城市轨道交通车辆及操作单元2-车辆结构

城市轨道交通车站设备城市轨道交通车辆及操作单元二车辆结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构知识目标1.车体材料、承载方式及工艺特点2.车体的组成及各组成部分的结构特点3.车辆底架设备4.司机室结构5.客室车厢结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构技能目标1.列举不同材料车体的特性2.描述动车与拖车车载设备的区别3.熟识司机室结构及客室结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作1单元2车辆结构车体的类型及特征城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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1~2t（约10%~20%）。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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3~5t。可保证车体承载结构在使用期内（25~30年）不维修或少维修。城市轨道交通车辆及操作2单元2车辆结构车体结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构刚制车体的底架（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列车底架结构图城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构不锈钢车体底架的底架型材与边梁利用过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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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-纵向地板梁城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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3.34ⅹ105N的垂直力和5.6ⅹ105N的纵向力，起着意外冲撞时的防爬车作用（如图2-3）。图2-3列车防爬器城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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”。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构2、侧墙钢制车体的侧墙由边梁、立柱、窗立柱、横梁和墙板等零部件组成。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钢制车体承载结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆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城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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，确保满足强度要求。图2-4钢制车体承载结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构铝合金车体的车顶（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城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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结构类似。图2-7地铁车辆端墙（司机室）城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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端板城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构各模块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车体组成城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构模块化结构的优点：(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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构模块化结构的缺点：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。城市轨道交通车辆及操作3单元2车辆结构车辆底架设备城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构我国常见的地铁列车车厢主要有三种：“A车”，“B车”，“C车”。它们底架设备也有所不同。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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2-11A型车底架设备城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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2-12B型车底架设备城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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2-13C型车底架设备城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构车型牵引系统辅助系统制动系统空气压缩机扩展供电装置蓄电池Tc1√√√M1√√√M3√√√高压箱内T3√M2√√√Tc2√√√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。城市轨道交通车辆及操作4单元2车辆结构司机室结构城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构司机室由以下几部分组成：1.内部设备（司机座椅）2.司机两侧（边窗、司机室门、开/关客室门的按钮）3.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）城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构4.司机后方（司机室隔墙）5.司机前方（司机控制台、遮阳窗帘、无线电设备）6.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）7.司机台下的设备（音频控制单元ACU、110/24dc-dc变换器）8.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）城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构图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、110/24dc-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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构图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、110/24dc-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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构图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、110/24dc-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。城市轨道交通车辆及操作单元2车辆结构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，