動車組車輛構(gòu)造與設(shè)計第06章城市軌道交通動車組

蘭州交通大學機電學院機車車輛系商躍進歡迎學習動車組構(gòu)造第6章城市軌道交通動車組一、城軌交通的類型及特點二、城軌車車體的特征三、城軌車車體組成四、上海地鐵動車組五、上海地鐵車輛車體六、獨軌交通七、新交通系統(tǒng)八、磁懸浮列車第一節(jié)城市軌道交通概要一、城市公共交通發(fā)展過程

二、現(xiàn)代城市公共交通體系三、城市軌道交通產(chǎn)生的原因

四、城市軌道交通的類型及特點一、城市公共交通發(fā)展過程馬車時代（駱駝祥子）有軌電車時代軌道交通時代公共汽車時代傳統(tǒng)地面交通時代（旅行速度：10~15km/h）現(xiàn)代立體交通時代（地上、地下、高架。旅行速度：40~50km/h）二、現(xiàn)代城市公共交通體系城市公共交通道路交通軌道交通其他交通公共汽車無軌電車地下鐵道有軌電車出租汽車城市快速鐵路輕軌交通獨軌交通索道纜車航空輪渡三、城軌交通產(chǎn)生原因1、城市發(fā)展的需要2、環(huán)保節(jié)能的需要電氣軌道交通被譽為“綠色交通”。3、自身優(yōu)點突出立體交叉、自動控制、方便快捷、安全可靠、時時刻刻。（解決城市交通矛盾的唯一途徑）a、擴展（攤大餅）型b、輻射（衛(wèi)星城）型（運量增大、通勤范圍增加）圖1城市發(fā)展類型（住房緊張、交通擁擠、污染嚴重）單程1小時內(nèi)可達到的范圍。形式單向客運量(人次/h)旅行速度（km/h)可到達的距離(km)

地鐵3萬~8萬35~4030輕軌2萬~4萬30~3530獨軌1萬~2萬30~3515公汽6千~8千12~2015四、城軌交通的類型及特點歷史名詞，泛指高峰小時單向運輸能力在3萬人~7萬人左右的大運量軌道交通系統(tǒng),線路全部或大部分在地下。投資昂貴（5千萬美元/公里）、建設(shè)周期長（10~15年）、線路全封閉。車速最高90km/h，平均40~50km/h，行車密度1.5min~2min;電動車組6~8輛dc750v或dci500。全球約5千公里。單向小時運輸能力在6萬~8萬人左右的大運量軌道交通，建于城市內(nèi)部或內(nèi)外結(jié)合部，以城市公共交通客流為主?？煞譃槭薪艰F路（與干線相連）和城鐵。單向小時運量1萬人~3萬人左右的中運量軌道交通，線路為地下、地面和高架混合型。分為準地鐵和現(xiàn)代有軌電車。造價僅為地鐵的1/2~1/5。車輛有4軸車、單鍍6軸雙節(jié)車和雙鍍8軸雙節(jié)車。單向小時運量5千~2萬人的小運量軌道交通。車輛在1根高架軌道上運行。分為跨座式和懸掛式。造價僅為地鐵的1/3。1、地下鐵道(Metro)2、城市鐵路3、輕軌交通（LightRailTransit）4、獨軌交通5、新交通系統(tǒng)泛指新型軌道軌道公共交通系統(tǒng)；特指自動控制的中運量快速軌道交通。包括導軌交通和磁懸浮交通等。第二節(jié)城市軌道交通車輛結(jié)構(gòu)特點一、地鐵動車組二、獨軌交通三、新交通系統(tǒng)四、磁懸浮列車

一、地鐵動車組

（一）地鐵車輛組成

（二）上海地鐵動車組

（一）地鐵車輛組成

1、車體

2、轉(zhuǎn)向架

3、車輛連接裝置

4、制動裝置

5、受流裝置

6、車輛電氣系統(tǒng)

車體分有司機室車體和無司機室車體兩種。車體均采用整體承載的鋼結(jié)構(gòu)或輕金屬結(jié)構(gòu)，以達到滿足強度、剛度要求的同時最大限度地減輕自重。它由車頂、底架、端墻、側(cè)墻、車窗、車門等組成。

1、車體城軌車車體的特征：1、動車組（4~11輛編組）2、座位少、定員多，設(shè)備簡。3、自動門、數(shù)量多，開度大（上海地鐵每側(cè)5扇三對開門開度1.9m*1.3m)。

4、軸重小、車體輕、整體擔。5、防火嚴、環(huán)保好、外觀美。

2、轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架安裝于車體與軌道之間，用來牽引和引導車輛沿軌道行駛，承受并傳遞車體與軌道之間的各種載荷并緩和其動力作用。一般由構(gòu)架、輪對軸箱裝置、彈簧懸掛裝置和制動裝置等組成，有動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架之分，動力轉(zhuǎn)向架裝有牽引電機及傳動裝置。

轉(zhuǎn)向架

3、車輛連接裝置

包括車鉤緩沖裝置和貫通道，車鉤是連接車輛使其編組成列車，并傳遞縱向力的一套裝置。通常在車鉤的后部裝設(shè)緩沖裝置，在車鉤傳遞縱向力時緩和車輛之間的縱向沖擊。通過車鉤還可將車輛之間的電路和空氣管路進行連接。貫通道是車輛與車輛之間的客室連接通道。

車輛連接裝置

4、制動裝置

制動裝置是保證列車運行安全所必不可少的裝置。不管是動車還是拖車都設(shè)有制動裝置，它可以保證運行中的列車按需要減速或在規(guī)定的距離內(nèi)停車。車輛制動裝置除常規(guī)的空氣制動裝置外，還有再生制動、電阻制動和磁軌制動等先進的裝置。

制動裝置

5、受流裝置

從接觸網(wǎng)或?qū)щ娷墝㈦娏饕雱榆嚨难b置稱為受流裝置或受流器。受電弓受流器：屬上部受流，弓可升可降，形狀如，適用列車速度較高的干線電力機車上。上海、廣州等地鐵采用這種方式。

受流裝置6、車輛電氣系統(tǒng)

車輛電氣包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路。按其作用和功能可分為主電路系統(tǒng)、輔助電路系統(tǒng)和電子與控制電路系統(tǒng)3個部分。

（二）上海地鐵動車組1、車型2、特點3、車體上海地鐵二號線——張江高科1、車型

一號線96輛車按其功能相設(shè)備配置的不同分為A型車(帶司機室的拖車)、B型車(設(shè)有受電弓的動車）及C型車(設(shè)有壓縮機組的動力）。由A、B、C三種車組成動拖比為2：1的動車組單元。目前為六節(jié)編組．根據(jù)客流需要．將來可以八節(jié)編組。上海地鐵（6輛）：A-B-C-C-B-A或A-C-B-C-B-A上海地鐵（8輛）：A-B-C-B-C-B-C-A或A-C-B-C-B-B-C-AA-頭車；B-帶弓動車；C-不帶弓動車2、特點動車組采用直流斬波調(diào)速方式；動車組具有再生制動、電阻制動及摩擦制動三種制動形式；車體由大型擠壓鋁臺金型材焊接而成；結(jié)構(gòu)簡單的無搖枕輕型轉(zhuǎn)向架；較完善的列車診斷顯示系統(tǒng)；良好的客室通風及夏季制冷空調(diào)系統(tǒng)。3、車體

鋼結(jié)構(gòu)：車體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計成輕型、整體承載全焊接鋁合金結(jié)構(gòu)。底架為無中梁且成上拱型．其最大上撓度約10毫米。這樣在滿載時．地板面撓度近似零．以保持水平。底架由地板梁、側(cè)梁、橫梁和牽引梁組成。地板梁為擠壓中空鋁型材，由2.5mm厚上下翼板、腹板和六塊筋板組成，寬520mm、高70mm，與車體等長。5塊地板梁拼焊成地板；側(cè)梁為壁厚4~6mm、寬200mm、高324mm、與車體等長的擠壓中空鋁型材；A車底架前端設(shè)撞擊能量耗散區(qū)，用于意外撞擊時吸收縱向沖擊能量；車體每側(cè)側(cè)墻被門窗分割成6塊帶窗框和窗間壁或門間壁的擠壓鋁型材部件；車頂兩側(cè)小圓弧為與車體等長的中空鋁型材，中間大圓弧為與車體等長帶縱向加強桿件的擠壓車頂板；車體表面經(jīng)噴九處理．以提高表面強度。內(nèi)裝飾：內(nèi)壁板涂隔音涂料，外墻板與內(nèi)裝飾板之間填充礦渣棉等保溫材料（現(xiàn)車發(fā)泡）。門窗：客室每側(cè)5門4窗，車門開度1.9m*1.3m；A車前端中央設(shè)應急安全疏散門和可伸縮套節(jié)式踏級板。二、獨軌交通1、定義

2、類型及組成3、世界獨軌交通發(fā)展簡史

4、國內(nèi)外獨軌車輛1、定義

獨軌交通，國外也稱為獨軌鐵道，是指車輛在一根軌道上運行的一種軌道交通系統(tǒng)。單軌車雛形2、類型組成跨坐式獨軌車輛獨軌鐵路按結(jié)構(gòu)型式分為跨座式（ALWEG型)和懸掛式(SAFEGE型）。（1）跨座式獨軌鐵路：車體重心在軌道梁上方，運行時車體跨坐在軌道梁上。（2）懸掛式獨軌鐵路：車體重心在軌道梁下方，轉(zhuǎn)向架懸吊著車體沿軌道梁運行。懸掛式空中列車系統(tǒng)詳細介紹3、世界獨軌交通發(fā)展簡史

獨軌交通歷史悠久，早在1821年英國人P.H.Palmer就開始了獨軌鐵路，并因此而獲得發(fā)明專利。1824年在倫敦船塢為運送貨物修建了世界上第一條獨軌鐵路，這比1825年開通的蒸汽機車牽引的鐵道線路還早。當時采用木制軌道，用馬來牽引著前進。

1888年法國人在愛爾蘭鋪設(shè)了約15km的跨座式獨軌鐵路，用蒸汽機車牽引，從此有動力的獨軌走向?qū)嵱没A段，但因為車輛搖擺、噪聲大等原因1924年這條線路停止運營。

1893年德國人Langen發(fā)明了懸掛式獨軌車輛，1901年在伍珀塔爾開始運營，長度13.3km，其中10km線路跨河架設(shè)，成為利用街道上空建設(shè)獨軌鐵路的先驅(qū)。這條線路至今仍在使用，成為該市的一個歷史景觀，并在交通系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著科學技術(shù)的進步，獨軌鐵路的技術(shù)逐漸成熟，軌道、車輛和通信信號設(shè)備都有了很大的發(fā)展，再加上獨軌鐵路可以利用公路和河流上方空間，獨軌技術(shù)受到一定的重視。1958年瑞典出生的德國工業(yè)家AxelLennartWenner-Gren研制出跨座式、混凝土軌道和橡膠充氣輪胎的獨軌交通制式，即目前所稱的ALWEG型。后來，美國、日本、意大利等許多國家都建設(shè)了這種形式的獨軌鐵路。美國獨軌車輛日本獨軌車輛4、乘重慶城市單軌列車感受乘重慶城市單軌列車感受新華社電重慶成為中央直轄市8周年之際，西部大開發(fā)首批十大重點工程之一的重慶軌道18日正式開通。這個長達14.35公里的中國第一條跨座式單軌交通系統(tǒng)，大部分軌道架在空中，少部分又像地鐵軌道一樣鉆入地下，獨具山城特色時間：2005年06月19日08:18來源：揚子晚報重慶單軌簡介-豆丁網(wǎng)

5、空中懸掛列車或兩年內(nèi)落滬東方網(wǎng)5月9日消息：坐在安靜的空中懸掛車廂中，穿梭于高樓大廈之間，沿途美景一覽無余……昨天開幕的首屆中國(上海)國際技術(shù)進出口交易會(以下簡稱上交會)描繪了這樣一幅城市交通圖景。這是一項起源于歐美的懸掛式空中列車技術(shù)，而這樣的場景或許未來幾年內(nèi)會在上海出現(xiàn)。國際空列集團董事長陳長桂昨天告訴記者，上海目前已經(jīng)有三個區(qū)初步規(guī)劃了線路，按照現(xiàn)有客流建議4節(jié)編組最為恰當。世界首條懸掛式空中列車德國烏波塔爾線，距今已無事故運行110年（東方網(wǎng)資料圖片）空中懸掛列車或兩年內(nèi)落滬每小時載萬人暴風雪天照開上交會：空中列車有望落地上海解決最后一公里難題[東方新聞]高清三、新交通系統(tǒng)1、新交通系統(tǒng)的定義2、新交通系統(tǒng)的特點3、新交通系統(tǒng)的類型4、天津?qū)к壗煌?、新交通系統(tǒng)的定義新交通系統(tǒng)（newtransportsystem）是新開發(fā)的具有高速、準點、舒適和污染小的交通方式及其運行服務系統(tǒng)的總體，是20世紀60年代出現(xiàn)的不同于傳統(tǒng)運輸方式的新型交通工具，為克服現(xiàn)有交通方式在環(huán)境和經(jīng)營上的缺陷，或為滿足現(xiàn)有運輸方式難以適應的運輸需求而開發(fā)的新交通方式和新運營服務的總稱

未來新交通系統(tǒng)展示特指：導軌系統(tǒng)2、新交通系統(tǒng)的特點1、特點又稱導軌系統(tǒng)，車輛比地鐵和輕軌車輛小，運量與獨軌相當。車輛外形類似于公共汽車，采用電力驅(qū)動，橡膠輪走行，在全隔離的專用通道上行駛，靠專用的導向軌導向。2、與獨軌車輛的異同（1）相同點：均采用高架專用軌道，橡膠輪走行，適用于大坡道，小半徑曲線，噪聲低、安全性好，造價比地鐵低。（2）不同點：車輛小，成本低，自動化程度高，導向機構(gòu)簡單，維修方便。3、新交通系統(tǒng)的類型按導向方式不同分為：中央導向和側(cè)面導向。1、中央導向方式

線路中央設(shè)導向軌，車輛底架下部對應部位設(shè)導向輪。走行橡膠輪在兩根主梁上行駛，導向輪貼靠線路中央凸出的導向軌導向。2、側(cè)面導向方式線路兩側(cè)矮墻上設(shè)導向輪滾道，車輛走行裝置外側(cè)水平配置導向輪。走行輪在線路上行駛，導向輪沿線路兩側(cè)的導向軌滾動導向。4、天津?qū)к壗煌ㄔ摴こ炭偼顿Y1.9億元,全線長7.86公里，設(shè)有14個車站，是一條縱貫天津開發(fā)區(qū)西部南北方向的軌道交通線。

這個集公共汽車和輕量軌道交通優(yōu)勢于一體的現(xiàn)代導軌電車項目，采用法國勞爾公司開發(fā)的系統(tǒng)和車輛，具有節(jié)能環(huán)保、無污染、噪音低、方便快捷、人性化設(shè)計等優(yōu)點，是當今世界最先進的城市公共交通系統(tǒng)之一。

據(jù)勞爾公司介紹，現(xiàn)代導軌電車的牽引系統(tǒng)、電機和制動系統(tǒng)均采用了當今世界最先進的技術(shù)：車輛使用橡膠輪胎，其軌道嵌入地面，槽內(nèi)鑲有高科技膠墊，車輪在高速行駛時，震動小、無噪音，且對路面的損壞程度低。

這種導軌電車目前在歐洲開始推廣流行，在中國則是首次運用天津?qū)к壗煌?flv四、磁懸浮列車（一）、發(fā)展（二）、類型與特點（三）、組成（四）、懸浮原理（五）、推進原理（六）、導向原理（七）、關(guān)鍵技術(shù)（一）、磁懸浮技術(shù)的發(fā)展1、國外磁懸浮技術(shù)的發(fā)展2、國內(nèi)磁懸浮技術(shù)的發(fā)展1、國外磁懸浮技術(shù)的發(fā)展磁懸浮技術(shù)的研究源于德國，早在1922年HermannKemper先生就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請了磁浮列車的專利。進入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國家經(jīng)濟實力的不斷加強，為提高交通運輸能力以適應其經(jīng)濟發(fā)展的需要，德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統(tǒng)的開發(fā)。根據(jù)當時輪軌極限速度的理論，科研工作者們認為，輪軌方式運輸所能達到的極限速度為每小時350公里左右，要想超越這一速度運行，必須采取不依賴于輪軌的新式運輸系統(tǒng)。這種認識引起許多國家的科研部門的興趣，但后來都中途放棄，目前只有德國和日本仍在繼續(xù)進行磁懸浮系統(tǒng)的研究，并均取得了令世人矚目的進展。德國開發(fā)的磁懸浮列車Transrapid于1989年在埃姆斯蘭試驗線上達到每小時436公里的速度。日本開發(fā)的磁懸浮列車MAGLEV(MagneticallyLevitatedTrains)于1997年12月在山梨縣的試驗線上創(chuàng)造出每小時550公里的世界最高紀錄。德國和日本兩國在經(jīng)過長期反復的論證之后，均認為有可能于下個世紀中葉以前使磁懸浮列車在本國投入運營。我國研制的磁懸浮概念列車出現(xiàn)在2002年烏魯木齊經(jīng)濟貿(mào)易洽談會上。目前正在研發(fā)的課題被稱作“中華06號磁懸浮列車之概念設(shè)計”，采用的是管道真空、永磁補償懸浮等一系列高新技術(shù)，設(shè)計出的一套真空磁懸浮管道輸送系統(tǒng)已獲成功。其中吊軌式磁懸浮結(jié)構(gòu)在國際上尚無前例，與德國TR系列、日本MLX系列相比，在關(guān)鍵技術(shù)上（如吊軌系列、永磁補償懸浮等）有所創(chuàng)新。據(jù)介紹，這個系列磁懸浮列車首期商業(yè)運行速度可達每小時600公里，其運載能力為火車的1.4倍，而造價僅為國外產(chǎn)品的一半。

2、國內(nèi)磁懸浮技術(shù)的發(fā)展

目前，中國對磁懸浮鐵路技術(shù)的研究還處于初級階段。經(jīng)過鐵科院、西南交大、國防科大、中科院電工所等單位對常導低速磁懸浮列車的懸浮、導向、推進等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)性研究，已對低速常導磁懸浮技術(shù)有了一定認識，初步掌握了常導低速磁懸浮穩(wěn)定懸浮的控制技術(shù)。繼1994年西南交大成功地進行了4個座位、自重4噸、懸浮高度為8毫米、時速為30公里的磁懸浮列車試驗之后，由鐵科院主持、長春客車廠、中科院電工所、國防科技大學參加，共同研制的長為6.5米、寬為3米、自重4噸、內(nèi)設(shè)15個座位的6噸單轉(zhuǎn)向架磁懸浮試驗車在鐵科院環(huán)行試驗線的軌距為2米、長36米、設(shè)計時速為100公里的室內(nèi)磁懸浮實驗線路上成功地進行了試驗，并于1998年12月通過了鐵道部科技成果鑒定。6噸單轉(zhuǎn)向架磁懸浮試驗車的研制成功，為低速常導磁懸浮列車的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)，填補了我國在磁懸浮列車技術(shù)領(lǐng)域的空白。

（二）、類型與特點1、特點磁懸浮列車是一種采用無接觸的電磁懸浮、導向和驅(qū)動系統(tǒng)的磁懸浮高速列車系統(tǒng)。它的時速可達到500公里以上，是當今世界最快的地面客運交通工具，有速度快、爬坡能力強、能耗低運行時噪音小、安全舒適、不燃油，污染少等優(yōu)點。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。

2、類型常導磁吸型：電磁懸浮系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)），以德國高速常導磁浮列車transrapid為代表，利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運行，懸浮的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達每小時400-500公里，適合于城市間的長距離快速運輸。超導磁斥型：電力懸浮系統(tǒng)（EDS系統(tǒng)），以日本MAGLEV為代表，它使用超導的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運行，這種磁懸浮列車的懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可達每小時500公里以上。（三）、磁懸浮列車組成懸浮系統(tǒng)推進系統(tǒng)導向系統(tǒng)（四）、磁懸浮列車工作原理

磁力懸浮、導向，線電機驅(qū)動。1、常導磁吸型電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）是一種吸力懸浮系統(tǒng)，是結(jié)合在機車上的電磁鐵和導軌上的鐵磁軌道相互吸引產(chǎn)生懸浮。常導磁懸浮列車工作時，首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導向電磁鐵的電磁吸力，與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。在車輛下部的導向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離，實現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米，是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的。此外由于懸浮和導向?qū)嶋H上與列車運行速度無關(guān)，所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進入懸浮狀態(tài)。

2、超導磁斥型

電力懸浮系統(tǒng)（EDS）在車輛底部裝設(shè)超導磁體，在軌道兩側(cè)鋪設(shè)一系列鋁環(huán)線圈，車輛上裝設(shè)機械輔助支撐（支撐輪、彈簧懸掛裝置）。給車輛上的超導磁體通電后，在其周圍產(chǎn)生強大場，車輛運行時，軌道兩側(cè)的鋁環(huán)線圈切割磁力線，產(chǎn)生感應電流，該感應電流在閉合鋁環(huán)線圈周圍產(chǎn)生感應磁場，該感應磁場于超導體磁場產(chǎn)生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的支撐。機械輔助支撐在“起飛”和“著陸”時進行有效支撐（因為EDS在機車速度低于大約25英里/小時無法保證懸?。?。MLX-01磁懸浮高速列車磁懸浮列車導軌裝置（1）、懸浮與推進系統(tǒng)工作原理磁懸浮列車的驅(qū)動運用同步直線電動機的原理。線性電機可以看成是將旋轉(zhuǎn)電機切口展開后的結(jié)構(gòu)。一般采用單邊短定子型式交流異步電機，即將線性異步電機的初級繞組（即電機的定子）安裝在車體底部，次級（即轉(zhuǎn)子）安裝在線路上。從結(jié)構(gòu)上講，轉(zhuǎn)子實質(zhì)上是一條沿線路鋪設(shè)的鐵鋁（或銅）復合而成的金屬軌，稱作反應軌或反應板。從改善電機性能上來講，定子鐵心與反應板之間的氣隙越小越