城市軌道交通車輛基礎(chǔ)電子課件第一章城市軌道交通車輛概述

第一節(jié)城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)城市軌道交通車輛發(fā)展概述城市軌道交通車輛概述1●掌握城市軌道交通車輛基本類型與組成?！袷煜こ鞘熊壍澜煌ㄜ囕v技術(shù)參數(shù)。●掌握城市軌道交通車輛編組與基本標(biāo)識(shí)。●

了解城市軌道交通車輛限界計(jì)算?！窳私鈬?guó)內(nèi)外城市軌道交通車輛發(fā)展概況。學(xué)習(xí)目標(biāo)21863年，世界上第一條城市地下鐵路誕生于英國(guó)倫敦，起初車輛采用蒸汽機(jī)車牽引，

而后由內(nèi)燃機(jī)車所取代。1890年，電力機(jī)車在德國(guó)柏林被應(yīng)

用于地下鐵路領(lǐng)域，從此城市軌道交通正式進(jìn)入快速發(fā)展階段。目前，城市

軌道交通車輛產(chǎn)業(yè)已有100

多年的發(fā)展歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，

城市軌道交通車輛設(shè)備也在不斷地進(jìn)行技術(shù)革新，以滿足現(xiàn)代不同軌道交通

系統(tǒng)的需求3城市軌道交通車輛基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)4車輛是城市軌道交通系統(tǒng)中直接用于運(yùn)載乘客的工具，不同城市軌道交通線路的技術(shù)要求不同，其所投入運(yùn)營(yíng)的車輛也應(yīng)具備不同的車輛技術(shù)參數(shù)、

車輛編組與標(biāo)識(shí)等。隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多不同類型的城市軌道交通車輛將投入運(yùn)營(yíng)，為廣大乘客提供運(yùn)輸服務(wù)。5一、城市軌道交通車輛基本類型與組成1.

城市軌道交通車輛基本類型城市軌道交通車輛選型應(yīng)以線路條件、供電電壓等主要技術(shù)條件為依據(jù)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足客運(yùn)量及行車組織的要求。另外，選型時(shí)還需考慮車輛設(shè)備部件技術(shù)參數(shù)、當(dāng)?shù)丨h(huán)境與氣候、外觀與色彩等相關(guān)因素。城市軌道交通車輛可按牽引動(dòng)力配置、車體寬度與驅(qū)動(dòng)方式以及其他條件進(jìn)行分類。6(1)按牽引動(dòng)力配置分類1)動(dòng)車。動(dòng)車是指自身裝備有動(dòng)力裝置，具有牽引與載客雙重功能的城市軌道交通車輛。動(dòng)車又可分為帶受電弓動(dòng)車與不帶受電弓動(dòng)車兩類，帶受電弓動(dòng)車可表示為Mp,不帶受電弓動(dòng)車可表示為M。2)拖車。拖車是指自身不具有動(dòng)力裝置，需要?jiǎng)榆噥?lái)牽引拖帶，僅具有載客功能的城市軌道交通車輛。拖車可設(shè)置司機(jī)室，表示為

Tc;

也可帶受電弓，表示為

Tp

。通常情況下，城市軌道交通車輛為動(dòng)車與拖車的有機(jī)組合，亦可稱為動(dòng)車組，

一般用符號(hào)表示，例如

“Tc=Mp※M=M※Mp=Tc”7(2)按車體寬度與驅(qū)動(dòng)方式分類1)A

型車、B型車、C型車。A型車、B型車、C型車均為鋼輪鋼軌系列車型，分類標(biāo)準(zhǔn)主要是車體寬度。其中，

A型車車體寬度為3.0m,B

型車車體寬度為2.8m,C型車車體寬度為2.6m。2)D型車。D型車亦為鋼輪鋼軌系列車型，

一般是經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的低地板輕軌車，可分為70%低地板車和100%低地板車兩類。3)L型車。L型車即為直線電動(dòng)機(jī)系列車輛，直線電動(dòng)機(jī)可將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，不需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。廣州地鐵直線電動(dòng)機(jī)車輛如右圖所示。廣州地鐵直線電動(dòng)機(jī)車輛84)單軌型車。單軌型車為膠輪系列車型，可分為懸掛式單軌車輛與跨坐式單軌車輛。重慶軌道交通單軌車輛下圖所示。重慶軌道交通單軌車輛9(3)按其他條件分類城市軌道交通車輛還可根據(jù)車體制造材料、電壓等級(jí)、受電方式和牽引控制系統(tǒng)等其他條件進(jìn)行分類。1)按車體制造材料不同，可分為耐候鋼車、不銹鋼車和鋁合金車。2)按電壓等級(jí)不同，可分為直流750V和直流1500V兩類。3)按受電方式不同，可分為受電弓受電和集電靴受電兩類。4)按牽引控制系統(tǒng)不同，可分為直流變阻車、直流斬波調(diào)壓車、交流變壓變頻車和直流電動(dòng)機(jī)變壓變頻車。102.

城市軌道交通車輛基本組成城市軌道交通車輛一般由車體、車門(mén)、轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)系統(tǒng)、電力牽引系統(tǒng)、車輛連接裝置、通風(fēng)采暖及空調(diào)系統(tǒng)等基本部件組成。112.

城市軌道交通車輛基本組成(1)車體車體是城市軌道交通車輛最重要的組成部件之一，位于轉(zhuǎn)向架上，

一般由底架、側(cè)墻、車頂、前端、后端等組成。除去載客功能外，車體還是裝載車

輛機(jī)械、電氣、電子等幾乎所有設(shè)備的載體，列車司機(jī)室也設(shè)置在車體中。車

體最初由普通碳素鋼制造，后來(lái)，耐候鋼車體由于具有耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等

特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)車體輕量化，現(xiàn)代城市軌道交通車輛多采用不

銹鋼、鋁合金制造。另外，車體的個(gè)別部位(如前端等)也可采用有機(jī)合成材

料制造。城市軌道交通車輛需具備隔音、減振、隔熱、防火等功能，以及在應(yīng)

急狀態(tài)下盡可能保證乘客安全的逃生門(mén)等設(shè)施。122.

城市軌道交通車輛基本組成(2)車門(mén)根據(jù)安裝位置不同，城市軌道交通車輛車門(mén)可分為司機(jī)室門(mén)、司機(jī)室疏散門(mén)與客室車門(mén)。其中，司機(jī)室門(mén)一般采用折頁(yè)門(mén)或手動(dòng)塞拉門(mén)；司機(jī)室疏散門(mén)一般采用折頁(yè)門(mén)，如后頁(yè)圖所示；客室車門(mén)一般采用雙開(kāi)

外掛式塞拉門(mén)或雙開(kāi)內(nèi)藏式拉門(mén)，開(kāi)度約為1300mm,每輛車設(shè)置3-4對(duì)。雙開(kāi)外掛式塞拉門(mén)如后頁(yè)圖所示，雙開(kāi)內(nèi)藏式拉門(mén)如后頁(yè)圖所示。車門(mén)數(shù)量多，操作頻繁，是城市軌道交通車輛至關(guān)重要的組成部件。13雙開(kāi)內(nèi)藏式拉門(mén)

14雙開(kāi)外掛式塞拉門(mén)司機(jī)室疏散門(mén)2.

城市軌道交通車輛基本組成(3)轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架是城市軌道交通車輛最重要的組成部件之一，是支撐車體并擔(dān)負(fù)車輛沿軌道走行的支撐裝置。安裝在車輛底部的轉(zhuǎn)向架如圖所示。為了改善車輛運(yùn)行品質(zhì)與滿足運(yùn)行要求，轉(zhuǎn)向架設(shè)置有構(gòu)架、輪對(duì)、懸掛系統(tǒng)、減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置等，動(dòng)車轉(zhuǎn)向架還安裝有牽引

電動(dòng)機(jī)、變速機(jī)構(gòu)等裝置。另外，為了便于車輛通過(guò)曲線，在車體與轉(zhuǎn)向架

之間設(shè)置有心盤(pán)或回轉(zhuǎn)軸，使得轉(zhuǎn)向架可以繞心盤(pán)或回轉(zhuǎn)軸相對(duì)于車體而轉(zhuǎn)

動(dòng)。15安裝在車輛底部的轉(zhuǎn)向架162.

城市軌道交通車輛基本組成(4)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)是城市軌道交通車輛必須裝置的系統(tǒng)之一，其功能為根據(jù)列車實(shí)際運(yùn)行需要使得車輛按規(guī)定減速、停車。在車輛運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)系統(tǒng)是城市軌道交通車輛安全運(yùn)行的保證，緊急情況下對(duì)減少事故與人員傷亡有著重要意義。城市軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)一般由制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)兩部分組成。其中，制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)又可分為摩擦制動(dòng)、電氣制動(dòng)和磁軌制動(dòng)等形式。172.

城市軌道交通車輛基本組成(5)電力牽引系統(tǒng)城市軌道交通車輛多數(shù)以電能為牽引動(dòng)力，電力牽引系統(tǒng)主要由牽引電動(dòng)機(jī)、受流器、高壓線、牽引逆變器模塊(MCM)

、過(guò)壓保護(hù)

電阻、電抗器和輔助電源系統(tǒng)等組成。城市軌道交通車輛受電形式分為接觸網(wǎng)受電和第三軌受電兩類，因此，城市軌道交通車輛受流器可分為受電弓和集電靴兩類，受電弓

如圖所示，位于轉(zhuǎn)向架上的集電靴如圖所示。18位于轉(zhuǎn)向架上的集電靴受電弓192.

城市軌道交通車輛基本組成(6)車輛連接裝置由于城市軌道交通車輛為多輛編組，車輛之間通過(guò)連接裝置相互連接，從而實(shí)現(xiàn)相鄰車輛之間的動(dòng)力傳遞與通道的連接。因此，車輛連接裝置主要包括車鉤緩沖裝置與貫通道裝置，

一般由車鉤、緩沖裝

置、電氣連接、風(fēng)擋、渡板及貫通道等部分組成，全自動(dòng)車鉤、半永

久車鉤與電氣連接、風(fēng)擋裝置、渡板與貫通道如圖所示。20風(fēng)擋裝置

渡板與貫通道21半永久車鉤與電氣連接全自動(dòng)車鉤2.

城市軌道交通車輛基本組成(7)通風(fēng)采暖及空調(diào)系統(tǒng)由于城市軌道交通車輛大多數(shù)運(yùn)行于封閉或半封閉的地下空間，為改善乘客的舒適度，現(xiàn)代城市軌道交通車輛一般均設(shè)有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，安裝在車頂?shù)目照{(diào)如圖所示。運(yùn)行在寒冷地區(qū)的車輛則設(shè)置有電熱器，并由供電線路直接供電，具有電加熱功能的座椅如圖所示。22具有電加熱功能的座椅安裝在車頂?shù)目照{(diào)23二、城市軌道交通車輛技術(shù)參數(shù)城市軌道交通車輛技術(shù)參數(shù)可概括地介紹車輛的技術(shù)規(guī)格，從整體上表明車輛結(jié)構(gòu)及性能，

一般可分為車輛基本尺寸和車輛性能參數(shù)兩大類。241.

車輛基本尺寸選擇城市軌道交通車輛時(shí)需要考慮車輛的基本尺寸，具體包括下列幾個(gè)方面：(1)車體的長(zhǎng)度、寬度、高度(2)車輛最大寬度與最大高度(3)車鉤高度(4)地板面高度(5)車輛定距252.

車輛性能參數(shù)城市軌道交通車輛的主要性能參數(shù)包括下列幾個(gè)方面：(1)自重、載質(zhì)量及容積(2)構(gòu)造速度(3)軸重(4)最小曲線半徑(5)加速度(6)軸配置或軸列數(shù)(7)供電電壓(8)最大網(wǎng)電流(9)制動(dòng)形式(10)座位數(shù)及單位面積站立人數(shù)26系統(tǒng)類型I級(jí)Ⅱ

級(jí)Ⅲ級(jí)IV級(jí)V級(jí)高運(yùn)量大運(yùn)量中運(yùn)量次中運(yùn)量低運(yùn)量適用車輛類型A

型

車B型車C-I、C-Ⅱ型車C-Ⅱ型車有軌電車單向最大客運(yùn)量(萬(wàn)人次/h)4.5~7.53.0~5.51.0~3.00.8~2.50.6~1.0線路敷設(shè)形式隧道為主隧道為主地面/高架地面為主地面路權(quán)形式專用專用專用少量平交少量平交車站平均站距(m)800~1500800~1200600~1000600~1000600~1000站臺(tái)長(zhǎng)度(m)200200120<100<60不同類型城市軌道交通車輛技術(shù)等級(jí)。27系統(tǒng)類型I級(jí)Ⅱ

級(jí)Ⅲ級(jí)IN級(jí)V級(jí)高運(yùn)量大運(yùn)量中運(yùn)量次中運(yùn)量低運(yùn)量車輛車輛寬度(m)3.02.82.62.62.6車輛定員(人)310240220220104~202最大軸重(t)161411109最高速度(km/h)80~10080807045~60平均運(yùn)行速度(km/h)34~4032~4030~4025~3515~25軌

距

(

mm

)14351435143514351435信號(hào)列車自動(dòng)防護(hù)有有有有/無(wú)無(wú)列車運(yùn)行方式自動(dòng)駕駛/人工駕駛自動(dòng)駕駛?cè)斯ゑ{駛自動(dòng)駕駛?cè)斯ゑ{駛?cè)斯ゑ{駛?cè)斯ゑ{駛運(yùn)營(yíng)列車編組6~86~84~62~42最小行車間隔(s)120120120150300續(xù)表28車輛技術(shù)參數(shù)北京地鐵1號(hào)線上海軌道交通1號(hào)線車體長(zhǎng)度(m)19.0023.54(有司機(jī)室)22.10(無(wú)司機(jī)室)車體最大外寬度(m)2.803.00車體最大外高度(m)3.1753.80車輛軸距(m)2.1652.50車鉤高(m)0.66+0.010.72每側(cè)車門(mén)數(shù)45自重(t)30.94(動(dòng)車)38.00(動(dòng)車)24.50(拖車)32.00(拖車)最高運(yùn)行速度(km/h)8080我國(guó)部分城市地鐵車輛技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表表1-2

我國(guó)部分城市地鐵車輛技術(shù)參數(shù)29車輛技術(shù)參數(shù)北京地鐵1號(hào)線上海軌道交通1號(hào)線平均啟動(dòng)加速度(m/s2)0.9(0~36km/h)1(0~25km/h)0.5(0~80km/h)平均制動(dòng)減速度(m/s2)1.0(常用制動(dòng))1.0(常用制動(dòng))1.2(緊急制動(dòng))1.3(緊急制動(dòng))定員數(shù)(人)251310超載時(shí)乘客總數(shù)(人)350410續(xù)表30三、城市軌道交通車輛編組及標(biāo)識(shí)1.

車輛編組城市軌道交通車輛運(yùn)營(yíng)時(shí)一般采用拖動(dòng)結(jié)合、固定編組的方式，即動(dòng)車組，由動(dòng)車和拖車通過(guò)車鉤相互連接而成一個(gè)相對(duì)固定的編組，稱為一個(gè)單元，

一列車可由一個(gè)或多個(gè)單元編組而成。根據(jù)具體運(yùn)營(yíng)情況，車輛編組形式可采用全動(dòng)車形式或動(dòng)拖車有機(jī)結(jié)合的固定編組形式，但每列車的首車和尾車必須帶有司機(jī)室。31(1)車輛編組三要素城市軌道交通車輛編組主要考慮車輛類型、編組輛數(shù)、編組車輛動(dòng)車與拖車比例三個(gè)要素，簡(jiǎn)稱車型、輛數(shù)、動(dòng)拖比。32(2)車輛編組形式車輛編組形式應(yīng)根據(jù)城市軌道交通具體運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)整。以北京地鐵為例，早期的北京地鐵采用直流牽引電動(dòng)機(jī)，按全動(dòng)車設(shè)計(jì)，兩車為

一個(gè)單元，使用時(shí)按2、4、6輛編組連成列車組。后來(lái)，北京地鐵車輛采用

貫通式車廂，乘客能夠在車廂內(nèi)任意走動(dòng)，以一個(gè)動(dòng)車與一個(gè)拖車為一個(gè)制

動(dòng)單元，使用時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)采用6節(jié)編組時(shí)，車輛排列為：-Tc=Mp*M=M※Mp=Tc-當(dāng)采用8節(jié)編組時(shí)，車輛排列為：-Tc=Mp*M=Mp*M=Mp*M=Tc-332.

車輛標(biāo)識(shí)(1)車輛的車端、車側(cè)1)車端。城市軌道交通車輛兩端的車鉤一般都不為同一類型的車鉤，因此將車鉤自動(dòng)化程度較高的車輛端定義為1位端，而車鉤自動(dòng)化程度較低的車輛端定義

為2位端。若乘客站立在城市軌道交通車輛的1位端，面向2位端時(shí)，則該名乘客的

右側(cè)就稱為該車輛的右側(cè)，該名乘客的左側(cè)則稱為該車輛的左側(cè)。2)車側(cè)。車側(cè)的定義與車輛車側(cè)的定義是不同的，其是以司機(jī)坐在列車的駕駛端座位上駕駛列車的方位來(lái)確定的。因此，司機(jī)的右側(cè)即為列車的右側(cè)，司機(jī)

的左側(cè)即為列車的左側(cè)。換言之，列車的車側(cè)是根據(jù)列車的行駛方向來(lái)定義的，

與道路交通車輛按行駛方向定義左右側(cè)是相同的。34(2)車廂的編號(hào)1)車廂編號(hào)。車廂編號(hào)由6位數(shù)字組成，前兩位表示所屬線路，第三、第四、第五位表示該車廂在所屬線路中的車廂總編號(hào)，最后一位表示車輛類型，只由1、2或3來(lái)表示，其中“1”表示帶司機(jī)室的拖車(Tc),“2”表示帶受電弓的動(dòng)車(Mp),“3”表示不帶受電弓的動(dòng)車(M)。2)車廂應(yīng)急編號(hào)。為讓乘客準(zhǔn)確了解所在的車廂位置，在城市軌道交通車輛車廂端部與車廂車體外部粘貼或涂裝有車廂應(yīng)急編號(hào)，該編號(hào)由5位數(shù)字組成，如圖所示。其中，前兩位表示所屬線路，第三、第四位表示該車廂為所屬線路的第幾列車，最后一位表示該車廂在所屬列車中的編號(hào)，由列車1端往2端編排。例如，“03035”即表示該車廂為軌道交通3號(hào)線第03號(hào)列車的第5號(hào)車廂。35車廂應(yīng)急編號(hào)36(3)車門(mén)編號(hào)車輛的客室車門(mén)一般采用雙開(kāi)外掛式塞拉門(mén)或雙開(kāi)內(nèi)藏式拉門(mén)，車輛每側(cè)設(shè)有相同數(shù)量的門(mén)扇，每扇門(mén)為兩片門(mén)葉。為了方便維護(hù)檢修，則需為車門(mén)編

號(hào)，車門(mén)編號(hào)的規(guī)則為：自1位端到2位端，右側(cè)為由小到大的連續(xù)奇數(shù)，即

1/3、5/7、9/11、13/15、17/19;左側(cè)為由小到大的連續(xù)偶數(shù)，即2/4、6/8、

10/12、14/16、18/20。車門(mén)編號(hào)如圖所示。(4)座椅編號(hào)城市軌道交通車輛座椅編號(hào)方式與車門(mén)類似。37車門(mén)編號(hào)38套門(mén)號(hào)DOOR2吸煙

oking四

、城市軌道交通車輛限界限界是指城市軌道交通列車沿固定的軌道安全運(yùn)行所需要的空間尺寸，系統(tǒng)內(nèi)各種建筑物及設(shè)備均不能侵入限界范圍內(nèi)。根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)的基本組成與設(shè)備運(yùn)營(yíng)要求，限界可分為車輛限界、設(shè)備限界、建筑限界和接觸網(wǎng)(軌)限界四類，此處僅介紹車輛限界。391.

車輛限界的基本概念車輛限界是指城市軌道交通車輛在正常行駛過(guò)程中形成的最大動(dòng)態(tài)包絡(luò)線。其中，直線段車輛限界分為隧道內(nèi)車輛限界和高架或地面線車輛限界。高架或地面線

車輛限界應(yīng)在隧道內(nèi)車輛限界的基礎(chǔ)之上，另外再加上當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)荷載所引起的橫

向或豎向偏移量。車輛限界規(guī)定了城市軌道交通車輛和隧道斷面的形狀與凈空尺寸，以及高架與地面建筑物的凈空尺寸，同時(shí)還規(guī)定了設(shè)備安裝位置及預(yù)留空間，是城市軌道交通

系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)的基本保證之一，也是設(shè)計(jì)城市軌道交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。特別是地下線

路，由于設(shè)備均需緊湊安裝于橫斷面直徑、平曲面半徑較小的隧道內(nèi)，對(duì)城市軌道

交通車輛限界與設(shè)備限界提出了更高的要求。402.

車輛限界的計(jì)算城市軌道交通車輛在隧道內(nèi)行駛，隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部要有足夠的空間，限界越大，安全度越高，但工程量與工程建設(shè)資金也隨之增加。因此，合理限界的確定既要考慮保

證列車運(yùn)行安全，又要考慮工程建設(shè)成本。(1)車輛限界計(jì)算原則1)限界是確定行車軌道周圍構(gòu)筑物凈空的大小，以及管線和設(shè)備安裝相互位置的依據(jù)，為行業(yè)間共同遵守的技術(shù)規(guī)定，應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠。2)限界應(yīng)依據(jù)城市軌道交通車輛的輪廓尺寸、技術(shù)參數(shù)、軌道特性、受電方式、施工方法與設(shè)備安裝等綜合因素進(jìn)行分析計(jì)算后確定。3)限界的計(jì)算是以平直線上混凝土整體道床和碎石道床的線路為基本條件，根據(jù)隧道內(nèi)及地面運(yùn)行環(huán)境不同，分為地下線車輛限界與高架線(含地面線)車輛限界兩

種基本類型。

415)限界的計(jì)算要素可分為隨機(jī)因素與非隨機(jī)因素。6)所有側(cè)傾角度引起的偏移量合成后，其大小受限于車輛結(jié)構(gòu)上的豎向止擋。橫向位移量和豎向位移量大小受限于車輛結(jié)構(gòu)上的橫向止擋及豎向止擋。7)計(jì)算隧道內(nèi)平直線、高架線(含地面線)兩類車輛限界時(shí)均采用統(tǒng)一的計(jì)算公式，操作時(shí)應(yīng)根據(jù)不同類別情況合理選用不同的計(jì)算參數(shù)。8)計(jì)算限界偏移量時(shí)，對(duì)車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓(集電靴)三部分分別進(jìn)行計(jì)算。9)車輛運(yùn)行時(shí)，必須根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定車輛動(dòng)態(tài)包絡(luò)線是否超越車輛限界。10)計(jì)算中涉及的計(jì)算車輛輪廓線及計(jì)算參數(shù)僅供制定限界時(shí)使用，并非對(duì)車輛規(guī)格和參數(shù)作強(qiáng)制性規(guī)定。實(shí)際制造的車輛應(yīng)以實(shí)際參數(shù)按基本規(guī)定驗(yàn)算是否符

合車輛限界要求。42(2)車輛限界計(jì)算要素城市軌道交通車輛限界應(yīng)按照車輛的輪廓尺寸和技術(shù)參數(shù)，并考慮其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情形下所能達(dá)到的橫向或豎向偏移，根據(jù)可能發(fā)生的最不利情況進(jìn)行組合計(jì)算確定。車輛限界計(jì)算要素如下：1)車輛制造誤差。2)車輛維修限度。3)轉(zhuǎn)向架輪對(duì)處于軌道上的最不利運(yùn)行位置。4)輪對(duì)相對(duì)于構(gòu)架的橫向振動(dòng)量。5)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相對(duì)于車體的橫向位移量。6)車輛的空車、重車撓度差及垂向位移量。7)軌道線路的幾何偏差(含維修限度)。8)

一系懸掛側(cè)滾位移量。9)二系懸掛側(cè)滾位移量。10)由車輛制造過(guò)程中設(shè)備安裝不對(duì)稱、運(yùn)行中乘客分布不對(duì)稱、軌道不平順等因素引起的偏斜。43城市軌道交通車輛發(fā)展概況第二節(jié)44一

、國(guó)外城市軌道交通車輛發(fā)展概況國(guó)外城市軌道交通按技術(shù)特征分類，主要有地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng)。這里將對(duì)國(guó)外城市軌道交通車輛中的地鐵車輛、輕軌車輛和單軌車輛進(jìn)行詳細(xì)介紹。451.地鐵車輛總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外地鐵車輛發(fā)展方向主要包括運(yùn)行速度、傳動(dòng)方式、結(jié)構(gòu)材料、空調(diào)設(shè)備、模塊化制造、計(jì)算機(jī)控制與通信網(wǎng)絡(luò)、制動(dòng)系統(tǒng)等。(1)提升最高運(yùn)行速度隨著城市軌道交通車輛技術(shù)的不斷發(fā)展，地鐵車輛的最高運(yùn)行速度不斷提高。例如，法國(guó)巴黎地鐵車輛初期最高運(yùn)行速度為80km/h,

平均運(yùn)行速度為

23.7km/h,近年來(lái)已將地面線路地鐵車輛的最高運(yùn)行速度提高到100km/h,平均運(yùn)行速度已達(dá)到50km/h等等。46(2)發(fā)展交流傳動(dòng)車輛城市軌道交通發(fā)展初期，地下鐵路車輛為蒸汽機(jī)車牽引，1890年電力機(jī)車牽引開(kāi)始應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域。起初電力機(jī)車采用直流電動(dòng)機(jī)牽引，控制方式為凸

輪變阻調(diào)速方式，后來(lái)控制方式發(fā)展為斬波器調(diào)速控制。20世紀(jì)90年代，由于電

工電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的高速發(fā)展，大功率自關(guān)斷元器件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化與實(shí)

用化，電力機(jī)車的控制方式迅速發(fā)展成變頻變壓調(diào)速控制(VVVF)

技術(shù)，從此交

流傳動(dòng)車輛廣泛應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)中。47(3)革新車體結(jié)構(gòu)材料最初地鐵車廂為木制，后來(lái)為減少火災(zāi)隱患而改為鋼制結(jié)構(gòu)材料。美國(guó)最早由巴德公司制造了不銹鋼車體，紐約地鐵大部分軌道交通車輛采用了不銹鋼車體。20世紀(jì)

6

0年代初，日本引進(jìn)不銹鋼車體技術(shù)，自1962年開(kāi)始生產(chǎn)了南海電鐵6000系、

京王電鐵3000系與東急電鐵7000系不銹鋼地鐵車輛，后來(lái)，加拿大、韓國(guó)等國(guó)家的地鐵也均開(kāi)始采用不銹鋼車輛。48(4)發(fā)展空調(diào)地鐵車輛根據(jù)地鐵系統(tǒng)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其車站與區(qū)間隧道均為密閉性較好的地下建筑，地鐵車輛內(nèi)的空氣質(zhì)量會(huì)受到較大影響。為了提供舒適的乘車環(huán)境，

地鐵車輛需裝配大功率的空調(diào)設(shè)備。地鐵車輛空調(diào)設(shè)備不僅關(guān)系到乘客的舒適性與安全性，還直接影響投資與運(yùn)營(yíng)成本。因此，城市軌道交通系統(tǒng)應(yīng)合理發(fā)展節(jié)能環(huán)保又有很好的換氣效果的空調(diào)地鐵列車。目前，城市軌道交通系統(tǒng)新投入運(yùn)營(yíng)的地鐵車輛均以空調(diào)車輛作為首要選擇。49(5)車輛模塊化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)世界上地鐵與輕軌車輛的主要制造商有西門(mén)子公司、阿爾斯通公司、龐巴迪公司和日本東急公司等。20世紀(jì)90年代，地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)

計(jì)與生產(chǎn)開(kāi)始逐步發(fā)展，這是一種新型的車輛制造技術(shù)。地鐵車輛模塊化設(shè)

計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用大大地簡(jiǎn)化了車輛制造工藝流程，并可依照用戶的不同

要求對(duì)車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化組合，縮短了車輛設(shè)計(jì)與制造周期，具有顯著的經(jīng)

濟(jì)效益。50(6)采用計(jì)算機(jī)控制與診斷和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)20世紀(jì)80年代，機(jī)車計(jì)算機(jī)的雛形誕生，但僅應(yīng)用于列車傳動(dòng)控制裝置。隨著控制服務(wù)對(duì)象的增多，列車通信網(wǎng)絡(luò)在初期的串行通信總線的基

礎(chǔ)上產(chǎn)生，并推出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，各國(guó)生產(chǎn)與制造城市軌道交通車輛時(shí)，在牽引與制動(dòng)控制中均采用了計(jì)算機(jī)控制與診斷技術(shù)，

并由單計(jì)算機(jī)控制發(fā)展為多計(jì)算機(jī)控制。同時(shí)，各國(guó)也在積極發(fā)展和應(yīng)用

通信網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通列車設(shè)備運(yùn)行控制與故障診斷、乘

客信息的傳遞和服務(wù)。51(7)發(fā)展模擬式電氣控制制動(dòng)系統(tǒng)目前，世界各國(guó)地鐵與輕軌車輛的生產(chǎn)與制造均應(yīng)用了模擬式電氣控制制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一條列車線貫通整列車并形成連續(xù)的回路，其電氣指

令采用脈沖寬度調(diào)劑，并能夠進(jìn)行無(wú)級(jí)控制，滿足城市軌道交通列車制動(dòng)頻

繁、制動(dòng)距離短、停車精度高等相關(guān)要求。521.輕軌車輛在城市軌道交通發(fā)展中，由于舊式有軌電車運(yùn)行速度慢、正點(diǎn)率低、噪聲污染大、加速性能低、乘客舒適度差，在汽車工業(yè)發(fā)展的沖擊下，有軌電車的

發(fā)展停滯不前，甚至被拆除。直到20世紀(jì)80

年代至90

年代，人們意識(shí)到地鐵

系統(tǒng)建設(shè)投入高、運(yùn)行能耗大、噪聲振動(dòng)大等問(wèn)題，在建設(shè)地鐵的同時(shí)同步發(fā)

展了新型輕軌交通。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已有50

多個(gè)國(guó)家建設(shè)了360多條輕軌交通線路，運(yùn)營(yíng)車輛中大部分為100%

低地板輕軌車輛或70%

低地板輕軌車輛。53(1)低地板輕軌交通的發(fā)展優(yōu)勢(shì)與其他城市公共交通方式相比較，低地板輕軌交通車輛具有環(huán)境污染小、節(jié)約能源、投入資金少、舒適性好與外形美觀等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足中型客運(yùn)量的城市公共客運(yùn)交通需求。1)環(huán)境污染小。2)節(jié)約能源。3)投入資金少。4)舒適性好。5)外形美觀。54(1)低地板輕軌車輛的主要類型目前，按技術(shù)的復(fù)雜程度不同，輕軌車輛發(fā)展主要可劃分為三個(gè)階段。1)第一代低地板輕軌車輛。車輛的中間部分設(shè)置有一個(gè)低地板進(jìn)口，低地板區(qū)域長(zhǎng)度約

占

地板總長(zhǎng)

度的10%~15%,

通過(guò)改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)，低地板區(qū)域長(zhǎng)度可達(dá)到地板總長(zhǎng)度的50%

左右?？傮w來(lái)說(shuō)，第一代低地板輕軌車輛仍采用常規(guī)轉(zhuǎn)向架，設(shè)計(jì)為分段式低地板，并且車內(nèi)需要臺(tái)階過(guò)渡，如右圖所第一代低地板輕軌車輛示。55(1)低地板輕軌車輛的主要類型2)第二代低地板輕軌車輛。與第一代低地板輕軌車輛相比，第二代低地板輕軌車輛具有較長(zhǎng)的低地板區(qū)域，低地板區(qū)域長(zhǎng)度約占地板總長(zhǎng)度的60%~70%,但車輛內(nèi)部仍需設(shè)置臺(tái)階向高地板區(qū)域過(guò)渡，如右圖所示。第二代低地板輕軌車輛的中間走行部采用了一種全新的安裝方式，主要有小車輪拖車走行部、獨(dú)立車輪走行部與獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪走行部三種方式。第二代低地板輕軌車輛56(1)低地板輕軌車輛的主要類型3

)第三代低地板輕軌車輛。第三代低地板輕軌車輛即為100%

全低地板式輕軌車輛，如右圖所示。與第二代低地板輕軌車輛相比，

100%

全低地板式輕軌車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向架也采用了獨(dú)立車輪，取消了車軸，使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上方的中間通道也可做成低地板區(qū)域，而兩側(cè)車輪突起部分可設(shè)置座椅，從而實(shí)現(xiàn)了100%

低地板，且低地板面距軌面通常僅350

mm。第三代低地板輕軌車輛571.單軌車輛單軌交通系統(tǒng)主要架設(shè)在城市道路交通擁擠區(qū)域，是由架空的單根鋼筋混凝土制或鋼制軌道梁構(gòu)成的城市軌道交通線路。單軌車輛沿架空的軌道運(yùn)行，具有線路占地少、構(gòu)造簡(jiǎn)單、建設(shè)工程造價(jià)低、施工工期較短、運(yùn)行速度高、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎曲線半徑小、噪聲振動(dòng)低、乘客舒適度高、視野寬廣等優(yōu)勢(shì)，受到各國(guó)中小城市的歡迎。581.單軌車輛目前，單軌車輛可分為懸掛式單軌車輛與跨坐式單軌車輛。(1)懸掛式單軌車輛懸掛式單軌交通系統(tǒng)的軌道梁由一定跨距的鋼支柱或鋼筋混凝土支柱架設(shè)在空中，而車輛則懸掛在軌道梁下運(yùn)行。懸掛式單軌車輛可分為非對(duì)稱式與對(duì)稱式兩種。1)非對(duì)稱式懸掛式單軌車輛。這種車輛設(shè)置有吊鉤，吊鉤上設(shè)計(jì)有鋼制車輪，車輪在鋪設(shè)于軌道梁上的單根鋼軌上運(yùn)行。如右圖所示。

59非對(duì)稱陳式懸掛式單軌車輛1.

單軌車輛2)對(duì)稱式懸掛式單軌車輛。這種車輛以一對(duì)橡膠車輪在軌道梁上的走行板上運(yùn)行，軌道梁為箱形，懸吊于支柱的伸臂板下方。對(duì)稱式懸掛單軌車輛以SAFEGE型為代表，日本單軌鐵道協(xié)會(huì)已將SAFEGE型單軌線路作為懸掛式城市單軌交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)稱式懸掛式單軌車輛如右圖所示。對(duì)稱式懸掛式單軌車輛601.單軌車輛目前，單軌車輛可分為懸掛式單軌車輛與跨坐式單軌車輛。(2)跨坐式單軌車輛跨坐式單軌交通系統(tǒng)的軌道梁一般為預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，而車輛跨坐在軌道梁上運(yùn)行，并且車輛設(shè)置有動(dòng)輪與導(dǎo)輪。車輛動(dòng)輪以軌道梁頂面為走行面，車輛導(dǎo)輪以軌道梁的兩側(cè)面為走行面。車輛動(dòng)輪用于承載車體，而車輛導(dǎo)輪用于保持車體穩(wěn)定和導(dǎo)向?？缱絾诬壾囕v如右圖所示?？缱絾诬壾囕v61一、我國(guó)城市軌道交通車輛發(fā)展概況1.我國(guó)城市軌道交通車輛發(fā)展歷程為了解決城市交通擁擠問(wèn)題，早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)就決定在北京修建地鐵系統(tǒng)。由于當(dāng)時(shí)與國(guó)外技術(shù)交流甚少，我國(guó)僅能以極為有限的國(guó)外資料作為參考，自力更生，自主研發(fā)，并于1967年完全利用國(guó)產(chǎn)材料和配件生產(chǎn)出兩輛DK1型地鐵樣車，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)地鐵車輛制造空白，如右圖所示。北京DK1型地鐵車輛621.我國(guó)城市軌道交通車輛發(fā)展歷程隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的迅猛發(fā)展，各企業(yè)相繼成功開(kāi)發(fā)了北京不銹鋼地鐵車輛、天津津?yàn)I不銹鋼城市軌道交通車輛、武漢鋁合

金城市軌道交通車輛、高檔次70%低地板輕軌車輛、大連城市快速軌道

車輛、DL6W型現(xiàn)代輕軌電車、DL4W型仿古輕軌電車等新型城市軌道交

通電客車。這些車輛在設(shè)計(jì)制造中采用了多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)，填補(bǔ)了

多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，整車技術(shù)屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先

進(jìn)水平。63(1)北京不銹鋼地鐵車輛北京不銹鋼地鐵車輛的車體鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)首次采用輕量化無(wú)涂裝不銹鋼鼓形車體，側(cè)墻窗采用視野開(kāi)闊的1.6m大窗，車頂內(nèi)裝鋁型材結(jié)構(gòu)。車輛采用先進(jìn)的VVVF交流傳動(dòng)系統(tǒng)、模擬式電空制動(dòng)系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)車載設(shè)備、車載無(wú)線通信設(shè)備和列車監(jiān)控系統(tǒng)等；無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架的牽引裝置采用無(wú)間隙的

“Z”

拉桿結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)制動(dòng)采用維修工作量少的單元制動(dòng)；采用降噪車輪，顯著地降低了輪軌噪聲。北京不銹鋼地鐵車輛64(2)天津津?yàn)I不銹鋼城市軌道交通車輛天津津?yàn)I不銹鋼城市軌道交通車輛是中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司為天津津?yàn)I輕軌(現(xiàn)天津地鐵9號(hào)線)研制的一種輕量化車輛，如圖所示。天津津?yàn)I不銹鋼城市軌道交通車輛為我國(guó)首批不銹鋼城市軌道交通客車，它創(chuàng)造了多項(xiàng)全國(guó)第一，填補(bǔ)了多項(xiàng)城市軌道交通領(lǐng)域的技術(shù)空白。天津津?yàn)I不銹鋼城市軌道交通車輛65(3)武漢鋁合金城市軌道交通車輛武漢鋁合金城市軌道交通車輛是我國(guó)首次自主研發(fā)設(shè)計(jì)的B型鋁合金車體結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛，如圖所示。該車采用了輕量化鋁合金車體，具有集預(yù)制冷、制冷、通風(fēng)、緊急通風(fēng)功能于一體的大功率空調(diào)系統(tǒng)，大容量無(wú)預(yù)壓力沖擊新型車鉤裝置及車端吸能結(jié)構(gòu)，新穎、實(shí)用的內(nèi)裝與低噪聲設(shè)計(jì)，密封性好的電動(dòng)塞拉門(mén)側(cè)門(mén)。最高運(yùn)行速度為80

km/h,其綜合技術(shù)性能在目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的城市軌道交通車輛中處于領(lǐng)先水平，自動(dòng)控制性能達(dá)到了國(guó)際水平。武漢鋁合金城市軌道交通車輛66(4)DLW

系列輕軌電車DLW系列輕軌電車包括DL6W型現(xiàn)代輕軌電車和DL4W型仿古輕軌電車，是大連市城市軌道交通線路改造配套的輕軌電車，

DL6W型現(xiàn)代輕軌電車如左圖所示，

DL4W型仿古輕軌電車如右圖所示。DL6W型現(xiàn)代輕軌電車

DL4W型仿古輕軌電車67(5

)高檔次70%低地板輕軌車輛由中車唐山機(jī)車車輛有限公司研制，該車是目前國(guó)內(nèi)首輛與發(fā)達(dá)國(guó)家具有同等檔次和水平的70%低地板輕軌車輛，如圖1-29所示。該車構(gòu)造速度為70

km/h,額定載客量達(dá)246人，采用了鋁質(zhì)蜂窩狀地板，實(shí)現(xiàn)了車體輕量化。車輛走行部采用自主設(shè)計(jì)的全新動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，中間部位則采用了新型獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架。彈性車輪裝置起到了降低噪聲、減少振動(dòng)的作用。高檔次70%低地板輕軌車輛68(6

)大連城市快速軌道交通車輛該車采用大量國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)，牽引傳動(dòng)