城市轨道交通车辆构造教案第2章

表2-1 上海地铁1、2号线车辆车体规格(单位：mm)
第一节 概
2.天津滨海轻轨车辆车体规格
表2-2 天津滨海轻轨车辆车体规格
述
第二节 铝合金车体
一、铝合金材料特性 (1)质轻且柔软 铝的密度为2.71g/cm2，约为钢密度 (7.87g/cm2)的1/3，杨氏模量也约为钢的1/3。 (2)强度好 纯铝的抗拉强度约为80MN/m2，是低碳钢的1/5。 (3)耐蚀性能好 铝合金的特性之一是接触空气时表面会形 成一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，所以耐蚀性能 好。
述
1.车体的基本特征
1)城市轨道交通车辆一般为电动车组，有单节、双节、三节式等； 有头车(即带有驾驶室的车辆)和中间车，以及动车与拖车之分，其 车体结构也就有其多样性。 2)由于城市轨道交通车辆是服务于城市内的公共交通，乘客数量多， 旅行时间短，上下车频繁，因此车内设置的座位数量少、车门数量 多而且开度大，服务于乘客的车内设备简单。
第六节
车
门
图2-9 南京地铁1号线车门示意图
1)客室门的位置及编号如图2-9所示。 2)客室门技术参数见表2-4。 2.驾驶室侧门
第六节
车
门
表2-4 客室门技术参数
表2-5 驾驶室侧门技术参数
第六节
3.驾驶室隔间门
车
门
表2-6 驾驶室隔间门技术参数
第六节
4.逃生门
车
门
图2-10 逃生门 1—弹簧杆 2—连杆 3—安全疏散梯 4—伸缩杆
冷弯型钢用料。
第三节
不锈钢车体
⑤ SUS301L-HT(H)：其特点是屈服强度和强度极限在几 种调质材料中都是最大的，与MT相同，加热至600℃以上 时，强度会大幅下降，多用于底架边梁、主横梁、侧立柱 等对强度要求很高的部位。 2.不锈钢材料的焊接
第四节
一、模块化结构的概念
车体的模块化结构
图2-6 车体模块组成 1—底架模块 2—侧墙模块 3—端部模块 4—车顶模块 5—牵引梁模块 6—整梁模块
城市轨道交通车辆构造
第二章 车 体
连苏宁 主编
第二章 车
【问题导入】
体
城市轨道交通车辆中，车体是一个重要的组成部分。 那么车体有哪些种类，车体的结构又是怎样，有什么特 点,通过这一章的学习，我们就能解决这些问题。
【学习目标】
1.掌握车体的作用与分类。
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2.熟悉车体的结构形式。
3.掌握铝合金车体的结构和特点。 4.掌握不锈钢车体的结构和特点。 5.熟悉车体的模块化结构。 6.掌握车门的组成和控制原理。
不锈钢车体
① SUS301L-LT：不进行冷压加工，其特点是强度较低， 与SUS304基本相同，多用于强度要求不高处，拉伸加工 料件。 ② SUS301L-DLT(1/4H)：其特点是压延加工度低，板的平 面度在几种调质材料中最好，多用于外板。 ③ SUS301L-ST(1/2H)：其特点是具有较高强度，同时拉 伸性良好。多用于车顶弯梁、侧立柱、端立柱等处。 ④ SUS301L-MT(3/4H)：其特点是强度很高，但不易进行 弧焊加工，加热至600℃以上时，强度会大幅降低，系为
第二节 铝合金车体
图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点
第二节 铝合金车体
五、铝合金车体结构 1.车顶
2.侧墙、端墙
3.地板
图2-4 上海地铁车辆铝合金车体的断面
第二节 铝合金车体
六、铝合金材料使用中应注意的问题 1.铝合金材料的合理选择
2.铝合金车体的组装
第三节 不锈钢车体
一、不锈钢车体的结构
第一节 概
述
7)城市轨道交通车辆主要用于城市内交通，所以车辆外观 造型和色彩必须考虑城市文化、环境美化，与城市景观相 协调。 2.车体的结构形式 (1)底架承载结构 全部载荷由底架来承担的车体结构，称 底架承载结构，也称自由承载结构。 (2)侧墙和底架共同承载结构 由侧、端墙与底架共同承担 载荷的车体结构，称侧墙和底架共同承载结构，也称侧墙 承载结构。
第六节
车
门
一、车门的类型 1)要有足够的有效宽度。 2)车门要均匀分布，以方便乘客上、下车。 3)要有足够数量的车门，可使乘客上、下车时间满足地铁 列车运行密度的要求。 4)车门附近要有足够的空间，方便乘客上、下车时周转。 5)要确保乘客的安全。 6)要具有较高的可靠性。 二、车门系统概述
1.客室门
第五节 车 体 材 料
3.制造成本 (1)材料成本 在分析碳素钢车、铝合金车、不锈钢车的经 济性时，必须先确定各种车的样式。 (2)加工成本 在制造成本中，还要考虑加工因素的影响。 1)碳素钢车体：用CO2气体保护的弧焊和用焊条的弧焊。 2)铝合金车体：MIG焊和TIG焊。 3)不锈钢车体：点焊、MIG焊和TIG焊。 4.维修管理 5.运营总成本
第六节
车
门
① 传给门控单元的信号将使门控单元切断其所有的门控 功能； ② 通过弓形钢缆手动解锁丝杠的制动装置，使车门处于 解锁位； ③ 触发门驱动件上制动装置处的限位开关； ④ 将中断车门关闭和锁定环路； ⑤ 门控单元发出信号； ⑥ 门可以通过手动在开门和关门方向上移动。 2)当速度大于1.8km/h时操作紧急解锁装置将导致：
第六节
车
门
4.逃生门的组成 5.客室门的控制 (1)“零速”列车线 只有当“零速”出现，即列车的运行 速度小于1.8km/h(ATC设置)或3km/h(洗车模式)时，“开门” 列车线才可能激活。 (2)开门/关门 客室车门的开关是由车门控制单元(EDCU) 根据列车控制(开门列车线、关门列车线、零速列车线)电 平信号和车门驱动机构上的元件(限位开关、车门位置传 感器)电平信号来控制的。
3.车体的基本结构
述
图2-2 车体的一般结构形式 1—缓冲梁(端梁) 2—枕梁 3—小横梁 4—大横梁 5—中梁 6—倒梁 7—门柱 8—侧立柱 9—上侧梁 10—角柱 11—车顶弯梁 12—顶端弯梁 13—端立柱 14—端斜撑
第一节 概
三、车体结构的基本参数 1.上海地铁1、2号线车辆车体规格
述
3)对车辆的质量限制较为严格，特别是高架轻轨，要求列车质量轻、
轴重小，以降低线路设施的工程投资。
第一节 概
述
4)为减轻列车自重，车辆必须轻量化，对于车体承载结构 一般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不 锈钢等，采用整体承载筒形车体结构，车辆的其他辅助设 施也尽量采用轻型材料和轻量化结构。 5)城市轨道交通车辆一般运营于城市人口稠密地区，并用 于乘载旅客，所以对车辆的防火要求严格，特别是地铁车 辆。 6)对车辆的隔音和降噪有严格要求，以最大限度降低噪声 对乘客和沿线居民的影响。
第四节
车体的模块化结构
图2-7 车顶模块 1—顶板吊架 2—顶板槽梁 3—空调风道 4—隔音、隔热材料 5—内部装饰 6—灯带 7— 出风口 8—顶板悬挂
第四节
车体的模块化结构
图2-8 模块化车体组成 1—车顶模块 2—螺栓 3—侧墙模块 4—底架模块
第四节
车体的模块化结构
二、模块化结构的优点 1)在每个模块的制造过程中均注意验证其质量。 2)由于每个模块的制造可以独立进行，并解决了模块之间 的接口问题，因此，各模块和部件可以由不同的工厂同时 生产。 3)可以改善劳动条件、降低施工难度、提高劳动效率、保 证整车质量。 4)可以减少工装设备、简化施工程序、降低生产成本。 5)在车辆检修中，可采用更换模块的方式进行，方便维修。
第六节
车
门
(6)紧急解锁装置和外部紧急解锁装置 为了能够在紧急情 况下打开客室车门，在客室内每扇门的右侧内墙上装有一 个紧急解锁装置，如图2-12所示。 (7)门切除装置 在每一对门的一扇门叶上安装有门切除装 置，可以机械地切除车门，在出现故障时，工作人员可以 在车内或车外通过方孔钥匙切除车门，如图2-13所示。
【教学建议】
1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及城市轨道交通车
辆车体实训室中进行，课后可实地参观。
2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，车 辆车体的仿真模型一套或能放视频投影的设备及课件、视 频介绍一套。 3.课时要求：课堂讲授6课时；模拟操作2课时。
第一节 概
一、车体的作用与分类 二、车体的基本特征与结构
件的数量和质量。
第二节 铝合金车体
5)减少维修费用，延长使用寿命。 三、铝合金车体形式
1.纯铝合金车体
2.混合结构铝合金车体 四、铝合金车体架车 1)整车架起(带转向架)顶车点号为：3、4、5、6。 2)无转向架架车的顶车点号可为：1、2、7、8或1、2、5、6 或3、4、7、8或3、4、5、6；也可用三点架车，其顶点号 为：1、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。
第一节 概
述
(3)整体承载结构 在板梁式侧、端墙上固接由金属板、金 属梁组焊接而成的车顶，使车体的底架、侧墙、端墙、车
顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形结构，此时车体
各部分结构均参与承受载荷，因而称这种结构为整体承载 结构，如图2-1所示。
第一节 概
述
图2-1 钢制车体整体承载结构
第一节 概
第六节
车
门
图2-12 紧急解锁装置 a)正常位 b)解锁位
第六节
车
门
(8)上、下导轨 上部导轨被安装在门头机构上，托架上的 滚柱沿导轨滚动。 2.驾驶室侧门的组成 3.驾驶室隔间门的组成
第六节
车
门
图2-14 驾驶室侧门的组成 1—铝制门板 2—上部玻璃窗 3—下部玻璃窗 4—门窗橡胶条 5—防水橡胶条 6—门框密封橡胶条 7—门锁装置 8—上下铰链 9—手动锁
图2-5 天津滨海轻轨车辆车体模型
1.车顶
第三节
2.侧墙 3.端墙 4.底架
不锈钢车体
二、不锈钢材料使用中应注意的问题 1.不锈钢材料的合理选择 1)价格便宜、通用性高，容易购买。 2)耐腐蚀性好。 3)具有足够的强度。 4)加工性好，在对其进行剪切、弯曲、拉延、焊接等加工
时，不会产生缺陷。
第三节
第二节 铝合金车体
(4)加工性能好 车辆用型材挤压性能好，二次机加工、弯 曲加工也较容易。
(5)易于再生 铝的熔点低(660°C)，再生简单。
表2-3 车辆常用铝合金材料的特性及用途
第二节 铝合金车体
二、铝合金材料车体的特点 1)能大幅度降低车辆自重，在车辆长度相同的条件下，与 碳素钢车体相比，铝合金车体的自重降低大约30％～35％， 强度质量比约为碳素钢车体的2倍。 2)具有较小的密度及杨氏模量，所以铝合金对冲击载荷有 较高能量吸收能力，可降低振动，减少噪声。 3)可运用大型中空挤压型材进行气密性设计，提高车辆密 封性能，提高乘坐舒适性。 4)采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可减少连接
第四节
三、模块化结构的缺点
车体的模块化结构
第五节 车 体 材 料
1.车体轻量化 2.车体腐蚀状况 (1)碳素钢车体 以前的碳素钢车体，车体的雨檐周围、门 口及车窗周围的立柱、墙板、地板等处容易被腐蚀，6年 之后要进行局部修补，10年后要进行部分改造，20年后还 要进行大的改造。 (2)铝合金车体 铝合金车体除了车钩部分及车体内的螺钉 座使用碳素钢外，其他部位均为铝合金。 (3)不锈钢车体 不锈钢车体具有耐腐蚀、免维修等特点。
表2-8 客室车门的开关的电平信号
第六节
车
门
1)开门。 2)关门。 (3)警告灯/蜂鸣器 在每扇客室车门的上方车体内外部各 装设有一个警告灯，开关门时警告灯将会亮并闪烁。 (4)障碍物探测 1)关门防夹(关门时的障碍物探测)。 2)开门时障碍物探测。
第六节
车
门
(5)车门切除 一旦运营中有车门开关故障时，驾驶员可以 通过用方孔钥匙将故障车门切除(切除开关有方向性，车 外切除应是逆时针，车内切除应是顺时针，否则会造成切 除机构损坏)。 (6)主隔离开关 在每扇门的驱机构上安装有一个主隔离开 关。 (7)紧急解锁 1)在速度低于1.8km/h或3km/h时操作紧急解锁装置将导致：
第六节
车
门
表2-7 逃生门技术参数
三、车门系统组成及重要部件介绍 1.客室门的组成(见图2-11)
第六节
车
门
图2-11 客室门的组成
第六节
车
门
(1)门叶和定位销 每扇门叶是由两块铝合金板对折覆盖在 一块铝合金挤压型材的框架上组成。 (2)支承杆 支承杆通过一个能承载整个门机构重量的底板 固定到车体上。 (3)滑车/托架 滑车可以通过滚珠轴承在导杆上滑行，同 时也将来自门机械装置的力传给门叶，反过来也一样。 (4)驱动电动机 门的移动主要由一个带齿轮的电动机驱动。 (5)制动单元 一个由自由轮和离合器组成的车门制动单元 通过法兰连接在丝杠上。