地铁车辆知识

1主讲：员华职称：高级工程师E-mail:[e-mail]：13826466256地铁车辆知识讲座2概述基本概念车辆基本技术性能及设计参数车辆总体组成地铁限界地铁车辆—总体3车辆总体—概述地铁车辆是用来运输旅客的运输工具，它属于城市快速轨道交通的范畴。地铁车辆是地下铁道工程的最重要的设备，也是技术含量较高的机电设备。该设备具有安全、可靠、经济合理和绿色环保的特点。与干线机车车辆相比，在构造和运用性能上有如下特点：4车辆总体—概述构造上：地铁列车本身带有动力牵引装置，不需要连挂机车就可以在地铁线路上正常运行。地铁车辆通常是固定编组的，由全动车或动+拖车构成拖车车辆trailcar（TC），本身无动力牵引装置，与铁路客车相近；动车motorcar（MC），本身带有动力牵引装置。5车辆总体—概述运用性能：城轨交通站间距离短，起、制动频繁。所以要求地铁车辆不仅要有良好的牵引、制动性能；地铁车辆既要有较高的安全保护措施，又要有良好的旅客服务设施，使旅客感到舒适、方便。62．基本概念（1）编组：一、二号线每一列车由六节车组成，分两个单元，每个单元有A、B、C三种车型，其中A车是带司机室和受电弓，B、C车为带驱动电机的动车，结构基本相同。编组型式：—A＋B＋C＝C＋B＋A—。其中：－：全自动车钩；＝：半自动车钩；＋：半永久牵引杆。列车两端备有自动车钩,实现机械、电气、气路的整体联结。每一个A-B-C车组构成独立的动力单元,自成体系。司机可在一端A车上通过贯通全车的列车线控制六节车同步运行。编组方式不可互换。车辆总体——基本概念7一位端二位端一位端二位端一位端二位端全自动车钩半永久牵引杆半永久牵引杆半自动车钩车辆总体——基本概念8三号线车辆的编组：广州地铁三号线车辆的编组是由3节车组成.编组形式：－A＋B＋C—其中：－：全自动车钩；＋：半永久牵引杆。A车和C车都是带司机室的动车，B车是拖车，三号线车辆是两动一拖的小编组列车。(列车的三节车厢由半永久车钩机械连接,电气连接由固定于车厢之间的跨接电缆连接，气动功能通过车厢之间的连接软管进行传输)(列车的两端均装有自动车钩,两列车可以通过联挂在一起进行常规运行,在紧急情况下,也可救援)车辆总体——基本概念9一位端二位端一位端二位端二位端一位端车辆总体——基本概念全自动车钩半永久牵引杆半永久牵引杆全自动车钩C-carB-carA-car10广州地铁四号线每一列车由四节全动车组成，分两个单元,每个单元有A、B两种车型，其中A车是带司机室，B车为不带司机室的动车。编组型式：—A＋B＝B＋A—。其中：－：全自动车钩；＝：半自动车钩；＋：半永久牵引杆。列车两端备有自动车钩,实现机械、电气、气路的整体联结。每一个A-B车组构成独立的动力单元,自成体系，但司机可在一端A车上通过贯通全车的列车线控制四节车同步运行。编组方式不可互换。车辆总体——基本概念11一位端二位端一位端二位端二位端一位端二位端一位端车辆总体——基本概念全自动车钩半永久牵引杆半自动车钩半永久牵引杆全自动车钩12（2）车辆编号地铁车辆的编号包含了线路、车辆类型等信息。如：一号线：1A01其中：1——线路编号；即一号线。A——车辆类型；即A、B、C等。01—车辆的编号；即第1列车。二号线：02A043其中：02——线路编号；即二号线；A——车辆类型；即A、B、C等043—车辆的编号。车辆总体——基本概念13如三号线：03A01其中：02——线路编号；即二号线；A——车辆类型；即A、B、C等01——车辆的编号；即第1列车。如四号线：04A001/04B001/04B002/04A002。第1列车的A车编号为：04A（B）001；列车编号，001表示第1列车。车辆类型，A表示A车，B表示B车。线路编号，04表示四号线。车辆总体——基本概念14（3）车辆方位车辆的两端分别定义为—位端和二位端，每种形式车辆的一位端确定如下(另一端即定义为二位端)；A车的—位端为靠近司机室的一端，B车的一位端为靠近A车的一端，C车的一位端为靠近A车的一端。车辆的两边分别定义为左边和右边，当观察者从车辆的二位端朝向一位端（朝司机室方向看时），其右侧为车辆的右侧，另一侧即为左侧。车辆总体——基本概念15（4）车辆上、下行车辆在正线运营时，通常提到“上/下行线”的概念。一号线：西朗站往广州东站为上行，反之为下行（广州东站往西朗站方向）。二号线：万胜围往三元里站为上行，反之为下行（三元里往车厂方向）。三号线：番禺广场站为起点的线路称之为上行线，以天河客运站为起点的线路称之为“下行线”四号线：万胜围到金洲的方向称为“下行线”，以金洲站为起点的线路称之为“上行线”。车辆总体——基本概念16（5）动力学性能a、平稳性：是乘客对机车车辆运行品质的感觉。我国目前使用的用于评价铁道车辆动力学性能的规范为GB5599-85《铁道车辆动力学性能评价和试验鉴定规范》其中对车辆运行平稳性的评价采用的就是平稳性指标。评价等级有3级，优、良、合格，其指标分别为小于2.5、2.5-2.75、2.75-3.0。b、舒适度：是乘客的舒适程度。评价等级为5级，非常舒适、很舒适、较舒适、不舒适和非常不舒适；采用UIC513和ISO2631两种方式评价；试验列车各客车不应低于2级。舒适性指标不能代替平稳性指标，从实际应用的角度出发，舒适性指标更适合于对乘客舒适性作出评价，而平稳性指标较适合于对车辆本身和局部线路状况作出评价。车辆总体——基本概念17C、安全性脱轨分两类：轮轨间的侧向力Q1增加，轮重减小。车辆低速通过曲线时，轮重减载比侧向力更不利。引起脱轨的因素有：线路状态、车辆结构参数和状态、运用条件。防止脱轨的措施有：①适当地增加轴箱弹簧的静挠度；②采用空、重车两级刚度的弹簧装置车辆总体——基本概念18③采用具有扭曲弹性和活节式构架④采用轴向弹性轴承；⑤在空气弹簧悬挂系统中，安装压差控制阀。⑥采用弹性旁承，既可降低轮重减载量，又可改善车辆振动性能。⑦在制造与修理时应保证转向架各弹簧高度差和轮径不超过规定的限度。车辆总体——基本概念19（6）车辆载荷车辆通常用AW0、AW1、AW2和AW3来表示载荷状态。AW0是空载状态下车辆的重量;AW1是车辆在满座载荷状态下的重量，包含了车辆和乘客的重量（所有座位都有乘客，无乘客站立）；AW2是车辆在额定载荷状态下的重量，包含了车辆和乘客的重量，其中乘客按每平方米6人计算；AW3是车辆在满员载荷状态下的重量，包含了车辆和乘客的重量，其中乘客按每平方米9人计算。车辆总体——基本概念20（7）轴重：指车轴允许负担的包括轮对自身在内的最大总质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计标准有关。在GB7928-2003中规定:A型车辆的轴重≤16吨；B型车辆的轴重≤14吨；目前广州地铁的1/2号线及8号线车辆属于A型车；三号线/机场线、广佛线车辆属于B型车；四/五/六号线直线电机车辆属B型车系列，但由于牵引电机的驱动方式，称L型车。车辆总体——基本概念21（8）地铁列车的安全保障措施列车自动保护（ATP)警惕按钮自动紧急制动制动安全电路高压电气安全保护措施车门不动保护（零速保护）车体具有240kJ大容量的撞击能量吸收功能。车辆总体——基本概念22车辆基本技术性能及设计参数3、车辆基本技术性能及设计参数3.1车辆基本技术性能车辆的基本技术性能包括：车辆的动力性能、制动特性及故障运行能力等。3.1.1动力性能列车在定员（AW2）、车轮半磨耗情况下，在正线的平直轨道上和额电电压下，列车表现处的动力性能。体现列车动力性能的指标有：加速度、冲击极限、最高运行速度、平均旅行速度等等。23车辆基本技术性能及设计参数3.1.2制动性能：地铁列车的减速或及时停车是通过制动系统实现，其制动性能的好坏是列车能否安全运营和正点运行前提条件。地铁车辆的制动方式按优先等级分为再生制动、电阻制动和摩擦制动。按操作模式分紧急制动、快速制动、常用制动、保压制动和停放制动。特点：响应时间短、精度高；根据不同工况下车辆制动力可自行调节性能，准确性和停车的平稳性；高可靠性；故障识别及显示等。24车辆基本技术性能及设计参数考虑到地铁车辆本身要求的特点及其装备：站间距离短，启动快，制动距离短，停车精度高和每节动车装备有四台交流电机等，同时考虑到电制动本身的特点（低速时电制动发挥不出来）以及安全要求，将制动系统设计为两大类：电制动和空气（摩擦）制动。（一）电制动（动力制动）列车制动时，将牵引电机变为发电机，动能转化为电能。地铁车辆上的电制动主要再生制动和电阻制动，为非接触式制动方式。25车辆基本技术性能及设计参数电制动是车辆在常用制动模式下的优先选择，仅带驱动系统的动车具有电制动。电制动具有独立的滑行保护和载荷校正功能。分配原则：对三节单元有两节动车，假设每节车自己制动，共需300%的制动力，那么电制动时，两节动车各承担150%的制动力。1）再生制动：当施加常用制动时，电动机变成发电机状态运行，将车辆的动能变成电能，经牵引控制单元/电机模块（DCU/M）逆变器整流成直流电反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的其它车辆牵引用和供本车的其它系统（辅助系统等），即再生制动。26车辆基本技术性能及设计参数再生制动取决于接触网的接收能力，亦即取决于网压高低和载荷利用能力。具有制动列车和产生电功率的双重效用，因此对于行车密度大的地铁车辆具有明显节能的效果。2）电阻制动：当车辆施加常用制动时，牵引电机变成发电机状态，将车辆的动能转变成电能，如果制动列车所在的接触网供电区无其它列车吸收该制动能量，网压迅速上升，当网压达到设定最大的设定值后，制动电阻接通，此时牵引控制系统将发电机发出的电能转换为制动电阻的热能散逸到大气中。27车辆基本技术性能及设计参数制动电阻靠自然风冷（广州3号线）或风扇强迫通风（如广州2号线）将热能散发于大气。它能提供较稳定的制动力。广州1、2、3号线旋转电机的车辆，其制动电阻安装在车上。但也有电阻设于变电站的。地铁车辆优先使用再生制动，其次是电阻制动,摩擦制动作为补充。28车辆基本技术性能及设计参数在高速时，采用电控制动，但由于电制动的效率随着运行速度的降低而降低，因此，车速降低到一定程度后，必须采用摩擦制动。另外在电制动力不足时，摩擦制动也作为辅助手段应用，确保列车安全。体现列车制动性能的参数主要有制动减速度、冲击极限等。29车辆基本技术性能及设计参数在牵引工况：由接触网吸收电能，牵引电机作为电动机，将电能转换成机械能，产生牵引力。在制动工况：停止接触网供电，反过来作为发动机，将列车运行的机械能转换成电能，产生制动力。30车辆基本技术性能及设计参数3.1.3故障运行能力列车故障情况下对牵引系统的要求。GB7928-2003中规定：当损失1/4动力（一节动车不能工作）时，在额定载荷（AW2）情况下，列车可往返一个全程。必须降低运行速度。当损失1/2动力（两节动车不能工作）时，在超员载荷（AW3）下，列车可在正线最大坡道上起动，并使列车前进到最近车站，清客后，列车空车返回车辆段。31车辆基本技术性能及设计参数3.2车辆基本设计参数根据线路高峰的小时客流量、发车间隔时间、线路的总长度、旅行速度、车辆的最高速度及线路（包括供电和轨道）的设计参数等确定车辆的设计参数。设计参数一般有：车辆的结构参数(车辆的长、宽、高)、走形部参数（轴距、轮内侧距、轮径）、定距、地板面高度、车钩中心线高度、每侧车门数量、主要系统的参数等等。324、车辆总体组成车辆是地铁系统中最关键、最复杂的多系统紧密联系的机、电一体化设备。其种类很多，性能指标也各不相同，以广州地铁来说，各线路车辆的性能和结构各有差异，按其技术特点分A型车、B型车、L型车、APM等车型。若按系统分包括：车体及内装、车门、车钩及缓冲装置、贯通道、牵引及电制动、受电车辆总体组成及各子系统基本原理33弓及1500\750V高压电路、气路及供风系统、列车控制系统、110V控制电路、辅助系统、空调及通风系统、照明、广播及乘客信息系统等