城市轨道车体结构(第五章车体)

第一节城市轨道车辆车体的类型与特征一、城市轨道交通车辆的特征主要包括地下铁道车辆、城市快速轻轨交通车辆和城市有轨电车。它们与一般铁路客车相比，车体有以下特征：（1）一般为电动车组，有单节、双节和三节式等，有头车(即带有司机室车)与拖挂车、动车与非动车之分。（2）在车内的平面布置上，座位少，车门多开度大，内部设备简单等。（3）重量的限制较为严格，特别是对于高架轻轨和独轨车辆，要求轴重小，以降低线路的工程投资，满载和空载的差异大。（4）车体防火要求严格，特别是地铁车辆运行于地下隧道，一旦发生火灾后果不堪设想。（5）对车辆的隔音、消音要求严格。（6）为使车体轻量化，对于车体钢结构一般采用铝合金中空截面挤压型材，构成整体承载筒形结构；对车体其他辅助设施尽量采用轻型新材料。（7）对车辆的外观造型及色彩有美化和与城市景观相适应的要求。二、城市轨道车辆的型式我国城市快速轨道交通车辆的基本型式：（1）按车体宽度可分为A、B、C三类车型（2）按车体材料分：耐候钢车、不锈钢车和铝合金车（3）按牵引控制系统分：直流变阻车、直流斩波调阻车、直流斩波调压车、交流变压变频车。（4）按电压等级分：直流1500V、直流750V（5）按受电方式分：受电弓受电的车和受流器受电的车，德国公共交通企业联盟(VÖV)推荐的两节式标准地铁车辆德国公共交通企业联盟(VÖV)推荐的两节式标准地铁车辆德国斯图特加市S-DT8型轻轨八轴双节式动车组德国斯图特加市S-DT8型轻轨八轴双节式动车组VÖV推荐的用于城市有轨电车的265型八轴铰接式轻轨车VÖV推荐的用于城市有轨电车的265型八轴铰接式轻轨车三种基本型式推荐的A、B、C型车辆的主要技术规格A型车和B型车较适宜用于高运量和大运量的地铁车辆C型车一般用来作为轻轨车辆，它又有三种车型可供选择，即四轴车、六轴单铰车和八轴双铰车。第二节城市轨道车辆车体结构及附属设施一、上海地铁车辆1、车辆选型及列车编组车辆按设备配置的不同分三种车型，即（1）带司机室的拖车(简称为A车)（2）带受电弓的动车(简称为B车)（3）不带受电弓(带空气压缩机)的动车(简称C车)。由A车、B车和C车组成单元车组。(B车)和(C车)为一固定单元带驾驶室的拖车（A车）带受电弓的动车（B车）不带受电弓的动车（C车）列车编组型式6辆编组—A=B*C—C*B—A_或—A=C*B=C*B=A—等8辆编组—A=B*C=B*C=C*B=A—或—A=B*C=C*B=B*C=A——自动车钩；=半自动车钩；*半永久车钩车型主要设备配置A车B车C车司机室ATC设备蓄电池箱静止逆变器静止逆变器静止逆变器空调装置空调装置空调装置牵引斩波器牵引斩波器牵引电机牵引电机受电弓空气压缩机2、车体结构车体承载结构构成：底架、侧墙、车顶、端墙结构型式及材料：整体承载封闭筒形结构，采用质强比高、耐腐蚀性好的铝合金材料。车体的主要承载件，如地板梁、侧梁、侧墙板、车顶板等均制成断面较复杂承载能力强的大型中空挤压型材，从而充分发挥材料的承载能力，达到重量轻、强度高、寿命长。地铁车辆断面（1）承载能力与材料选择车体结构设计承载：地板面垂直静载荷：8.9×105N车钩水平载荷：9.8×105N车顶垂直均布载荷：每相隔0.75m、1000N。车体疲劳寿命：大于30年。A车车体司机室端设有撞击能量吸收装置，当车端受到意外冲撞，起着保护客室乘客和车辆的作用。车钩的纵向力冲击超过5.9×105N时，能量吸收装置产生塑性变形，吸收耗散冲击能量，从而车体承载结构选材根据德国标准（DIN1725），主要受力构件：选用AlMg0.7F26、AlMgSi0.5F22、AlMgSi1F28，侧墙板和车顶板：选用耐腐性好的AlMg3W19、A1Mg3F24。车体表面需进行喷丸处理，提高表面强度。（2）底架车体底架设计型式：采用上拱型无中梁结构，在两枕梁之间设地板梁和侧梁而无横梁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)均由地板梁和侧梁承担。预制挠度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。A车司机室端底架的前端设有撞击能量吸收区在司机室端外侧地板面高度设有防爬装置构造型式：由低合金高强度钢制成的三筋式可折弯型结构设计荷载可承受：垂直力：3.34×105N纵向力：5.6×105N牵引梁：安装车钩缓冲装置传递车辆之间的牵引力和冲击力，底架端梁左右各有8个圆孔，用于安装电缆及管路。地铁车辆A车底架总图有司机室的A车底架总图，由侧梁、地板梁、枕梁、牵引梁和端梁组成。大部采用大型中空截面挤压铝型材拼焊而成。地铁车辆底架端梁、牵引梁地板梁横向构造：由5块形状较复杂的中空截面的挤压型材焊起来，高度为70mm零件构造：上下翼板之间有6块斜筋板和一块腹板，每块地板梁下部还设有2对安装车下设备的吊挂座。地板梁零件构造图地铁车辆底架地扳梁零件断面图底架侧梁高325mm、宽212mm的形状复杂的铝合金挤压型材，在两腹板之间有多块斜筋板和隔板，由于侧梁在车体中受力较大其壁厚为4mm，个别地方达6mm及12mm。地铁车辆底架侧梁零件图（3）侧墙型式左右各有五个车门和四个车窗侧墙的上部又与车顶部件组合连接。组装工艺侧墙不作为独立的整体部件将一个车窗的：窗框、窗下侧壁及其左右窗问壁或门间壁做成一个部件，及两端2块侧壁。全车共12块，直接与底架、车顶组装。各个侧壁部件均有纵向和横向L形、U形或口形型材予以加强。地铁车辆车体侧墙部件图（4）车顶构造型式：由复杂形状断面的两端小圆弧部分挤压型材和中部大圆弧部分铝合金挤压车顶板组成在车体端部车顶，因需要安装空调机组，其结构较为复杂。地铁车辆车顶总图（5）端墙地铁车辆端墙（司机室）图地铁车辆端墙（通过台）图3、客室内部装饰客室地板结构：由3层组成，8mm的橡胶布粘贴在铝合金地板上，其上为16mm的层压板，最上面的2mmPVC地板覆盖层用强力胶与层压板粘结。性能：地板整体结构具有防水、防火、隔音、耐磨、无毒性能。客室顶板和内墙板均采用涂有密胺树脂的装饰层压板，用压条固定在车体内壁上。座椅配置：每节车客室两侧各设4只长座椅，两端各设1只短座椅，全车共12只座椅，呈纵向配置。座椅底盘和靠背采用整体结构材料性能：采用高阻燃性的玻璃钢制成，由橡胶垫减振，固定在铝合金座箱上，座椅的外形按人体工程学设计，座椅两端设安全挡板。立柱与扶手均用铝管制成，立柱与地板联接处，均用强力密封粘胶密封，防水、防火。4、客室门、窗结构设置：客室两侧各设5个车门，沿车长方向均匀分布，采用气动对开内藏式滑动移门。门叶上方设置一套气动操作机构，它由风缸、钢丝绳、滑轮、导轨、锁钩、地板导槽等组成。在门叶上设有定位开关及指示灯。在正常运行时，由司机室集中控制全列车的车门动作，另外在气动操作机构上还设有一套手动装置，在紧急情况下可打开解锁风缸，直接在客室内单独打开车门。结构构造：门叶由铝框架、铝板、层压板组成，有较高的强度和刚度设计门叶中心作用90kg集中力时，挠度不得超过0.4mm，且不允许产生永久变形。车窗：每节车的客室每侧各设4扇窗采用楣窗式结构，由上、下两部分组成，用一根环形的氯丁橡胶密封圈将窗框固定在车体侧墙的窗孔内。车窗的上、下部用铰链联接，可向车内方向开启45°角，并可用顶部两锁销锁定在窗框上，窗玻璃采用双层玻璃。车窗结构二、我国研制生产的各型地铁客车长春客车厂自20世纪60年代开始完全依靠自己的力量为北京地下铁道设计制造了DK型地铁客车。性能变迁与发展早期生产DK1、DK2、DK4、DK8与DK8A型地铁客车采用直流电机，其主电路控制方式为凸轮变阻。80年代生产DK9、DK11、DK13等采用直流电机斩波调压或斩波调阻的控制方式。90年代采用直流电机斩波调阻控制方式，配置无摇枕自由膜式空气弹簧结构转向架。鼓形车体的DK20型地铁车配用DK16型转向架，改进车体结构，增加了定员(Mc车228人，M车247人)。出口伊朗的217辆德黑兰地铁客车，其型号为DK21～DK24，引进日本和韩国技术采用三相交流异步电机变频变压控制方式（VVVF），微机控制模拟电空制动系统，动车配备再生制动等一系列新技术。该厂为北京新开通的地铁复八线研制的新型地铁客车（DK28～DK31），1、DK8型地铁电动客车DK8型地铁电动客车是长春客车厂20世纪80年代为北京地铁研制的地铁车辆车辆轮廓符合北京地下铁道车辆限界采用第三轨受电电气传动控制方式为直流电机凸轮变阻每两辆为一组，每辆车的一端有司机室，各车均为动车在运营中据客流的变化可以按四、六、八辆连挂编列运行，司机在首车司机室内对全列车进行集中控制。（1）车体采用无中梁波纹地板薄壁焊接结构，材质均为碳素结构钢。底架的牵引梁采用200mm×73mm×7mm的槽钢侧梁及端梁采用180mm×68ram×7mm的槽钢，金属地板为厚2mm的波纹钢板车顶为厚2mm的钢板，侧墙板为厚2.5mm的钢板，各梁柱采用角钢或钢板压型件。车体表面处理车体钢结构内外表面均经防腐处理，钢结构内壁涂3～5mm厚的防震隔热阻尼浆。内外侧墙、端墙板问以及内外顶板间均敷设超细玻璃棉。客室内顶采用铝合金板，其外露表面喷白色半光醇酸磁漆。客室内侧墙板均用塑料复合铝板，地板为具有防火性能的轻质陶砂乳胶水泥层，表面铺设地板布。全车木梁均涂以防火漆。（2）DK8型地铁车辆配置所有车轴均单独地由牵引电动机驱动，有较大的启动加速度，满足站距短、启动及制动频繁的运行要求，提高车辆平均运行速度。全车分为司机室和客室两部分，列车具有最大的编组灵活性车内座位靠侧墙作纵向长行排列，车内有较宽的通道，便于旅客迅速上下车。全车座席位56，站位124，定员总数180人，并允许超员50％。每人按60kg计算载重。客室每侧有3对风动拉门，车门有效开度为1200mm，可保证乘客迅速上下车，以缩短停车时间。司机室前端采用略为斜倾的平面结构，便于安装和更换钢化玻璃。DK8型地铁电动客车总平面布置图DK8型地铁电动客车断面图l—插销插座连接器；2—主隔离开关箱；3—直流断路电器箱；4—电空接触器箱；5—电磁接触器箱；6—主控制器箱；7—制动机安装箱；8—电动空气压缩机组；9—散热器；10—油水分离器；11—总风缸；12—接线盒；13—分线盒；14—蓄电池箱；15—电阻器；16—感应分流器；17—牵引制动转换开关箱；18—电源变压器；19—继电器箱；20—熔断器箱；2l—电动发电机组；22—电喇叭（3）客室车窗采用中空玻璃，司机前窗为钢化玻璃，各门玻璃(除前端门和司机室侧门外)均为统一规格的钢化玻璃。司机室两侧设有带升降窗的内开侧门，后面正中有隔门与客室相通。司机室前部右侧装有司机台、左侧装有广播台，司机台与广播台侧的侧墙上装有仪表盘和无线电通话机。（4）司机室司机室前部右侧装有司机台、左侧装有广播台，司机台与广播台侧的侧墙上装有仪表盘和无线电通话机。主台主要含两大部分，操纵部分和监视部分：操纵部分供司机进行手操纵的各部分，有手柄、开关和按钮。（1）司机控制手柄主手柄和反向手柄，进行列车的牵引，电制动及换向。（2）制动阀手柄或SD制动机控制手柄供司机进行列车的空气制动操纵。（3）KK开关控制回路电源开关。（4）头、中、尾开关司机台控制回路开关。（5）琴键开关辅助设备的启动开关：压缩机组、电动发电机组、交流电源机组、客车照明、辅助电路、电源、列车尾灯、电风扇。（6）风门主开关控制风动门动作的主要开关(与副台辅助开关联锁)。（7）故障恢复及合闸按钮DS的合、分闸按钮等。（8）GGK开关各车的隔离开关。（9）前照灯开关。（10）各种按钮开关AN。检测监视部分仪表主台正前方有电压表（电机电压表和网压监视表）、电流表(每组电机各一块)和速度表。司机台右前方有风压表，即总风和