城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构ppt课件.pptx

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1、车体支撑在转向架上，其底架下部及车顶上部安装大量机电设备，构成车辆的总体，是城市轨道交通车辆最重要的部件之一。车体要承受各种动静载荷、各种振动，结构上要适应100km/h左右速度运行，还要隔音、减振、隔热、防火，在事故状态下尽可能保证旅客安全。,城市快速轨道交通车辆车体的基本型式，按材料不同可分为耐候钢车体、不锈钢车体和铝合金车体三种。,普通碳素钢车体使用中腐蚀十分严重，为了提高车体的耐腐蚀性，延长车体的使用寿命，现在较多应用的是含铜或含镍铬等合金元素的耐腐蚀的低合金钢材料（或称耐候钢）。采用半不锈钢（地板为不锈钢，骨架为普通碳素钢）或全不锈钢车体，免除了车体内壁涂敷防腐蚀涂料和表面涂漆，在保

2、证强度、刚度的前提下，板厚可减小，同时也提高了使用寿命。一般不锈钢车体自重比普通碳素钢可减轻12t（约10%20%）。,为了进一步实现车体轻量化，德、日、英等国在近代的高速列车、地铁车辆和轻轨车辆上采用铝合金车体。为了充分发挥材料的承载能力，铝制和钢制车体在结构形式上有很大的差异。在铝制车体结构设计中，车体主要承载构件一般采用大型中空截面的挤压形铝型材，以提高构件的刚度，充分发挥材料的承载能力，最大限度地减轻车辆的自重。全车的底板、侧墙、车顶均采用大型中空截面的挤压铝型材拼焊而成，与钢制车体相比，焊接工作量减少约40%，制造工艺大为简化，质量可减轻35t。可保证车体承载结构在使用期内（2530

3、年）不维修或少维修。,城市轨道交通车辆的车体采用由底架、侧墙、端墙（司机室）、车顶四大部分组成的封闭筒型薄壳整体承载结构。,1、底架列车底架就是由各种纵向和横向钢梁组成的长方形构架。它承托着车体，是车体的基础。车底架承受上部车体及装载物的全部重量，并通过上、下心盘将重量传给走行部。在列车运行时，它还承受机车牵引力和列车运行中所引起的各种冲击力及其他外力。所以，它必须具有足够的强度和刚度，才能坚固耐用。,刚制车体的底架（如图2-1）是由2个底架边梁加上5个底架型材组成的。2个枕梁固定在底架上用来连接转向架，2个钢性可安装防爬器的端梁。,图2-1列车底架结构图,不锈钢车体底架的底架型材与边梁利用过

4、渡连接板实现点焊连接。底架边梁采用4mmSUS301L-HT材料，以提高底架的整体强度和刚度。铝合金车体底架设计呈上拱形，在空载状态下车体中央位置最大上挠度为10mm，在满载时地板面保持水平，即挠度为零。图2-2为有司机室的拖车底架总图，由侧梁、地板梁、枕梁、牵引梁和端梁组成，大部分采用大型中空截面挤压铝型材拼焊而成。,1-地板2-枕梁3-枕梁腹板4-牵引梁腹板5-牵引梁6-地板横梁7、8-侧梁9-端梁10-防爬装置11-14-司机室地板12-司机室横板13-纵向地板梁,地板横梁和侧梁用来承担作用于地板面的垂向载荷和由牵引梁传来的纵向力（牵引力或冲击力）。端梁左右各有8个圆孔，用于安装电缆及管

5、路。牵引梁用于安装车钩缓冲装置，传递车辆之间的牵引力和冲击力。,在司机室端外侧地板面高度设有防爬装置，它是由低合金高强度钢制成的三筋式可以折弯型结构，可承受3.34105N的垂直力和5.6105N的纵向力，起着意外冲撞时的防爬车作用（如图2-3）。,图2-3 列车防爬器,车辆的防爬器不同于轨道防爬器，列车防爬器是防止车辆相撞时车头跃起的，而轨道防爬器是防止轨道“爬行”的。因为地铁列车行进中会碾压轨道，无形中将轨道向前推，久而久之，就好像轨道向前“爬”了出去，高温中这种情况更加突出。“防爬器”能够在轨道两边将轨道死死拉住，让它不能“爬行”。,2、侧墙钢制车体的侧墙由边梁、立柱、窗立柱、横梁和墙板

6、等零部件组成。在车门周围设有门边立柱和横梁进行补强，如图2-4所示。,图2-4钢制车体承载结构,铝合金车体的侧墙（图2-5），左右各有5个车门和4个车窗，而侧墙的上部又与车顶部件组合在一起。因此，在组装工艺上，侧墙不作为独立的整体部件，而是将一个车窗的窗框、窗下侧壁及其左右窗间壁活门间壁做成一个部件及两端2块侧壁，全车共12块，直接与车架、车顶组装。各个侧壁部件均有纵向和横向的L形、U型或口形之型材予以加强。,图2-5 铝合金车体侧墙部件图,3、车顶钢制车体的车顶（见图2-4），由边梁、弯梁、纵向梁、顶板和车顶端部组成。如果在车顶上安装受电弓或空调机组等设备，则必须根据需要适当加强承载能力，确

7、保满足强度要求。,图2-4钢制车体承载结构,不锈钢车体的车顶由波纹顶板、车顶弯梁、车顶边梁、侧顶板、空调机组平台等几部分组成。车顶采用波纹顶板无纵向梁结构，顶板间搭接缝焊接连接，与车顶弯梁点焊在一起，机组平台由纵梁、弯梁、顶板点焊组成部件，再与车顶通过点焊及塞焊组成一体。,铝合金车体的车顶（图2-6），两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝型材，中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成型的车顶板，其长度与车顶等长，车顶组装时仅留下几条与车顶等长的纵向长焊缝。,图2-6 铝合金车体车顶总图,4、端墙地铁车辆两端的司机室端墙（图2-7）设有端门，在端门两边设有立柱进行补强外，其他结构基本与侧墙

8、结构类似。,图2-7地铁车辆端墙（司机室）,其余端墙基本设贯通道，端板（图2-8）安装在两侧墙板和车顶之间，用于连接贯通道。,图2-8 端板,5、车体拼装工艺就车体拼装形式而言，几十年来国内外都是采用全焊结构，即底架、侧墙、车顶和端墙均为焊接而成的部件，这四大部件组成车体时也采用焊接工艺。近年来，国外研制出了一种称为模块化的工艺。,模块化车体结构将模块化的概念引入到车体设计、制造和生产管理的各个环节之中。将整个车体分成若干个模块，如图2-9所示，在每个模块的制造过程中完成整车需要的内装、布管和布线的预组装并解决相互之间接口问题。,图2-9 车体模块组成,注：各模块的内装、布管等未示出。,各模块

9、完成后即可进行整车组装。每一模块的结构部分本身采用焊接，而各模块之间的总称采用机械焊接，如图2-10所示。,图2-10 车体组成,模块化结构的优点：(1)模块支撑后均须进行试验，从而保证整车组装后试验简单，整车质量容易保证；(2)由于解决了模块之间的接口问题，因此每个模块的制造过程可独立进行；(3)降低施工难度，提高劳动效率；(4)减少工装设备，简化施工程序，降低生产成本；(5)车辆检修中，可采用更换模块的方式，方便维修。,模块化结构的缺点：个别部件（如司机室框架）采用部分钢材制造，各部件之间又采用钢制螺栓连接，因此车体自重要比全焊结构稍重。,我国常见的地铁列车车厢主要有三种：“A车”，“B车

10、”，“C车”。它们底架设备也有所不同。,A车底架装有以下设备（如图2-11）：两个拖车转向架；组合制动吊架（包括：LV低压箱，空气压缩机，制动储存风缸，空气悬挂风缸，主风缸，制动控制单元（BCU），空气干燥机，加热控制箱）；辅助逆变器，蓄电池箱。,图2-11 A型车底架设备,B车底架装有以下设备（如图2-12）：两个动车转向架，牵引/制动箱，电抗器箱，制动电阻箱，LV低压箱；组合制动吊架包括：制动风缸，空簧缸，主风缸，制动控制单元（BCU）、蓄电池箱（B车）。,图2-12 B型车底架设备,C车底架装有以下设备（如图2-13）：两个动车转向架，牵引/制动箱，电抗器箱，制动电阻箱，LV低压箱；组合

11、制动吊架包括：制动风缸，空簧缸，主风缸，制动控制单元（BCU），辅助逆变器（C车）。,图2-13 C型车底架设备,对于目前北京所采用的三动三拖编组列车来说，车卡设备布置以4号线列车为例，如表2-1所示。表2-1 列车车卡设备布置表,注：Tc1，Tc2带司机室的拖车；M1，M2，M3动车；T3拖车。,司机室通过司机室块隔离墙与客室分开，未经允许乘客不能进入司机室。但是，司机可以自由进出与司机室和客室。在司机室的左边安装了应急逃生门。该应急逃生门是机械式的，司机室隔门打开后，乘客可通过逃生门的梯子逃出车外。,司机室由以下几部分组成：内部设备（司机座椅）司机两侧（边窗、司机室门、开/关客室门的按钮）

12、司机上部（司机室空调、内部照明、外部信息显示器、光亮度探测器）,司机后方（司机室隔墙）司机前方（司机控制台、遮阳窗帘、无线电设备）在司机的左手边（应急逃生门、应急逃生梯、司机室灭火器、安装在后面的水箱）司机台下的设备（音频控制单元ACU、110/24 dc-dc变换器）外部设备（护手、挡风玻璃、刮雨器、外部车头灯、无线电天线（在司机室顶）,图2-14 司机室内布置,1-司机室地板2-司机室空调3-外部信息显示器4-光亮度探测器5-无线电设备6-司机室灭火器7、14、15-司机控制台8、18-挡风玻璃9-遮阳窗帘10-边窗11-司机室门12-司机座椅13-音频控制单元ACU、110/24 dc-

13、dc变换器16-护手17、22-刮雨器19-逃生梯20-开关客室门的按钮21-外部车头灯。,图2-14 司机室内布置,1-司机室地板2-司机室空调3-外部信息显示器4-光亮度探测器5-无线电设备6-司机室灭火器7、14、15-司机控制台8、18-挡风玻璃9-遮阳窗帘10-边窗11-司机室门12-司机座椅13-音频控制单元ACU、110/24 dc-dc变换器16-护手17、22-刮雨器19-逃生梯20-开关客室门的按钮21-外部车头灯。,图2-14 司机室内布置,1-司机室地板2-司机室空调3-外部信息显示器4-光亮度探测器5-无线电设备6-司机室灭火器7、14、15-司机控制台8、18-挡风

14、玻璃9-遮阳窗帘10-边窗11-司机室门12-司机座椅13-音频控制单元ACU、110/24 dc-dc变换器16-护手17、22-刮雨器19-逃生梯20-开关客室门的按钮21-外部车头灯。,1、司机座椅司机座椅是按照人最舒适的坐姿设计的，司机可以在座位上迅速地起身活动。座椅的前后由调节杆调节，高低可以用高度调节杆调节，旋转调节杆可使座椅旋转180度，椅背倾斜调节杆用来控制靠背角度（如图2-15）。座椅透气功能好，座椅重量小于30公斤。,图2-15司机座椅,2、司机两侧司机可从司机室两个侧门进入司机室。司机室窗有7个位置（1个高位的，5个中间位置，还有一个在底部），以至于司机有宽广的视线瞭望。

15、,3、司机室的上部顶板装有灯和空调，如图2-16所示,图2-16司机室上部,4、司机室后端司机室后端由一个安全隔离墙把司机室和客室隔开，在隔离墙上设有后端门使司机室与客室相通，司机要进入客室需打开后端门。,5、司机室前方司机台（司机驾驶台）是列车司机驾驶车辆的操作台，集成了车辆的各种状态信息、性能信息及控制手段。虽然各个车辆厂生产的列车根据用户要求有所区别，但是司机台的布置基本相同，司机控制器、操纵台显示屏等按照标准的制式规格统一制作。,司机台的设备包括列车监控显示屏（TOD）、列车故障显示屏（HMI）、无线电系统、网压表、双针压力表、司控器和各种功能按钮（如图2-17）。司机台在司机的正前方

16、，这种设计使司机有良好的视野进行观察，方便操作和驾驶。,图2-17 司机驾驶台,司机室显示屏在不同列车有不同的叫法，这与系统与设计有关。MMIMan Machine Interface和HMIHuman Machine Interface是人机交互界面；TODTrain Observation Display是列车监控系统显示屏；DDUDriver Display unit是司机显示单元，负责列车状态的监控。,6、司机室门司机可通过司机室侧门从车外进入司机室，该门安有7个位置（一个顶部锁定位、五个中间位、一个底部位）的滑动式车窗，司机可通过该车窗方便的观察车外情况。7、司机档风玻璃司机档风玻璃

17、用于司机观察线路及信号。司机档风玻璃内置自动调温的除霜器、一个雨刮器和清洗器，雨刮器和清洗器是与紧急逃生门的雨刮器和清洗器共同控制的。,8、应急逃生门该门绕安装于司机室左部顶的水平轴垂直向上开启。它手动解锁后通过气簧执行机构机械动作后，可推下专门的接近轨道的紧急梯（图2-18）。该逃生门装有档风玻璃、一个雨刮器和清洗器，雨刮器和清洗器是与司机的雨刮器和清洗器共同控制的。,图2-18逃生梯,客室车厢是由乘客座椅、扶手、屏风、车窗和车门等构成的，如图2-19所示。,图2-19 客室车厢,1、客室座椅现代地铁列车的客室座椅都采用新型的防火材料，大多为由钢骨架支撑的玻璃制品，采用符合人体工程学的造型，

18、使乘客更加舒适；客室座椅颜色清新明快，以蓝色为主。每个座椅宽430毫米，有2个座位或6个座位为一组，能够方便地拆卸和安装。座椅被固定在车体侧墙上，没有与地板连接的部分，这样方便清洗地板。列车的供暖设备装到座椅下，保证暖空气覆盖车厢底部，避免头顶热风造成乘客燥热、头晕。,2、扶手和屏风每节A车有以下几种扶手（如图2-20）：-14个连续的从顶板到地板垂直扶手-13个水平的扶手与垂直扶手连接-10个屏风在每节车的右侧-9个对称的屏风在车的左边（由于ATC室的存在）-1个水平拉手-22个把手,图2-20 客室结构,每节B和C车有以下几种扶手（如图2-20）15个连续的从顶板到地板垂直扶手14个水平的

19、扶手与垂直扶手连接10个屏风在每节车的右侧10个对称的屏风在车的左边24个把手水平，垂直扶手和侧边屏风由抛光的不锈钢材料制成。,图2-20 客室结构,无论是何种车厢，列车横竖扶手都应保证乘客在车内任意位置都有扶手抓握。车门两侧的屏风用来分隔开门口区域和座位区域。扶手和屏风材料的选用也要满足防火、阻燃、无烟的要求。,3、窗每节A车有4扇大窗，1扇后窗和1扇小前窗；每节B、C车有4扇大窗，2扇后窗和前窗，窗玻璃约厚27毫米。车窗可随时打开通风，如图2-21所示。,图2-21 客室车窗,4、其他设备另外，现代列车的客室车厢还装有空调和应急通风系统，它主要由带电加热的冷气机，风道，电加热座椅，座椅下的

20、电加热器，地板电加热等组成。风口多布置在客室车顶上，吹出的风并不是很大，但强调安静，柔和，舒适。是乘客在车厢任何一个位置都能感觉凉爽舒适。,在每节车厢的两端，还安有乘客紧急报警器，新式报警器无须打破隔板，只要推开滑门，按动红色按钮，就可以直接与司机通话报告险情，如图2-22所示。,图2-22 乘客紧急报警器,每节车厢里都安装了8块LED显示屏（乘客信息系统），为乘客提供运行信息、紧急信息、商务广告及新闻娱乐等，如图2-23所示。,图2-23 乘客信息系统,在每个车门顶部，都安装了门区电子线路图，本车运行的具体方位通过红色和绿色的小灯显示，防止乘客错过站点，如图2-24所示。,图2-24 门区电

21、子地图,在每节车的车门上方，设有车门紧急解锁开关，在紧急情况下，当列车已停在车站，并且车门已对应站台位置，需要乘客自行疏散时使用。此项为机械解锁，在无电情况下仍可使用，如图2-25所示。,图2-25 车门紧急解锁开关,每节车厢都安有烟雾传感器和火灾报警设施，可以及时发出火灾预警；每节车厢的座位底下备有两个灭火器，以便发生火灾时使用；并且每节车厢安装有全角度的监控摄像头，在司机座位上方的显示屏上，司机在驾驶室里可以直接观察到各车厢里的情况，全方位监控车厢内的情况。,一、选择题1.城市快速轨道交通车辆车体的基本型式，按材料不同可分为（）A.耐候钢车体 B.不锈钢车体C.铝合金车体 D.碳素钢车体2

22、.城市轨道交通车辆的车体是由采用由（）几部分组成的封闭筒型薄壳整体承载结构。A.底架 B.侧墙C.端墙 D.车顶,3.下列属于车体模块化生产工艺优点的是（）A.整车组装后试验简单，整车质量容易保证 B.每个模块的制造过程可独立进行C.方便维修D.各部件之间采用钢制螺栓连接，车体自重稍重,4.下列属于司机室外部设备的有（）A.司机台 B.护手C.无线电天线 D.挡风玻璃5.客室车厢内的安全装置有（）A.乘客紧急报警按钮 B.车门紧急解锁手柄C.门区电子地图 D.灭火器,二、判断题1.无论是何种车厢，车卡设备都有制动系统。（）2.司机室通过司机室块隔离墙与客室分开，未经允许乘客不能进入司机室。（）3.HMI是列车监控系统显示屏的缩写。（）4.司机室的逃生门是靠电能操作的。（）5.在列车设施设备材料的选取方面要充分考虑防火的要求。（）,三、简答题简述不同材料车体的优缺点。2.简述列车模块化生产的优缺点。3.谈谈对目前司机室结构及客室车厢结构的看法。,