模拟论述题试述铝合金车体的模块化组成结构及车体的组装参考

1、模拟论述题：1试述铝合金车体的模块化组成结构及车体的组装。参考答案：1地铁车体的模块化结构组成及车体的组装：车体是由底架、侧墙、车顶、端墙、司机室等组成整体结构。地铁车辆的车体采用了铝合金车体模块化结构。模块化结构是近几年发展起来的技术，模块化结构车体是由底架、侧墙、车顶、端墙、司机室等模块组成，在每个模块的制造过程中完成整车需要的内装、布管与布线的预组装，并解决相互之间的接口问题。各模块完成后进行整车组装，每一模块的结构部分采用焊接，而各模块之间的组装采用紧固件机械连接。车体的组装分以下五个步骤完成：第一步是把所有侧墙模块安装在底架上，然后用HUCK螺栓将两个模块紧固地连接在一起。第二步是组

2、装侧墙与车顶，侧墙与底架组装好后，将车顶扣在侧墙顶上，对齐位置，用HUCK螺栓将侧墙和车顶紧固的连接在一起。第三步是安装中间端（IME）：将中间端与底架、侧墙和车顶连接，然后将边梁和IME 之间进行连接，最后将车顶侧梁和IME 用螺栓连接。第四步是安装司机室模块：首先将管槽与底架用一排铆钉进行连接，底架是司机室与管槽的安装底座，其次是用大量的连接件连接侧墙模块和司机室木块。第五步是用HUCK螺栓连接车内的所有其它连接件，如门立柱和底架车顶之间的连接。2论述转向架的组成及各组成部件的功用，并写出转向架力的传递过程。参考答案：2转向架的组成及功用：1）构架：是转向架的基础构件。2）轮对：实现了机车

3、在线路上的行使。3）轴箱：用来装设轴承，保持轮对的正确位置。4）弹簧悬挂装置：以减小运行时的动作用力。5）齿轮传动装置：将牵引电动机的功率，转距传递给轮对。6）基础制动装置：是空气制动机组成部分之一。7）电机悬挂装置：牵引电动机在转向架上的安装。转向架各向力的传递：1）垂向力的传递：机车上部重量- 支承装置 - 转向架构架 - 弹簧装置 - 轴箱 - 轮对 - 钢轨。2）纵向力的传递：轮轨接触点- 轮对 - 轴箱 - 轴箱拉杠 - 转向架构架 - 支承装置 - 车体底架 - 车钩缓冲装置。3）横向力的传递：轮缘- 轮对 - 轴箱拉杆 - 转向架构架 - 支承装置 - 车体底架 - 机车上部。3

4、分析轮踏面制成两段斜面的原因。参考答案：1、由于踏面有1： 20 和 1： 10 两段斜面，整个踏面就成为圆锥形。踏面制成锥形理由如下：1）线路曲线区段，外轨比内轨长，机车通过曲线时，因离心力的作用，车轮倚向外轨，形成车轮的较大直径走外轨，而以较小直径走内轨，从而避免和减少了滑行。2）在直线区段运行时，轮对有滑向线路中心的倾向，形成轮对的蛇行运行，从而抑制机车的左右摇摆和减少轮缘的磨耗，使整个踏面磨耗均匀。3）斜率 1： 20 的一段踏面，是经常与钢轨顶面接触的，因而磨耗较快，磨耗将使踏面凹陷，这样的轮对，在进入道岔或小半径曲线时，可能产生激烈的跳动，为了避免这种现象，在1 ：10斜率的踏面，

5、以减轻磨耗凹陷的严重程度4试述地铁车辆车底下布置了哪些设备及各设备的作用。参考答案：1）高压设备地铁 1500V 的供电电源是通过受电弓从架空电网上得到的。电流从受电弓终端流到位于动车底架下部的逆变器箱（PH箱 - 牵引 - 高压）。PH箱的高压部分包括大部分用于高压分配的元件。主要的元件有：隔离和接地开关、两个高速断路器（线路断路器）、车间电源插座、车间电源接触器、高压保险、解耦二极管、测量和控制设备。一般动车的牵引逆变器从高速断路器处获得供电。辅助逆变器（输出3 380 VN/AC ）和蓄电池充电器（输出DC 110 V ）也由 PH箱供电，并带有保险保护，而其电流回路是通过接地刷闭合。（

6、 1. ） 车间电源由 PH逆变器箱右侧的车间电源插座供给 DC1500V车间电源。 车间电源的电气元件是与其它高压电气元件一起集成在这个 PH箱中。这些元件包括：隔离和接地开关、车间电源接触器、提供DC1500V电源的车间电源插座（ 2. ） 隔离和接地开关它位于工作舱口下面，线路断路器室的右侧此开关有两个功能：它用于在正常模式（架空电网供电）和车间供电模式（通过PH箱处的车间供电插座供电）以及系统接地之间切换。（ 3. ） 高速断路器是对过电流（如短路、接地）的迅速高效保护装置，此断路器设计为一旦检测到过流即迅速反应，通过电弧发生时间内产生的瞬间过电压将电弧抑制。广州地铁一号线车辆的每单元

7、A 车装有两台高速断路器，分别与本单元的B 和 C 车连接。高速断路器（HSCB）是一个单极的直流断路器，带有电磁控制和自然冷却。它包括自身的直接瞬时过流释放，其值是可调的。2）线路滤波器：线路滤波器是由电容和电感组成的一种能量储放装置，可以在斩波器导通和关断时吸收和释放能量，使电机电流平滑，并减少车辆在牵引和电制动时对接触网电压的影响。3）牵引逆变器：接触网直流供电车辆交流传动时必须采用牵引逆变器，如广州地铁一号线车辆的牵引逆变器是电压源连接逆变器，通过3000A/4500V 斩波器 GTO与逆变器相连接，驱动四个并联的三相交流牵引电机，它还能执行电阻制动和再生制动。运行工况： VVVF将接

8、触网得到的直流电源转换为三相变频变压电源，驱动牵引电机。制动工况： VVVF将电机产生的三相交流电转换为直流电，反馈回接触网，此为再生制动。由于网压过高，未被吸收的电能由制动电阻转换为热能散逸，这就是电阻制动。4）制动电阻：在电阻制动时，制动电阻将未能再生部份的电能吸收过去，转换为热能散逸到大气中。5）牵引单元：牵引单元包括牵引电机、联轴节和齿轮箱等。三相牵引电机的转矩通过联轴节和齿轮箱驱动轮对。6）辅助设备（ 1） DC/AC逆变器：广州地铁二号线6 辆编组的列车设计了PH箱和 PA 箱牵引逆变器。每个逆变器箱里安装一个牵引逆变器和一个高压设备（PH箱）或辅助逆变器（PA箱）。牵引逆变器驱动

9、四个三相牵引电机，这些电机分别驱动两个转向架的四个轴。车辆通过车顶的受电弓由架空电网供电。（ 2）蓄电池箱充电器蓄电池充电器用作供应车载直流电，广州地铁二号线车辆蓄电池充电器安装位置如图7 11所示。它由架空网供电，从输入到输出有一个直流电的隔离。在端子上，有一个额定直流126V的电压供应低压负载端子+BN和为蓄电池充电端子+B。蓄电池充电遵循CVCC（恒压 / 恒流）曲线。（ 3）蓄电池箱每列车单元必须配有一定数量蓄电池箱，由于车辆配重的要求，通常置于拖车车底架上。如广州地铁二号线每列车单元配有两个蓄电池箱，安装A 车车底架上，如图7 11 所示。该蓄电池包括80 个镍 - 镉电池单元，类型

10、为FNC 232 MR。每个电池单元的额定电压是1.2V ，并且当放电率为5 小时时，容量为140 安时。安装形式是80 个电池单元串联在16 个不锈钢的隔栅中，用镀镍铜板连接隔栅内部的电池单元，串联的隔栅之间是用无卤的铜线连接的，隔栅连接和布线见图 7-13 所示。7） DC/DC变换器：静态辅助电源变换器（完全静态结构）输出直流110V 电压，驱动所有110V 直流负载。如照明、牵引控制单元等，包括对蓄电池充电，为其提供冗余量。8）空气制动系统：包括空压机单元、空气控制屏、空气干燥器、储风缸（主风缸、制动供风缸、空气弹簧缸、门控风缸等）和装在转向架上的基础制动单元。9）列车自动控制装置（A

11、TC）ATC系统包括微机自动驾驶（ATO）、自动监控（ ATS）和自动保护（ATP）。ATO将执行除“启动”外的列车自动运行（自动调速、自动停车、定点停车）。ATP将执行列车安全速度和列车安全间隔的功能，当潜在的不安全条件产生时，ATP将施加紧急制动。 ATP车辆接口设备将包括：速度计、 天线、司机室显示器、 控制器、 电源适配器和ATO/ATO车载控制设备。ATS将执行自动转换道岔、排列进路。10）列车故障自诊断系统列车采用微机故障自诊断系统，用便携式数据采集器采集各种有关数据。另外在轴箱上还装有速度传感器、接地装置；在列车前端装有 ATC 传感器安装架；还有轮缘润滑装置等。5转向架的组成结

12、构及各组成部件的功用是：参考答题要点：1）构架构架是转向架的基础，它把转向架的零、部件组成一个整体。故它不仅承受、传递载荷及作用力，而且它的结构、形状和尺寸都应满足零、部件组装的要求（如制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等的安装）。2）轮对轴箱装置轴箱与轴承装置是联接构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的直线运动。轮对沿钢轨的滚动同时，除承受车辆的重量外，还传递轮轨之间的其它作用力，包括牵引力和制动力。3）弹性悬挂装置为了保证轮对与构架、转向架与车体之间联接，同时减少线路不平顺和轮对运动对车体的影响（如垂直振动，横向振动等），在轮对与构架、转向架与车体之间装设有弹性悬挂装置，

13、前者称为轴箱悬挂装置，后者称中央悬挂装置，也可称一系悬挂装置和二系悬挂装置。弹性悬挂装置包括弹簧、减振器及定位装置等。4）制动装置为对运行中的列车进行调速或使其在规定的距离内停车，必须安装制动装置，其基础制动装置吊挂于构架上，它的作用是使制动缸的空气压力转化为闸瓦压向车轮的力，从而产生制动作用。5）牵引电机与齿轮变速传动装置这是动力转向架所特有的一套装置，非动力转向架没有此装置，动力转向架通过它使牵引电机的扭矩转化为轮对或车轮上的转矩，利用轮轨之间的粘着作用，驱动车辆沿着轨道运行。6分析和比较碳素钢、铝合金和不锈钢三种车体的综合性能。参考答题要点：1）车体轻量化一般的车辆的车体大多采用普通碳素

14、钢制成的有众多纵、横型材构骨架和外包板结构，形成一个闭口的筒形薄壳整体承载结构，一般自重达10t 13t。一般不锈钢车体自重比普通碳素钢可减轻1t2t 。铝合金全车的底板、侧墙、车顶均采用大型中空截面的挤压铝型材拼焊而成，与钢制相比焊接工作量减少40%，制造工艺大为简化，重量可减轻3t 5t 。2）车体腐蚀状况由于长期风雨侵蚀，温度、湿度的变化，空调造成的结露以及清洗等，对车体结构产生较大的影响。（ 1）碳素钢车体以前的碳素钢车体，车体的雨檐周围，门口及车窗周围的立柱、墙板、地板等处容易被腐蚀，6 年之后要进行局部修补，10 年后要进行部分改造，20 年后还要进行大的改造。如此反复修补、改造，

15、 30 年后的车辆基本上就要报废了。（ 2）铝合金车体铝合金车体除了车钩部分及车体内的螺钉座使用碳素钢外，其它部位均为铝合金。目前的城轨车辆铝合金车体已经使用大型铝合金挤压型材。通过对运营后铝合金车体腐蚀情况进行的调查表明：雨檐、门口、窗口周围及底架端部、车体侧面的焊接热影响区处发生了腐蚀。但和碳素钢车体相比较，腐蚀程度很轻，对车体的强度不会产生影响，只要对车辆进行定期维护。（ 3）不锈钢车体不锈钢车体具有耐腐蚀、免维修等特点。不锈钢车体不用象碳素钢车体那样预留腐蚀裕量，全部使用调质压延钢板，55%使用薄板，以实现轻量化。而枕梁、牵引梁、弹簧座、车钩座等部位，由于形状复杂，采用弧焊结构，所以采

16、用了耐候钢材料。象这样全车大部分都采用不锈钢材料的车体，除枕梁、牵引梁等涂漆部分需要适当的修补之外，其余基本上没有腐蚀，根本不用修补，所以初期制造的不锈钢车现目前还在运用中。3）制造成本（ 1）材料成本在分析碳素钢车、铝合金车、不锈钢车的经济性时，必须先确定各种车的样式。从材料来讲，车体的成本：碳素钢车体<不锈钢车 <铝合金车。（ 2）加工成本碳素钢车体和铝合金车体都采用弧焊，所以修整工作较多。尤其是铝合金车体，为防止底架接头处的角部产生应力集中，要增加打磨加工焊缝的工作。不锈钢车体采用点焊，所用焊接材料少，焊接热量少，不容易发生变形，所以基本上不需要修整及加工焊缝。可以看出车体的制造成本：碳素钢车体制造成本最低，不锈钢车体次之，铝合金车体制造成本最高。铝合金车体要比碳素钢车体高出70%，不锈钢车体要比碳素钢车体高出14%。4）维修管理车体采用不锈钢和铝合金材料，主要是为了提高车辆的耐腐蚀性和轻量化，还有使车辆的维修管理及运营更加合理化。以前的车辆虽然也采用耐候钢，但是无法和不锈钢相比，经过十年，局部就会被腐蚀，必须进行修补，这样除了修理所需费用以外，由于车体更新会使运营率下降，