第二章城轨车辆车体结构-丁太生

城轨车辆的车体丁太生--编辑2020/4/11城市轨道交通车辆1第二章城轨车辆车体结构车体是容纳乘客、司机的部分，又是安装和连接其他设备及组件的基础。一般车体由底架、侧墙(壁)、端墙(壁)、车顶及门、窗组成。车体应具有足够的强度以确保乘客安全，同时还应具有隔热、隔音性能，并须安装座椅、扶手和通风等设施。2020/4/11城市轨道交通车辆2教学内容车体的类型及特征车体轻量化结构车体内装与设备车体的组成及底架的组成车体的材料2020/4/11城市轨道交通车辆3车体的组成车体承载结构：底架、侧墙、端墙、车顶等车内设备：车门窗、空调、照明、通风、内装等2020/4/11城市轨道交通车辆4§5-1车体的类型及特征一、车体的类型:①底架承载结构②侧壁和底架共同承载结构③整体承载结构2020/4/11城市轨道交通车辆51、底架承载结构－全部载荷均由底架来承担中梁和侧梁都比较强大中、侧梁都制成中央断面比两端大的鱼腹形平车和长大货车2020/4/11城市轨道交通车辆62、侧壁和底架共同承载结构中梁不需要制成鱼腹形梁，侧梁的断面尺寸较小桁架式结构板梁式结构2020/4/11城市轨道交通车辆72020/4/11城市轨道交通车辆82020/4/11城市轨道交通车辆93、整体承载结构底架、侧端墙、车顶共同承载􀂄由很多纵向梁及横向梁组成一个个钢环􀂄底架的中梁轻巧，甚至可以取消波纹地板2020/4/11城市轨道交通车辆102020/4/11城市轨道交通车辆112020/4/11城市轨道交通车辆121)一般为带有司机室车辆和中间车，以及动车与拖车之分。2)由于服务于市内公共交通，在车内的平面布置上有其特征，例如座位少，车门多且开度大，内部服务于乘客的设备较简单等。3)重量的限制较为严格，特别是高架轻轨车和独轨车，要求轴重小，以降低线路的工程投资。二、城轨车辆车体特征2020/4/11城市轨道交通车辆134)使车体轻量化。5)对车体的防火要求严格，特别是运行于地下隧道的地铁车辆，一旦发生火灾后果不堪设想。在车体的结构及选材上采用防火设计和阻燃处理。6)对车辆的隔音和减噪有严格要求，以最大限度地降低噪声对乘客和沿线居民的影响。7)由于用于市内交通，对车辆的外观造型相色彩都有美化相与城市景观相协调的要求。2020/4/11城市轨道交通车辆14三、对车体的要求1、足够的强度和刚度应力与变形满足要求；承受一定的撞击；弹性体自振频率；2020/4/11城市轨道交通车辆152、尽量减轻自重整体承载结构新材料（铝合金、不锈钢、复合材料）2020/4/11城市轨道交通车辆163、良好的空气动力性能（高速客车）外形流线形，减小空气阻力；密封性好，减小客室内压力波动；2020/4/11城市轨道交通车辆17隧道内的压缩波和隧道出口的微气压波2020/4/11城市轨道交通车辆18§5-2车体结构梁柱结构和型材结构1、梁柱结构（钢材料）纵向梁、横向梁、立柱蒙皮焊接2020/4/11城市轨道交通车辆192020/4/11城市轨道交通车辆20组成底架侧墙车顶端墙2020/4/11城市轨道交通车辆21钢结构车体承载结构的特点：1）整体承载结构􀂄梁柱结构＋蒙皮2）封闭的环􀂄①侧墙立柱②底架上横梁③车顶横梁3）环之间用纵向梁连接①底架侧梁（底架中梁）􀂄②车顶侧梁􀂄③底架波纹板（梁）􀂄④侧墙纵向梁⑤车顶纵向梁4）工艺性好（耐侯钢）5）重量较大2020/4/11城市轨道交通车辆222、型材结构（铝合金）挤压型材挤压型材焊接形成底架、侧墙等部件；各部件之间通过焊接、铆接、螺栓连接2020/4/11城市轨道交通车辆232020/4/11城市轨道交通车辆24一、传统城轨车辆车体结构（梁柱结构）2020/4/11城市轨道交通车辆252020/4/11城市轨道交通车辆261、底架其中最重要的承力件为侧梁，其断面为槽钢.2020/4/11城市轨道交通车辆27侧梁：作为底架结构中最主要的承力部件和连接构件；作为侧墙结构中的主要承力部件和安装基础2020/4/11城市轨道交通车辆28牵引梁：由两根槽钢及上下盖板组焊而成，用于安装车钩缓冲装置并传递纵向力。2020/4/11城市轨道交通车辆29枕梁：由钢板焊接而成的闭口箱形断面。其它各横梁的作用：将牵枕缓冲结构与侧梁联结起来形成底架钢结构，从而保证底架的足够的强度和刚度，以承受作用于底架上的各种载荷；作为平地板和纵向波纹板的支撑，在纵向力作用下防止平地板和纵向波纹地板的失稳。2020/4/11城市轨道交通车辆302020/4/11城市轨道交通车辆312020/4/11城市轨道交通车辆322、侧墙侧墙由上、下侧梁、水平纵梁、立柱、窗框纵梁等组成的框架结构。2020/4/11城市轨道交通车辆332020/4/11城市轨道交通车辆343、车顶车顶是由上边梁、车顶弯梁、车顶纵向梁、空调机组安装座平台和水箱盖等组成钢骨架，再在骨架外面焊有车顶板，共同组成车顶钢结构。2020/4/11城市轨道交通车辆352020/4/11城市轨道交通车辆364、端墙2020/4/11城市轨道交通车辆37端墙2020/4/11城市轨道交通车辆382020/4/11城市轨道交通车辆392020/4/11城市轨道交通车辆402020/4/11城市轨道交通车辆412020/4/11城市轨道交通车辆425、风挡装置（折棚装置）铁风档和橡胶风挡。1）铁风挡铁风挡由挡框总成、渡板及缓冲装置、叠板弹簧总成、磨耗面板和风挡胶皮5部分组成。2020/4/11城市轨道交通车辆432020/4/11城市轨道交通车辆442）橡胶风挡由立橡胶囊总成、横橡胶囊总成、防晒板总成，橡胶垫、渡板总成和缓冲装置等组成。2020/4/11城市轨道交通车辆452020/4/11城市轨道交通车辆46橡胶风挡的优点：①应用广，能满足各种车辆的需要；②具有特殊形状的弹性橡胶囊和密封垫，可防止雨水、尘土等进入；③具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向柔性，以适应车辆通过曲线和振动等；④噪音小，橡胶风档对车体的气密性好，可以降低车内噪声。2020/4/11城市轨道交通车辆472020/4/11城市轨道交通车辆48二、我国自已制造的几种地铁车辆车体结构介绍1、DK8型地铁电动客车DK8型地铁电动客车是长客厂1982年为北京地铁制造的，共制造52辆。2020/4/11城市轨道交通车辆491）整车参数车辆自重：33.5t车辆全长：19520mm车体长：19000mm车辆定距：12600mm车体宽：2600mm车顶距轨面最大高度：3509mm构造速度:80km/h平均速度：36km/h起动加速度：≥0.9m/s2制动减速度：≥1.0m/s22020/4/11城市轨道交通车辆502）车体结构简介采用无中梁波纹地板薄壁筒型整体焊接结构。钢结构材质均为碳素结构钢，并经防腐处理。底架牵引梁20号槽钢侧梁18号槽钢端梁18号槽钢金属地板2mm波纹板车顶板2mm侧墙板2.5mm2020/4/11城市轨道交通车辆512020/4/11城市轨道交通车辆522020/4/11城市轨道交通车辆532、DK20型鼓型地铁电动客车1）总体说明①全车为6辆编组，MC+M+M+M+M+MC②第三轨受电，750V③采用鼓形车体2020/4/11城市轨道交通车辆542020/4/11城市轨道交通车辆552020/4/11城市轨道交通车辆562）车体结构①采用无中梁波纹地板薄壁筒型整体焊接结构；②采用低合金耐候钢；③梁柱多采用“［”形断面；④客室内板采用玻璃钢。2020/4/11城市轨道交通车辆573、北京复八线交流传动电动车组1）总体说明动车编组形式：（Mc-T）+（M-T‘）+（T-Mc）VVVF可变电压和可变频逆变器控制的交流传动系统；2020/4/11城市轨道交通车辆58列车型号DKZ4制造厂家长客股份北京地铁车辆厂编组方形式Mc-T+M-T'+T-Mc受电方式第三轨上部接触受电额定线网电压(V)750V车体宽度级别鼓型宽体C型车外形尺寸(mm)长×宽×高19600(Mc),19000(T,M)*2800*3510转向架中心距(mm)12600固定轴距(mm)2200车轮直径(mm)840车钩高度(mm)660车辆自重(吨t)Mc:33.5,M:32.1,T:26.9,T':24.32020/4/11城市轨道交通车辆59最高运行速度(km/h)80牵引电机功率(kw)180电动机形式交流电动机调压方式VVVF+GTO平均加速度(m/s2)0.83平均制动减速度(m/s2)0.94(常用),1.2(紧急)座位数36(Mc),47(M,T)额定载客数(人)230(Mc),245(M,T)车体钢通风方式电风扇强制通风车厢间通道推拉式通道门每节车厢乘客门数82020/4/11城市轨道交通车辆60车门宽度/高度(mm)1300/1800车门形式气动内藏式滑动门乘客信息系统列车广播，实时新闻，乘客监视系统车辆自编号S401~S431生卒年份1998备注S401~S419为长春客车厂制造，S420~S431为北京地铁车辆厂制造。样车S4012020/4/11城市轨道交通车辆612020/4/11城市轨道交通车辆622020/4/11城市轨道交通车辆632）车体结构采用无中梁波纹地板薄壁筒型整体焊接结构；材料：耐候钢板，低碳合金钢内饰：玻璃钢隔热隔音材料。2020/4/11城市轨道交通车辆64三、轻量化车体结构1、概述1）城轨车辆车体轻量化的意义：①降低运行阻力，节省牵引和制动力；②减小对轨道的压力，从而减少车轮和轨道的磨耗；③减少车辆和线路的维护保养；④直接减少车辆材料的消耗。2020/4/11城市轨道交通车辆652）城轨车辆车体结构轻量化的措施（结构、材料）采用不锈钢材料（减少1~2t）、铝合金材料（减少3~5t）项目车体材料单位重量车体价格（P）车体承载结构重量（m）车体结构材料价格（P×m）制造费用（C）车体结构总费用（G）AC52含铜钢1111118.8Cr不锈钢AC52含铜钢4.80.852.760.881.05AGS铝合金6005挤压型材8.20.655.330.5712020/4/11城市轨道交通车辆662、铝制车体1）铝制车体的结构型式①钢结构车体一般采用梁柱承载结构。②全铝结构的车体一般均采用挤压型材组合结构2020/4/11城市轨道交通车辆672）钢和铝材料的力学性能比较①从铝合金的机械性能可知，其密度和弹性模量仅为钢的三分之一，所以铝制车体一般可比钢车体减轻1/4—1/3。②为弥补铝的弹性模量较低所带来的缺点，常将车体构件制成中空截面的大型挤压铝型材以使材料得到最充分的利用。2020/4/11城市轨道交通车辆682020/4/11城市轨道交通车辆693）铝制车体的结构2020/4/11城市轨道交通车辆702020/4/11城市轨道交通车辆71铝合金车体的结构特点与优点：采用铝合金型材焊接而成的承载式车体。骨架：大型中空铝合金挤压型材板：大型中空铝合金挤压型材（双面铝合金型材）带加强筋的单面铝合金板材2020/4/11城市轨道交通车辆72车体采用中空截面大型挤压铝型材的优点为：①与钢结构相比，制造时焊缝数量大为减少、焊接工作量可减少40％～60％，焊接变形易于控制，制造工艺简单；②可根据结构强度要求制成不同截面形状的挤压材，从而使材料得到更充分的利用；③车体的自重大为减轻，与钢制车体相比自重可降低1/4~1/3；④耐腐蚀性优良，使用寿命长、检修工作量少；⑤简化生产过程，节约制造工时，降低生产成本。2020/4/11城市轨道交通车辆733、上海地铁车辆车体结构1）总体说明编组形式：A-B-C-C-B-AA-带司机室的拖车；B-带受电弓的动车；C-不带受电弓的动车。2020/4/11城市轨道交通车辆74车辆全长24140/22800车辆自重36t车体长23540/22100有效载重24.6t车辆定距15700载客能力248车体宽3000受电电压1500V车顶距轨面最大高度3800构造车速80km/h地板面距轨面高度1130起动加速度0.9