轨道车辆结构与设计轨道车辆结构与设计第一章轨道交通系统概况一、轮轨交通系统特点：v1.车辆成列运行v2.自行导向v3.低运行阻力v4.独特的轮轨关系v二、铁路系统线路的根本构造v1、线路根本构造v包括：轨道、路基、桥隧建筑物v主要指标：v轨距：v1937年国际铁路协会作出规定：v1435毫米的轨距为国际通用的标准v钢轨：v工字钢v以每米质量为标号v我国常用50kg/m和60kg/mv线路构造：v1、变坡点和坡段长度v变坡点：相邻坡段交点v坡段长度：变坡点间距，越长列车运行越平稳v相邻坡段连接：v平滑过渡v2、驼峰：人工设置的列车分解用的坡v我国轨道交通车辆市场总体情况v目前，国内的轨道交通车辆制造企业集中于北车和南车两大集团，双方各三家企业v北车为长春轨道客车股份、大连机车车辆和唐山轨道客车有限责任公司，v南车为南京浦镇车辆、四方车辆和株洲电力机车。二、城市轨道交通系统v从有轨电车开展而来，缓解城市交通压力的应对方法。v优点：v地铁建设：v盾构技术-v一次成型v其余轨道交通系统特点：v磁浮交通系统：上海浦东龙阳路地铁站至浦东国际机场高速磁浮交通示范运营线投入运营，成为世界上唯一一条投入商业运营的磁浮线。v单轨交通系统v胶轮地铁v自动导轨交通系统v直线电机交通系统v索轨交通系统v第二章轨道车辆总体v一、轨道车辆的结构组成v1、车体及附属设备v2、走行部v3、制动装置v4、车钩缓冲联接装置v5、动力牵引装置v6、电路v主电路v提供牵引电流v控制电路v通过控制电器连接控制主、辅电路v辅助电路v提供辅助设备用电：如照明、空调、空气压缩机v二、轨道车辆的类型v1、轨道列车的牵引模式v动力集中型由机车牵引无动力车厢运行v动力分散型v只适用于电气列车，对高速列车更具优势v将电机驱动的动力轮分散布置在全部列车上v主要电器悬挂于车辆下部v按有无牵引力将轨道车辆分为：动力车和无动力车w按牵引动力配置分：w动车w分带受电弓的动车B型车w不带受电弓的动车C型车w拖车w分带司机室的拖车A型车w不带司机室的拖车w动车组w动车与拖车的有机组合w城市轨道交通列车按车体尺寸可分为A、B、C三种型号，wA、B型也称为重型车辆轴重较大、载客较多、车体较大轴重较大、载客较多、车体较大w轻型车辆相对各项值较小相对各项值较小w按牵引动力配置分：w动车w分带受电弓的动车B型车w不带受电弓的动车C型车w拖车w分带司机室的拖车A型车w不带司机室的拖车w动车组w动车与拖车的有机组合w按车辆制作材料分：w钢骨车辆w车体受力局部采用钢材料制作w新材料车辆采用铝合金、钛合金等合金材料制作采用铝合金、钛合金等合金材料制作v城市轨道交通车辆段的概念与构成：城市轨道交通车辆段的概念与构成：v车辆段是对车辆进行运营管理、停放及车辆段是对车辆进行运营管理、停放及维修养护的场所维修养护的场所v车辆段主要分三大局部：车辆段主要分三大局部：v检修库检修库v停车库停车库v办公生活设施等办公生活设施等城市轨道交通车辆段的设计原那么与位置v城市轨道交通车辆段的设计原那么：v收发车顺畅v停车检修分区合理v用地布置紧凑城市轨道交通车辆段的设计原那么与位置v城市轨道交通车辆段的设计位置：v一般采用贯穿式或尽端式v贯穿式：设置在线路中央地带，两端均可收发车，能力较大v尽端式：设置在线路一端，能力小些v城市轨道交通车辆段的工作范围与内容：v日常维护：v收车后对车辆按养护规定进行日常检查保养v对车辆内外部清洗清扫v列检：v对各主要部件进行外观检查v对危及行车平安的故障及时进行重点修理v月检：v对车辆外观和主要部件技术状态进行检查v对危及行车平安的故障进行全面修理定修：定修：预防性的对各大部件技术状态进行仔细的检查预防性的对各大部件技术状态进行仔细的检查对车上仪器和仪表进行校验对车上仪器和仪表进行校验对发现的故障进行针对性修理对发现的故障进行针对性修理架修：架修：检查和修理大部件检查和修理大部件对车辆各部件进行解体和全面检查、修理、试验、校验对车辆各部件进行解体和全面检查、修理、试验、校验大修：大修：全面恢复性修理全面恢复性修理对车辆全面解体、检查、修理、整形、试验、校验、调对车辆全面解体、检查、修理、整形、试验、校验、调试、油漆试、油漆城市轨道交通车辆段的工作范围与设备定修月检架修大修2.2 车辆主要技术参数v一、车辆主要性能参数v1、自重、载重及容积v2、构造速度v3、轴重：必须配合线路、桥梁设计标准v4、每延米轨道载重：=车辆总质量/车辆全长v5、通过最小曲线半径v6、轴配置或轴列数v 动力转向架记为：Bv例：4轴动车，设2台动力转向架v 记为：B-Bv 6轴动车，设2台动力转向架v 记为：B-2-Bv7、加速度：包括最大启动加速度v 平均启动加速度v 最大制动减速度v8、吨自重功率v9、供电电压、最大网电流、牵引电机功率v10、制动形式v11、座位数，每平方米站立人数v二、轮轨系统动车的黏着与运行阻力v黏着定律：v动车牵引力最大值不会超过动车各动轮与轨道间最大黏着力之和。v黏着系数v由多种因素决定，变化范围较大v与轮荷重、线路刚度、传动装置、走行部结构、钢轨材质等均有关联v一般由经验公式来计算计算黏着系数v2、列车阻力：v1根本阻力：v由列车内部相互之间和礼车与外部相互摩擦产生。v包括：轴承摩擦力，轮轨摩擦力，冲击、振动阻力，空气阻力v与车速相关v2附加阻力vA、坡道阻力vB、曲线阻力vC、隧道空气附加阻力v车辆几何尺寸参数及其选择v1、车辆长、宽、高：分内、外v2、车钩高：空车车钩中心线至轨面高度v 必须保持一致v 欧洲标准：1060mmv 我国标准：880mmv 城市轨道：暂时无标准v 上海：720mmv 北京：670mmv3、地板高度：地板面至轨面高度v 受车辆结构影响v 与站台配套v4、车辆定距：前后转向架中心距v 影响车辆总长、通过半径和行驶稳定性v5、转向架固定轴距：v 转向架最前轮轴中心与最后轮轴中心距。v 影响通过半径和行驶稳定性A：车辆定距：车辆定距 B：转向架固定轴距：转向架固定轴距 C：车辆总长：车辆总长v6、车辆长度尺寸间关系：v1车辆全长与车体尺寸和牵引装置结构形式有关。v2车体长L与转向架中心距S间关系v最好保证：L/S=2v3)车体尺寸+运动偏移量铁路界限v 因此：车体增长必须减小车宽车辆限界城市轨道交通限界,包括：车辆限界设备限界建筑限界v1、基准坐标系：v垂直于轨道线路中心线，以轨距中心线为原点v2、计算车辆v为制定或校核车辆界限而虚构的车辆。v城市轨道车辆总体设计v为提供能满足市场需求的城市轨道交通车辆,需要对车辆进行纵向和横向的总体设计、规划。v纵向是指理清车辆本身系统关系,保证系统不缺项,规定设计任务要实现的总体目标;v横向是指要实现与其他系统之间的接口功能,保证其他系统的正常工作。v一、总体设计一般原那么v1、合理的技术参数v2、制造、使用方便v3、标准化v4、环保节能v5、适宜的外形设计v二、总体设计主要内容v1、确定车组组成方式，牵引制动方式和主要性能参数v2、选择标准部件，及转向架，牵引电机，车钩等专用标准件v3、绘制车辆总图v4、进行运动分析，确定各部件结构形式及安装方式。v5、各主要部件及机构设计v7、协调各部件关系v8、分析计算v9、试验v三、车辆总图的绘制v以侧视图和俯视图为主v外形设计时必须包括前视图v结构设计时加以必要的剖视图v1.车辆外形设计v车辆外形设计需要考虑两个因素,即空气动力和美观。应用空气动力学主要是解决列车高速运行时的空气阻力增大问题,一般采用流线型外形以减小列车空气阻力。美观方面要求融入城市的人文景观以及历史、地理环境和气候状况等,并用足够的创意将其展现。v2.车辆编组设计v车辆编组形式确实定是基于大量的客流量统计。客流量是决定编组形式的主要因素。可初步确定列车编组数量的公式为:v编组数量=顶峰时期的小时客流量*发车间隔v/定员载客量/列车数量/60v 客流量统计结果一般分为近期、中期和远期。v不同阶段客流量的差异可通过追加车辆和扩大编组v实现。城市轨道交通车辆的编组w可单节运行，也可多节运行可单节运行，也可多节运行4 4节：节：A AC CC CA A6 6节：节：A AB BC CC CB BA A8 8节：节：A AB BC CB BC CB BC CA AA型车：带司机室的拖车型车：带司机室的拖车B型车：带受电弓的动车型车：带受电弓的动车C型车：不带受电弓的动车型车：不带受电弓的动车城市轨道交通车辆的编组8节车辆编组长编组的优劣：运量大，尤其适合人口高度集中的大都市长编组动车比例高，粘着利用系数相对较低发生滑行和空转的几率大大减小故障运行和救援能力强电制动能力强，能减少气制动的次数和损耗动车比例高，采购和维护费用都会相应增加城市轨道交通车辆的编组4节车辆编组短编组的优劣：允许使用较短的站台减少了土建工程的工作量和用车辆数量投资很经济，很多中小城市都比较青睐动车比例较低，列车气制动损耗比较大故障运行能力和故障救援能力较差在线路条件恶劣的情况下，发生空转或滑行较为频繁城市轨道交通车辆的编组6节车辆编组的优劣：运量较大，动力性能较好故障运行和故障救援能力也比较好能够适应线路的需要电制动能满足常用制动的需要，减少了气制动的次数和损耗动车比例适中，采购费用和维护费用介于短编组和长编组之间v车辆选型是确定轨道交通工程建设标准和总体方案的核心环节,必须根据客流量、行车密度、线路条件、供电电压、车辆来源、维修能力等因素综合考虑,经全面比较后确定。一般应遵循以下几方面要求：v1、车型及车辆编组应满足远期顶峰小时高断面运量的要求,并有一定的运能储藏。列车扩编宜以根本动力单元为单位,成组增加并满足系统扩容和接口兼容等要求。v2、车辆牵引、制动等动力性能,以及编组型式中的动拖比,需适应线路运行条件和故障牵引的需要。v3、车辆牵引、制动等动力性能,以及编组型式中的动拖比,需适应线路运行条件和故障牵引的需要。v4、合理选择车辆最高运行速度,符合具体线路的车站分布和平纵断面特征,满足规划部门对城市周边地区与中心城区出行时间的要求。v5、车辆制造技术先进、成熟,运行平安可靠,噪声低,节省能源,环保效益好,造型美观,防火防灾,检修方便。v6、满足国家发改委关于车辆、机电设备国产化率不小于的要求。v7、车辆选型应有利于轨道交通路网中车辆及其配套资源的共享。第三章 走行部原理及根本结构v一、走行部的功能v1、可靠地承受作用于车辆各种力量并传给钢轨 v2、保证车辆灵活、平安平顺地沿钢轨运行和通过曲线 v3、产生足够的牵引力v4、产生足够的制动力v5、缓和车辆和钢轨的相互冲击，减少车辆振动，保证足够的运行平稳性和良好的运行质量现代轨道车辆走行部根本采用转向架形式。组成：1、轮对轴箱装置2、弹性悬挂装置3、牵引驱动装置4、根底制动装置5、构架6、车体与转向架的连接装置v各组成局部的功能v转向架的优点走行部的分类v一、轮轨系统转向架的分类v1、按运行速度分：v高速转向架，快速转向架，普通转向架v2、按车轴数目和类型分：v分为二轴，三轴，多轴转向架和B、C、D、E四种v3、按弹簧装置分：v一系、二系弹簧悬挂v城市轨道交通对转向架的特殊要求 v(1) 间距短，启停频繁，对牵引和制动性能要求很高； v(2) 曲线半径小，对走行部要求高； v(3) 线路坡度大，可达30 60； v(4) 载重从18 t (310 人) 到26 t (432 人)，重心随机分布；3.5新型结构形式的走行部v一、摆式客车转向架v摆式列车供乘客乘座的车体在转弯时可以侧向摆动。当车辆向左转时，车体向左倾摆，让重力抵销向右推的离心力。列车可以是靠惯性自行摆动的被动摆式，亦可以是由电脑控制，动力辅助的主动摆式。v摆式机构只能减少乘客的不舒适，不能减少车轮和轨道的作用力，所以，为了减少车轮和轨道损伤，摆式列车多采用径向转向架以减少通过曲线时的轮轨作用力。v二、车辆径向转向架v转向架开展的主要方向。v与常规转向架相比，机车径向转向架有下述优点：v1曲线通过性能大大改善，轮缘及轨侧磨耗大大减轻，防止脱轨的平安性明显提高；v2直线运行横向稳定性与曲线通过性能到达良好的协调；v3曲线上的粘降减少，机车牵引性能明显提高。蛇形运动v造成车辆蛇行运动的根本原因是由于轮对横向摇头运动间的耦合,而这种耦合是由于车轴和车轮刚性连接在一起形成的。 v三、直线电机转向架：v四、独立车轮转向架v独立车轮轮对：v独立车轮轮对是指左右两个可以各自绕其车轴自由转动并相互保持平行车轮组成的轮副。独立车轮轮对的左右车轮之间不存在刚性连接, 可以绕各自车轴自由转动。这种轮轴之间具有相对运动的轮对称为独立旋转轮对(IRW) , 简称独立轮对。v独立车轮转向架：v 装有独立轮对的转向架就是独立车轮转向架EDF。v采用独立车轮可以使轮轨之间的磨损和噪声大幅降低，这对于车辆和轨道的维护及环境的保护都是很重要的。同时, 独立车轮转向架可缩短转向架轴距, 减小转向架尺寸和重量, 有利于设计在既有曲线区段高速运行的转向架和轻轨动车转向架。由于独立车轮没有回转蠕滑力矩的作用, 轮对不具备复位和自动导向的能力。第四章走行部主要部件结构与设计v一、轮对：v车轮、车轴v车轮：v与钢轨相接触的外表称为踏面，踏面一侧凸起的局部称为轮缘。v踏面可分为：锥形踏面和磨耗型踏面v车轮直径对列车性能的影响v中国铁路目前使用的货车轮径为 840毫米，客车轮径为915毫米，柴油机车轮径为1050毫米,电力机车轮径为1250毫米。地铁车辆860毫米。v对于轨道车辆的钢制车轮，当圆度误差超标时，必须进行镟轮处理。v四、车轴：v机车车辆在运行中加于车轴的载荷是不断变化的，而且由于轮对不停地旋转，车轴内产生交变应力。因此，必须提高车轴材质的持久极限。为此在制造过程中轴身，须进行全长旋削加工，轴颈和轮座实行辊压强化，在轮座部位和轴颈后肩圆弧过渡滚动轴承处设置减载槽；在整个使用期中要实行严格的超声波和电磁探伤。v车轴通常是实心的，但车轴应力在截面上的分布是不均匀的,越接近外表就越大,而在中心的应力很小。因此有可能采用空心车轴代替实心车轴，以减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响。空心车轴在一些国家的铁路上虽已试用多年,但由于在运用中受力状态复杂,仍在研究改进中。v3、轴温监测与报警装置v轴温过高的原因。v1载荷过大。v2运行速度过高。v3润滑油失效第五章牵引驱动及缓冲连接装置v一、轨道车辆牵引方式：v内燃机，电动机v牵引电机布置方式：v集中式，分散式v牵引电机安装方式：v轴悬：低速列车v架悬：200km/h以以下车v体悬：200km/h以上列车v电力牵引w接触网导线架空线或第三轨w受流器受电弓或受流板v5.3缓冲连接装置的用途及分类v牵引缓冲装置是机车的重要部件，它的用途是把机车与车辆连接或别离列车。在运行中传递牵引力或冲击力，缓和及衰减列车运行由于牵引力的变化和制动力前后不一致而引起冲击和振动。因此，它具有连接、牵引和缓冲的作用。牵引缓冲装置的构造、性能及状态，在很大程度上影响列车的运行平稳性。v牵引缓冲装置由车钩、缓冲器及车钩复原装置三个局部组成v一、缓冲连接装置分类v1、按牵引连接方式分:v非自动车钩v自动车钩v自动车钩分：v非刚性车钩：普通列车v刚性车钩：适用于城市轨道车辆、高速列车v刚性车钩的优点v间隙小，降低了纵向冲动v实现车辆间的气路和电路的自动连接，编组自动化v防止在意外撞车时发生一个车辆爬到另一个车辆上v主要用于地下铁道车辆和城市轻轨车辆，以及高速列车v非刚性车钩的优点v结构简单，强度高，重量轻v与车体的连接较为简单v一般铁路客车、货车上 v车钩缓冲装置的要求v1)车钩强度大。2)不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。3)车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。v车钩有待挂、连接和解钩三种状态，密接式车钩内部结构与作用原理a)连挂状态b)解钩状态c)待挂状态1钩头2钩舌3解钩杆4弹簧5解钩风缸(1)钩头结构车钩的内部结构如下图。(2)作用原理该车钩有待挂、连接和解钩三种状态，如下图。1)待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面与水平面呈40角。2)连挂状态：两钩连挂时，凸锥插进对方车钩相应的凹锥孔中。3)解钩状态：自动解钩，即要使两钩分解，需由驾驶员操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连接器送入相连挂的后车(或前车)解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。v在挂钩时，相互连挂的两个车钩，必须有一车在挂钩时，相互连挂的两个车钩，必须有一车钩处于全开位，也就是说，挂钩的必要充分条件钩处于全开位，也就是说，挂钩的必要充分条件是其中一个车钩处于全开位。是其中一个车钩处于全开位。v5.5缓冲器的种类、性能及结构v一、缓冲器的作用与种类v作用：缓解车辆间纵向冲击与振动v类型：v弹簧式v摩擦式v橡胶v摩擦橡胶式v粘弹性橡胶泥v液压式v空气式对缓冲器的根本要求：对缓冲器的根本要求：1.有足够的容量和较高的冲击能量吸收率不小于有足够的容量和较高的冲击能量吸收率不小于75。2. 有足够的强度和耐久性。有足够的强度和耐久性。3. 在小冲击力作用下动作灵敏。在小冲击力作用下动作灵敏。4. 摩擦件应耐用、耐磨、磨耗均匀。摩擦件应耐用、耐磨、磨耗均匀。v二、缓冲器主要性能参数v1、行程v2、最大作用力v3、容量：非体积，吸收能量的能力v4、初压力v5、能量吸收率：不低于70%v三、缓冲器容量确实定第六章制动装置v制动装置v为了能施行制动，需要在城市轨道车辆上安装有一整套零部件组成的一个完整的制动系统装置。它包括两个局部：制动控制系统和制动执行系统。v制动控制系统由制动信号发生与传输装置和制动控制装置组成。v制动执行系统通常称为根底制动装置，有闸瓦制动与盘形制动等。v每个车厢均设有制动装置w制动方式主要分：w直接制动w用闸瓦、制动盘、电磁铁等增大摩擦力来制动w间接制动w又称动力制动、电气制动w方式含电阻制动、再生制动w减速制动常采用电阻制动为主，电空制动为辅w紧急制动采用电空制动w在前两者制动方法无法实现的情况下如断电，那么采用手制动。v目前的制动控制系统主要有空气制动系统和电控制系统两大类。v直流空气制动机特点va.列车管增压制动、减压缓解，列车别离时不能自动停车。vb.能实现阶段缓解和阶段制动。vc.制动力大小靠司机手把在制动位放置时间长短决定，因此控制不太准确。vd.制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓解时，各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排入大气。因此前后车辆的制动和缓解的一致性不好。v自动制动机的特点va.列车管减压制动、增压缓解，列车别离时能自动制动停车。vb.由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与缓解一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车。vc.有阶段制动及一次缓解性能。v3直通自动空气制动机的特点va.具有阶段制动和阶段缓解。同时，列车管要充到定压，制动缸才能完全缓解。vb.具有制动力不衰减性。852024/9/14三、三、120120型控制阀的作用原理型控制阀的作用原理 120型控制阀采用两种压力控制机构直接作用式，满足自动制动机的要求，并能与三通阀、分配阀混编使用，且在混编时对旧型制动机能有促进作用。 1 1主活塞；主活塞；2 2一滑阀；一滑阀；3 3一截止阀；一截止阀；4 4一加速活塞模板；一加速活塞模板；5 5加速活塞；加速活塞；6 6一加速缓一加速缓解阀解阀( (夹心阀夹心阀) )；7 7一止回阀一止回阀 一制动缸缓解排气缩孔一制动缸缓解排气缩孔( (或限孔或限孔) )。 120型空气控制阀充气缓解作用原理型空气控制阀充气缓解作用原理 1 1充气缓解作用充气缓解作用 制动管增压制动管压缩空气进入作用部主活塞1上部，推动截止阀3、滑阀2下移，到达充气缓解位，制动管压缩空气经截止阀和滑阀上的充气通路向副风缸充气。 充风缓解形成过程充风缓解形成过程862024/9/142 2减压制动作用减压制动作用 120型空气控制阀减压制动作用原理型空气控制阀减压制动作用原理 制动管减压，副风缸压缩空气推动主活塞1带动截止阀3、滑阀2上移，到达制动位，副风缸压缩空气经滑阀、滑阀座上的制动通路进入制动缸，产生制动作用。 常用制动位第一阶常用制动位第一阶段局部减压段局部减压872024/9/143制动保压作用制动保压作用 常用制动减压，当制动常用制动减压，当制动管减压量未到达最大有效减管减压量未到达最大有效减压量之前，转保压位，停止压量之前，转保压位，停止制动管减压，由于作用部仍制动管减压，由于作用部仍处在制动位，副风缸继续向处在制动位，副风缸继续向制动缸充气，副风缸压力继制动缸充气，副风缸压力继续下降，当副风缸压力接近续下降，当副风缸压力接近制动管压力时，在主活塞制动管压力时，在主活塞1自重及稳定弹簧弹力作用下，自重及稳定弹簧弹力作用下，主活塞主活塞1带动截止阀下移带动截止阀下移(滑滑阀阀2不动不动)活塞杆上肩活塞杆上肩接触滑阀为止。这样，截止阀3遮盖住了滑阀反面的向制动缸充气的孔路，停止了副风缸向制动缸的充气，副风缸压力停止下降，制动缸压力停止上升，即实现了制动保压作用。制动后保压作用原理制动后保压作用原理制动保压制动保压轨道电磁制动机轨道电磁制动机 轨道电磁制动机又称为电磁制动机，其作用原理如下图。轨道电磁制动机又称为电磁制动机，其作用原理如下图。轨道电磁制动机轨道电磁制动机 l l电磁铁；电磁铁；2 2升降风缸；升降风缸；3 3一钢轨；一钢轨；4 4一励磁线圈；一励磁线圈；5 5一磨耗板；一磨耗板；6 6一工作磁通；一工作磁通；7 7一漏磁通。一漏磁通。 轨道电磁制动机安装在转向架两轮对之间的轨道上方，靠装在转向架上的升降风缸将电磁铁提起，使之与轨面保持一定距离。制动时将电磁铁放下至轨面，并接通励磁电流，使电磁铁以一定的吸力吸附在轨面上，产生摩擦力而起制动作用。此种制动机一般与空气制动机一起使用在高速旅客列车上。 数字控制信号与模拟控制信号的优缺点制动力及制动减速度的选择第七章车体设计及其典型结构v车体结构的承载形式v承载结构可分为：v底架承载结构v全部载荷由底架来承担的车体结构，称底架承载结构，也称自由承载结构v整体承载结构v由侧、端墙与底架共同承担载荷的车体结构，称侧墙和底架共同承载结构，也称侧墙承载结构。v车体的轻量化设计v轻量化的意义：v1、减小车辆运行阻力v2、节能：驱动、制动v3、降低线路维护保养费用v4、提高车辆运行平稳性v实现方法：新结构与新材料的运用v轻量化应当是对车辆总体而言,车辆上所有构件、设施、设备、材料都要轻量化。车内设备的门窗座椅,电气的配管配线,空调系统的机组、风道、格栅等的轻量化效果,与车体的轻量化是一样的,而为此目的付出的代价和承担的风险可能还会小一些。假设能减轻转向架的重量,尤其是簧下重量,那其综合作用就远非减轻车体重量可比了。v耐候钢车体v材料费、制造费低以及工艺性好、造型容易,但也存在重量较大、耐腐蚀性不大好而导致运用本钱高的劣势。v铝合金车体的特点是利用铝的相对体积质量约为普通钢的1/3这一点来减轻车体自重。铝合金车体的自重一般可到达普通钢车体的1/2。v铝合金车体的弱点是铝的纵弹性模量小,约为普通钢的1/3,因而往往使车体刚度下降。一般铝合金车体比普通钢车体、不锈钢车体的刚度都要小。这是铝合金车体设计时加大板厚和尽量加大车体断面以提高车体抗弯刚度的重要原因。v在要求高加减速度、频繁起制动、要求较高的旅行速度或受轴重限制的城轨交通上,特别是要求高度轻量化的高速旅客列车上具有明显优势。v铝合金车体设计中还应注意的是:由于铝的熔点低,在地板下面吊装的高压大电流的发热设备(如制动电阻箱等)应加装隔热板,以防车辆火灾的发生。铝合金车体的车辆一旦发生火灾事故,将会引发更大的灾难。v不锈钢车体由于车体不涂漆(涂漆就必须有维修),取消了防腐、涂漆、除漆工艺,不仅可节省大量厂房、设备、人力,而且消除了环境污染。这将给制造厂特别是用户建立维修基地和工程带来巨大的经济和社会效益。v“耐候钢+局部不锈钢是在耐候钢车体中的易腐蚀部位采用不锈钢来解决耐候钢车体“不耐腐蚀的最大弱点,这种做法在国内外都有。车门一、车门的设计要求1)要有足够的有效宽度。2)车门要均匀分布，以方便乘客上、下车。3)要有足够数量的车门，可使乘客上、下车时间满足地铁列车运行密度的要求。4)车门附近要有足够的空间，方便乘客上、下车时周转。5)要确保乘客的平安。6)要具有较高的可靠性。v门切除：将轨道车辆客车门切换到手动模式v零速信号：表示轨道车辆车速降为0的信号。第八章第八章 车辆结构强度计与分析车辆结构强度计与分析轨道车辆结构强度分析内涵轨道车辆结构强度分析内涵1 1承受工作载荷，保证工作性能承受工作载荷，保证工作性能2 2保证足够的使用寿命保证足够的使用寿命3 3在事故发生时，保证结构稳定型在事故发生时，保证结构稳定型破坏形式：破坏形式：结构静力破坏结构静力破坏疲劳失效疲劳失效共振损坏共振损坏意外事故损坏意外事故损坏v分析类型：分析类型：v静强度分析静强度分析v疲劳强度分析疲劳强度分析v模态分析模态分析v平安防护分析平安防护分析v模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统区分方法在工程振动领域中的应用。统区分方法在工程振动领域中的应用。v模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。验分析过程称为模态分析。车辆按有限元法计算时应考虑的主要问题车辆按有限元法计算时应考虑的主要问题一合理确实定计算模型一合理确实定计算模型二正确选用或编制适宜的结构分析软件二正确选用或编制适宜的结构分析软件三计算结果的处理三计算结果的处理第九章轨道车辆被动平安设计v一、车辆平安概念：v主动平安v被动平安v与车辆、设备、人员管理制度均有关系v主动平安为主，被动平安为辅v主动平安包括：v车辆主动平安设计v车务：行车管理v机务：驾驶、检修v工务：线路维护v电务：信号系统、供电设备维护v事故类型：v撞击：列车与列车相撞v列车与障碍物相撞v列车与建筑相撞v脱轨：v火灾、爆炸v人员失控v三、防爬器v结构：v压溃式v撕裂式v配对使用v乘员二次撞击防护：v减小乘员在车内的自由运动空间v减小乘员在车内的运动加速度v评价指标：v大多数的碰撞事故伤害是由于作用在人体部位的集中负荷引起的，因此人类对伤害的容许限度通常是根据局部冲击和局部加速度响应而不是整体加速度响应来进行确定的。其中，头部损伤被认为是交通事故中对人体伤害最为严重的外伤类型，尤其是脑损伤一直是乘员伤害考察的重点。头部损伤判据(HeadInjuryCriterion，HIC)是目前国际上应用最为广泛的头部损伤指标v轨道车辆在发生车辆碰撞事故时，乘员伤害轨道车辆在发生车辆碰撞事故时，乘员伤害的影响因素有哪些？如何加以控制？的影响因素有哪些？如何加以控制？v如何保证轨道车辆运行的主动安如何保证轨道车辆运行的主动安? 轮轨交通系统有何特点？轨道车辆牵引缓冲装置的功能是什么？轨道车辆的结构组成有哪些？城市轨道车辆的车门设计要求相对于干线轨道客车有何特殊之处？轨道车辆的电路系统分为那几种类型？各有什么作用？制动控制系统采用数字控制信号和模拟控制信号各有什么优缺点？转向架由哪几局部组成？各局部的主要功能是什么？磨耗型踏面有哪些优点？城市轨道车辆相对于干线轨道客车有何特殊之处？磁轨制动的工作原理和优缺点是什么？轨道车辆的总体设计一般原那么有哪些？轨道车辆车辆进行有限元结构分析时，主要应考虑的问题有哪些？城市轨道车辆的车门设计要求相对于干线轨道客车有何特殊之处？对缓冲器的根本性能要求是什么？v城市轨道车辆总体设计中，纵向和横向的设城市轨道车辆总体设计中，纵向和横向的设计包括哪些？需要考虑哪些因素？计包括哪些？需要考虑哪些因素？v城市轨道交通车辆的常用编组有那几种形式城市轨道交通车辆的常用编组有那几种形式？各有什么优缺点？昆明市是如何选择的？各有什么优缺点？昆明市是如何选择的？为什么？为什么？ v城市轨道车辆车辆主要性能参数包括哪些？城市轨道车辆车辆主要性能参数包括哪些？选取时需要考虑哪些因素？选取时需要考虑哪些因素？v轨道车辆的制动系统如何适应越来越高的车轨道车辆的制动系统如何适应越来越高的车速？速？