轨道交通车辆概论

轨道交通车辆董英荣2016.8.30山东交通职业学院目录一轨道交通车辆演变与发展二轨道交通车辆技术参数三车辆类型、结构组成轨道交通车辆演变自行车：行驶轨迹是“自由”的、不受约束的，驱动的牙盘装在车架上，转弯是由车把手控制

轨道交通车辆演变汽车：行驶轨迹是“自由”的；驱动的发动机装在底盘上；转弯是由方向盘控制转向轮。轨道交通车辆演变一般陆上交通设计理念自行车、汽车等一般陆上交通工具均有一个基本骨架；车轮、动力机械、制动器、避震弹簧等均装在骨架上；车厢或外壳再固定在这个骨架上。一般陆上交通工具前轮可以转动，驾驶者控制前轮让车辆转向或直行。前后轮轴之间的距离较短，便于通过小半径曲线，如果车厢较长则采用拖挂行驶。一般陆上交通工具车轴固定，车轮转动；车轴和车架大梁之间采用弹簧（板簧）连接减少振动。轨道交通车辆演变一般车辆结构—轨道交通早期的火车车辆是从马车演变而来的，当载重加大，车辆长度加长，通过曲线半径就受限制，车辆制造的理念开始改变。轨道交通车辆发展世界上第一条城市地下铁道诞生于1863年的伦敦，当时采用蒸汽机车作为动力装置，但很快被内燃机车取代，1890年出现电动机车后，地铁才正式步入黄金时代。地铁车辆车厢最初是木制，后来改为钢制，以减少一旦发生火灾造成的危险，之后改良为铝制，有效减少了维修成本和重量。城市轨道车辆产业已有100多年的发展历史。目前，国际90%的份额已控制在少数几个大跨国集团手中，如西门子、阿尔斯通、庞巴迪。轨道交通车辆发展西门子DesiroRUS–轨道上的创新作为可靠的、多功能型区域列车或是机场班车，DesiroRUS具有非常舒适和安全的特点。DesiroRUS是由五个单元组成的单层单节车多单元列车，可以应用于双机牵引。轨道交通车辆发展西门子DesiroCity--移动的发展可应用于英国的轻轨交通、区域、和区际交通。新一代的这批车辆具有环保性，极端极灵性、乘座安全性和舒适性的特点。新一代车辆与其前一代相比，其轻型列车构件和转向架加上智能化的车辆控制系统使得总能源消耗降低达50%。轨道交通车辆发展ALSTOM经营范围研发、设计、生产、检测、调试、维修城市交通车辆及其零部件，销售自产产品，提供技术服务和技术咨询。轨道交通车辆发展BOMBARDIERAutomatedPeopleMovers_LeadingSolutionforUrbanandAirportTransit轨道交通车辆发展BOMBARDIERAutomatedMonorails_MassTransitCapacitywithIconicAesthetics轨道交通车辆发展BOMBARDIERLightRailVehicles轨道交通车辆发展BOMBARDIERMetros轨道交通车辆发展BOMBARDIERIntercityTrains轨道交通车辆发展轨道交通车辆特点（与干线铁路比较）：城市轨道交通车辆作为城市公共交通工具，主要在市内和市郊运行。它的运行条件与干线铁道车辆有种种不同：车辆要在地下隧道、高架和地面轨道运行，站距短、线路曲线半径小、坡度大；客流量大而集中，乘客上下车频繁，高峰时会超载。

因站距短，车辆要在最高速度运行是困难的，所以需有较高的起动加速度和制动减速度，以达到起动快、制动距离短、有较高平均速度的目的；车辆的设计应遵循减少能耗、减少发热设备的原则，用以降低隧道内温度。为此，需尽量减轻自重，而选择效率高的传动系统；由于运转密度较高，为确保安全行车，城市轨道的信号系统比较复杂，所以车载通信信号设备及车辆的控制系统，应有良好的适应能力。轨道交通车辆发展根据所用电气牵引系统的不同，城市轨道客车发展分为三个阶段：20世纪50年代以前，采用直流调速牵引系统的凸轮调阻车，通过调节串入电机回路的电阻的大小来改变电动机的端电压以实现电动机的调速。50-70年代，采用直流调速牵引系统的斩波调压车。在电路中接入能有规则的导通和关断的斩波器，则可以降低直流电动机两端的平均电压。70年代至今，采用交流调速牵引系统的调频调压车。轨道交通车辆发展用在交流变频调速传动中的逆变器实际上是变压变频器，变压（VariableVoltage）,变频（VariableFrequency）,故变压变频器简称为VVVF装置。分类：脉冲幅值调制，称为PAM（PulseAmplitudeModulation）;脉冲宽度调制，称为PWM(PulseWidthModulation)。目录一轨道交通车辆演变与发展二轨道交通车辆技术参数及规格三车辆结构组成轨道交通车辆性能参数（1）自重、载重及容积：自重为车辆整备状态下的车辆本身结构及设备组成的全部质量；载重即车辆允许的正常最大装载质量，均以t为单位。容积以m3为单位。（2）构造速度：指车辆设计时，按安全及结构强度等条件所允许的车辆最高行驶速度，并要求连续以该速度运行时车辆具有足够良好的运行性能。车辆实际运行速度一般不允许超过构造速度。（3）轴重：是指按车轴形式及在某个运行速度范围内该轴允许负担的并包括轮对自身在内的最大总质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计标准有关。（4）轴配置或轴列式。用数字和字母表示的车辆走行部结构特点的方式。（5）每延米轨道载重：是车辆设计中与桥梁、线路强度密切相关的一个指标，同时又是能否充分利用站线长度、提高运输能力的一个指标，其数值是车辆总质量与车辆全长之比。城市轨道车辆该参数按设计要求规定。车辆性能参数（6）通过最小曲线半径：指配用某种形式转向架的车辆在站场或厂、段内调车时所能安全通过的最小曲线半径。当车辆在此曲线区段上行驶时不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体底架或与车下其它悬挂物相碰。（7）制动形式，有摩擦制动、再生制动、电阻制动以及磁轨制动等多种形式。（8）平均起动加速度；制动平均减速度。（9）每t自重功率指标，车辆功率与自重的比值，一般在10kW/t～15kW/t。（10）冲击率。（11）座席数及每平方米地板面积站立人数。（12）平稳性指标车辆的主要尺寸车辆的主要尺寸除车辆全长、车辆定距及转向架固定轴距外尚有以下几项：（1）车辆最大宽度、最大高度：车辆最大宽度是指车体最宽部分的尺寸；车辆最大高度是指车辆顶部最高点离钢轨顶面之间的距离。这两个尺寸均须符合车辆限界的要求。（2）车体长、宽、高：又有车体外部与内部之别，但车体内部的长、宽、高必需满足货物装载或旅客乘坐等要求。（3）地板面高度：地板面距轨面的高度与车钩高一样，均指新造或修竣后空车的数值。它将受到两方面的制约，一是车辆本身某些结构高度的限制，如车钩高及转向架下心盘面的高度；另一方面又与站台高度的标准有关，例如上海地铁车辆地板高为1.13m，北京地铁车辆为1.053m。车辆技术规格城市轨道车辆的技术规格：（1）地铁车辆地铁车辆的规格依据各城市的具体情况而不同。随着城市化进程的加快，城市人数量急剧增加，尤其是在亚洲地区，城市在建造地铁时，考虑到客运量需求，往往采用更宽、更长的车辆。地铁车辆主要技术规格见表1。

表1地铁车辆主要技术参数车辆技术规格地铁车辆组成列车运行，为了使各种设备均匀分布，往往按设备配置的不同分为几种车型，组合在一起，依靠本单元的控制系统和驱动装置，形成能独立运行的小车组。例如上海地铁车组由三种车组成，见图1。图1地铁列车的组成车辆技术规格图3中，A车（Tc车）是设有驾驶室的拖车、列车自动控制装置、静止逆变器、空调装置、蓄电池箱。

B车（Mp车）是带受电弓的动车，设有牵引电动机、牵引斩波器、静止逆变器、空调装置。

C车（M车）是不带受电弓的动车，设有牵引电动机、牵引斩波器、静止逆变器、空调装置、空气压缩机。同分为几种车型，组合在一起，依靠本单元的控制系统和驱动装置，形成能独立运行的小车组。详细参数见课本表2.1，21页

T车是不带司机室的拖车。（2）轻轨车辆轻轨车辆有单节的四轴车、单铰接的六轴车和双铰接的八轴车，其主要技术规格见表2所示。车辆技术规格表2轻轨车辆主要技术规格图3地铁列车的组成车辆技术规格4轴车如图4所示，其车辆长度一般不超过20m。为方便乘客上下车，每侧至少设3个车门，车门开度一般为1300mm。四轴车有两个转向架，均装有电动机，称为动力转向架。每个动力转向架由单台或2台电动机驱动，电动机的总功率要求保证车辆每吨自重的功率指标达到12kW左右。因为整个车辆的重量分布在所有驱动轴上，可以保证较好的动力性能和爬坡能力。图2四轴轻轨车车辆技术规格六轴铰接车如图3所示，其车辆长度一般不超过25m，每侧至少有4个车门。六轴车有3个转向架，如图6所示，前后2个为动力转向架，中间铰接点的转向架不带动力，主要起承载的作用。六轴车的动力性能为11kW/t。图3六轴铰接车车辆技术规格六轴铰接车布置图4六轴铰接车布置车辆技术规格图5跨坐式独轨车辆（3）独轨车辆独轨列车一般为4辆固定编组，最多不超过6辆。其司机室设在列车的两端，设侧开门，并与乘客车厢隔开；乘客车厢两侧各设两个侧门，门宽1300mm；车厢间设全贯通式通道；车的头部设有紧急出口门。日本跨坐式独轨车辆的基本车型见图7，其主要技术规格见表3所示。车辆技术规格表3跨坐式独轨车辆的主要技术规格车辆技术规格（4）自动化导向交通车辆自动化导向交通是一种无人驾驶、全自动运行的轨道交通。具有代表性的自动化导向交通有法国的VAL系统，加拿大的空中列车，日本的新交通系统，以及许多大型机场的穿梭交通。①法国的VAL系统里尔是法国北部的一个集合城市，有三个城镇组合而成，为了将市中心区与附近的城镇和大学区连接起来，建造了一条自动化导向交通线。

VAL系统车辆的走行轮为橡胶轮胎，并有水平导向轮，采用两侧导向的方式；车辆具有较高的加速性能和较大的爬坡能力。列车的最小行车间隔可以达到60s，额定运送能力为单向每小时7500人。必要时可以采取2个单元组成列车，最大运送能力将超过单向2万人。车辆技术规格②加拿大的空中列车加拿大温哥华的空中列车在VAL系统之后建成于1986年，一期工程总长21.4km，包括地面、地下河高架，其中高架16.6km，地面3.5km,地下1.5km,利用市中心已停止使用的铁路隧道，它设有15座车站。1995年延伸，总长达29km，增加到20座车站，成为自动化无人驾驶轨道交通的最长线路。③日本的新交通系统日本将自动化导向交通列入新交通系统，用作特定地区的客运交通。神户是日本最大的港口城市，它有2个人工岛，其中港岛有2万人口，修建了一条高架的自动化导向交通线，将港岛与市中心的铁路车站连接起来。线路长6.4km，最大坡度为50‰，最小曲线半径为30m.双线区段的轨道梁宽度为7.5m,单线区段为4.25m。全线共设9座高架车站，都是封闭型的，站台上装置屏蔽门。车辆技术规格④机场穿梭交通大型国际机场占地非常大，而且有好几个候机楼。私人汽车的泊车区或租车点离候机楼很远。有的机场每年的航班有数十万次，每年的旅客超过1亿人次。有的乘客要在不同的候机楼转机，有的要泊车，有的要租车，有的要去大型交通枢纽站在进入市区。机场职工也要在机场内来往。为了减少汽车在机场内行驶造成大气污染，无人驾驶的自动化交通愈来愈受到重视，它可以提供方便、舒适、高效的服务。这种穿梭交通可以24h运转，按照固定的路线连续不断地运送旅客。线路的长短根据机场的布置和需求。车辆技术规格④机场穿梭交通大型国际机场占地非常大，而且有好几个候机楼。私人汽车的泊车区或租车点离候机楼很远。有的机场每年的航班有数十万次，每年的旅客超过1亿人次。有的乘客要在不同的候机楼转机，有的要泊车，有的要租车，有的要去大型交通枢纽站在进入市区。机场职工也要在机场内来往。为了减少汽车在机场内行驶造成大气污染，无人驾驶的自动化交通愈来愈受到重视，它可以提供方便、舒适、高效的服务。这种穿梭交通可以24h运转，按照固定的路线连续不断地运送旅客。线路的长短根据机场的布置和需求。目录一轨道交通车辆演变与发展二车辆技术参数、规格三车辆结构组成车辆结构车辆结构（一）、车体、车门（二）、转向架（三）、制动装置（四）、列车控制系统（五）、乘客信息系统车辆结构既是容纳乘客和司机驾驶的地方，又是安装与连接其它设备和部件的基础，一般包括有底架、端墙、侧墙及车顶、车窗、车门等。（一）、车体车辆结构（一）、车体车辆结构（一）、车体车辆结构带司机室拖车（A型）无司机室带受电弓的动车（B型）无司机室不带受电弓的动车(C型)6节编组其排列为A—B—C—C—B—A8节编组其排列为：A—B—C—B—C—B—C—AA-B-C-C-B-A（一）、车体车辆结构1、城市轨道车辆车体特点：有拖车、动车之分；座位少、车门开度大、服务设备简单；质量的限制较为严格；重量限制严格，要求轻量化；防火及隔噪要求高；外观造型美观，色彩新颖。（一）、车体有司机室车辆驾驶室车辆结构（二）、车门地铁和轻轨车辆的车门，按车门形式可分为以下三种:内藏门外挂门塞拉门车辆结构问题的提出：较长轴距的轨道交通车辆仅在直线轨道上行驶没有问题，但在曲线上就不容易处理了。

轨道车辆运行特点：行驶轨迹是“不自由”的、受约束的，在特定的轨道中行驶。（三）、转向架车辆结构

把两个或多个轮对用专门的构架（或侧架）连接，组成一个小车，称为转向架，车体座落在两个（或三个）转向架上。

世界各国大多采用二轴车结构。由于要通过小半径曲线，二轴车的轴距不能太大，同时对车辆载重、长度和容积等均有限制。

转向架为车辆的一个独立部件，便于更换、制造和维修。（三）、转向架车辆结构

转向架是支承车体并负担车辆沿着轨道走行的支承走行装置(如图1)。为了便于通过曲线，在车体和转向架之间设有心盘或回转轴，转向架可以绕一中心轴相对车体转动。为了改善车辆的运行品质和满足运行要求，在转向架上设有弹簧减震装置和制动装置。对于动车，转向架上还装有牵引电机和减速机构，以驱动车辆运行，这种转向架称为动力转向架。转向架是车辆最重要的组成部件之一，它的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。（三）、转向架车辆转向架转向架车辆结构分类：动车转向架和拖车转向架CCCCHG/J动车转向架动车转向架拖车转向架主要作用：支撑车体；相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线；悬浮和减振车体，提高运行品质；加速和制动车辆。（三）、转向架车辆结构转向架功能：支撑车体、传递载荷使车辆顺利通过曲线传递牵引力和制动力缓和振动和冲击，提高乘坐舒适性（二）、转向架车辆结构（四）、制动系统什么叫做制动？什么时候实施制动？人为地使运动物体减速或阻止其加速叫做制动。

对于城市轨道车辆来说，为了使运行着的电动车组能迅速地减速或停车，必须对它施行制动；为了防止电动车组在下坡道上运行时由于电动车组的重力作用导致电动车组速度增加，也需要对它施行制动；同时为避免停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走，亦需要对它施行制动（称停放制动）。车辆结构（三）、制动系统·为了保证汽车安全行驶，提高汽车的平均行驶车速，以提高运输生产率，在各种汽车上都设有专用制动机构。这样的一系列专门装置即称为制动系统。·汽车制动系统功用1）保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车2）保证车辆可靠停放车辆结构（四）