城市轨道交通车辆与车辆基地课件.pptx

1、城市轨道交通车辆与车辆城市轨道交通车辆与车辆基地基地学习目标了解城市轨道交通车辆的基本知识。掌握城市轨道交通车辆的基本组成。掌握城市轨道交通车辆基地的基本知识。城市轨道交通车辆基本知识5.35.25.1城市轨道交通车辆组成城市轨道交通车辆基地 城市轨道交通车辆一般是指地铁车辆和轻轨车辆，是城市轨道交通工程中最重要的设备，是运输乘客的载体，是城市轨道交通系统的重要组成部分。城市轨道交通车辆作为城市公共交通工具，主要在市内和市郊运行。它的运营条件与铁道车辆有所不同，城市轨道交通车辆要在地下隧道、高架线路和地面轨道线路运行，站距短，线路曲线半径小，坡度大；客流量大而集中，乘客上下车频繁，高峰时会超载

2、。015.1.1 城市轨道交通车辆的特点 城市轨道交通车辆应具有先进性、可靠性和实用性，应满足容量大、安全、快速、舒适、美观和节能的要求，其主要特点如下。1.安全可靠性高，载客能力强 城市轨道交通车辆作为城市公共交通工具，因站距短，车辆在最高速度运行是困难的，所以需要有较高的启动加速度和制动减速度，以达到启动快、停车制动距离短、提高车辆平均速度的目的。01 车辆的设计应遵循减少能耗、减少发热设备的原则，以降低隧道内的温度，为此应尽量减轻城市轨道交通车辆自重，选择效率高的传动系统。012.车辆性能好，加减速度快，制动效果佳3.牵引效率高，能源消耗低 城市轨道交通车辆的牵引方式较为灵活，包括动力集

3、中牵引、动力分散牵引等。由于行车密度大，地下铁道的通信信号比较复杂，为确保安全行车，车载通信信号设备及车辆的控制系统应有良好的适应能力。01 随着生活水平的提高，人们对乘坐舒适性的要求越来越高，因此城市轨道交通车辆的悬挂系统比大铁路要求高，地下铁道车辆的车厢内除采用机械式通风换气来改善车内空气品质外，还增设空气调节装置，提高乘坐舒适性，并改善司机的工作条件。同时，在降低车厢内来自轮轨系统和动力系统的噪声上也采取多种有效的措施。014.牵引方式灵活，适应能力强5.乘车环境优越5.1.2 城市轨道交通车辆的分类 1.按牵引动力配置分 城市轨道交通车辆按牵引动力配置可分为动车（motor，用M表示）

4、和拖车（trailer，用T表示）。动车本身带有动力装置，即装有牵引电动机，具有牵引和载客的双重功能。动车又可分为带有受电弓的动车和不带受电弓的动车。拖车本身没有动力牵引装置，需要通过动车的牵引拖带来实现运行，仅有载客功能，可设置司机室（用Tc表示），也可带受电弓。城市轨道交通车辆在运营时一般采用动拖结合、固定编组，从而形成电动列车组。城市轨道交通车辆是技术含量高且集中的机电设备，也是整个城市轨道交通系统中关键的设备。各城市的城市轨道交通车辆的结构和性能不尽相同，种类繁多，按不同的分类方式可分为不同的种类。城市轨道交通车辆按车体宽度不同可分为A型车（宽度为3 m）、B型车（宽度为2.8 m）和

5、C型车（宽度为2.6 m）三种。A型车为高运量地铁车辆的基本车型，轴重较重，载客人数较多，车体尺寸较大，单向运能为每小时5万7万人次；B型车为大运量地铁车辆，相对A型车各项指标值均较小，单向运能为每小时3万5万人次；C型车更小，一般为轻轨车辆的基本车型，单向运能为每小时1万3万人次。此外，城市轨道交通车辆按照驱动方式可分为旋转电动机驱动车辆和直线电动机驱动车辆；按车辆制造材料可分为钢骨架车辆和合金材料车辆；按供电方式可分为接触网供电车辆和接触轨供电车辆；按车辆连接方式可分为贯通式车辆和非贯通式车辆。2.按车辆规格（车体宽度）分 按照运营需求，将各独立的车辆连接起来形成一个运行体，就称为车辆编组

6、。车辆编组应考虑线路坡度、运营密度、站间距离、舒适度、安全可靠性、工程投资、客流大小等因素。城市轨道交通车辆编组通常由38节车辆组成，可以是全动列车编组，也可以是动拖结合编组，依线路、客流、车型情况而定。在编组方式中，以M表示动车，T表示拖车，c表示带有驾驶室，p表示带有受电弓。我国地铁列车常用编组形式有四节编组（二动二拖）、六节编组（三动三拖或四动两拖）、八节编组（六动两拖）等。列车两端的车辆必须带有驾驶室。四节编组的形式是Tc-Mp-Mp-Tc；六节编组的形式可以是Tc-Mp-M-Mp-M-Tc，也可是Tc-Mp-M-M-Mp-Tc；八节编组的形式可以是Tc-Mp-M-Mp-M-Mp-M-

7、Tc，也可以是Tc-Mp-M-Mp-M-M-Mp-Tc。列车编组示意如图5-1所示。不同城市列车编组方式有所不同。5.1.3 城市轨道交通车辆编组 另外，国内列车编组方式中车型表示方法有的采用A、B、C等字母来表示。其中，A代表带驾驶室的拖车；B代表带受电弓的动车；C代表不带受电弓的动车。例如，上述六节编组的列车Tc-Mp-M-M-Mp-Tc，可表示为A-B-C-C-B-A；八节编组的列车Tc-Mp-M-Mp-M-M-Mp-Tc，可表示为A-B-C-B-C-C-B-A。5.1.3 城市轨道交通车辆编组图5-1列车编组示意图 城市轨道交通车辆种类很多，性能各异，但其结构大致相同，由车体及内部设备

8、、转向架、车钩缓冲装置、制动装置、空调通风系统、车辆电气牵引系统、辅助供电系统、列车控制及诊断系统等部分组成。车体是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一，位于转向架上，其主要功能是运载乘客，承受和传递载荷，安装传动机构、电气设备和内部设备等。5.2.1 车体及内部设备1 由于是服务于市内及近郊的公共交通，因此车体的外观造型和色彩美观应与城市景观相协调。2 列车一般采用四节、六节或八节的编组形式，由动车与拖车组成。为了增加载客量和利于乘客疏散，车厢内座位较少、车门多且开度大，一般设有残疾人轮椅停放区域等，内部服务于乘客的设备较简单。31.车体的特征城市轨道交通车辆是城市公共交通或近郊客运所选择的

9、特殊运输方式，车体的特征有如下几点。4 对车辆质量限制较为严格，设计时讲求车体轻量化，以降低高架线路的工程投资。5 车体的防火要求严格，采用了防火、阻燃、低烟和低毒的材料。对车辆的隔声、减振、隔热要求严格，最大限度地为乘客提供舒适的乘车环境。61.车体的特征 城市轨道交通车辆车体一般有碳素钢车体、不锈钢车体、铝合金车体三种材料。碳素钢车体自重能达到1013 t，材料和制造成本相对于另两种材料最低，但耐腐蚀性在三者间最差，维修费用高，总成本最高；不锈钢车体自重比碳素钢可减轻12 t，材料和制造成本较碳素钢高，耐腐蚀，基本不需要定期维修保养，总成本在三者间是最低的；铝合金车体自重比钢制车体轻35

10、t，是三者中最轻的，材料和制造成本是最高的，耐腐蚀性较好，需定期维护，所以总成本较高。为了保证车体具有足够的弯曲刚度，须满足城市轨道车辆设计规范的要求。铝合金车体主要承载构件采用大型中空截面的挤压铝型材，以满足车体所需的强度和刚度。2.车体的材料 车体的制造工艺一般采用焊接和铆接，这两种工艺交替使用，大部件之间的组装以铆接为主。01 车体的承载方式一般有底架承载和整体承载两种方式。013.车体的制造工艺4.车体的承载方式 （1）车体。车体是由底架、侧墙、端墙、车顶等部件组成的，为封闭筒形结构的整体承载方式。它是保证乘客安全的主要部件，也是减轻车辆自重的关键部件，如图5-2所示。5.车体的结构图

11、5-2车体 城市轨道交通车辆车体按结构和功能的不同，可分为车体（壳体）、驾驶室、车门、车窗、贯通道和内部装饰等。（2）驾驶室。驾驶室是列车的控制中心，位于列车两端。不同车型的驾驶室内的设备略有差异，一般由驾驶台、驾驶室侧门、紧急疏散门、通道门、驾驶室座椅、电器控制柜等组成，如图5-3所示。5.车体的结构图5-3列车驾驶室 （3）车门。车门的结构和类型多种多样，但无论结构形式如何变化，地铁车辆的车门都应满足城市轨道交通的特殊性，即车门要有足够的数量和有效宽度；车门附近要有足够的空间以使乘客上下车的时间满足列车运行密度的要求。一般城市轨道交通每节车厢两侧各均匀分布了5扇车门，车门的有效宽度达1 4

12、00 mm。5.车体的结构 车门按照驱动系统的动力来源可分为电动车门、气动车门；按照车门的运动轨迹及与车体的安装方式可分为内藏门、外挂式移动门、塞拉门、外摆式车门，如图5-4所示。另外，还有一种车门称为紧急疏散门，如图5-5所示。当列车运行时，在隧道发生火灾或其他险性事故等特殊情况下，这种车门用于紧急疏散车上的乘客。由于隧道宽度有限，紧急疏散门一般设在驾驶室的前端。在紧急情况下，司机可打开紧急疏散门，将其向前放下到路基上，作为通向地面的踏板，以紧急疏散乘客。运行于地面或高架线路的列车可以不开紧急疏散门，一旦发生险情，司机可以打开列车两侧的车门来疏散乘客。5.车体的结构5.车体的结构图5-4城市

13、轨道交通车辆车门图5-5紧急疏散门 （4）车窗。城市轨道交通车辆的车窗一般设在两个客室车门之间，列车两侧分别均匀布置车窗。车窗的基本形式是完全密封无法打开的。车窗玻璃为双层中空玻璃，具有良好的隔热、隔声效果。玻璃周边镶有环形氯丁橡胶条，玻璃借助环形氯丁橡胶条直接嵌入和装配在侧墙上，车窗无窗框，如图5-6所示。5.车体的结构图5-6城市轨道交通车辆的车窗 （5）贯通道。车辆贯通道位于两节车厢的连接处，它将两个车体的客室内部贯通为一体，是城市轨道交通车辆的重要部件，如图5-7所示。它具有良好的防雨、防风、隔声功能，还可适应车厢之间所有可能产生的相对位移，保证乘客自由穿行于两车厢之间。车辆贯通道主要

14、由折篷、护墙板、过渡板和车顶板组成。5.车体的结构图5-7城市轨道交通车辆贯通道 （6）内部装饰。内部装饰一般是指车辆壳体以内的内墙板、内顶板、地板、座椅、扶手及立柱等，如图5-8所示。车内装饰不仅要求具有良好的隔声、隔热性能，而且要求内部装饰表面美观、色彩新颖，为乘客营造舒适、温馨的乘车环境。5.车体的结构图5-8城市轨道交通车辆的内部装饰 车体断面形状一般为类似矩形或鼓形。选取这样的外形是为了提高车辆在隧道内最大的空间截面积，从而使地铁工程的整体取得最好的经济效益；同时也提高了车辆在圆隧道内的“活塞”效应，加强了隧道的自然通风能力。6.车体的外形特点 转向架安装在车体与轨道之间，是支撑车体

15、并担负车辆沿轨道运行的支撑走行装置，是车辆最重要的组成部件之一。转向架的结构和各部位的参数是否合理，直接影响着车辆的运行品质、动力性能和行车安全。5.2.2 转向架 转向架的基本作用是支撑整个车体，并引导其沿线路运行；承受并传递车体与轨道之间的各种载荷及作用力；保证在正常运行条件下，车体能可靠地坐落在转向架上并将轮对的滚动转化为车体的平动；安装弹簧减振装置，使转向架具有良好的减振特性，缓和车辆与线路之间的作用，减小振动和冲击，提高车辆运行的平稳性和安全性；安装牵引制动装置，并充分利用轮轨之间的黏着作用，传递牵引力和制动力；提高车辆通过曲线的能力。1.转向架的作用 转向架是城市轨道交通车辆的一个

16、独立部件，一般有动车转向架和拖车转向架两种，如图5-9所示。为了方便拆卸和维修，在转向架与车体之间应尽可能地减少连接部件，同时满足相同部件的互换性。动车转向架和拖车转向架的基本结构相同，一般由构架、轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、中央牵引连接装置、传动装置、制动装置等部分组成，两种转向架的主要结构示意如图5-10所示，它们的主要区别在于驱动系统。动车转向架由于要提供动力，通常配置牵引电机、联轴器、齿轮箱、齿轮箱悬挂装置及动力轮对等；拖车转向架则没有驱动装置。2.转向架的结构2.转向架的结构图5-9转向架图5-10转向架的主要结构示意图 （1）构架。构架是转向架的基础，它把转向架的零部件组成一个整体

17、。它不仅承受和传递各种载荷和作用力，而且是转向架各组成部件安装的基础。构架的结构形状、尺寸大小都应满足各零部件的结构、形状和组装的要求，如制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等安装的要求。构架主要由左右侧梁、一根或几根横梁组成。两端的横梁又称为端梁，具有端梁的呈矩形的构架称为封闭式构架，只有一个或两个相邻中部横梁而没有端梁的构架称为开口式或H形构架，如图5-11所示。侧梁是构架的主要承载梁，同时侧梁的结构确定了轮对位置。2.转向架的结构图5-11转向架构架 轮对。轮对由一根车轴和两个相同的车轮组成。轮对沿着钢轨滚动，除了传递车辆质量外，还传递轮轨之间的各种作用力，包括牵引力和制动力。车轮包括轮

18、缘、轮辋、轮毂、辐板、踏面等部分，如图5-12所示。车轮与钢轨的接触面为踏面；踏面一侧突出的圆弧部分称为轮缘，轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分；轮辋是在踏面下，车轮最外的一圈；轮毂是轮与轴相互配合的部分；辐板是连接轮辋和轮毂的部分。2.转向架的结构图5-12轮对组成（2)轮对轴箱装置。轮对轴箱装置包括轮对和轴箱两部分。两轮缘的内侧距是影响车辆运行安全的重要因素，轮缘内侧距应保证在任何线路上运行时，轮缘与钢轨之间有一定的间隙，以减少轮缘与钢轨之间的磨耗。同时轮缘内侧距应保证在最不利的情况下，轮对踏面在钢轨上仍有足够的安全搭接量以免造成脱轨，保证车辆安全通过道岔。我国城市轨道交通车辆轮

19、对的内侧距为（1 3532）mm。2.转向架的结构 轴箱。轴箱装置的作用是将轮对和侧架连接在一起；承受和传递轮对与转向架之间的各种载荷，承受车体重力，传递牵引力、制动力；保护轴颈，使轴颈与轴承间得到润滑，减少摩擦以防止在高速运行条件下发生热轴，保证列车运行安全。轴箱装置如图5-13所示。2.转向架的结构图5-13轴箱装置 （3）弹性悬挂装置。为了减少线路的不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响（如由于轨隙、道岔、轨面的缺陷和磨耗及车轮踏面的斜度、擦伤等原因造成的垂向振动、横向振动等），在转向架上装有弹性悬挂装置，如图5-14所示。弹性悬挂装置安装在轮对轴箱装置与构架之间（一系悬挂）和构架与车体之

20、间（二系悬挂），其基本作用主要体现在：能够缓和并减少车辆行驶时的振动与冲击；控制车体的侧滚振动；控制车体地板面与轨道的高度，以提高车辆运行的平稳性和舒适性，降低噪声。2.转向架的结构图5-14弹性悬挂装置 一系悬挂。一系悬挂位于轮对轴箱装置与构架之间。来自轨道的各种冲击和振动首先通过一系悬挂缓冲后再传递给构架与车体。一系悬挂与转向架的轴箱定位方式有关，常见的有“人”字层叠橡胶弹簧、内外圈钢螺旋弹簧和锥形橡胶、金属层叠橡胶弹簧等形式，如图5-15所示。二系悬挂。二系悬挂位于转向架架构与车体之间，大多采用空气弹簧、紧急弹簧、各方向的液压减振装置、抗侧滚扭杆装置等。2.转向架的结构图5-15一系悬挂

21、 （4）中央牵引连接装置。中央牵引连接装置是车体与转向架的连接部件，其结构应能满足安全可靠地支撑车体，并传递各种载荷和作用力；同时车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动，以使车辆顺利通过曲线。（5）传动装置。传动装置安装在动车转向架上，包括牵引电机、减速齿轮箱和联轴器等。它使牵引电机的扭矩转化为轮对或车轮转矩，利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着钢轨运行。（6）制动装置。为了使运行中的车辆在规定的距离内停车，必须安装制动装置。其作用是传动和放大单元制动装置产生的制动力，使闸瓦与轮对或制动钳与制动盘之间产生摩擦力，使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。2.转向架的结构 车钩缓冲装置是城市

22、轨道交通车辆最基本的，也是最重要的部件之一。它用来连接列车中各车辆，使它们彼此保持一定的距离，实现车辆之间机械、电气和气路的连接，并且传递与缓和列车在运行中，或在调车时所产生的纵向力或冲击力，如图5-16所示。车钩缓冲装置固定在车体底架上，车辆运行、牵引、制动时发生的纵向拉力、压缩力经车钩、缓冲器最后传递给车体底架的牵引梁，缓冲器起到缓解车辆之间互相冲击的作用。车钩缓冲装置主要包括车钩和缓冲器，另外还涉及风管连接装置、电气连接装置和车钩对中装置等其他装置。图5-16车钩缓冲装置5.2.3 车钩缓冲装置 按车钩的特点分类。按车钩特点的不同，可分为非刚性车钩和刚性车钩。a.非刚性车钩。非刚性车钩允

23、许两个相连的车钩在垂直方向上有一定的位移，当两个车钩在连挂前的纵向中心线存在高度差时，发生连挂的车钩各自保持水平位置，同时保证车钩在水平面内可以自由摆动，如图5-17所示。1.车钩图5-17非刚性车钩车钩用来连接列车中各车辆，使各车辆彼此保持一定的距离，并且传递列车的牵引力及制动力。（1）车钩的分类。车钩可分别按车钩的特点和车钩连接方式进行分类。b.刚性车钩。刚性车钩不允许连挂的两车钩在垂直方向上存在相对位移，当两个车钩连挂前的纵向中心线存在高度差时，在连挂后两车钩的中心线将处在同一条直线上，并呈倾斜状态。车钩钩体的尾端具有完全的铰链，保证连挂车钩之间可以具有相对的水平角位移和垂直角位移，这种

24、车钩也称为密接式车钩(见图5-18），密接式车钩在我国城市轨道交通车辆中应用的有自动车钩、半自动车钩和半永久性车钩三种。1.车钩图5-18刚性车钩 刚性车钩与非刚性车钩相比较具有以下优点：刚性车钩连接间隙小、磨耗小，降低了纵向力；同时改善了自动车钩零件的工作条件，并且降低了车钩冲击噪声，避免发生事故时后车辆爬到前一车辆上的危险。刚性车钩主要应用于地铁车辆、城市轻轨车辆及高速列车，非刚性车钩较普遍地应用于一般的铁路客车和货车。1.车钩 a.全自动车钩。全自动车钩可以实现机械、风管和电气回路的自动连挂、解钩或人工解钩等，如图5-19所示。1.车钩图5-19全自动车钩按车钩的连接方式分类。按车钩连接

25、方式的不同，可分为全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩。b.半自动车钩。半自动车钩的机械和风管的连接机构与作用原理基本上和全自动车钩相同，可以实现自动连挂、解钩或人工解钩，但电气回路必须靠人工连挂和解钩，如图5-20所示。1.车钩图5-20半自动车钩 c.半永久车钩。半永久车钩的机械、风管和电气回路的连挂与解钩都需要人工操作完成，一般只有在架修以上作业时才进行分解，如图5-21所示。1.车钩图5-21半永久车钩 (2）车钩的组成。密接式车钩由钩头（钩体）、钩舌、解钩杆、解钩风缸、弹簧（顶杆弹簧）等组成，如图5-22所示。图5-22车钩组成1.车钩 缓冲器用于列车运行或调车时缓和车辆之间所产生的纵

26、向力或冲击力，分为可再生缓冲器和不可再生缓冲器两种类型。可再生缓冲器有环弹簧缓冲器、橡胶缓冲器、弹性胶泥缓冲器等；不可再生缓冲器有压溃管等。2.缓冲器 风管连接装置用来连接车辆间的气体管路，主要有制动主管、解钩风管和主风管等；电气连接装置用来连接车辆间的电路线路，有自动电气连接器和插头插座式连接器；车钩对中装置的作用是使车钩缓冲装置和车体的中心线在同一平面内，在缓冲器的尾部下方设有对中气缸，以实现对中功能。根据车辆连挂要求，车辆不同部位装配不同类型的车钩缓冲装置。在Tc车驾驶室端安装全自动车钩，便于两列车在救援或调车时快速连挂和分解，并能实现连挂列车间的电气控制。两节M车之间安装半自动车钩，便

27、于车辆检修时连挂、分解及重新编组。其他各车辆之间的车钩连挂和分解频率比较低，一般安装半永久车钩。3.其他装置 人为地使列车减速或阻止其加速的行为称为制动。对于城市轨道交通车辆来说，制动装置是保证列车车辆安全运行所必不可少的设备。在动车、拖车上均需设制动装置，以使运行中的列车按需要减速或在规定的距离内停车。5.2.4 制动装置 城市轨道交通站间距一般为1 km左右，因此制动装置应操纵灵活，制动减速度大，作用灵敏可靠，停车平稳、准确，车组前后车辆制动、缓解作用一致。01 城市轨道交通的客流量波动大，因此制动装置的制动力应能随着载荷的变化而自动调整，保证停车的准确性和平稳性。02 城市轨道交通具有摩

28、擦制动与动力制动两种制动形式，两者应互相配合，并尽量充分发挥动力制动能力，以减少对城市环境的污染，降低运行成本。031.制动装置的特点 城市轨道交通一般站间距离较短、调速及制动频繁，所以列车在正常运营时，为了提高行车速度，列车必须启动快、制动距离短。为适应这一特点，城市轨道交通车辆制动装置必须具备以下特点。制动系统应具有防滑功能。04 为防止列车运行中发生危及行车安全的事故，列车应具有自动施加紧急制动的功能。051.制动装置的特点2.车辆的制动方式 黏着制动。列车制动时车轮在钢轨上滚动，由于车辆重力的作用，车辆与钢轨的接触处为一椭圆形的小面积，此时轮轨接触处既不是静止状态也不是滑动状态，而是“

29、静中有微动”或“滚中有微滑”的状态，在铁路术语中称这种状态为黏着状态。黏着状态下车轮与钢轨间的最大水平作用力又称为黏着力。依靠黏着滚动的车轮与钢轨黏着点之间的黏着力来实现车辆的制动，称为黏着制动，如闸瓦制动。列车采用黏着制动时，能够获得的最大制动力不会大于黏着力。车辆的制动方式可分别按动力获取的方式和动能转移的方式进行分类。(1）按动力获取的方式分类。按照动力获取方式的不同，车辆的制动方式可分为黏着制动和非黏着制动。非黏着制动。如果在制动时，钢轨作用在机车、车辆上的制动力不是通过车轮与钢轨的滚动接触点（黏着点）的制动方式，称为非黏着制动。非黏着制动的制动力不受轮轨间黏着力的限制。轨道电磁制动与

30、轨道涡流制动属于非黏着制动。以轨道电磁制动为例，钢轨给出的制动力是通过吊挂在转向架上的电磁铁而作用于车辆上的，所以制动力的大小不受轮轨间的黏着力的限制，这是超出黏着力以外获得制动力的一种制动方式。非黏着制动目前主要用于黏着状态下制动力不够的高速旅客列车上，作为一种辅助的制动方式。2.车辆的制动方式2.车辆的制动方式 （2）按动能转移的方式分类。按照动能转移的方式，车辆制动的方式可分为摩擦制动和动力制动。摩擦制动方式中动能通过摩擦副的摩擦转变为热能，消散于大气中，主要有闸瓦制动、盘形制动；动力制动方式中动能通过发电机转化为电能，然后将电能从车上移出去，主要有再生制动、电阻制动。闸瓦制动。闸瓦制动

31、又称为踏面制动，是最常用的一种制动方式，如图5-23（a）所示。制动时，通过机械杆件的传递使闸瓦压紧车轮，轮、瓦间发生摩擦，电动车组的动能大部分通过轮、瓦间的摩擦变成热能，经车轮与闸瓦最终逸散到大气中去。图5-23盘形制动2.车辆的制动方式 盘形制动。盘形制动有轴盘式制动和轮盘式制动之分，一般采用轴盘式盘形制动装置。轴盘式制动和轮盘式制动分别如图5-23（b）、（c）所示。根据制动需要可在一根车轴上布置2个、3个，甚至4个制动盘。当轮对中间由于牵引电动机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式盘形制动装置。制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把电动车组的动能

32、转变为热能，热能通过制动盘与闸片散于大气。盘形制动装置代替了闸瓦对车轮踏面的摩擦，因此不存在对车轮的热影响；同时也减少了车轮的磨耗，延长了车轮的使用寿命并改善了运行性能，保证了行车安全。2.车辆的制动方式 再生制动。再生制动时，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他车辆牵引用和供给本列车的其他系统（如辅助系统等）。再生制动取决于接触网的接收能力，即取决于网压高低和载荷利用能力。当列车所在的接触网供电区段内无车时，也就是负载利用能力较低时，再生制动效果会降低，并且随着速度的降低再生制动力会逐渐减小。显然这种方式

33、既能节约能源，又能减少制动时对环境的污染，并且基本上无磨耗。因此，城市轨道交通车辆普遍采用这种制动方式。2.车辆的制动方式 电阻制动。如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车吸收该制动能量，那么网压迅速上升，当网压达到最大设定值1 800 V时，DCU/M打开制动电阻，将电机上的制动能量转变成电阻的热能消耗掉，即电阻制动，也称为能耗制动。电阻制动一般能提供较稳定的制动力，但需要在车辆底架下安装体积较大的电阻箱，如图5-24所示。图5-24制动电阻器结构2.车辆的制动方式 再生制动与电阻制动之间的转换由DCU/M控制，能保证它们连续交替使用，转换平滑，变化率不能为人所感受到。当列车高速运行时

34、，动车采用再生制动，将列车动能转换成电能；当再生的电能无法再回收时，再生制动能够平滑地过渡到电阻制动。在列车制动过程中，首先应充分利用电制动，电制动由列车的动车承担。在电制动初期，动车的电动机转变为发电机，将列车制动产生的动能经过转换，变成直流电输送回接触网和供给本列车的辅助系统，这时发生的是再生制动。如果列车所在的接触网供电区段内没有其他列车吸收该制动能量，而辅助系统的用电量不能完全消耗再生的电能，则将多余的电能送到制动电阻上消耗掉，这个过程称为电阻制动。随着列车的速度下降其电制动力也将不断地减弱，当列车速度降低至一定的速度时，电制动已不能满足制动所需要的要求，这时电制动力将逐渐被切除，所有

35、的制动力则由摩擦制动来承担，同时列车还进入了一个停车制动的程序。因此，在列车制动过程中再生制动、电阻制动、摩擦制动分别为第一优先级制动、第二优先级制动和第三优先级制动。2.车辆的制动方式 常用制动。常用制动是指在正常运行情况下，调节列车运行速度或使列车在预定地点停车的制动。常用制动时，首先充分利用电制动，若电制动力不能满足制动需求，则由摩擦（空气）制动加以补偿，以满足列车制动需求。01 紧急制动。紧急制动是指在紧急情况下使列车迅速减速，并达到在最短距离内紧急停车的制动。紧急制动时，完全利用摩擦制动，在相同的载荷情况下，其制动力高于常用制动。列车一旦施加紧急制动，其制动指令将直至列车停止，中途是

36、不可恢复的。023.车辆的制动操纵模式 车辆的制动操纵模式主要有常用制动、紧急制动、快速制动和停放制动四种类型。快速制动。快速制动的制动力与紧急制动的制动力一样，但与紧急制动不同的是：快速制动时电制动和气制动配合施加；在制动过程中，驾驶员可以在任何时候撤销快速制动指令，恢复列车的运行。03 停放制动。列车静止停放时，为防止停放列车溜车所施加的制动称为停放制动。043.车辆的制动操纵模式 城市轨道交通车辆客流密度较大，为改善车厢的空气质量必须要有空调通风系统，如图5-25 所示。空调通风系统的作用就是使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为

37、乘客创造舒适的乘车环境。一般车辆空调通风系统主要由通风系统、空气制冷系统、空气加热系统、空气加湿系统及自动控制系统五大系统组成。考虑到实际运行区域的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。图5-25空调通风系统5.2.5 空调通风系统 通风系统的作用是将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合，在滤清灰尘和杂质后，再输送和分配到车内各处，使车内获得合理的气流组织。同时将车内污浊的空气排除车外，使车内的空气参数满足设计要求。01 空气制冷系统的作用是在夏季对进入车内的空气进行降温、减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度维持在规定的范围内。011.通风系统2.空气制冷系统 空气加热系统的作用是在

38、冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热，以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内。01 空气加湿系统的作用是在冬季车内空气相对湿度较低时对空气进行加湿，以保证冬季车内空气的相对湿度在规定的范围内。013.空气加热系统4.空气加湿系统 自动控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调工作，以使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调装置起自动保护作用。015.自动控制系统 城市轨道交通车辆电气牵引系统包括车辆上的受流器和各种电气牵引设备及其控制回路，它是车辆上高电压、大电流、大功率的电传动回路，如图5-26所示。受流器是列车将外部电源引入车辆电源系统的重要设备，根据供电方式的不同，

39、列车受流器分为受电弓和集电靴两种，如图5-27和图5-28所示。5.2.6 车辆电气牵引系统5.2.6 车辆电气牵引系统图5-26车辆电气牵引系统原理图5-27受电弓图5-28集电靴 城市轨道交通车辆首先由接触网或接触轨（第三轨）经受流器引流到车辆，然后经过车辆牵引传动控制系统将电流送入牵引电动机，牵引电动机驱动车辆运行，驾驶员通过操纵驾驶控制器改变牵引电动机的运行速度和运行方式，此时电流经过车辆轮对、钢轨(或回流装置）回到变电所，形成闭合回路。5.2.6 车辆电气牵引系统 目前城市轨道交通车辆一般采用架空式接触网或接触轨（第三轨）供电，如图5-29和图5-30 所示。图5-29架空式接触网供

40、电1.城市轨道交通车辆供电方式图5-30接触轨供电 架空式接触网供电。架空式接触网供电方式由车辆通过受电弓与接触网（直流1 500 V）接触进行授流。该供电方式电流小而线路压降低，能量损失少；同时会减少整个牵引系统的电流容量，很多城市轨道交通车辆采用直流1 500 V接触网供电的授流方式。01 接触轨供电。接触轨供电方式由装在车辆转向架上的集电靴与接触轨接触进行授流，接触方式分为上部授流、下部授流和侧部授流。上部授流即集电靴的滑块与接触轨的上部接触滑行，下部授流即集电靴的滑块与接触轨的下部接触滑行，侧部授流即集电靴的滑块与接触轨的侧面接触滑行。011.城市轨道交通车辆供电方式2.电气牵引系统的

41、工作原理 城市轨道交通车辆电气牵引系统是列车牵引动力和电制动力得以实现的载体，实际上是对牵引电机的控制系统。根据驱动电动机形式的不同，控制系统分为两大类，即采用直流牵引电动机的直流牵引传动控制系统和采用交流牵引电动机的交流牵引传动控制系统。在牵引工况和电制动工况时，车辆电气牵引系统分别进行如下工作。在牵引工况时，牵引电动机用作电动机运行，城市轨道交通车辆通过受电弓将接触网的直流1 500 V电能引入到车底架下部高压箱内，在高压箱中受高压断路器控制后，经牵引逆变器送入牵引电动机，使牵引电动机驱动车辆轮对牵引列车；在电制动工况时，牵引电机用作发电机运行，通过牵引电机将列车的动能转化为电能，并经牵引

42、逆变器、高速断路器、受电弓等将电能反馈给电网，如果电能不能反馈给电网，就通过牵引逆变器和制动电阻以热量的形式散发掉。城市轨道交通车辆单元车的控制如图5-31所示。2.电气牵引系统的工作原理图5-31城市轨道交通车辆单元车的控制 辅助供电系统是城市轨道交通车辆上一个必不可少的部分，其功能是为空调、通风机、空气压缩机、蓄电池充电器及照明等辅助设备供电。辅助供电系统主要由辅助逆变器和低压电源（DC/DC变流器和蓄电池）两大部分组成。5.2.7 辅助供电系统 辅助逆变器主要输出三相交流电供辅助电机工作，该类电机不需要调速，直接启动，因此辅助逆变器的结构和控制较主变流逆变器简单。1.辅助逆变器 低压电源

43、包括DC/DC变流器和蓄电池。DC/DC变流器输出DC 110 V和DC 24 V电压。正常情况下列车运行时，车上所有的DC 110 V负载全由DC/DC变流器供电，蓄电池处于浮充电状态。当主供电系统发生故障时（如电网供电中断），蓄电池才向紧急负载供电。紧急负载是指紧急照明、紧急通风设备，其中最大的负载是紧急通风设备。紧急状况下的通风量是正常情况下空调通风量的一半，但要求持续工作时间较长，一般规定在隧道中运行的车辆要保证供电45 min，在地面或高架运行的车辆要保证供电30 min，蓄电池容量就是根据这一要求确定的。2.低压电源 列车控制及诊断系统是列车的核心部件。城市轨道交通车辆都是采用计算

44、机进行自动控制，其功能主要包括以下几方面。（1）实现牵引控制，即牵引特性曲线的实现和牵引功能的优化。（2）实现列车牵引的黏着控制，使列车在各种运用条件下，都能保持轮轨间的牵引力，并尽可能地使机车运用在轮轨间的牵引力实现最大化。（3）实现关联和电路连接，即逻辑控制功能。（4）实现列车运行过程中的故障信息处理，即进行故障信息的采集、处理、传输、显示和记录，并为列车乘务员提供故障的现场处理和排除的信息提示。（5）列车计算机控制系统还可以提供列车运行的状态信息。5.2.8 列车控制及诊断系统 车辆停放及维修基地（车辆基地）是车辆停放、保养、修理的专门场所。车辆基地以车辆运用、检修为主，但考虑到地铁系统

45、管理的需要及方便组织城市轨道交通地铁各专业的维修工作，可以将工务所、电务所、机电所、材料仓库、教育培训中心、行车控制中心等设施全部或部分与车辆基地建在一起，这样有利于协调各专业接口，对各专业维修工作进行有效的协调管理，可以合理规划、统一使用场地和设备，节约土地和投资，同时也有利于实现计算机网络的现代化管理。车辆基地根据功能和规模的大小可划分为停车场（库）、车辆段、列检所。5.3.1 车辆基地的组成 停车场是车辆停放的场所，承担的任务有车辆的停放、洗刷、清扫及车辆列检和乘务工作，停车场所在正线运营列车的故障处理和救援工作，车辆定修（年检）以下车辆的各级日常检查维修的修程。遇到车辆的重大临修则采用

46、部件互换的修理方式。每条地铁线路按其线路长度和配属车辆的多少，设置停车场或根据需要再增加设置辅助停车场，辅助停车场仅设置停车、列检设施，只承担车辆的停放、清洁、列检工作。1.停车场（库）停车场应配备车辆运用、整备和日常检查维修及配套设施，主要有停车列检库、调机库、临修库和车辆自动洗刷库及出入段线、洗车线、试车线、各种车库线，以及牵出线、车线、走行线等各种辅助线路；主要设备有调机车（内燃机）、不落轮旋床、自动洗车机和车救援设备，以及为车辆重大临修服务的架车机、起重机等。停车场（库）不仅要有足够的轨道停车位，同时还要设置管理人员、乘务员工作和活动休息的场所。1.停车场（库）1 承担所属线路的车辆停

47、放、清洁、列检工作。2 承担所在线路车辆的定修（年检）及以下车辆检查维修和临修工作。承担所属线路和由多条联络线互相沟通的线路架修、大修工作。32.车辆段4 承担车辆部件的检测、修理工作，满足车辆各修程对互换部件的需求。其维修能力的设置也可使其成为地铁网络的车辆部件维修点，为其他车辆段服务。车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运用管理、停放及维修保养的场所。车辆段除具有停车场的功能外，还是对城市轨道交通车辆进行较大修程的场所。车辆段主要拥有以下功能：车辆段要在停车场的基础上增加架修、大修的设施设备。车辆的主要检修方式采用部件互修。同时，根据工艺要求，车辆段应具备车辆零部件的检修能力。车辆段配备的

48、车辆检修设施主要有架修、大修库、静调库和部件检修间，以及油漆间、机加工间、熔焊间和必要的辅助间等。架修、大修库的主要设备有架车机、移车台或车体吊装设备、公铁两用牵引车、转向架、车钩、电机等各种部件的试验和修理设备、车辆油漆设备、列车静态调和动态调试设备。承担列车转向任务的车辆段还应设置列车的回转线。车辆段内无物资总库时还要设置材料库，并配备必要的运输和起重设备。车辆段主要划分为检修区和运营区，所有的检修工作均集中在检修区进行，运营区主要负责段属车辆的停放、列检和乘务工作。车辆段一般还兼有综合检修基地的功能，是保障线路各系统正常运行的保障基地和管理部。在停车场一般设置各系统的维修工区，属综合检修

49、基地管辖。2.车辆段 列检所的任务是利用列车停放时间和停放场地对车辆的重要部件进行例行技术检查，对危害行车安全的一般故障进行重点修理。因此，列检所一般设在停车场（库）或列车折返段（列车折返时停留和准备的场所）的停车线上。3.列检所 停车库线要满足线路所有运用车辆的停放需要，线路长度根据车辆编组的需求进行设计，一般为列车长加8 m，可设计为一线一列位或一线二列位，线路间隔通常为3.8 m，通常设检修坑道。01 出入段（场）线位于车辆段或停车场与正线的结合部，是段（场）与正线的过渡线路，供车辆出入停车场或车辆段，除特殊条件限制外都要设置为双线，并避免切割正线，根据行车和信号的要求留有必要的段（场）

50、线路与运营正线的转换长度。其有效长度至少保证一列车的停放。011.停车库线5.3.2 车辆基地的主要线路2.出入段（场）线 牵出线适应段（场）内调车的需要，牵出线的长度和数量根据列车的编组长度、调车作业的方式及工作量确定。01 静调线设在静调库内，在列车检修完毕要到试车线试车之前，要在静调库内对列车进行静态调试，检查列车各部分的技术状态，对各种电气设备、控制回路的逻辑动作及整定值进行测试和调整。静调线全长设置地沟，地沟内设置照明光带。静调线为平直线路，静调库内还要设置车间牵引电力电源和有关的测试设备。车辆段在车辆检修后进行车辆的尺寸检查，其中要对车辆的水平度进行检查，对于轨道高差精度等标准较高