城市軌道車體結(jié)構(gòu)(第五章車體)

1、第一節(jié) 城市軌道車輛車體的類型與特征l一、城市軌道交通車輛的特征一、城市軌道交通車輛的特征l主要包括地下鐵道車輛、城市快速輕軌交通車輛和城市有軌電車。它們與一般鐵路客車相比，車體有以下特征：（1）一般為電動(dòng)車組，有單節(jié)、雙節(jié)和三節(jié)式等）一般為電動(dòng)車組，有單節(jié)、雙節(jié)和三節(jié)式等，有頭車(即帶有司機(jī)室車)與拖掛車、動(dòng)車與非動(dòng)車之分。（2）在車內(nèi)的平面布置上，座位少，車門多開度大）在車內(nèi)的平面布置上，座位少，車門多開度大，內(nèi)部設(shè)備簡(jiǎn)單等。（3）重量的限制較為嚴(yán)格，）重量的限制較為嚴(yán)格，特別是對(duì)于高架輕軌和獨(dú)軌車輛，要求軸重小，以降低線路的工程投資，滿載和空載的差異大。（4）車體防火要求嚴(yán)格，）車體防火

2、要求嚴(yán)格，特別是地鐵車輛運(yùn)行于地下隧道，一旦發(fā)生火災(zāi)后果不堪設(shè)想。（5）對(duì)車輛的隔音、消音要求嚴(yán)格。）對(duì)車輛的隔音、消音要求嚴(yán)格。（6）為使車體輕量化，對(duì)于車體鋼結(jié)構(gòu)一般采用鋁合金中空截面擠壓型車體鋼結(jié)構(gòu)一般采用鋁合金中空截面擠壓型材，構(gòu)成整體承載筒形結(jié)構(gòu)材，構(gòu)成整體承載筒形結(jié)構(gòu)；對(duì)車體其他輔助設(shè)施盡量采用輕型新材料。（7）對(duì)車輛的外觀造型及色彩有美化）對(duì)車輛的外觀造型及色彩有美化和與城市景觀相適應(yīng)的要求。二、城市軌道車輛的型式 l我國城市快速軌道交通車輛的基本型式：l（1）按車體寬度）按車體寬度可分為A、B、C三類車型l（2）按車體材料）按車體材料分：耐候鋼車、不銹鋼車和鋁合金車l（3）按牽

3、引控制系統(tǒng)）按牽引控制系統(tǒng)分：直流變阻車、直流斬波調(diào)阻車、直流斬波調(diào)壓車、交流變壓變頻車。l（4）按電壓等級(jí)）按電壓等級(jí)分：直流1500V、直流750Vl（5）按受電方式）按受電方式分：受電弓受電的車和受流器受電的車， 德國公共交通企業(yè)聯(lián)盟(VV)推薦的兩節(jié)式標(biāo)準(zhǔn)地鐵車輛德國公共交通企業(yè)聯(lián)盟(VV)推薦的兩節(jié)式標(biāo)準(zhǔn)地鐵車輛德國斯圖特加市S-DT8型輕軌八軸雙節(jié)式動(dòng)車組 德國斯圖特加市S-DT8型輕軌八軸雙節(jié)式動(dòng)車組 VV推薦的用于城市有軌電車的265型八軸鉸接式輕軌車 VV推薦的用于城市有軌電車的265型八軸鉸接式輕軌車 三種基本型式l推薦的A、B、C型車輛的主要技術(shù)規(guī)格lA型車和B型車較適宜

4、用于高運(yùn)量和大運(yùn)量的地鐵車輛lC型車一般用來作為輕軌車輛，它又有三種車型可供選擇，即四軸車、六軸單鉸車和八軸雙鉸車。 第二節(jié) 城市軌道車輛車體結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施l一、上海地鐵車輛一、上海地鐵車輛l1、車輛選型及列車編組l車輛按設(shè)備配置的不同分三種車型，即l（1）帶司機(jī)室的拖車(簡(jiǎn)稱為A車)l（2）帶受電弓的動(dòng)車(簡(jiǎn)稱為B車)l（3）不帶受電弓(帶空氣壓縮機(jī))的動(dòng)車(簡(jiǎn)稱C車)。l由A車、B車和C車組成單元車組。l(B車)和 (C車)為一固定單元帶駕駛室的拖車（A車） 帶受電弓的動(dòng)車（B車） 不帶受電弓的動(dòng)車（C車）列車編組型式l6輛編組lA=B*CC*BA_或A=C*B=C*B=A等l8輛編組lA

5、=B*C=B*C=C*B=Al或 A=B*C=C*B=B*C=A l自動(dòng)車鉤；=半自動(dòng)車鉤；*半永久車鉤 車型主要設(shè)備配置 A車 B車 C車 司機(jī)室 ATC設(shè)備 蓄電池箱 靜止逆變器 靜止逆變器 靜止逆變器 空調(diào)裝置 空調(diào)裝置 空調(diào)裝置 牽引斬波器 牽引斬波器 牽引電機(jī) 牽引電機(jī) 受電弓 空氣壓縮機(jī) 2、車體結(jié)構(gòu)l車體承載結(jié)構(gòu)構(gòu)成：l底架、側(cè)墻、車頂、端墻l結(jié)構(gòu)型式及材料：l整體承載封閉筒形結(jié)構(gòu)，采用質(zhì)強(qiáng)比高、耐腐蝕性好的鋁合金材料。l車體的主要承載件，如地板梁、側(cè)梁、側(cè)墻板、車頂板等均制成斷面較復(fù)雜承載能力強(qiáng)的大型中空擠壓型材，從而充分發(fā)揮材料的承載能力，達(dá)到重量輕、強(qiáng)度高、壽命長。地鐵車輛

6、斷面 （1）承載能力與材料選擇l車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載：l地板面垂直靜載荷：8.9105Nl車鉤水平載荷：9.8105Nl車頂垂直均布載荷：每相隔0.75m、1000N。l車體疲勞壽命：大于30年。lA車車體司機(jī)室端設(shè)有撞擊能量吸收裝置，當(dāng)車端受到意外沖撞，起著保護(hù)客室乘客和車輛的作用。l車鉤的縱向力沖擊超過5.9105N時(shí)，能量吸收裝置產(chǎn)生塑性變形，吸收耗散沖擊能量，從而l車體承載結(jié)構(gòu)選材l根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)（DIN1725），l主要受力構(gòu)件：選用AlMg0.7F26、AlMgSi0.5F22、AlMgSi1F28，l側(cè)墻板和車頂板：選用耐腐性好的AlMg3W19、A1Mg3F24。l車體表面需進(jìn)行噴丸

7、處理，提高表面強(qiáng)度。（2）底架）底架l車體底架設(shè)計(jì)型式：l采用上拱型無中梁結(jié)構(gòu)，在兩枕梁之間設(shè)地板梁和側(cè)梁而無橫梁l作用于地板面的垂向載荷和由牽引梁傳來的縱向力(牽引力或沖擊力)均由地板梁和側(cè)梁承擔(dān)。l預(yù)制撓度l在空載狀態(tài)下車體中央位置最大上撓度為10mml在滿載時(shí)地板面保持水平，即撓度為零。lA車司機(jī)室端底架的前端設(shè)有撞擊能量吸收區(qū)l在司機(jī)室端外側(cè)地板面高度設(shè)有防爬裝置l構(gòu)造型式：由低合金高強(qiáng)度鋼制成的三筋式可折彎型結(jié)構(gòu)l設(shè)計(jì)荷載可承受：l垂直力：3.34105Nl縱向力：5.6105Nl牽引梁：安裝車鉤緩沖裝置傳遞車輛之間的牽引力和沖擊力， l底架端梁左右各有8個(gè)圓孔，用于安裝電纜及管路。

8、地鐵車輛A車底架總圖 有司機(jī)室的A車底架總圖，由側(cè)梁、地板梁、枕梁、牽引梁和端梁組成。 大部采用大型中空截面擠壓鋁型材拼焊而成。地鐵車輛底架端梁、牽引梁 地板梁橫向構(gòu)造：橫向構(gòu)造：由5塊形狀較復(fù)雜的中空截面的擠壓型材焊起來，高度為70mm零件構(gòu)造：零件構(gòu)造：上下翼板之間有6塊斜筋板和一塊腹板，每塊地板梁下部還設(shè)有2對(duì)安裝車下設(shè)備的吊掛座。地板梁零件構(gòu)造圖地鐵車輛底架地扳梁零件斷面圖 底架側(cè)梁高325mm、寬212mm的形狀復(fù)雜的鋁合金擠壓型材，在兩腹板之間有多塊斜筋板和隔板，由于側(cè)梁在車體中受力較大其壁厚為4mm，個(gè)別地方達(dá)6mm及12mm 。地鐵車輛底架側(cè)梁零件圖 （3）側(cè)墻）側(cè)墻l型式型式

9、l左右各有五個(gè)車門和四個(gè)車窗l(fā)側(cè)墻的上部又與車頂部件組合連接。l組裝工藝組裝工藝l側(cè)墻不作為獨(dú)立的整體部件l將一個(gè)車窗的：窗框、窗下側(cè)壁及其左右窗問壁或門間壁做成一個(gè)部件，及兩端2塊側(cè)壁。l全車共12塊，直接與底架、車頂組裝。l各個(gè)側(cè)壁部件均有縱向和橫向L形、U形或口形型材予以加強(qiáng)。地鐵車輛車體側(cè)墻部件圖 （4）車頂）車頂l構(gòu)造型式：l由復(fù)雜形狀斷面的兩端小圓弧部分?jǐn)D壓型材和中部大圓弧部分鋁合金擠壓車頂板組成l在車體端車體端部車頂，因需要安裝空調(diào)機(jī)組，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。地鐵車輛車頂總圖 （5）端墻）端墻地鐵車輛端墻（司機(jī)室）圖 地鐵車輛端墻（通過臺(tái)）圖 3、客室內(nèi)部裝飾l客室地板客室地板l結(jié)構(gòu)：

10、結(jié)構(gòu)：由3層組成，8mm的橡膠布粘貼在鋁合金地板上，其上為16mm的層壓板，最上面的2mm PVC地板覆蓋層用強(qiáng)力膠與層壓板粘結(jié)。l性能：性能：地板整體結(jié)構(gòu)具有防水、防火、隔音、耐磨、無毒性能?？褪翼敯搴蛢?nèi)墻板均采用涂有密胺樹脂的裝飾層壓板，用壓條固定在車體內(nèi)壁上。l座椅座椅l配置：配置：每節(jié)車客室兩側(cè)各設(shè)4只長座椅，兩端各設(shè)1只短座椅，全車共12只座椅，呈縱向配置。座椅底盤和靠背采用整體結(jié)構(gòu)l材料性能：材料性能：采用高阻燃性的玻璃鋼制成，由橡膠墊減振，固定在鋁合金座箱上，座椅的外形按人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，座椅兩端設(shè)安全擋板。l立柱與扶手立柱與扶手l均用鋁管制成，立柱與地板聯(lián)接處，均用強(qiáng)力密封粘膠密

11、封，防水、防火。4、客室門、窗結(jié)構(gòu)l設(shè)置：設(shè)置：l客室兩側(cè)各設(shè)5個(gè)車門，沿車長方向均勻分布，采用氣動(dòng)對(duì)開內(nèi)藏式滑動(dòng)移門。l門葉上方設(shè)置一套氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，它由風(fēng)缸、鋼絲繩、滑輪、導(dǎo)軌、鎖鉤、地板導(dǎo)槽等組成。l在門葉上設(shè)有定位開關(guān)及指示燈。在正常運(yùn)行時(shí)，由司機(jī)室集中控制全列車的車門動(dòng)作，另外在氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)上還設(shè)有一套手動(dòng)裝置，在緊急情況下可打開解鎖風(fēng)缸，直接在客室內(nèi)單獨(dú)打開車門。l結(jié)構(gòu)構(gòu)造：結(jié)構(gòu)構(gòu)造：l門葉由鋁框架、鋁板、層壓板組成，有較高的強(qiáng)度和剛度l設(shè)計(jì)門葉中心作用90kg集中力時(shí)，撓度不得超過0.4mm，且不允許產(chǎn)生永久變形。l車窗：車窗：l每節(jié)車的客室每側(cè)各設(shè)4扇窗l(fā)采用楣窗式結(jié)構(gòu)，由上、

12、下兩部分組成，用一根環(huán)形的氯丁橡膠密封圈將窗框固定在車體側(cè)墻的窗孔內(nèi)。l車窗的上、下部用鉸鏈聯(lián)接，可向車內(nèi)方向開啟45角，并可用頂部?jī)涉i銷鎖定在窗框上，窗玻璃采用雙層玻璃。 車窗結(jié)構(gòu) 二、我國研制生產(chǎn)的各型地鐵客車l長春客車廠自20世紀(jì)60年代開始完全依靠自己的力量為北京地下鐵道設(shè)計(jì)制造了DK型地鐵客車。 性能變遷與發(fā)展l早期早期l生產(chǎn)DK1、DK2、DK4、DK8與DK8A型地鐵客車采用直流電機(jī)，其主電路控制方式為凸輪變阻。l80年代年代l生產(chǎn)DK9、DK11、DK13等采用直流電機(jī)斬波調(diào)壓或斬波調(diào)阻的控制方式。l90年代年代l采用直流電機(jī)斬波調(diào)阻控制方式，配置無搖枕自由膜式空氣彈簧結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向

13、架。l鼓形車體的DK20型地鐵車配用DK16型轉(zhuǎn)向架，改進(jìn)車體結(jié)構(gòu)，增加了定員(Mc車228人，M車247人)。l出口伊朗的217輛德黑蘭地鐵客車，其型號(hào)為DK21DK24，l引進(jìn)日本和韓國技術(shù)引進(jìn)日本和韓國技術(shù)l采用三相交流異步電機(jī)變頻變壓控制方式（VVVF），微機(jī)控制模擬電空制動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)車配備再生制動(dòng)等一系列新技術(shù)。l該廠為北京新開通的地鐵復(fù)八線研制的新型地鐵客車（DK28DK31），1、DK8型地鐵電動(dòng)客車型地鐵電動(dòng)客車lDK8型地鐵電動(dòng)客車是長春客車廠20世紀(jì)80年代為北京地鐵研制的地鐵車輛l車輛輪廓符合北京地下鐵道車輛限界l采用第三軌受電l電氣傳動(dòng)控制方式為直流電機(jī)凸輪變阻l每?jī)奢v為

14、一組，每輛車的一端有司機(jī)室，各車均為動(dòng)車l在運(yùn)營中據(jù)客流的變化可以按四、六、八輛連掛編列運(yùn)行，司機(jī)在首車司機(jī)室內(nèi)對(duì)全列車進(jìn)行集中控制。（1）車體l采用無中梁波紋地板薄壁焊接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)均為碳素結(jié)構(gòu)鋼。l底架的牽引梁采用200mm73mm7mm的槽鋼l側(cè)梁及端梁采用180mm68ram7mm的槽鋼，金屬地板為厚2mm的波紋鋼板l車頂為厚2mm的鋼板，側(cè)墻板為厚2.5mm的鋼板，各梁柱采用角鋼或鋼板壓型件。l車體表面處理l車體鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面均經(jīng)防腐處理，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁涂35mm厚的防震隔熱阻尼漿。內(nèi)外側(cè)墻、端墻板問以及內(nèi)外頂板間均敷設(shè)超細(xì)玻璃棉。l客室內(nèi)頂采用鋁合金板，其外露表面噴白色半光醇酸磁漆?？褪?/p>

15、內(nèi)側(cè)墻板均用塑料復(fù)合鋁板，地板為具有防火性能的輕質(zhì)陶砂乳膠水泥層，表面鋪設(shè)地板布。全車木梁均涂以防火漆。（2） DK8型地鐵車輛配置l所有車軸均單獨(dú)地由牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，有較大的啟動(dòng)加速度，滿足站距短、啟動(dòng)及制動(dòng)頻繁的運(yùn)行要求，提高車輛平均運(yùn)行速度。l全車分為司機(jī)室和客室兩部分，列車具有最大的編組靈活性l車內(nèi)座位靠側(cè)墻作縱向長行排列，車內(nèi)有較寬的通道，便于旅客迅速上下車。l全車座席位56，站位124，定員總數(shù)180人，并允許超員50。每人按60kg計(jì)算載重。l客室每側(cè)有3對(duì)風(fēng)動(dòng)拉門，車門有效開度為1200mm，可保證乘客迅速上下車，以縮短停車時(shí)間。l司機(jī)室前端采用略為斜傾的平面結(jié)構(gòu)，便于安裝和更

16、換鋼化玻璃。DK8型地鐵電動(dòng)客車總平面布置圖 DK8型地鐵電動(dòng)客車斷面圖 l插銷插座連接器；2主隔離開關(guān)箱；3直流斷路電器箱；4電空接觸器箱；5電磁接觸器箱；6主控制器箱；7制動(dòng)機(jī)安裝箱；8電動(dòng)空氣壓縮機(jī)組；9散熱器；10油水分離器；11總風(fēng)缸；12接線盒；13分線盒；14蓄電池箱；15電阻器；16感應(yīng)分流器；17牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)箱；18電源變壓器；19繼電器箱； 20熔斷器箱；2l電動(dòng)發(fā)電機(jī)組；22電喇叭（3）客室車窗l(fā)采用中空玻璃，司機(jī)前窗為鋼化玻璃，各門玻璃(除前端門和司機(jī)室側(cè)門外)均為統(tǒng)一規(guī)格的鋼化玻璃。l司機(jī)室兩側(cè)設(shè)有帶升降窗的內(nèi)開側(cè)門，后面正中有隔門與客室相通。l司機(jī)室前部右側(cè)裝有

17、司機(jī)臺(tái)、左側(cè)裝有廣播臺(tái)，司機(jī)臺(tái)與廣播臺(tái)側(cè)的側(cè)墻上裝有儀表盤和無線電通話機(jī)。（4）司機(jī)室l司機(jī)室前部右側(cè)裝有司機(jī)臺(tái)、左側(cè)裝有廣播臺(tái)，司機(jī)臺(tái)與廣播臺(tái)側(cè)的側(cè)墻上裝有儀表盤和無線電通話機(jī)。l主臺(tái)主要含兩大部分，操縱部分和監(jiān)視部分：l操縱部分供司機(jī)進(jìn)行手操縱的各部分，有手柄、開關(guān)和按鈕。l（1）司機(jī)控制手柄）司機(jī)控制手柄 主手柄和反向手柄，進(jìn)行列車的牽引，電制動(dòng)及換向。l（2）制動(dòng)閥手柄或）制動(dòng)閥手柄或SD制動(dòng)機(jī)控制手柄制動(dòng)機(jī)控制手柄供司機(jī)進(jìn)行列車的空氣制動(dòng)操縱。l（3）KK開關(guān)開關(guān)控制回路電源開關(guān)。l（4）頭、中、尾開關(guān)）頭、中、尾開關(guān) 司機(jī)臺(tái)控制回路開關(guān)。l（5）琴鍵開關(guān)輔助設(shè)備的啟動(dòng)開關(guān)：）琴鍵開

18、關(guān)輔助設(shè)備的啟動(dòng)開關(guān)：壓縮機(jī)組、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、交流電源機(jī)組、客車照明、輔助電路、電源、列車尾燈、電風(fēng)扇。l（6）風(fēng)門主開關(guān)）風(fēng)門主開關(guān)控制風(fēng)動(dòng)門動(dòng)作的主要開關(guān)(與副臺(tái)輔助開關(guān)聯(lián)鎖)。l（7）故障恢復(fù)及合閘按鈕）故障恢復(fù)及合閘按鈕DS的合、分閘按鈕等。l（8）GGK開關(guān)開關(guān) 各車的隔離開關(guān)。l（9）前照燈開關(guān)。）前照燈開關(guān)。l（10）各種按鈕開關(guān)）各種按鈕開關(guān)AN。l檢測(cè)監(jiān)視部分l儀表儀表l主臺(tái)正前方有電壓表（電機(jī)電壓表和網(wǎng)壓監(jiān)視表）、電流表(每組電機(jī)各一塊)和速度表。l司機(jī)臺(tái)右前方有風(fēng)壓表，即總風(fēng)和均衡風(fēng)壓力表和列車管及制動(dòng)缸壓力表。l各種進(jìn)路及故障信號(hào)顯示各種進(jìn)路及故障信號(hào)顯示2、DK20鼓

19、形地鐵電動(dòng)客車鼓形地鐵電動(dòng)客車lDK20鼓形地鐵電動(dòng)客車為全動(dòng)車六輛編組，編組形式為Mc+M+M+M+M+Mc。lMc為帶有司機(jī)室的電動(dòng)客車，M為不帶司機(jī)室的電動(dòng)客車。l配置l受電型式：三軌受電網(wǎng)壓DC750Vl電機(jī)功率86kW，每輛車344kW，全組為2064kW。l轉(zhuǎn)向架為第一系懸掛采用水平放置鋼彈簧、橡膠節(jié)點(diǎn)式軸箱定位。中央懸掛裝置為自由膜式空氣彈簧。l采用焊接或鑄鋼構(gòu)架及單側(cè)無石棉合成閘瓦制動(dòng)裝置l聯(lián)軸節(jié)為球面齒式聯(lián)軸節(jié)，構(gòu)造速度為80kmh。平穩(wěn)性指標(biāo)W2.75。l制動(dòng)系統(tǒng)采用模擬式電空制動(dòng)機(jī)，電子防滑器。空氣制動(dòng)可與電制動(dòng)協(xié)調(diào)配合。l結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l鼓形側(cè)墻取代了傳統(tǒng)的豎直側(cè)墻，在距底架

20、邊梁上平面550mm處車體達(dá)到最大寬度2800mml該處為圓弧形狀，圓弧上部和下部沿切線方向與豎直方向內(nèi)傾一定斜角?？褪业膱A弧處正好是安裝縱向座椅的位置，使室內(nèi)空間增大，提高站立人數(shù)，增加定員。lDK20型的Mc車定員為228人，M車定員為247人 （1）結(jié)構(gòu)構(gòu)造配置l車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：lDK20車體鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)采用低合金耐候鋼，l車體側(cè)墻、車頂?shù)牧褐嗖捎谩伴T”形斷面，與包板結(jié)合后構(gòu)成封閉形斷面，增加了車體的強(qiáng)度與剛度，提高了承載能力。l經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)其鋼結(jié)構(gòu)均滿足強(qiáng)度和剛度規(guī)范值的要求。l客室內(nèi)端、頂、側(cè)墻板客室內(nèi)端、頂、側(cè)墻板l全部采用了玻璃鋼，玻璃鋼表面平整度好、色澤均勻、表面硬度

21、高、耐腐蝕易清潔。l玻璃鋼本身的強(qiáng)度、剛度完全滿足結(jié)構(gòu)需要，阻燃性好，是理想的車內(nèi)裝飾材料。l側(cè)墻、車頂、端墻均采用大塊玻璃鋼，自然縫連接，實(shí)現(xiàn)了少用或不用壓條結(jié)構(gòu)，使車內(nèi)顯得簡(jiǎn)潔、明快、寬敞、大方。lDK20型車體長、車輛定距與DK8型相同 DK20型地鐵電動(dòng)客車平面布置圖 DK20型地鐵電動(dòng)客車斷面圖 （2）車門l每側(cè)有四個(gè)對(duì)開側(cè)拉門l門洞寬1300mml比DK8增加了一對(duì)側(cè)拉門，提高了旅客上、下車的速度，縮短了停站時(shí)間。3、北京復(fù)八線交流傳動(dòng)電動(dòng)車組、北京復(fù)八線交流傳動(dòng)電動(dòng)車組l北京復(fù)八線地鐵車輛是具有20世紀(jì)90年代國際先進(jìn)水平的車輛。l它采用了具有當(dāng)代先進(jìn)水平的VVVF逆變器控制的交

22、流傳動(dòng)系統(tǒng)、靜止逆變器(SIV)輔助低壓電源、模擬式電空制動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)動(dòng)門傳動(dòng)系統(tǒng)l對(duì)上述設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和故障數(shù)據(jù)處理、記錄的列車監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動(dòng)保護(hù)(ATP)車載設(shè)備、車載無線通訊設(shè)備等。l車輛走行裝置采用了具有運(yùn)行品質(zhì)好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕的無搖枕轉(zhuǎn)向架。l作為承載結(jié)構(gòu)的車體，采用了耐候鋼板經(jīng)過防腐預(yù)處理后焊接而成的整體承載薄壁筒形結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，重量輕，設(shè)計(jì)使用壽命超過30年。l車體內(nèi)裝飾和設(shè)備也借鑒和采用了國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)。l車輛設(shè)計(jì)中，特別注意了符合國情和北京地下地上聯(lián)運(yùn)的實(shí)際需要。 Mc車的總體布置圖 Mc車客室斷面圖 采用VVVF交流相對(duì)直流的優(yōu)點(diǎn)l車輛所采用的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由變壓變

23、頻(VVVF)逆變器和三相交流牽引電動(dòng)機(jī)組成，與傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有如下明顯的優(yōu)良性能：l可以充分利用粘著可以充分利用粘著，減少列車編組中動(dòng)車的比例。l主電路無接點(diǎn)化，交流牽引電機(jī)無換向器無電刷主電路無接點(diǎn)化，交流牽引電機(jī)無換向器無電刷，可以顯著提高列車運(yùn)行的可靠性，并極大地減少了維修作業(yè)。l再生制動(dòng)可以從高速持續(xù)到再生制動(dòng)可以從高速持續(xù)到5km/h以下以下擴(kuò)大了恒轉(zhuǎn)矩速度控制范圍，節(jié)省了電能，并且沒有電阻發(fā)熱的危害。l電力制動(dòng)與空氣制動(dòng)的混合使用電力制動(dòng)與空氣制動(dòng)的混合使用，可以充分發(fā)揮電力制動(dòng)的作用，減少空氣制動(dòng)閘瓦的磨耗。l利用系統(tǒng)中的監(jiān)控和顯示功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以引

24、導(dǎo)司機(jī)迅速利用系統(tǒng)中的監(jiān)控和顯示功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以引導(dǎo)司機(jī)迅速采取對(duì)策采取對(duì)策，入庫后可迅速查找故障原因。l與直流電機(jī)相比，交流牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、檢修周期長、使用電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、檢修周期長、使用壽命長，并且重量輕、體積小。壽命長，并且重量輕、體積小。l本系統(tǒng)的優(yōu)良調(diào)速性能優(yōu)良調(diào)速性能更是直流傳動(dòng)系統(tǒng)無法相比的，具有20世紀(jì)90年代世界先進(jìn)水平。第三節(jié) 小斷面地鐵車輛(K型地鐵車輛)l對(duì)于城市交通中等運(yùn)量的地鐵線路，為了最大限度地降低地鐵建造費(fèi)用，特別是隧道開挖工程耗費(fèi)，最大限度地利用隧道所提供的空間，發(fā)展小斷面地鐵是一行之有效的途徑。l柏林工業(yè)大學(xué)(TUBerlin)H.Bu

25、garcic教授所推薦的K型地鐵車輛結(jié)構(gòu)方案遵循以下原則：l(1)車輛的斷面輪廓應(yīng)在限界安全空間內(nèi)。l(2)應(yīng)保證乘客具有適當(dāng)?shù)氖孢m度。l(3)車頂輪廓形狀設(shè)計(jì)成與隧道頂部圓弧相配合，客室內(nèi)高應(yīng)不小于1.97m。l(4)為盡可能降低車頂距軌面高度，以減縮隧道的直徑，車底架制成下凹形，兩轉(zhuǎn)向架之間的地板面距軌面降低至50.5cm。l(5)車門、車窗設(shè)計(jì)成特殊的結(jié)構(gòu)形式，其上部向車內(nèi)折彎，呈圓弧或折線形。l(6)原吊掛于車底架的設(shè)備箱移置于轉(zhuǎn)向架上方的車體內(nèi)。l(7)采用小輪徑車輪和線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)。小斷面地鐵與常規(guī)地鐵隧道橫截面尺寸對(duì)照(a)VV快速輕軌車；(b)VV地鐵車輛；(c)小斷面地鐵車輛車

26、型與隧道橫截面積之對(duì)照車 型隧道最小直徑 DT(m) 隧道最小截面積AT(m2) 車輛極限面積AF(m2) 隧道截面積比 矩形隧道圓形隧道VV快速輕軌5.523.810.81.371.62VV地鐵4.818.110.31.341.5小斷面地鐵3.49.16.51小斷面地鐵車輛與一般城市軌道車輛對(duì)照 三節(jié)式雙鉸八軸小斷面地鐵單元車組小斷面地鐵車輛承載車體結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 車輛碰撞能量吸收裝置的原理及設(shè)計(jì)l一、概述l在客運(yùn)交通中車輛運(yùn)行安全是至關(guān)重要的，尤其對(duì)行駛中的車輛發(fā)生意外碰撞、斷軸或脫軌等重大事故十分關(guān)注。一旦這類事故發(fā)生，如果不能在短時(shí)間內(nèi)將其巨大的動(dòng)能吸收掉，將會(huì)嚴(yán)重地危害著人身生命的安全

27、和財(cái)產(chǎn)的損失。l因此，近幾年來，很多國家在高速鐵路客車(其中包括機(jī)車)、城市軌道車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮將客室部分結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，以提高其耐撞性，對(duì)非客室部分的特定部位處安置能量吸收裝置和設(shè)置一些特殊的結(jié)構(gòu)形式，以期達(dá)到吸收大部分碰撞動(dòng)能和防止爬車的目的，從而最大限度地減少人員的傷亡。能量吸收裝置應(yīng)具備的基本要求l(1)能使動(dòng)能的耗散以一種有控制的方式進(jìn)行，即不但能吸收掉所設(shè)計(jì)要求的碰撞能量，而且，能按設(shè)計(jì)要求控制碰撞力和減速度的變化。 l(2)為了使減速度a最小，應(yīng)有足夠大的變形行程，而且是不可逆的將沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃文芏纳⒌?，無回彈碰撞，使遭受碰撞人員的損傷最小。l(3)能量吸收裝置要性能穩(wěn)定

28、，可靠，重量輕，成本低，易于制造。二、能量吸收裝置的元件結(jié)構(gòu)形式、塑性變形能和極限載荷l（1）能量吸收裝置的基本原理l是利用其元件材料的塑性變形能來耗散所遭受的沖擊動(dòng)能，該元件是處在塑性大變形狀態(tài)。l（2）極限狀態(tài)l在外載荷達(dá)到某一定值時(shí)，理想剛塑性體可在外載荷不變的情況下發(fā)生塑性流動(dòng)，即無限制的塑性變形，這時(shí)稱元件或結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。l（3）極限承載能力l元件或結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)所承受的載荷l 與之相應(yīng)的速度場(chǎng)稱為塑性損傷機(jī)構(gòu)，或塑性流動(dòng)(可動(dòng))機(jī)構(gòu)。1、結(jié)構(gòu)極限荷載的確定l在極限狀態(tài)下，元件或結(jié)構(gòu)若有不同的幾個(gè)塑性流動(dòng)機(jī)構(gòu)，則對(duì)應(yīng)地可求得幾個(gè)不同的極限載荷值。l極限狀態(tài)是唯一的，即極限載荷是唯

29、一確定的。l故選取其最小值作為該元件或結(jié)構(gòu)的極限載荷，則更接近或等于該元件或結(jié)構(gòu)的真實(shí)的極限載荷值。 2、能量吸收裝置的元件型式l為了獲得性能穩(wěn)定可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，能量吸收裝置多采用彎曲變形或壓縮變形的元件。l1受彎曲變形的元件l(1)W(或V)形 l(2)圓管或圓環(huán)元件對(duì)徑受壓 l受集中載荷對(duì)徑壓縮的圓環(huán) l物體M以低速v0碰撞圓環(huán) l圓環(huán)在兩平行剛性體間準(zhǔn)靜態(tài)碰撞 變形元件型式-1W形能量吸收元件變形元件型式-2、3受集中載荷對(duì)徑壓縮的圓環(huán)物體M以低速v0碰撞圓環(huán)變形元件型式-4Ps/D關(guān)系曲線圓環(huán)在兩平行剛性體間準(zhǔn)靜態(tài)碰撞2受軸向壓力作用的圓管(或圓筒)l(1)圓管軸對(duì)稱屈曲 l 彎曲

30、變形能 l 管壁伸張塑性變形能 l(2)圓管非軸對(duì)稱屈曲 l(3)圓管在軸向被壓入模具中的變形 l受軸向壓力作用的圓管或圓筒，可能出現(xiàn)三種屈曲模式：即歐拉壓桿式的彈性屈曲，軸對(duì)稱屈曲和非軸對(duì)稱屈曲，作為能量吸收裝置中的元件，采用后兩者屈曲后的大變形。 圓管軸對(duì)稱屈曲模型圓管非軸對(duì)稱屈曲模式圓管的卷曲變形3超靜定結(jié)構(gòu)的極限載荷l（1）一端固定一端鉸支的超靜定懸臂梁 l（2）超靜定剛架 超靜定懸臂梁剛架破壞可動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖三、車輛碰撞縱向設(shè)計(jì)載荷與變形的關(guān)系l對(duì)各種能量吸收元件和結(jié)構(gòu)的塑性分析，可得到它們的塑性功。l塑性功是不可逆的，需要消耗與之相當(dāng)?shù)哪芰?外力功)。由此，可根據(jù)一定的條件和要求，將它

31、們應(yīng)用于車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在列車發(fā)生碰撞事故時(shí)，用以吸收沖擊動(dòng)能，這為防撞車輛設(shè)計(jì)提供了可靠的、比較方便的分析方法，也為其發(fā)展提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，由于現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)中，其中包括鐵路運(yùn)輸和城市軌道列車等，l行車事故頻頻發(fā)生，根據(jù)文獻(xiàn)介紹，英國在19721981年10年間，鐵路運(yùn)輸發(fā)生事故次數(shù)多達(dá)83次，死亡人數(shù)共計(jì)68人；在19801989年10年間，死亡人數(shù)高達(dá)165人，后者比前者上升了140，情況嚴(yán)重，迫使人們?nèi)ふ宜^的第二安全措施(相對(duì)于行車信號(hào)而言)，即車輛自身防碰撞性能的研究，這樣防撞車輛的設(shè)計(jì)研究便應(yīng)運(yùn)而生。此外，防撞車輛的設(shè)計(jì)與車輛的輕量化，提高列車運(yùn)行速度和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性是完全一

32、致的。車輛縱向設(shè)計(jì)載荷與車輛變形分級(jí)l車輛縱向設(shè)計(jì)載荷(或車體縱向阻抗力)與車輛變形關(guān)系，大致分為四個(gè)等級(jí)。對(duì)應(yīng)大致有4個(gè)碰撞速度范圍：l(1)速度為2.5m/s，重型調(diào)車 動(dòng)能耗散主要靠車鉤緩沖器 l(2)碰撞速度為5m/s，為輕度碰撞 考慮車體有一定的變形量(行程)約0.2m。其最大沖擊力值限制在800kN左右。l(3)速度大于5m/s，小于10m/s時(shí)的碰撞，為中等碰撞。l(4)速度大于10m/s時(shí)的碰撞，為嚴(yán)重碰撞事故車體縱向力(阻力)與變形關(guān)系四、防撞車車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l1BR防撞車l用來進(jìn)行超越(爬車)和非超越碰撞試驗(yàn)(準(zhǔn)靜態(tài)) l各部分結(jié)構(gòu)作用：各部分結(jié)構(gòu)作用：l(1)牽引緩沖裝置，

33、牽引緩沖裝置，起牽引聯(lián)結(jié)緩沖作用，吸收一定沖擊動(dòng)能。l用一個(gè)受剪切的螺栓將它與底架相聯(lián)結(jié)，螺栓的剪切破壞載荷為480kN。即當(dāng)縱向力為480kN時(shí)，緩沖器已達(dá)到最大容量，牽引緩沖裝置與底架脫離。l(2)可更換式能量吸收裝置可更換式能量吸收裝置 在車鉤兩側(cè)緩沖梁上，原安裝緩沖餅的位置處，各安裝一個(gè)玻璃鋼增強(qiáng)塑料(GRP)圓管。圓管的根部固定在緩沖梁上，另一端頭部裝有帶加強(qiáng)肋的防爬板。l當(dāng)車輛碰撞時(shí)，使之與對(duì)面車的防爬板接觸，并阻止其垂向移動(dòng)。在塑料圓管內(nèi)防爬板的內(nèi)側(cè)焊有心軸，而心軸支承在底架上，當(dāng)GRP圓管折曲時(shí)，心軸向底架內(nèi)滑入。l(3)底架結(jié)構(gòu)底架結(jié)構(gòu) 底架包括下側(cè)梁、橫梁、緩沖梁、斜撐和波

34、紋地板組成。l兩根斜撐上設(shè)有彎曲轉(zhuǎn)向結(jié)，以誘導(dǎo)起始屈曲。l下側(cè)梁在前側(cè)門柱的下方設(shè)有幾個(gè)剪切連接結(jié)，將下側(cè)梁分為前段和后段兩部分，前段為引導(dǎo)部分，當(dāng)縱向力達(dá)到某一定值時(shí)，連接結(jié)被剪斷后，它便滑入略大一點(diǎn)的后段主下側(cè)梁內(nèi)。車體發(fā)生折曲。l期間，除了車體結(jié)構(gòu)折曲吸收能量外，還需借助專門設(shè)置的能量吸收裝置以控制其阻力為常數(shù)。續(xù)l(4)上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu) 由端門柱(緩沖柱)、角柱、上側(cè)梁、上緩沖梁、車頂彎梁和上側(cè)門框、頂板、側(cè)墻板和端墻板等組成。l上側(cè)梁和上側(cè)門框上開有切口，使之向外折曲，以減少入侵容納司機(jī)的空間。l(5)各構(gòu)件的連接結(jié)各構(gòu)件的連接結(jié) 對(duì)各構(gòu)件的結(jié)合點(diǎn)處的連接結(jié)要求在大的塑性變形情況下，保持其完整性。l全部焊接連接結(jié)設(shè)計(jì)的均由結(jié)點(diǎn)處較弱的構(gòu)件承受該結(jié)點(diǎn)處的全部塑性彎矩，在結(jié)構(gòu)折曲時(shí)，連接結(jié)構(gòu)繼續(xù)傳遞各構(gòu)件之間的彎矩和最終載荷 防撞車司機(jī)室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-側(cè)門上框；2-上緩沖梁；3-角柱；4-側(cè)墻板承梁；5-端墻板承梁；6-端門柱；7-防爬緩沖器；8-緩沖梁；9-車鉤；10-能量吸收牽引裝置；11-斜撐；12-CRP能量吸收元件；13-下側(cè)梁；14-鋁質(zhì)蜂窩扳；15-下側(cè)梁 剪切連接鉸；16-下