城市軌道交通車輛檢修基礎知識-車輛的基本組成

1.4車輛的基本組成(車

下設備)教學目標通過本節(jié)的學習，了解車下吊掛設備的設計原則，并了解影響安裝結構形式的因素等內(nèi)容。1、解車下吊掛設備的設計原則；2、了解影響安裝結構形式的因

素；3、了解常用吊掛安裝座的形式。教學重點1.4車輛的基本組成(車下設備)通常情況下，牽引供電系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、制動系統(tǒng)及其他系統(tǒng)中的大型實體設備及附屬設備均選擇在車體底架下方進行安裝懸掛

,特別是對于牽引逆變器、輔助逆變器、制動風缸及空壓機等大型

設備，不僅質(zhì)量重，而且占用空間大。在車輛設計階段需要對大小

不一、功能各異的車下設備進行有效安排，既能滿足車輛的功能要

求，又要考慮車輛重心、設備限界等客觀要素的要求。01一、設計原則車輛底架上進行設備吊掛結構設計，

一般需遵循以下設計原則：(一)基體本身的強度在車體底架設計時，既要統(tǒng)籌考慮車體整體承載強度，也必須同時考慮吊掛處基體本身的結構強度。也就是說在設計和底架縱、橫梁相連的安

裝座結構時，既要考慮縱、橫梁的強度，還要考慮該縱、橫梁相關部位的

整體結構強度。0

1(二)安裝座的強度安裝座的設計必須滿足吊掛設備的強度要求(包括動態(tài)強度和疲勞強度),為此應根據(jù)不同的承載重量來進行安裝座的結構及強度設計。在結構設計時，應考慮如下因素：1)設備的安裝工藝性和可維修性；2)選擇有足夠強度的材質(zhì)；3)安裝座的承載剛度，以避免變形而導致的相關結構受力狀態(tài)的變化；4)結構上應避免結構剛度的突變，引起的應力集中。0

1(三)安裝座與基體的連接強度安裝座與底架的連接應視二者的材質(zhì)、結構來選擇連接方式，可選擇焊接、鉚接和螺栓連接等連接方式。不管是選擇哪種連接方式，都應該

充分考慮其連接強度。如二者采用不同的材質(zhì)，應考慮不同材質(zhì)的焊接質(zhì)

量和防腐蝕。0

1(四)結構減振對于產(chǎn)生較大振動的車下吊掛設備，應在吊掛結構上采取減振措施。機組本身產(chǎn)生的振動比較大，這些設備如果采用剛

性連接的話，不僅對安裝結構的強度很不利，而且設備的振動

及噪聲會直接傳遞給車體，直接影響客車運行的平穩(wěn)性和旅客

的舒適性。01二、影響安裝座結構型式的因素為保證客車車下設備安裝的可靠性、工藝性和可維修性，車下設備安裝座的結構型式主要可由以下幾個方面的因素決定：(一)設備重量和重心位置設備的重量和重心位置是設計設備安裝座時要考慮的首要因素，他們對確定設備所需安裝座的數(shù)量和承載結構起決定

性作用。同時也是安裝結構強度分析的重要依據(jù)，更是保證安

裝結構在列車運行中抗振動、沖擊以及壽命周期的重要保障.0

1二、影響安裝座結構型式的因素(二)設備結構和安裝一般車輛設計時選用的子系統(tǒng)都是成熟的，其主要設備的結構特點及安裝方式已基本定型，那么設備與車體的連接就要靠安裝座的結

構來過渡。即在安裝座設計時要在考慮車體結構的同時要分析設備安

裝結構的結構特點，如設備安裝采用的是下吊式，還是上架式等，使

設備安裝具有良好的安裝工藝性和可維修性。如采用設備的安裝方式

有可選擇性，那么設計師應對設備的安裝方式提出適合車體結構特點

的安裝方案，以保證安裝結構的協(xié)調(diào)性。01二、影響安裝座結構型式的因素(三)車體結構和用材車體結構根據(jù)需求的不同可選擇不同的材料，目前可供選擇的材料主要有三類：耐侯鋼、不銹鋼和鋁合金。車體結構采

用不同的材料，其結構特點有所不同，而設備安裝座的設計應

考慮其與安裝位置周圍的結構特點相匹配。因此，車體結構和

用材是決定設備安裝座結構型式的主要因素之一。01二、影響安裝座結構型式的因素(四)技規(guī)和限界車下設備安裝座是直接影響設備吊掛后，車輛外部尺寸的重要部分，所以在設計安裝座時，必須考慮符合相關的技規(guī)和

限界要求。即設計必須能夠保證設備安裝后符合車輛的技規(guī)和

限界規(guī)定。01二、影響安裝座結構型式的因素(五)輕量化和工藝性隨著列車速度的不斷提高和節(jié)能環(huán)保意識的加強，對車輛的輕量化提出了更高的要求，因此設備安裝座應在保證強度的

前提下，力求其結構的輕量化，同時設計安裝座時還應考慮其

制造和安裝的工藝性，以提高其結構的可靠性。0

1三、

常用吊掛安裝座型式(

一)下吊式1、

直接下吊式直接下吊式吊掛一般是利用車體底架的縱、橫梁，無需設計專用的車體吊掛安裝座。設備直接吊掛在底架縱、橫梁下翼面上

,即底架縱、橫梁下翼面開有安裝孔，設備箱體上有伸出的安裝

座，通過螺栓、螺母、墊圈將設備箱體與底架縱、橫梁相連。01三、常用吊掛安裝座型式(

一)下吊式1、直接下吊式在這種安裝結構中，設備重量通過螺栓連接副直接將載荷集中傳遞到被吊掛縱、橫梁上，為了改善受力部位的受力狀況，

一般在孔附近的梁里面焊幾塊

補強板，這是早期車輛車下設備較為常用的吊掛方式。目前這種由螺栓連接副直接承載的吊掛結構，在相對較輕的車下設備吊掛中仍在延用，如普通客車的電池箱等。但這種結構不太適合重大設備的安裝。優(yōu)點：結構簡單，底架上不需要另外焊接安裝座，有利于結構輕量化。缺點：(1)設備吊掛位置和底架縱、橫梁的布置相互影響，設備吊掛高度和底架縱、橫梁下翼面相互影響；三、常用吊掛安裝座型式(

一)下吊式1、直接下吊式(2)因底架縱、橫梁的安裝平面高度的偏差，設備安裝螺栓受力的均勻性難以保證，會導致螺栓間受力差比較大，容易造成螺栓松動或斷裂，存在安全

隱患；(3)更換螺栓時需配有升降設備，否則施工勞動強度大，操作比較困難，可維護性較差；(4)因為設備緊貼底架縱、橫梁的安裝面，占據(jù)了一定的橫向空間，不利于車下整體線槽和制動管路的布置。01三、

常用吊掛安裝座型式(

一)下吊式2、

間接下吊式間接下吊式結構與直接下吊式類似，只是在底架縱、橫梁與設備安裝座之間設計了一個用于調(diào)整高度的安裝座，安裝座下平

面的高度由設備吊掛高度的需要來確定，再固定在對應的底架縱

、橫梁上。設備同樣是采用螺栓連接副與固定在底架梁上的安裝

座相連。0

1三、

常用吊掛安裝座型式(一)下吊式2、

間接下吊式在這種結構中，

一般是采用在安裝座上加焊補強板來改善其受力狀況。前幾年，相當一部分車型的車下設備吊掛都采用這樣的安裝座結構。優(yōu)點：結構較簡單，設備吊裝高度不受底架縱、橫梁下平面高度的影響，有利于車下整體線槽和制動管路的布置和安裝。01缺點：(1)更換螺栓時需配有升降設備，否則施工勞動強度大，操作比較困難，可維護性較差；(2)因安裝面高度差控制困難，設備安裝螺栓受力的均勻性難以保證,會導致螺栓間受力差比較大，仍容易造成螺栓松動或斷裂，雖然有些車

輛對這樣的吊掛結構設計了保護措施，但仍存在一定的故障隱患，影響運行的可靠性。三、常用吊掛安裝座型式(

一)下吊式2、間接下吊式01三、

常用吊掛安裝座型式(二)上架式1、

直接上架式直接上架式吊掛的特點就是在設備安裝時，可先將設備落在安裝座上,螺栓連接副主要起緊固作用，載荷在設備安裝座與底架安裝座之間直接

傳遞。優(yōu)點：(1)有利于提高結構的承載能力，結構可靠性高；(2)結構簡單，工藝性好。即在設備安裝時，升降設備只要將設備送至安裝座上后，調(diào)整好位置即可撤離，施工人員可以在比較安全的環(huán)境下緊固螺栓，施工方便，勞動強度低，可維護性好。特別是具有一定的在線01可維護性，有利于提高三、

常用吊掛安裝座型式(二)上架式1、

直接上架式(3)設備吊裝高度不受底架梁下平面高度的影響，有利于車下整體線槽和制動管路的布置和安裝。這種安裝結構是近年來板梁式底架結構的車輛采用得較多

的結構型式，是現(xiàn)在重大設備吊掛的主要方式之一。0

1三、

常用吊掛安裝座型式(二)上架式2、

間接上架式間接上架式吊掛是對國外軌道車輛車下吊掛結構消化、吸收后的改進結構，主要特點是先將車下設備分別集成在設備吊掛模塊上，然后再把模

塊整體吊掛到固定在底架邊梁的安裝座上，安裝時，先將吊掛模塊的安裝

接口通過安裝座上的缺口提升至安裝座上方，然后插入墊板，并通過安裝

座上的眼孔定位，再將墊板分別與安裝座、設備吊掛模塊通過螺栓固定。0

1三、常用吊掛安裝座型式(二)上架式這種結構除直接上架式結構的優(yōu)點外，還有安裝座標準化程度高，有利于集成的模塊化設計，安裝關系調(diào)整方便快捷，組裝

和維護工藝性好等。這種安裝結構是采用中空鋁合金型材底架側梁常用的結構型式，具有一定的代表性和先進性，但在結構的輕量化上尚需進一步探討和研究。目前這種設計理念也在

其它車體結構型式的車輛中被采用。0

1四、

車下設備布置概況(一)概況某地鐵3號線牽引、輔助系統(tǒng)采用阿爾斯通設備，制動系統(tǒng)采用

KNORR設備。車下布置方案分為Tc1車、M1車、M2車和

M3車四個車型(Tc1同

Tc2;M4同M1)

。某

地

鐵

3號線車下

設備及管線通過帽形梁吊掛在車體型材縱向滑道上。01竭3SIV箱日

口風

裝

置

風

缸

S圈及氣路板半永久牽引桿低壓分線箱0Ⅱ位端Kre(二)車下設備布置方案車下設備的布置充分考慮各設備的安裝可靠性、安全性、可維修性等。1、Tc1車車下設備布置匯流箱

空壓機控制箱緊急通風逆變器

蓄電池箱

高胚分線箱半自動車鉤應答器

受流器圖2-21

TC

車車下吊掛圖e流

署又兒位I位端0000(二)車下設備布置方案Tc1

車車下主要設備：靜止逆變器SIV

箱、緊急通風逆變器箱、蓄電池箱(含控制箱)、車端高低壓箱、接地匯流箱、車間電源插座、空

壓機啟動箱、空壓機(含干燥器)、主副風缸，以及EP2002

制動控制

單元G閥、S閥，如圖2-21所示。01殖及氣路板受流半

久牽引桿π位3、M1

車車下設備布置半永久牽引桿

低壓分線箱受

裝置流籍制動電阻箱4謂圖2-22

M1車車下吊掛圖0

口00

13、M2

車車下設備布置半章引桿

能壓分線著受流器驅(qū)動裝置國范箱制動電阻箱

K風缸S閥及氣路板受流器半自動車鉤低壓分線箱0

自口0

M

箱

擴展供電籍緊急通風逆變器圖2-23

M2車車下吊掛圖高壓分線箱動裝置

受器裝置高壓分線箱流

器

又山能Ⅱ位端高壓分線箱

受流器

S強氣版

敗

取隨電阻箱圖2-24

M3車車下吊掛圖半自動車構低壓分線箱受流器動裝置緊急道風進變是匯流箱貴

4、M3

車車下設備布置受流墨

低壓分線箱半次牽引桿高分位受流器又置0

100思考題：車輛底架上的設備吊掛結構設計一般需遵循哪些設計原則?0

1城市軌道交通車輛設備的布置教學目標1、

了解城市軌道交通車輛設備的分布教學重點1、城市軌道交通車輛設備的布置2、城市軌道交通車輛設備布置的原則02車輛設

備布置

的原則01車輛設

備的布置目錄1、

車輛設備的布置車輛設備按照位置可分為：車頂設備、車內(nèi)設備和車底設備。說說車輛的車頂、車內(nèi)、車底各有哪些設備?0

12、車輛設備布置原則城軌車輛的機電設備及電、氣管線的布置不盡相同，但一般兼顧以下原則：1)安全可靠。2)重量分配均勻。3)安裝和維修方便。4)經(jīng)濟。5)車內(nèi)空間最大化。6)整車電路布置符合技術規(guī)定。011.1車輛的基本組成教學目標了解地鐵車輛主要系統(tǒng)的組成，并熟悉了解轉(zhuǎn)向架車鉤系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)車門系統(tǒng)等。1、

了解地鐵車輛主要系統(tǒng)的組成；2、

了解轉(zhuǎn)向架車鉤系統(tǒng)；3、

了解空氣制動系統(tǒng)；4、

了解列車車門系統(tǒng)。教學重點04ColorLorem

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adipiscing.目錄0305021.1.4

地鐵車輛各主要系統(tǒng)現(xiàn)代城市軌道交通車輛集機械、電氣、計算機、制冷、光學及噪聲學等技術于一體，其主要系統(tǒng)有車體內(nèi)裝及車下吊掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架及車鉤系

統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)、廣

播與乘客信息顯示系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、煙火報警系統(tǒng)，本書在對

各系統(tǒng)的功能、組成、分類形式進行說明的基礎上，對地鐵車輛的具體功

能及維護保養(yǎng)進行了講解。01一、車體、內(nèi)裝及車下吊掛系統(tǒng)系統(tǒng)車體是車輛的重要組成部件，為車體內(nèi)裝、車內(nèi)設備、車外設備等提供安裝及支撐接口，主要包括承受自重、載重、牽引力、橫向

力、制動力等載荷及作用力，青島地鐵3號線車體材料主要采用鋁

合金擠壓型材材料。內(nèi)裝是乘客進入列車后直觀感知的系統(tǒng)，與乘客有著直接的聯(lián)系，整車的內(nèi)裝系統(tǒng)主要分為內(nèi)頂板、側墻板、端墻板、地板及司機室內(nèi)裝模塊，在滿足車輛運行的安全性、功能性的前提下，內(nèi)裝系統(tǒng)

盡可能采用模塊化設計，零部件設計具有可靠性、互換性、耐磨性及

耐腐蝕性。

、轉(zhuǎn)向架與車鉤系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架能夠支承車體，承受并傳遞從車體至輪對或從輪對至車體之間的各種載荷和作用力，具有良好的減振性能，減小振動、沖擊和動應力，能夠提高車輛的運行平穩(wěn)性、安全性和可靠性。轉(zhuǎn)向架類型較多，結構各異，但基本組成部分是相同的，

一般轉(zhuǎn)向架由輪對軸箱裝置、彈性懸掛裝置、構架、基礎制動裝置、轉(zhuǎn)向架支承車體的裝置組成。某地鐵3號線地鐵車輛采用SDB-80

型轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架是針對該地

鐵

3號線的牽引系統(tǒng)和鋁合金車體，在SDB-80型地鐵轉(zhuǎn)向架平臺成

熟結構的基礎上進行適應性設計，遵循“先進性、成熟性、高可靠性、經(jīng)濟性、適用性、節(jié)能性、輕量化、互換性”的設計原則，適合該地鐵0

1公司的運行環(huán)境。二、轉(zhuǎn)向架與車鉤系統(tǒng)對于車鉤系統(tǒng)，列車中固定編組的各車輛間常設半永久性牽引桿或密

接式半自動車鉤，司機室前端一般設密接式自動車鉤或密接式半自動車鉤。車鉤系統(tǒng)應有緩沖裝置，其特性應能有效地吸收撞擊能量、緩和沖擊，該裝置承受的能完全復原的最大沖擊速度為5km/h

。車鉤水平中心線

距軌面高可采用720mm

或660mm。在使用自動車鉤時，應使司機能夠識

別車鉤的聯(lián)結和鎖緊狀態(tài)。一般車鉤系統(tǒng)配置如下：+Tc1-M1-M2+M3-M4-Tc2+(+:

半自動車鉤一：半永久車鉤)半自動鉤緩裝置位于Tc

車的端部、兩個動力單元之間，其作用是分

別保證車組之間、動力單元之間的機械連接、風路的自動連接和人工分解；其余列車車

輛之間采用半永久鉤緩裝置，保證內(nèi)部車輛之間機械和風管的人工連接和

分解，其中風路接口的開通和關閉需手動開關相關塞門。01三、

牽引系統(tǒng)牽引系統(tǒng)是城軌車輛的核心部分，是列車動力的來源，為了能夠獲得更好的牽引和電制動性能，城軌車輛牽引系統(tǒng)都是分散配置在

列車上。牽引系統(tǒng)選型時要考慮多方面因素包括線路縱斷面(坡度/

曲線)、城市軌道交通線路的站間距、線路設計運行速度等。牽引系

統(tǒng)功率配置要能夠滿足列車在所運行的線路上按照設計速度進行運行。以青島地鐵3號線為例，牽引系統(tǒng)主要包括受流器(集電靴)、IES

箱、高速斷路器箱、牽引逆變器箱、制動電阻和牽引電機等部件。列車采用4動2

拖的編組方式，其中Tc1

、M1和M2為

1

個

單元，

Tc2

、M3

和M4為

1個單元，兩個單元之間相對獨立，牽引

高壓電路不貫通。01四、

空氣制動系統(tǒng)城市交通車輛制動系統(tǒng)能在司機控制器、ATO

或ATP

的控制下對列

車進行階段或一次性的制動與緩解，具有反應迅速、操作靈活的特點，具有常用制動、防滑控制、緊急制動等功能，是充分考慮安全的電氣指

令式直通式電控制動系統(tǒng)。地鐵車輛制動系統(tǒng)具有常用制動控制、快速

制動控制、緊急制動控制、電空混合制動控制、保持制動控制、防滑控制、停放制動控制、輔助

功能；制動系統(tǒng)的集成化和模塊化，實現(xiàn)了風源系統(tǒng)、制動控制裝置、停放控制的模塊化，便于維護及檢修；采用無油往復式壓縮機組及雙塔

干燥器，無需潤滑油、低振動、低噪音。某地鐵3線采用EP2002-CUBE

架控制動系統(tǒng)，全列車配置兩臺空氣供

給單元，采用無油空壓機組和雙塔干燥器，每輛車配置兩套制動控制裝

置(網(wǎng)關閥和智能閥),每根車軸配置兩套踏面制動單元，其中一套具有停放制動功能，每根車軸配置一根速度傳感器，檢測本軸的速度狀

ot

態(tài)。五、輔助供電系統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)，主要作用是將直流1500V/750V通過逆變整流方式為車輛空調(diào)、空氣壓縮機、照明、開關車門、蓄電池充電、列車監(jiān)視系

統(tǒng)、乘客信息顯示系統(tǒng)及各系統(tǒng)控制電路、車載信號和通信設備提供

直流110V及交流380V/220V

電源。以青島地鐵3

號線為例，輔助供電系統(tǒng)主要包括輔助逆變器和蓄電池兩部分。每列車安裝2套輔助電源裝置即輔助逆變器(CVS)和蓄電池

組，2套同時工作時，其輸出能力滿足6輛編組列車各種負載工況的用電要求。蓄電池組采用符合環(huán)保要求的免維護堿性鎘一鎳蓄電池，容量0

1可滿足6輛編組列車在任何工況時的需要。六、列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)是集列車的控制、監(jiān)控和診斷為一體的集成控制系統(tǒng)，為列車各子系統(tǒng)提供各種實時控制信號，完成對列車的控制，實現(xiàn)對列車主要設備的運行狀態(tài)和故障信息的采集、記錄和顯示，為司機對車輛的正確駕駛提供信息參考，為車輛檢修提供信息提示和數(shù)據(jù)提取途徑。以青島地鐵3號線為例，列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)主要包括主處理單元MPU、駕駛員顯示器DDU、輸出模塊RIOM、黑匣子BB0及TCMS

系統(tǒng)總線等。0

1七、列車廣播與乘客信息顯示系統(tǒng)乘客信息顯示系統(tǒng)播放列車到站動態(tài)音/視頻運營信息，使旅客及時了解列車的運行情況、到站信息等，方便旅客換乘其他線路，減少旅客下錯站的可能性。作為乘客與車輛、司機與車輛的重要接口點，乘客信息顯示系統(tǒng)的可靠性直接影響到地鐵車輛運營

質(zhì)量。以青島地鐵3號線為例，青島地鐵3號線車載乘客