城市轨道交通车辆构造教案第2章详解

1、第二章车体【问题导入】 城市轨道交通车辆中，车体是一个重要的组成局部。那么车体有哪些种类，车体的构造又是怎样，有什么特点,通过这一章的学习，我们就能解决这些问题。【学习目标】1.掌握车体的作用与分类。2.熟悉车体的构造形式。3.掌握铝合金车体的构造和特点。4.掌握不锈钢车体的构造和特点。5.熟悉车体的模块化构造。6.掌握车门的组成和控制原理。【教学建议】1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及城市轨道交通车辆车体实训室中进展，课后可实地参观。2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，车辆车体的仿真模型一套或能放视频投影的设备及课件、视频介绍一套。3.课时要求：课堂讲授6课时；模拟操作

2、2课时。1)城市轨道交通车辆一般为电动车组，有单节、双节、三节式等；有头车(即带有驾驶室的车辆)和中间车，以及动车与拖车之分，其车体构造也就有其多样性。2)由于城市轨道交通车辆是效劳于城市内的公共交通，乘客数量多，旅行时间短，上下车频繁，因此车内设置的座位数量少、车门数量多而且开度大，效劳于乘客的车内设备简单。3)对车辆的质量限制较为严格，特别是高架轻轨，要求列车质量轻、轴重小，以降低线路设施的工程投资。第一节概述4)为减轻列车自重，车辆必须轻量化，对于车体承载构造一般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不锈钢等，采用整体承载筒形车体构造，车辆的其他辅助设施也尽量采用轻型材料和轻量化构

3、造。5)城市轨道交通车辆一般运营于城市人口稠密地区，并用于乘载旅客，所以对车辆的防火要求严格，特别是地铁车辆。6)对车辆的隔音和降噪有严格要求，以最大限度降低噪声对乘客和沿线居民的影响。第一节概述7)城市轨道交通车辆主要用于城市内交通，所以车辆外观造型和色彩必须考虑城市文化、环境美化，与城市景观相协调。2.车体的构造形式(1)底架承载构造全部载荷由底架来承担的车体构造，称底架承载构造，也称自由承载构造。(2)侧墙和底架共同承载构造由侧、端墙与底架共同承担载荷的车体构造，称侧墙和底架共同承载构造，也称侧墙承载构造。第一节概述(3)整体承载构造在板梁式侧、端墙上固接由金属板、金属梁组焊接而成的车顶

4、，使车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形构造，此时车体各局部构造均参与承受载荷，因而称这种构造为整体承载构造，如图2-1所示。第一节概述图2-1钢制车体整体承载构造第一节概述图2-2车体的一般构造形式1缓冲梁(端梁)2枕梁3小横梁4大横梁5中梁6倒梁7门柱8侧立柱9上侧梁10角柱11车顶弯梁12顶端弯梁13端立柱14端斜撑第一节概述三、车体构造的根本参数1.上海地铁1、2号线车辆车体规格表2-1上海地铁1、2号线车辆车体规格(单位：mm)第一节概述表2-2天津滨海轻轨车辆车体规格第一节概述一、铝合金材料特性(1)质轻且柔软铝的密度为2.71g/cm2，约为钢密度(7.

5、87g/cm2)的1/3，杨氏模量也约为钢的1/3。(2)强度好纯铝的抗拉强度约为80MN/m2，是低碳钢的1/5。(3)耐蚀性能好铝合金的特性之一是接触空气时外表会形成一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，所以耐蚀性能好。第二节铝合金车体(4)加工性能好车辆用型材挤压性能好，二次机加工、弯曲加工也较容易。(5)易于再生铝的熔点低(660C)，再生简单。表2-3车辆常用铝合金材料的特性及用途第二节铝合金车体二、铝合金材料车体的特点1)能大幅度降低车辆自重，在车辆长度一样的条件下，与碳素钢车体相比，铝合金车体的自重降低大约3035，强度质量比约为碳素钢车体的2倍。2)具有较小的密度及杨氏模量，所以

6、铝合金对冲击载荷有较高能量吸收能力，可降低振动，减少噪声。3)可运用大型中空挤压型材进展气密性设计，提高车辆密封性能，提高乘坐舒适性。4)采用大型中空挤压型材制造的板块式构造，可减少连接件的数量和质量。第二节铝合金车体5)减少维修费用，延长使用寿命。三、铝合金车体形式1.纯铝合金车体2.混合构造铝合金车体四、铝合金车体架车1)整车架起(带转向架)顶车点号为：3、4、5、6。2)无转向架架车的顶车点号可为：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6；也可用三点架车，其顶点号为：1、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。第二节铝合金车体图2-3上海地铁车辆(A型)架车

7、点第二节铝合金车体五、铝合金车体构造图2-4上海地铁车辆铝合金车体的断面第二节铝合金车体六、铝合金材料使用中应注意的问题第二节铝合金车体第三节不锈钢车体一、不锈钢车体的构造图2-5天津滨海轻轨车辆车体模型第三节不锈钢车体2.侧墙3.端墙4.底架二、不锈钢材料使用中应注意的问题1.不锈钢材料的合理选择1)价格廉价、通用性高，容易购置。2)耐腐蚀性好。3)具有足够的强度。4)加工性好，在对其进展剪切、弯曲、拉延、焊接等加工时，不会产生缺陷。第三节不锈钢车体 SUS301L-LT：不进展冷压加工，其特点是强度较低，与SUS304根本一样，多用于强度要求不高处，拉伸加工料件。 SUS301L-DLT(

8、1/4H)：其特点是压延加工度低，板的平面度在几种调质材料中最好，多用于外板。 SUS301L-ST(1/2H)：其特点是具有较高强度，同时拉伸性良好。多用于车顶弯梁、侧立柱、端立柱等处。 SUS301L-MT(3/4H)：其特点是强度很高，但不易进展弧焊加工，加热至600以上时，强度会大幅降低，系为冷弯型钢用料。第三节不锈钢车体第四节车体的模块化构造一、模块化构造的概念图2-6车体模块组成1底架模块2侧墙模块3端部模块4车顶模块5牵引梁模块6整梁模块第四节车体的模块化构造图2-7车顶模块1顶板吊架2顶板槽梁3空调风道4隔音、隔热材料5内部装饰6灯带7出风口8顶板悬挂第四节车体的模块化构造图2

9、-8模块化车体组成1车顶模块2螺栓3侧墙模块4底架模块第四节车体的模块化构造二、模块化构造的优点1)在每个模块的制造过程中均注意验证其质量。2)由于每个模块的制造可以独立进展，并解决了模块之间的接口问题，因此，各模块和部件可以由不同的工厂同时生产。3)可以改善劳动条件、降低施工难度、提高劳动效率、保证整车质量。4)可以减少工装设备、简化施工程序、降低生产本钱。5)在车辆检修中，可采用更换模块的方式进展，方便维修。第四节车体的模块化构造三、模块化构造的缺点第五节车 体 材 料1.车体轻量化2.车体腐蚀状况(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

10、腐蚀，6年之后要进展局部修补，10年后要进展局部改造，20年后还要进展大的改造。(2)铝合金车体铝合金车体除了车钩局部及车体内的螺钉座使用碳素钢外，其他部位均为铝合金。(3)不锈钢车体不锈钢车体具有耐腐蚀、免维修等特点。第五节车 体 材 料第六节车门第六节车门图2-9南京地铁1号线车门示意图1)客室门的位置及编号如图2-9所示。2)客室门技术参数见表2-4。第六节车门表2-4客室门技术参数表2-5驾驶室侧门技术参数第六节车门表2-6驾驶室隔间门技术参数第六节车门图2-10逃生门1弹簧杆2连杆3平安疏散梯4伸缩杆第六节车门表2-7逃生门技术参数三、车门系统组成及重要部件介绍1.客室门的组成(见图

11、2-11)第六节车门图2-11客室门的组成第六节车门(1)门叶和定位销每扇门叶是由两块铝合金板对折覆盖在一块铝合金挤压型材的框架上组成。(2)支承杆支承杆通过一个能承载整个门机构重量的底板固定到车体上。(3)滑车/托架滑车可以通过滚珠轴承在导杆上滑行，同时也将来自门机械装置的力传给门叶，反过来也一样。(4)驱动电动机门的移动主要由一个带齿轮的电动机驱动。(5)制动单元一个由自由轮和离合器组成的车门制动单元通过法兰连接在丝杠上。第六节车门(6)紧急解锁装置和外部紧急解锁装置为了能够在紧急情况下翻开客室车门，在客室内每扇门的右侧内墙上装有一个紧急解锁装置，如图2-12所示。(7)门切除装置在每一对

12、门的一扇门叶上安装有门切除装置，可以机械地切除车门，在出现故障时，工作人员可以在车内或车外通过方孔钥匙切除车门，如图2-13所示。第六节车门图2-12紧急解锁装置a)正常位b)解锁位第六节车门(8)上、下导轨上部导轨被安装在门头机构上，托架上的滚柱沿导轨滚动。第六节车门图2-14驾驶室侧门的组成1铝制门板2上部玻璃窗3下部玻璃窗4门窗橡胶条5防水橡胶条6门框密封橡胶条7门锁装置8上下铰链9手动锁第六节车门4.逃生门的组成5.客室门的控制(1)“零速列车线只有当“零速出现，即列车的运行速度小于1.8km/h(ATC设置)或3km/h(洗车模式)时，“开门列车线才可能激活。(2)开门/关门客室车门

13、的开关是由车门控制单元(EDCU)根据列车控制(开门列车线、关门列车线、零速列车线)电平信号和车门驱动机构上的元件(限位开关、车门位置传感器)电平信号来控制的。表2-8客室车门的开关的电平信号第六节车门1)开门。2)关门。(3)警告灯/蜂鸣器在每扇客室车门的上方车体内外部各装设有一个警告灯，开关门时警告灯将会亮并闪烁。(4)障碍物探测1)关门防夹(关门时的障碍物探测)。2)开门时障碍物探测。第六节车门(5)车门切除一旦运营中有车门开关故障时，驾驶员可以通过用方孔钥匙将故障车门切除(切除开关有方向性，车外切除应是逆时针，车内切除应是顺时针，否那么会造成切除机构损坏)。(6)主隔离开关在每扇门的驱

14、机构上安装有一个主隔离开关。(7)紧急解锁1)在速度低于1.8km/h或3km/h时操作紧急解锁装置将导致：第六节车门 传给门控单元的信号将使门控单元切断其所有的门控功能； 通过弓形钢缆手动解锁丝杠的制动装置，使车门处于解锁位； 触发门驱动件上制动装置处的限位开关； 将中断车门关闭和锁定环路； 门控单元发出信号； 门可以通过手动在开门和关门方向上移动。2)当速度大于1.8km/h时操作紧急解锁装置将导致：第六节车门 产生一个持续1s 8A的脉冲发给电动机(完全关门)，在这个短暂的脉冲之后，将会给电动机施加连续的大约为电动机正常工作电流的50%(1.5A)电流以使车门保持在关闭位。而且这个连续电流施加的时间不限； “紧急解锁限位开关上的常闭触点断开，这时“门关闭和锁定回路中断； 如果乘客企图翻开门，“门关闭并锁定限位开关将监控到车门正在被翻开，这将引起：3)当速度大于5km/h时操作紧急解锁装置还将导致列车产生紧急制动。四、与其他系统的接口说