城市轨道交通车辆检修基础知识-车辆的基本组成

1.4车辆的基本组成(车

下设备)教学目标通过本节的学习，了解车下吊挂设备的设计原则，并了解影响安装结构形式的因素等内容。1、解车下吊挂设备的设计原则；2、了解影响安装结构形式的因

素；3、了解常用吊挂安装座的形式。教学重点1.4车辆的基本组成(车下设备)通常情况下，牵引供电系统、辅助系统、制动系统及其他系统中的大型实体设备及附属设备均选择在车体底架下方进行安装悬挂

,特别是对于牵引逆变器、辅助逆变器、制动风缸及空压机等大型

设备，不仅质量重，而且占用空间大。在车辆设计阶段需要对大小

不一、功能各异的车下设备进行有效安排，既能满足车辆的功能要

求，又要考虑车辆重心、设备限界等客观要素的要求。01一、设计原则车辆底架上进行设备吊挂结构设计，

一般需遵循以下设计原则：(一)基体本身的强度在车体底架设计时，既要统筹考虑车体整体承载强度，也必须同时考虑吊挂处基体本身的结构强度。也就是说在设计和底架纵、横梁相连的安

装座结构时，既要考虑纵、横梁的强度，还要考虑该纵、横梁相关部位的

整体结构强度。0

1(二)安装座的强度安装座的设计必须满足吊挂设备的强度要求(包括动态强度和疲劳强度),为此应根据不同的承载重量来进行安装座的结构及强度设计。在结构设计时，应考虑如下因素：1)设备的安装工艺性和可维修性；2)选择有足够强度的材质；3)安装座的承载刚度，以避免变形而导致的相关结构受力状态的变化；4)结构上应避免结构刚度的突变，引起的应力集中。0

1(三)安装座与基体的连接强度安装座与底架的连接应视二者的材质、结构来选择连接方式，可选择焊接、铆接和螺栓连接等连接方式。不管是选择哪种连接方式，都应该

充分考虑其连接强度。如二者采用不同的材质，应考虑不同材质的焊接质

量和防腐蚀。0

1(四)结构减振对于产生较大振动的车下吊挂设备，应在吊挂结构上采取减振措施。机组本身产生的振动比较大，这些设备如果采用刚

性连接的话，不仅对安装结构的强度很不利，而且设备的振动

及噪声会直接传递给车体，直接影响客车运行的平稳性和旅客

的舒适性。01二、影响安装座结构型式的因素为保证客车车下设备安装的可靠性、工艺性和可维修性，车下设备安装座的结构型式主要可由以下几个方面的因素决定：(一)设备重量和重心位置设备的重量和重心位置是设计设备安装座时要考虑的首要因素，他们对确定设备所需安装座的数量和承载结构起决定

性作用。同时也是安装结构强度分析的重要依据，更是保证安

装结构在列车运行中抗振动、冲击以及寿命周期的重要保障.0

1二、影响安装座结构型式的因素(二)设备结构和安装一般车辆设计时选用的子系统都是成熟的，其主要设备的结构特点及安装方式已基本定型，那么设备与车体的连接就要靠安装座的结

构来过渡。即在安装座设计时要在考虑车体结构的同时要分析设备安

装结构的结构特点，如设备安装采用的是下吊式，还是上架式等，使

设备安装具有良好的安装工艺性和可维修性。如采用设备的安装方式

有可选择性，那么设计师应对设备的安装方式提出适合车体结构特点

的安装方案，以保证安装结构的协调性。01二、影响安装座结构型式的因素(三)车体结构和用材车体结构根据需求的不同可选择不同的材料，目前可供选择的材料主要有三类：耐侯钢、不锈钢和铝合金。车体结构采

用不同的材料，其结构特点有所不同，而设备安装座的设计应

考虑其与安装位置周围的结构特点相匹配。因此，车体结构和

用材是决定设备安装座结构型式的主要因素之一。01二、影响安装座结构型式的因素(四)技规和限界车下设备安装座是直接影响设备吊挂后，车辆外部尺寸的重要部分，所以在设计安装座时，必须考虑符合相关的技规和

限界要求。即设计必须能够保证设备安装后符合车辆的技规和

限界规定。01二、影响安装座结构型式的因素(五)轻量化和工艺性随着列车速度的不断提高和节能环保意识的加强，对车辆的轻量化提出了更高的要求，因此设备安装座应在保证强度的

前提下，力求其结构的轻量化，同时设计安装座时还应考虑其

制造和安装的工艺性，以提高其结构的可靠性。0

1三、

常用吊挂安装座型式(

一)下吊式1、

直接下吊式直接下吊式吊挂一般是利用车体底架的纵、横梁，无需设计专用的车体吊挂安装座。设备直接吊挂在底架纵、横梁下翼面上

,即底架纵、横梁下翼面开有安装孔，设备箱体上有伸出的安装

座，通过螺栓、螺母、垫圈将设备箱体与底架纵、横梁相连。01三、常用吊挂安装座型式(

一)下吊式1、直接下吊式在这种安装结构中，设备重量通过螺栓连接副直接将载荷集中传递到被吊挂纵、横梁上，为了改善受力部位的受力状况，

一般在孔附近的梁里面焊几块

补强板，这是早期车辆车下设备较为常用的吊挂方式。目前这种由螺栓连接副直接承载的吊挂结构，在相对较轻的车下设备吊挂中仍在延用，如普通客车的电池箱等。但这种结构不太适合重大设备的安装。优点：结构简单，底架上不需要另外焊接安装座，有利于结构轻量化。缺点：(1)设备吊挂位置和底架纵、横梁的布置相互影响，设备吊挂高度和底架纵、横梁下翼面相互影响；三、常用吊挂安装座型式(

一)下吊式1、直接下吊式(2)因底架纵、横梁的安装平面高度的偏差，设备安装螺栓受力的均匀性难以保证，会导致螺栓间受力差比较大，容易造成螺栓松动或断裂，存在安全

隐患；(3)更换螺栓时需配有升降设备，否则施工劳动强度大，操作比较困难，可维护性较差；(4)因为设备紧贴底架纵、横梁的安装面，占据了一定的横向空间，不利于车下整体线槽和制动管路的布置。01三、

常用吊挂安装座型式(

一)下吊式2、

间接下吊式间接下吊式结构与直接下吊式类似，只是在底架纵、横梁与设备安装座之间设计了一个用于调整高度的安装座，安装座下平

面的高度由设备吊挂高度的需要来确定，再固定在对应的底架纵

、横梁上。设备同样是采用螺栓连接副与固定在底架梁上的安装

座相连。0

1三、

常用吊挂安装座型式(一)下吊式2、

间接下吊式在这种结构中，

一般是采用在安装座上加焊补强板来改善其受力状况。前几年，相当一部分车型的车下设备吊挂都采用这样的安装座结构。优点：结构较简单，设备吊装高度不受底架纵、横梁下平面高度的影响，有利于车下整体线槽和制动管路的布置和安装。01缺点：(1)更换螺栓时需配有升降设备，否则施工劳动强度大，操作比较困难，可维护性较差；(2)因安装面高度差控制困难，设备安装螺栓受力的均匀性难以保证,会导致螺栓间受力差比较大，仍容易造成螺栓松动或断裂，虽然有些车

辆对这样的吊挂结构设计了保护措施，但仍存在一定的故障隐患，影响运行的可靠性。三、常用吊挂安装座型式(

一)下吊式2、间接下吊式01三、

常用吊挂安装座型式(二)上架式1、

直接上架式直接上架式吊挂的特点就是在设备安装时，可先将设备落在安装座上,螺栓连接副主要起紧固作用，载荷在设备安装座与底架安装座之间直接

传递。优点：(1)有利于提高结构的承载能力，结构可靠性高；(2)结构简单，工艺性好。即在设备安装时，升降设备只要将设备送至安装座上后，调整好位置即可撤离，施工人员可以在比较安全的环境下紧固螺栓，施工方便，劳动强度低，可维护性好。特别是具有一定的在线01可维护性，有利于提高三、

常用吊挂安装座型式(二)上架式1、

直接上架式(3)设备吊装高度不受底架梁下平面高度的影响，有利于车下整体线槽和制动管路的布置和安装。这种安装结构是近年来板梁式底架结构的车辆采用得较多

的结构型式，是现在重大设备吊挂的主要方式之一。0

1三、

常用吊挂安装座型式(二)上架式2、

间接上架式间接上架式吊挂是对国外轨道车辆车下吊挂结构消化、吸收后的改进结构，主要特点是先将车下设备分别集成在设备吊挂模块上，然后再把模

块整体吊挂到固定在底架边梁的安装座上，安装时，先将吊挂模块的安装

接口通过安装座上的缺口提升至安装座上方，然后插入垫板，并通过安装

座上的眼孔定位，再将垫板分别与安装座、设备吊挂模块通过螺栓固定。0

1三、常用吊挂安装座型式(二)上架式这种结构除直接上架式结构的优点外，还有安装座标准化程度高，有利于集成的模块化设计，安装关系调整方便快捷，组装

和维护工艺性好等。这种安装结构是采用中空铝合金型材底架侧梁常用的结构型式，具有一定的代表性和先进性，但在结构的轻量化上尚需进一步探讨和研究。目前这种设计理念也在

其它车体结构型式的车辆中被采用。0

1四、

车下设备布置概况(一)概况某地铁3号线牵引、辅助系统采用阿尔斯通设备，制动系统采用

KNORR设备。车下布置方案分为Tc1车、M1车、M2车和

M3车四个车型(Tc1同

Tc2;M4同M1)

。某

地

铁

3号线车下

设备及管线通过帽形梁吊挂在车体型材纵向滑道上。01竭3SIV箱日

口风

装

置

风

缸

S圈及气路板半永久牵引杆低压分线箱0Ⅱ位端Kre(二)车下设备布置方案车下设备的布置充分考虑各设备的安装可靠性、安全性、可维修性等。1、Tc1车车下设备布置汇流箱

空压机控制箱紧急通风逆变器

蓄电池箱

高胚分线箱半自动车钩应答器

受流器图2-21

TC

车车下吊挂图e流

署又儿位I位端0000(二)车下设备布置方案Tc1

车车下主要设备：静止逆变器SIV

箱、紧急通风逆变器箱、蓄电池箱(含控制箱)、车端高低压箱、接地汇流箱、车间电源插座、空

压机启动箱、空压机(含干燥器)、主副风缸，以及EP2002

制动控制

单元G阀、S阀，如图2-21所示。01殖及气路板受流半

久牵引杆π位3、M1

车车下设备布置半永久牵引杆

低压分线箱受

装置流籍制动电阻箱4谓图2-22

M1车车下吊挂图0

口00

13、M2

车车下设备布置半章引杆

能压分线着受流器驱动装置国范箱制动电阻箱

K风缸S阀及气路板受流器半自动车钩低压分线箱0

自口0

M

箱

扩展供电籍紧急通风逆变器图2-23

M2车车下吊挂图高压分线箱动装置

受器装置高压分线箱流

器

又山能Ⅱ位端高压分线箱

受流器

S强气版

败

取随电阻箱图2-24

M3车车下吊挂图半自动车构低压分线箱受流器动装置紧急道风进变是汇流箱贵

4、M3

车车下设备布置受流墨

低压分线箱半次牵引杆高分位受流器又置0

100思考题：车辆底架上的设备吊挂结构设计一般需遵循哪些设计原则?0

1城市轨道交通车辆设备的布置教学目标1、

了解城市轨道交通车辆设备的分布教学重点1、城市轨道交通车辆设备的布置2、城市轨道交通车辆设备布置的原则02车辆设

备布置

的原则01车辆设

备的布置目录1、

车辆设备的布置车辆设备按照位置可分为：车顶设备、车内设备和车底设备。说说车辆的车顶、车内、车底各有哪些设备?0

12、车辆设备布置原则城轨车辆的机电设备及电、气管线的布置不尽相同，但一般兼顾以下原则：1)安全可靠。2)重量分配均匀。3)安装和维修方便。4)经济。5)车内空间最大化。6)整车电路布置符合技术规定。011.1车辆的基本组成教学目标了解地铁车辆主要系统的组成，并熟悉了解转向架车钩系统、空气制动系统车门系统等。1、

了解地铁车辆主要系统的组成；2、

了解转向架车钩系统；3、

了解空气制动系统；4、

了解列车车门系统。教学重点04ColorLorem

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adipiscing.目录0305021.1.4

地铁车辆各主要系统现代城市轨道交通车辆集机械、电气、计算机、制冷、光学及噪声学等技术于一体，其主要系统有车体内装及车下吊挂系统、转向架及车钩系

统、牵引系统、空气制动系统、辅助供电系统、列车控制及监控系统、广

播与乘客信息显示系统、车门系统、空调系统、烟火报警系统，本书在对

各系统的功能、组成、分类形式进行说明的基础上，对地铁车辆的具体功

能及维护保养进行了讲解。01一、车体、内装及车下吊挂系统系统车体是车辆的重要组成部件，为车体内装、车内设备、车外设备等提供安装及支撑接口，主要包括承受自重、载重、牵引力、横向

力、制动力等载荷及作用力，青岛地铁3号线车体材料主要采用铝

合金挤压型材材料。内装是乘客进入列车后直观感知的系统，与乘客有着直接的联系，整车的内装系统主要分为内顶板、侧墙板、端墙板、地板及司机室内装模块，在满足车辆运行的安全性、功能性的前提下，内装系统

尽可能采用模块化设计，零部件设计具有可靠性、互换性、耐磨性及

耐腐蚀性。

、转向架与车钩系统转向架能够支承车体，承受并传递从车体至轮对或从轮对至车体之间的各种载荷和作用力，具有良好的减振性能，减小振动、冲击和动应力，能够提高车辆的运行平稳性、安全性和可靠性。转向架类型较多，结构各异，但基本组成部分是相同的，

一般转向架由轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、构架、基础制动装置、转向架支承车体的装置组成。某地铁3号线地铁车辆采用SDB-80

型转向架，该转向架是针对该地

铁

3号线的牵引系统和铝合金车体，在SDB-80型地铁转向架平台成

熟结构的基础上进行适应性设计，遵循“先进性、成熟性、高可靠性、经济性、适用性、节能性、轻量化、互换性”的设计原则，适合该地铁0

1公司的运行环境。二、转向架与车钩系统对于车钩系统，列车中固定编组的各车辆间常设半永久性牵引杆或密

接式半自动车钩，司机室前端一般设密接式自动车钩或密接式半自动车钩。车钩系统应有缓冲装置，其特性应能有效地吸收撞击能量、缓和冲击，该装置承受的能完全复原的最大冲击速度为5km/h

。车钩水平中心线

距轨面高可采用720mm

或660mm。在使用自动车钩时，应使司机能够识

别车钩的联结和锁紧状态。一般车钩系统配置如下：+Tc1-M1-M2+M3-M4-Tc2+(+:

半自动车钩一：半永久车钩)半自动钩缓装置位于Tc

车的端部、两个动力单元之间，其作用是分

别保证车组之间、动力单元之间的机械连接、风路的自动连接和人工分解；其余列车车

辆之间采用半永久钩缓装置，保证内部车辆之间机械和风管的人工连接和

分解，其中风路接口的开通和关闭需手动开关相关塞门。01三、

牵引系统牵引系统是城轨车辆的核心部分，是列车动力的来源，为了能够获得更好的牵引和电制动性能，城轨车辆牵引系统都是分散配置在

列车上。牵引系统选型时要考虑多方面因素包括线路纵断面(坡度/

曲线)、城市轨道交通线路的站间距、线路设计运行速度等。牵引系

统功率配置要能够满足列车在所运行的线路上按照设计速度进行运行。以青岛地铁3号线为例，牵引系统主要包括受流器(集电靴)、IES

箱、高速断路器箱、牵引逆变器箱、制动电阻和牵引电机等部件。列车采用4动2

拖的编组方式，其中Tc1

、M1和M2为

1

个

单元，

Tc2

、M3

和M4为

1个单元，两个单元之间相对独立，牵引

高压电路不贯通。01四、

空气制动系统城市交通车辆制动系统能在司机控制器、ATO

或ATP

的控制下对列

车进行阶段或一次性的制动与缓解，具有反应迅速、操作灵活的特点，具有常用制动、防滑控制、紧急制动等功能，是充分考虑安全的电气指

令式直通式电控制动系统。地铁车辆制动系统具有常用制动控制、快速

制动控制、紧急制动控制、电空混合制动控制、保持制动控制、防滑控制、停放制动控制、辅助

功能；制动系统的集成化和模块化，实现了风源系统、制动控制装置、停放控制的模块化，便于维护及检修；采用无油往复式压缩机组及双塔

干燥器，无需润滑油、低振动、低噪音。某地铁3线采用EP2002-CUBE

架控制动系统，全列车配置两台空气供

给单元，采用无油空压机组和双塔干燥器，每辆车配置两套制动控制装

置(网关阀和智能阀),每根车轴配置两套踏面制动单元，其中一套具有停放制动功能，每根车轴配置一根速度传感器，检测本轴的速度状

ot

态。五、辅助供电系统辅助供电系统，主要作用是将直流1500V/750V通过逆变整流方式为车辆空调、空气压缩机、照明、开关车门、蓄电池充电、列车监视系

统、乘客信息显示系统及各系统控制电路、车载信号和通信设备提供

直流110V及交流380V/220V

电源。以青岛地铁3

号线为例，辅助供电系统主要包括辅助逆变器和蓄电池两部分。每列车安装2套辅助电源装置即辅助逆变器(CVS)和蓄电池

组，2套同时工作时，其输出能力满足6辆编组列车各种负载工况的用电要求。蓄电池组采用符合环保要求的免维护碱性镉一镍蓄电池，容量0

1可满足6辆编组列车在任何工况时的需要。六、列车控制及监控系统列车控制及监控系统是集列车的控制、监控和诊断为一体的集成控制系统，为列车各子系统提供各种实时控制信号，完成对列车的控制，实现对列车主要设备的运行状态和故障信息的采集、记录和显示，为司机对车辆的正确驾驶提供信息参考，为车辆检修提供信息提示和数据提取途径。以青岛地铁3号线为例，列车控制及监控系统主要包括主处理单元MPU、驾驶员显示器DDU、输出模块RIOM、黑匣子BB0及TCMS

系统总线等。0

1七、列车广播与乘客信息显示系统乘客信息显示系统播放列车到站动态音/视频运营信息，使旅客及时了解列车的运行情况、到站信息等，方便旅客换乘其他线路，减少旅客下错站的可能性。作为乘客与车辆、司机与车辆的重要接口点，乘客信息显示系统的可靠性直接影响到地铁车辆运营

质量。以青岛地铁3号线为例，青岛地铁3号线车载乘客