项目五车体和车门的检修项目要求掌握车体及内部设施的结构

【项目要求】1.掌握车体及内部设施的结构组成、作用；2.了解车体及内部设施检修方法及相关工具的使用；3.了解车体试验的要求和内容、车体架车的要求；4.掌握车门的结构组成、作用原理；5.掌握车门维护调整的方法及相关工具的使用；6.了解车门的故障检查与排除方法。【建议学时】8学时（任务一4学时，任务二4学时）项目五:车体和车门的检修【知识导航】车体是城市轨道交通车辆的一个重要组成部分，是车辆结构的主体，是容纳乘客和司机驾驶的处所，同时又是安装其他设备和部件的基础，如图5-1所示。按车体使用材料分为：普通碳素钢车体、高耐候结构钢车体、不锈钢车体、铝合金车体。目前城市轨道交通车辆广泛使用铝合金车体和不锈钢车体。按车体结构有无驾驶室，可分为带驾驶室车体和无驾驶室车体两种。按车体尺寸可分为A型车车体、B型车车体和C型车车体。按车体各部件的连接工艺可分为焊接、铆接、螺栓钉联结或混合连接四种类型。我国和日本大多数采用焊接结构。焊接—铆接或焊接、螺栓钉连接在欧洲应用较多。按车体组成方式可以分为一体化设计和模块化设计。项目五:车体和车门的检修图5-1车体项目五:车体和车门的检修【基础知识】车体是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一，坐落在转向架上。它除了载客之外，几乎所有的机械、电气、电子等设备都安装在车体的上部、内部及下部，驾驶室也设置在车体中。车体一般由底架、侧墙、车顶、前端、后端等组成。车体最初由普通碳素钢制造。为了减少腐蚀，提高使用寿命，耐候钢制造的车体得到广泛应用，如图5-2所示。为实现车体的轻量化，现代城市轨道交通车辆多由不锈钢（如图5-3所示）、铝合金（如图5-4所示）制造。车体的个别部位（如前端等）也可采用有机合成材料制造。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-2耐候钢车体图5-3不锈钢车体项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-4铝合金车体项目五:车体和车门的检修车体要有隔音、减振、隔热、防火以及在事故状态下尽可能保证乘客安全的逃生门等设施。一、车体结构及内部设施1.车体的基本特征城市轨道交通车辆作为城市或近郊客运交通工具，因此车体有它独自的特征：（1）城市轨道交通车辆一般为电动车组，有三节、四节和六节编组等多种编组形式；（2）车内布置座位少、车门数量多且开度大，以满足乘客数量多，上下车频繁的客运特点；（3）对车辆的质量限制严格，要求轴重小，以降低线路的工程投资；（4）车体轻量化； （5）车体防火性能要求高；（6）车体隔音、隔噪有严格要求。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修2.车体及内部设施的主要组成城市轨道交通车辆均由车底架，车顶，侧墙（左右侧各一），前、后端墙，车门，车窗等组成。各组成部件间的连接方式主要是手弧焊接、接触点焊、螺栓、铆钉连接等。各部件连接成一个封闭的壳体，形成一个整体承载结构。如图5-5所示。任务一车体结构及内部设施的检修图5-5整体承载结构车体项目五:车体和车门的检修车底架由侧梁、端梁、牵引梁、枕梁、横梁等组成。车底架的作用是承受车底上部载荷并传递给整个车体，承受因各种原因而引起的横向力和走行部传来的各种振动和冲击。牵引梁用于安装车辆的车钩缓冲装置，将车辆连接组成列车，并在车辆间传递牵引力和制动力。

车顶由弯梁和圆弧形顶板组成。

地铁族端墙由弯梁、车厢贯通道、立柱、墙板组成。如图5-6所示。多年来，国内外的车体结构形式都是采用全组焊结构，即底架、侧墙、车顶及端墙均焊接而成，然后组装四大部件成车体也采用焊接工艺，这种车体结构称为整体焊接结构（也称一体化结构）。整体焊接结构车体是先制造车体结构的车顶、侧墙、底架、端墙等部件，然后整个车体总成焊接，最后进行内装、布管、布线。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-6车体主要组成项目五:车体和车门的检修模块化车体就是将整个车体分为若干个模块，如图5-7所示。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。各模块完成后既可进行整车组装。每一模块的结构部分本身采用焊接，而各模块之间的总成采用机械连接。任务一车体结构及内部设施的检修图5-7车体模块组成1-车底模块2-侧墙模块3-端部模块4-车顶模块5-牵引装置模块6-枕梁模块项目五:车体和车门的检修3.车体内部设施的主要组成车体内部设置照明、通讯、空调、车门开闭装置、坐椅、扶手或拉杆、拉手等。如图5-8所示。车门采用集中电气自动控制的风动拉门，也有采用电气驱动的车门。整列车车门由司机或列车自动控制系统控制，车门数量与开度大小由运营条件需求决定，满足停站时间内上下乘客的时间保障。车辆在编组成列时，可采用贯通式和非贯通式的连接方式。由于贯通式方式全列车载客部分贯通，能有效地调节各个车辆的载客拥挤度，便于疏散乘客，故得到广泛应用。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-8车体内部项目五:车体和车门的检修（1）客室客室是容纳乘客的场所，地铁车辆的主体，其设备主要为乘客使用，设备布置应保证车内安全舒适。客室设备主要包括车门、车窗、座椅、挡风板、扶手、安全锤、灭火器、排水管等设备。如图5-9所示。（2）驾驶室驾驶室内设备布置各有差异，但都遵循一定规律，正驾驶台在右侧，副驾驶台在左侧，驾驶室左右两侧各设一扇门，前端一般设有紧急疏散门，后端与客室设有隔门。驾驶室正驾驶台上一般设置使用比较频繁的或非常重要的操作元件，如主控制手柄、方式/方向手柄、警惕按钮、广播/驾驶室联络开关、紧急停车按钮、解钩按钮等。如图5-10所示。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-9客室局部图项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-10驾驶室正驾驶台

图5-11驾驶室副驾驶台项目五:车体和车门的检修副驾驶台上的元件是驾驶时使用频率不高的操作元件，如里程表、升弓按钮、落弓按钮等。如图5-11所示。4.车体的主要技术参数（1）几何尺寸车体的几何尺寸除长×宽×高（车顶部距轨面高）3个尺寸以外，还包括车辆定距（2个转向架之间的距离）。A、B、C三种车辆的几何尺寸如下:A型车：22000mm×3000mm×3800mm、B型车：19000mm×2800mm×约3515mm、C型车：车宽为2600mm，长度和高度均不大于B型车；

（2）车体自重：33t；

（3）车体载重除转向架以外的车辆设备、内装饰、最大载客重量；任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（4）纵向压缩荷载：在250～800kN之间；（5）纵向拉伸荷载：在150～600kN之间；

（6）构造速度：100km/h；（7）垂直弯曲刚度Ej≥5.5×1014N•mm2；

（8）车体自振频率：一般为8Hz以上。二、车体的试验1.试验的目的、荷载及要求（1）试验的目的是鉴定车体及其主要零、部件的强度、刚度和稳定性。（2）试验加载应最大限度地模拟试件实际运用时的受力状态。（3）试验荷载应不小于基本作用载荷值，但鉴定标准仍按基本作用荷载换算。（4）试验对象的制造质量应具有代表性。其机械性能、化学成分、金相组织、铸件壁厚、外形尺寸及铆焊质量等技术均应符合有关图纸及技术文件的规定。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修2.城市轨道交通车辆结构强度试验条件

车体强度对车辆的安全运行十分重要，需满足极端条件下的动载荷、静载荷的要求；并在架车、起吊、救援、调车、连挂和多车编组回送作业时，车体结构应力不超过材料的许用应力，不得产生永久变形及损坏；当超过最大载荷时，不得发生车体压溃的现象；在使用寿命内，不得产生疲劳失效。车体结构的刚度应在正常荷载和自然频率下，车体的变形不超过运行条件所决定的极限值，应能确保在各种荷载下车门运动不受阻。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（1）静强度设计及荷载要求GB/T7928-2003《地铁车辆通用技术条件》对车体试验用纵向静荷载值的规定：如果用户和制造商在合同中没有特殊规定，建议A型车不低于0.8MN，B型车不低于O.49MN。此前没有明确的标准规定，使用中存在很大差异。如：上海、广州A型车的技术条件要求车体静压缩强度为l.18MN，与铁路客车的强度要求相同，但实际上地铁车辆与铁路客车不同，属动力分散型列车，承受的牵引力要小得多，纵向动力作用也明显减少。不同型号的车体要求也不一样，如：天津滨海轻轨车辆B型车体的纵向压缩载荷为0.8MN，拉伸载荷为O.64MN，我国出口伊朗的地铁车辆按日本JIS标准采用了0.49MN的纵向试验静压力，而长春Q6W-2型轻轨车辆为不编组车辆，纵向压缩荷载取300KN拉伸载荷取100KN。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（2）作用于车体的机械能量吸收要求对于列车的纵向冲动，其能量应优先由车钩及缓冲器系统起能量吸收作用。定义列车无乘客(空载)为AW0，座客载荷为AW1，定员载荷(6人/m2)为AW2，超员载荷(9人/m2)为AW3。假设列车(AW0)与制动的列车(AW0)相撞，当速度为8km/h时，车钩及缓冲器系统可吸收产生的冲击能量，并且任何部件不能损坏；（3）作用于车体的机械能量吸收要求当速度为15km/h时，车钩及缓冲器系统可吸收产生的冲击能量，除车体不能损坏外，同时应满足以下要求：任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修不得导致下列主要部件的损坏。转向架、车钩与车体连接件、贯通道、设备柜及其支承。在发生事故后，必须对车辆进行检查，尤其是电气、机械连接部分。列车仍应能通过自身的动力或是由另一机车牵引，顺利通过区间和车辆段内条件最不利的轨道，以到达维修地点。对于速度大于15km/h的冲击，在自动车钩系统上设有过载保护措施。此外，通过适当的设计边梁的刚度，以使驾驶室部位的底架结构首先产生变形而起吸收冲击能量的作用，从而保护客室部位的底架结构。（4）设计寿命在正常运用条件下，预期运用至少30年，对车体结构件无需重修或加固。30年后车辆重新装配可进一步运用。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（5）车体挠度要求要求在各种荷载下其挠度值须保证所有客室和驾驶室门操作自如。（6）车顶要求车顶板在200cm3的面积上能承受l000N的垂直荷载。车顶板能在间距为500mm的两个400cm3面积上分别承受l000N的垂直荷载。车顶结构在承载空调单元部位必须加固，并保证空调排水通畅。（7）底架要求底架可承受AW3的乘客荷载。提供所有底架安装设备的支撑。设吊、架车支撑点。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（8）设备支承及布置设备布置要求：车辆电气设备安装在车体底架的设备箱或客室的电气柜中，电气设备的位置根据其电气要求选定。设备箱的布置和设计应考虑设备的尺寸、重心位置及车重的分配，应提供重量计算。设备安装结构应能承受30m/s2减速度的冲击力，符合VDVl52或等同国际标准的要求。（9）车体与转向架的连接车体与转向架的连接部位在减速度为30m/s2作用力的作用下，不会发生永久变形。在减速度为5m/s2作用力的作用下，不被损坏。当车体吊起时，其连接应能同时吊起转向架。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（10）架车支承底架模块的设计应考虑吊车和架车支撑点。在底架边梁上靠近转向架的位置设四个支撑点；在两端的车钩横梁中央分别设1个架车支承点，作复轨用，在车钩横梁下方架车应能抬起空载整车的一端；在车辆的四角处设四个起吊点，用于紧急情况下的架车。架车、吊车、复轨用的架车支承点可满足车辆拆卸、组装、检修、吊运和救援作业的需要。车体的垂向强度应满足在使用任何一对架车点架车时，不使车体结构的任何部位发生屈服变形。每个架车支承点处设有定位点，架、吊车点处有标记以指导作业。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（11）防爬装置防爬装置为可拆卸型，采用低合金、高强度钢制造，可承受100KN的任一方向垂向力与l000KN水平力的合力。在发生事故的情况下，两列车相撞时车体上最先接触的部位应该是防爬装置。在每个带驾驶室的车前端设置防爬装置。（12）应力分析利用动态、静态有限元分析法进行车体的设计，设计后进行试验验证，分析结果和有关性能，并采用FEA系统对车体进行强度分析。3.试验内容各运营商对城市轨道交通车辆的技术要求可能会不一样，这里我们以地铁A型车车体为例。对车体结构应进行合格鉴定包括强度分析、强度试验和疲劳试验等，需进行以下项目的试验：任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（1）模拟运行条件试验(垂向加载试验)通过液压油缸对车体施加静载荷，用电阻式应变仪测定应力，测量出变形量确定垂向挠度。应按照AW0及AW3载荷条件施加试验作用力。（2）静压试验(纵向加载试验)静压(挤压)试验应在首辆生产的A型车车体上进行，按照3种形式车辆中的最大重量(AW3)条件进行。试验作用力约为l180KN，以水平方向作用在车钩安装座上。（3）冲击试验按A、B各型车不同的车重，以15km/h基准速度产生的力作计算机模拟冲击试验。（4）动态试验及疲劳试验按各型车不同的车重、载荷作计算机模拟动态试验和疲劳试验。设计方案需经历疲劳试验，相当于30年的工作寿命。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（5）模拟架车试验垂向架车试验：在靠近车钩横梁4个架车点位置，升起空车(模拟AW0状态车体载荷，不包括转向架引起的荷重)，测定底架的应力。对角架车试验：模拟AW0状态车体载荷，不包括转向架的载荷。在靠近车钩横梁4个架车点位置升起车体后，下降一个支承点直至该点的垂向载荷为零，然后测出应力、支承力和变形量。在这种状态下车体结构的各部位的应力不得超过许用应力，不得产生永久变形。复轨试验：模拟AW0载荷的车体的一端支承在转向架上(转向架固定在轨道上)，车体的另一端在车钩梁中央的架车点位置处提升。在车体的提升端应模拟一台转向架的荷重，该项试验应由计算机模拟来完成。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修（6）挠度测试在进行模拟运行条件试验时，应测量各项挠度，确定车体固有频率。在AW0载荷条件下，车体固有频率与转向架的固有频率之差不小于2Hz。二、车体架车1.铝合金车体架车焊接结构的铝合金车体，车体较碳素钢结构容易产生变形，因此在日常架车检修工作中应特别注意使用合适的顶车位置，以防车体翘曲变形。为此制造商制定了顶车位置，并在外墙沿标有顶车标记，其标记为“▲”。按照不同的车辆检修修程规定其架车点，架车点如图5-12所示，整车架起（带转向架）顶车点号为：3、4、5、6；无转向架架车顶车点号为：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6；亦可用三点架车，顶车点号可为：1、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。任务一车体结构及内部设施的检修项目五:车体和车门的检修任务一车体结构及内部设施的检修图5-12铝合金车辆架车位项目五:车体和车门的检修三、车体修理与更换1.车体表面油漆修补（1）表面油漆缺陷车辆运行中会出现表面划痕、撞击等损伤油漆表面的现象，如表面