地铁车辆模块化关键技术设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
b rgre a te e add h smma o te V A vl met tre r e s u r f MO I d e p n l t yas y h e o a he e . s
K y od ew r : t vh l MO I , i , ntC l li , Meo ie VA D s nS eg a u tnTs r e c , e g t h c ao e r t
北京交通大学工程硕士论文
第二章 地铁车辆铝合金车体模块化的设计要求
地 铁车辆的编组形式比 较灵活,各个地铁采用的编组模式不尽相同
香港地铁的市区线路按八辆进行编组,解为三个单独的驾驶单元。目前国 内上海、广州和深圳等铝合金车辆的编组形式基本为六辆,上海预留了八
节车的编组条件。在六辆编组中,每三辆可组成一个单独的驾驶单元,其
2 .2 50
1 .0 92
1 .0 92
5 . 50
2 .2 50
2 .2 50
6 .2 08
6 .2 39
3 75 7.
2 防火与安全基本要求 . 3
2 . 防火要求 .1 3
地铁车辆车体结构在设计时防火要求应符合 U C 6 I54标准中适用于地 铁车辆的规定。设计车辆时要采取措施,以防火灾的发生。如:内顶板、 内墙板、隔墙、地板结构、地板覆盖层、贯通道、隔热隔声材料、弹性件 等在满足车辆性能的条件下,按照标准要求,选用不燃、阻燃、少烟、低 毒的材料,车辆 内禁止采用木材、禁止使用胶合板,并在司机室及客室配
A 状态一车辆自 座位乘客重量+ W2 重十 站立乘客重量 ( 人/ I 6 M)
北京交通大学工程硕上论文
A 状态一车辆自 座位乘客重量+ W3 重+ 站立乘客重量 ( 人/ I 9 M)
每位乘客重量按 6K 0 G计算。
表 21深圳地铁车辆 的乘客载荷、车辆重量和列车重量 -
乘客载荷( ( t )
动力学指标,而且大大简化了车辆制造工艺,可根据用户的不同要求年
进行车辆结构的优化组合,缩短了车辆设计、制造周期,具有显著的经
济效益。
笔者作为深圳地铁公司的员工,与同事们共同参加了深圳地铁车辆
的设计和制造,对车辆结构的模块化设计和制造有 了更深的认识,论文
在大量搜集资料的基础上,详细阐述了地铁车辆铝合金车体模块化设计
Y 885 788
摘
要
地铁车辆车体结构的模块化设计与制造是上世纪九十年代中后期在
国外逐步发展起来的一种新型的车辆制造技术。大截面、高强度中空铝 合金型材挤压技术的成熟和发展为车辆铝合金车体模块化设计与制造奠
定了坚实的基础。地铁车辆采用铝合金材料、模块化的设计制造技术不
仅解决了车体结构轻量化的问题,提高了地铁动车组频繁加速、减速的
线属同期设计、同一生产线制造的产品,深圳地铁车辆采用了流线型司机
室、鼓型车体、电动塞拉门等与广州地铁二号线截然不同的结构和要求, 仅从这一点上就充分体现了模块化车辆制造技术的优势。 地铁车辆铝合金车体总组装后与全焊接车体一样仍然是一个整体承
载结构,因此,在分解车体的模块时要充分考虑到车体整体承载能力和各
i r ue h a mn m o m t i ad VA v e bnf : n o c o t l iu a y ea n MO I poi to et td f u i l a r l e l r dw e i s
Fr , croy oe tt dnm c e o f qet e r i itte bd im r lh h ya i i x r un acl ao s h a s i , g e n d f e c e tn
编组形式为 A BCCBA( ----- 其中 A. 带司机室拖车; .… 带受电弓动 .… . B. . 车;C. 不带受电弓动车) , C "… . 。A B 三种车型在设备的配置上虽然具有 ,
明显的区别,但从模块的设计角度特别是车体强度和疲劳载荷的考虑上完
全一致,只是在具体的安装结构略有不同。这就是车辆模块化设计的可行 之处,因此,用户在模块化车辆主要结构的选择方面更加灵活,制造企业 也能最大限度满足各个不同用户的需求。例如:深圳地铁与广州地铁二号
个模块的强度和刚度达到使用要求。
下面以深圳地铁模块化车辆研制为例,阐述模块化铝合金车辆的有关
设计、制造准则的确定。
北京交通大学工程硕士论文
2 设计、制造、试验标准的确定 . 1
设计、制造和试验标准车辆及附属设备 的设计、制造和试验应选用的
标准 :
G 一中华人民共和国国家标准;T 一中华人民共和国铁道行业标准; B- B- UC一国际铁路联盟标准;IC一国际电工委员会标准; I一 E-
MO I d i ad u c r o M t c oy c r ia s n m nf t e eo bd sute nw VA g n a a u f r a e r t u s r e
m n f t e hooy w i i w rig i w s r ut dr g aua u t nlg, c s k u n t c n y i cr e c h h o n p e e o r u n n le s g o 19s Iibsd te oue t lgr t n a r e 90' t ae o h irdc o h a e sco ad t t a f . s n n t f r e i n e hg seg Au ii aos cos et dd cnl y T e i tnt l nu l y s t n' r e t hoo . h r h m m l ei xu e g h
IO一 国际标准组织标准;S 一 国际标准单位 ;E 一欧洲标准 ; S- I- N- DN一德 国国家标准:国际上公认的其他国际标准 ; 工- 制图投影法按 G/ 1629 ;图纸幅面及格式按 G / 1699 0 BT 9- 3 4 BT 8- 3 4 根据合同规定从合生效 日将只使用适用的有效的最新版本的标准。假 如以上所列的标准没有覆盖某些项 目,则可采用适用的有关国家标准。
ad cl a o o Me o ri d S cn , v hc mauatr n d e rt n e e i f t i a e ; o d te i e n f ue r s s e h e l c
t ho g a m r s p , croy b as be ot i d e nl y oe l t a d cn s m l pi s b c o r e i eh m e b a e e d m e y d f et na m dl acr n t t d f et u e et m ie n s dr ou co i o ie n r im n f fr t d e d g h fr e r a e q r o d f et t e , s unl vhc ds n m nf t e s a ie n cs m r cne et , i e i ad ua u pae fr u o s o q y e l e g n a c r h r e
( 相当于 58 ) 03 板材。 深圳、 广州和上海地铁的模块化车辆的制造用铝合
金材料基本上是以上三种。
2 . 铝镁 ( I )系列( 0 系) .1 4 A- Mg 50 0
50 系是铝镁合金,很早就用在车辆上。它不能进行热处理,可以通 00 过冷变形强化。该系列合金可以制成板材或型材件,但挤压性能比其他系 列合金差,不能用来挤压复杂的断面,壁厚也不能太薄。 00 50 系列铝合金
sot , r ral eoo c eicn ra zd h r rte kbe n mi bn f a b el e. e h e ma c e t e i
E ir h if m nhn t C m ayt eprit Vh l o r Seze Meo pn, s t e ie do w s h t, o r o a a n e c k h ds n d au c r t e e wt hs laus ad t m r e g a m nf t e gt r h c l ge, g s e i n au o h i i oe n e o a nweg dr g s s T ia ie ons MO I'ds n c o l e i t pae h rc epud t k d u n h h . s l x i t h e VAs i eg t uh lt pr, c r ds n d co o ee m dl ad h gt is t sut e i a f tn vr ou , o , a s t u e g n u i f y e n s r n ir ue t vh l seg cl li ad croy t seg n o cs eie nt a u t n t a d s i tnt td h e c t h c ao n h b r e t c h a r
置足够数量及容量的灭火器具,并适当存放 ,便于取用。 23 .2安全要求 .
一旦火灾发生时, 车辆设计必须满足乘客迅速疏散的要求, 特别要考,
北京交通大学工程硕士论文
虑车辆在隧道中发生故障或火灾时,可以方便地实现两列车之间的对接疏
散和对轨道的疏散。
Fra Baidu bibliotek
2 车体材料特性与要求 . 4 车体结构选用铝合金大断面挤压型材,钢质型材及板材制造。争取多
定义
A
AW O AW l 0 28 .8
车辆重量( ( t )
A
3 . 58 3 .8 86
列车重
C
B
0 28 .8
C
0 28 .8
B
3 . 89
量( t )
2 74 2.
3. 90 4 .8 18 5. 82 6 .2 40
417 .8
5 . 81
2 47 4.
3 26 4 .
AW 2
AW 3
1 .0 92
现在主要用作车内装饰材料。
2 . 铝镁硅 ( I -i .2 4 A- S)系列( 0 系) Mg 60 0 60 系铝合金挤压性能良 由于含有的Mg S元素, 00 好。 和 i 大大改善了
采用铝合金材料,以大大降低车辆自 最大限度实现车辆 结构的轻量 重,
化 。选用材料符合 国际铁路联盟、欧洲 、德国和中国的有关标准。 铝合金中的 5 0 0 0系铝镁合金、 0 0 6 0 系铝镁硅合金和 7 0 系铝镁锌合 00
金都具有较高的强度 ,在轨道车辆中被用作车体结构材料。德国主要使用
AMgi7相当于 60A 型材和 AZ4 M l相当于 72)AMg. n l S. 0( 05 ) l . g( n5 00, 4 M I 5
t t od g t rle s na ad la cniosA peet e acri t h e t t dr n t od d i . r n, s c n o a d e a d h e o t n t s S eze m t a ed sced oeao, e r tia ie o hnhn r l ay ce i prt n t rf e rc a cn e o r u n i h o h tl l a e s s
的思想和理念,研究了各个模块 的组成要素、结构设计和具备的功能
并根据相关标准和各个工况载荷情况,进行了车辆的强度计算和车体静
强度试验。深圳地铁 目 前己成功进行了试运营,因此论文所涉及的内容
也是三年来参加模块化车辆研制的总结。
关键词:地铁 辆 模 车 块化 设 强 计算 试 计 度 验
Ab t a t sr c
2 车体设计寿命及承载定义 . 2
211 . 设计寿命 .
在正常运用条件下, 车辆预期运用至少满足 3 0年, 每年车辆运行距离
150K 在车辆的预期寿命中对车体结构的各个组成模块不需要重修或 200 m,
进 行加 固。
21 .2承载载荷条件按以下方法定义: . A WO状态一车辆 自重
A 状态一车辆 自重十 W1 座位上乘客重量
K y od ew r : t vh l MO I , i , ntC l li , Meo ie VA D s nS eg a u tnTs r e c , e g t h c ao e r t
北京交通大学工程硕士论文
第二章 地铁车辆铝合金车体模块化的设计要求
地 铁车辆的编组形式比 较灵活,各个地铁采用的编组模式不尽相同
香港地铁的市区线路按八辆进行编组,解为三个单独的驾驶单元。目前国 内上海、广州和深圳等铝合金车辆的编组形式基本为六辆,上海预留了八
节车的编组条件。在六辆编组中,每三辆可组成一个单独的驾驶单元,其
2 .2 50
1 .0 92
1 .0 92
5 . 50
2 .2 50
2 .2 50
6 .2 08
6 .2 39
3 75 7.
2 防火与安全基本要求 . 3
2 . 防火要求 .1 3
地铁车辆车体结构在设计时防火要求应符合 U C 6 I54标准中适用于地 铁车辆的规定。设计车辆时要采取措施,以防火灾的发生。如:内顶板、 内墙板、隔墙、地板结构、地板覆盖层、贯通道、隔热隔声材料、弹性件 等在满足车辆性能的条件下,按照标准要求,选用不燃、阻燃、少烟、低 毒的材料,车辆 内禁止采用木材、禁止使用胶合板,并在司机室及客室配
A 状态一车辆自 座位乘客重量+ W2 重十 站立乘客重量 ( 人/ I 6 M)
北京交通大学工程硕上论文
A 状态一车辆自 座位乘客重量+ W3 重+ 站立乘客重量 ( 人/ I 9 M)
每位乘客重量按 6K 0 G计算。
表 21深圳地铁车辆 的乘客载荷、车辆重量和列车重量 -
乘客载荷( ( t )
动力学指标,而且大大简化了车辆制造工艺,可根据用户的不同要求年
进行车辆结构的优化组合,缩短了车辆设计、制造周期,具有显著的经
济效益。
笔者作为深圳地铁公司的员工,与同事们共同参加了深圳地铁车辆
的设计和制造,对车辆结构的模块化设计和制造有 了更深的认识,论文
在大量搜集资料的基础上,详细阐述了地铁车辆铝合金车体模块化设计
Y 885 788
摘
要
地铁车辆车体结构的模块化设计与制造是上世纪九十年代中后期在
国外逐步发展起来的一种新型的车辆制造技术。大截面、高强度中空铝 合金型材挤压技术的成熟和发展为车辆铝合金车体模块化设计与制造奠
定了坚实的基础。地铁车辆采用铝合金材料、模块化的设计制造技术不
仅解决了车体结构轻量化的问题,提高了地铁动车组频繁加速、减速的
线属同期设计、同一生产线制造的产品,深圳地铁车辆采用了流线型司机
室、鼓型车体、电动塞拉门等与广州地铁二号线截然不同的结构和要求, 仅从这一点上就充分体现了模块化车辆制造技术的优势。 地铁车辆铝合金车体总组装后与全焊接车体一样仍然是一个整体承
载结构,因此,在分解车体的模块时要充分考虑到车体整体承载能力和各
i r ue h a mn m o m t i ad VA v e bnf : n o c o t l iu a y ea n MO I poi to et td f u i l a r l e l r dw e i s
Fr , croy oe tt dnm c e o f qet e r i itte bd im r lh h ya i i x r un acl ao s h a s i , g e n d f e c e tn
编组形式为 A BCCBA( ----- 其中 A. 带司机室拖车; .… 带受电弓动 .… . B. . 车;C. 不带受电弓动车) , C "… . 。A B 三种车型在设备的配置上虽然具有 ,
明显的区别,但从模块的设计角度特别是车体强度和疲劳载荷的考虑上完
全一致,只是在具体的安装结构略有不同。这就是车辆模块化设计的可行 之处,因此,用户在模块化车辆主要结构的选择方面更加灵活,制造企业 也能最大限度满足各个不同用户的需求。例如:深圳地铁与广州地铁二号
个模块的强度和刚度达到使用要求。
下面以深圳地铁模块化车辆研制为例,阐述模块化铝合金车辆的有关
设计、制造准则的确定。
北京交通大学工程硕士论文
2 设计、制造、试验标准的确定 . 1
设计、制造和试验标准车辆及附属设备 的设计、制造和试验应选用的
标准 :
G 一中华人民共和国国家标准;T 一中华人民共和国铁道行业标准; B- B- UC一国际铁路联盟标准;IC一国际电工委员会标准; I一 E-
MO I d i ad u c r o M t c oy c r ia s n m nf t e eo bd sute nw VA g n a a u f r a e r t u s r e
m n f t e hooy w i i w rig i w s r ut dr g aua u t nlg, c s k u n t c n y i cr e c h h o n p e e o r u n n le s g o 19s Iibsd te oue t lgr t n a r e 90' t ae o h irdc o h a e sco ad t t a f . s n n t f r e i n e hg seg Au ii aos cos et dd cnl y T e i tnt l nu l y s t n' r e t hoo . h r h m m l ei xu e g h
IO一 国际标准组织标准;S 一 国际标准单位 ;E 一欧洲标准 ; S- I- N- DN一德 国国家标准:国际上公认的其他国际标准 ; 工- 制图投影法按 G/ 1629 ;图纸幅面及格式按 G / 1699 0 BT 9- 3 4 BT 8- 3 4 根据合同规定从合生效 日将只使用适用的有效的最新版本的标准。假 如以上所列的标准没有覆盖某些项 目,则可采用适用的有关国家标准。
ad cl a o o Me o ri d S cn , v hc mauatr n d e rt n e e i f t i a e ; o d te i e n f ue r s s e h e l c
t ho g a m r s p , croy b as be ot i d e nl y oe l t a d cn s m l pi s b c o r e i eh m e b a e e d m e y d f et na m dl acr n t t d f et u e et m ie n s dr ou co i o ie n r im n f fr t d e d g h fr e r a e q r o d f et t e , s unl vhc ds n m nf t e s a ie n cs m r cne et , i e i ad ua u pae fr u o s o q y e l e g n a c r h r e
( 相当于 58 ) 03 板材。 深圳、 广州和上海地铁的模块化车辆的制造用铝合
金材料基本上是以上三种。
2 . 铝镁 ( I )系列( 0 系) .1 4 A- Mg 50 0
50 系是铝镁合金,很早就用在车辆上。它不能进行热处理,可以通 00 过冷变形强化。该系列合金可以制成板材或型材件,但挤压性能比其他系 列合金差,不能用来挤压复杂的断面,壁厚也不能太薄。 00 50 系列铝合金
sot , r ral eoo c eicn ra zd h r rte kbe n mi bn f a b el e. e h e ma c e t e i
E ir h if m nhn t C m ayt eprit Vh l o r Seze Meo pn, s t e ie do w s h t, o r o a a n e c k h ds n d au c r t e e wt hs laus ad t m r e g a m nf t e gt r h c l ge, g s e i n au o h i i oe n e o a nweg dr g s s T ia ie ons MO I'ds n c o l e i t pae h rc epud t k d u n h h . s l x i t h e VAs i eg t uh lt pr, c r ds n d co o ee m dl ad h gt is t sut e i a f tn vr ou , o , a s t u e g n u i f y e n s r n ir ue t vh l seg cl li ad croy t seg n o cs eie nt a u t n t a d s i tnt td h e c t h c ao n h b r e t c h a r
置足够数量及容量的灭火器具,并适当存放 ,便于取用。 23 .2安全要求 .
一旦火灾发生时, 车辆设计必须满足乘客迅速疏散的要求, 特别要考,
北京交通大学工程硕士论文
虑车辆在隧道中发生故障或火灾时,可以方便地实现两列车之间的对接疏
散和对轨道的疏散。
Fra Baidu bibliotek
2 车体材料特性与要求 . 4 车体结构选用铝合金大断面挤压型材,钢质型材及板材制造。争取多
定义
A
AW O AW l 0 28 .8
车辆重量( ( t )
A
3 . 58 3 .8 86
列车重
C
B
0 28 .8
C
0 28 .8
B
3 . 89
量( t )
2 74 2.
3. 90 4 .8 18 5. 82 6 .2 40
417 .8
5 . 81
2 47 4.
3 26 4 .
AW 2
AW 3
1 .0 92
现在主要用作车内装饰材料。
2 . 铝镁硅 ( I -i .2 4 A- S)系列( 0 系) Mg 60 0 60 系铝合金挤压性能良 由于含有的Mg S元素, 00 好。 和 i 大大改善了
采用铝合金材料,以大大降低车辆自 最大限度实现车辆 结构的轻量 重,
化 。选用材料符合 国际铁路联盟、欧洲 、德国和中国的有关标准。 铝合金中的 5 0 0 0系铝镁合金、 0 0 6 0 系铝镁硅合金和 7 0 系铝镁锌合 00
金都具有较高的强度 ,在轨道车辆中被用作车体结构材料。德国主要使用
AMgi7相当于 60A 型材和 AZ4 M l相当于 72)AMg. n l S. 0( 05 ) l . g( n5 00, 4 M I 5
t t od g t rle s na ad la cniosA peet e acri t h e t t dr n t od d i . r n, s c n o a d e a d h e o t n t s S eze m t a ed sced oeao, e r tia ie o hnhn r l ay ce i prt n t rf e rc a cn e o r u n i h o h tl l a e s s
的思想和理念,研究了各个模块 的组成要素、结构设计和具备的功能
并根据相关标准和各个工况载荷情况,进行了车辆的强度计算和车体静
强度试验。深圳地铁 目 前己成功进行了试运营,因此论文所涉及的内容
也是三年来参加模块化车辆研制的总结。
关键词:地铁 辆 模 车 块化 设 强 计算 试 计 度 验
Ab t a t sr c
2 车体设计寿命及承载定义 . 2
211 . 设计寿命 .
在正常运用条件下, 车辆预期运用至少满足 3 0年, 每年车辆运行距离
150K 在车辆的预期寿命中对车体结构的各个组成模块不需要重修或 200 m,
进 行加 固。
21 .2承载载荷条件按以下方法定义: . A WO状态一车辆 自重
A 状态一车辆 自重十 W1 座位上乘客重量