大轴重(t)≤16≤14≤11≤11车轮直径(新轮)(m)φ840φ760φ630固定轴距(m)2.2~2.52.1~2.21.8~1.91.8~1.9平稳性指标W值≤2.5车钩牵引缓冲连结装置

车钩牵引、缓冲连结装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一，它是用来连接列车中各车辆，使彼此保持一定的距离，并且传递和缓和列车运行中或在调车时所产生的纵向力或冲击力。其主要技术要求包括：车钩、缓冲器及与车体的连接件应满足一定的抗拉和抗压强度要求；车钩接触面应紧密贴合；连挂后自动锁定。保持车钩和车辆中心线一致，在接合范围的25%之内必须对中；在连挂和解钩时，半永久车钩应能支承贯通道的载荷（9人/m2）；车钩应采用相同型号的弹性缓冲器，弹性元件的寿命不少于10年。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY密接式车钩缓冲装置及其动作原理自动车钩缓冲装置及其动作原理特殊转向架简介

主要包括独立轮转向架、径向转向架、单轨车转向架、新交通系统车辆走行装置、磁悬浮车辆转向架。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY跨坐式单轨转向架中央导向式走行装置悬挂式单轨转向架侧面导向式走行装置电传动及其控制3车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY传动控制技术发展

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INTERNALUSEONLY电传动和控制技术发展过程传动方式

电动车辆的动力来自牵引电动机，目前世界各国城市轨道车辆采用的牵引电动机有两大类，即旋转电动机和直线电动机。直线电机工作原理车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY制动装置

城市轨道车辆所采用的制动，按制动时列车动能的转换方式或制动力获得的方式，可分为两大类：即摩擦制动和动力制动。由于动力制动的效率随着车辆运行速度的降低而下降，所以一般在高速时施行动力制动，当车辆速度降到一定程度后则采用摩擦制动。另外，在动力制动不足时，需同时施行摩擦制动，在地铁和轻轨车辆上最常用的摩擦制动装置为空气制动机。自动制动机原理图车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY制动装置主要技术要求及主要技术参数

主要技术要求包括：（1）制动优先级应为：再生制动、再生/电阻联合制动、电阻制动、摩擦制动。（2）电气制动和摩擦制动之间过渡平滑，不产生较大的冲动。（3）停车制动应确保车辆在超员载客工况下、不依靠空气制动而停在一定的坡道上。（4）风源装置的安装应采用弹性固定件，以减少噪音和振动。（5）风源设备的设置位置应易接近，便于日常检查和故障维修。

制动性能主要技术参数表轨道交通模式钢轮钢轨系统（二轴车）独轨车新交通系统磁悬浮系统车辆类型A型车B型车C型车低地板车跨座式以新加坡为例TR07型最高运行速度km/h≥80≥70808051.5450常用制动减速度m/s21.01.11.21.11.01.0紧急制动减速度m/s21.21.3＞2.731.25＞1.3＞1.3车辆限界4车辆系统仅供内部使用FOR

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INTERNALUSEONLY限界定义

轨道交通列车沿固定轨道在特定的空间中运行。根据各种特性和参数，经计算确定的特定的空间断面尺寸，称为限界。轨道交通的限界是列车安全高速运行的保证，各种建（构）筑物和设备均不得侵入其中。限界分类

轨道交通的限界分为车辆轮廓线、车辆限界、设备限界、建筑限界和接触网或接触轨限界。其中起控制作用的是设备限界和建筑限界。限界是根据车辆外轮廓尺寸线及技术参数、轨道特性、各种误差及变形，并考虑列车的运动状态等因素，经科学分析计算而确定的。限界基本内容

限界的基本内容主要包括：基准坐标系、车辆轮廓线、车辆限界、设备限界、建筑限界以及曲线偏移等。车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY限界制定原则（1）限界应保证列车安全、高速、正常地运行。确定的限界应经济合理，安全可靠，且满足各种设备和管线安装的需要。（2）限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特性、受电方式、设备及管线安装、施工方法等因素，进行综合分析计算确定。（3）限界制定中，对结构施工、测量、变形误差、设备制造和安装误差以及在施工、运营中难以预计的其他因素在内的安全留量等，都应分别进行研究并予以考虑。（4）限界一般按平直轨道的条件制定。曲线段和道岔区的限界应在直线地段限界的基础上，根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径、超高和不同的道岔类型分别进行加宽和加高。（5）设备限界与车辆限界之间的间隙主要为安全预留量，应全面考虑横向安全留量和竖向安全留量。制动限界的主要技术参数

序号项目名称单位明珠线二期莘闵线1车型

A型车C型车2车体计算长度m22.119.03车体最大宽度mm300026064车辆最大高度mm380038025车辆定距m向架轴距mm250020007客室地板面距轨顶面高度mm113011408站台面距轨顶面高度mm108010509站台边缘距线路中心线距离mm1600140310供电方式

接触网系统接触网供电车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY建筑限界

轨道交通的区间一般分为地下区间、高架区间和地面线区间。各种区间结构有不同的限界断面。直线段单线矩形隧道建筑限界单圆隧道建筑限界区间直线段双线高架桥面建筑限界车辆系统仅供内部使用FOR

INTERNALUSEONLY设备及管线布设原则

城市轨道交通的断面除了必须满足车辆通行限界之外，还必须考虑断面内各种设备管管线的布置。城市轨道交通中各种设备和管线布置的空间分配主要应遵循以下原则：

（1）建筑限界和设备限界之间的空间，需满足各种管线和有关设备安装的要求。有关工种的设备应考虑设备和管线安装、制造误差，在最不利的情况下，均不得侵入设备限界，以确保行车安全。

（2）各种设备和管线的安装位置，应综合布置，互不干扰。未经有关工种同意，不得随意调换和侵占其他工种设备和管线安装位置。部分设备和管线由区间进入车站时，在局部范围内，经有关工种协商后，可以适当调整。

（3）在单圆隧道内，强电电缆及区间排水管一般布置在行车方向的左侧墙上，弱电电缆与区间给水管和消防设备安装在行车方向的右侧墙上。

（4）双圆隧道内，供电、通号电缆及给水消防设备均布设在行车方向右侧的结构上，有接触网设备时将其固定在隧道顶部结构上。维修电源箱和事故照明箱可布设于通号电缆支架下方，与排水管消防栓错开设置。

（5）采用接触网供电时，接触网及其固定设施安装在隧道顶部，或高架