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地铁车辆总体布置和基本构造

国际金属加工网 2022年07月22日

车辆编组及连挂方式

地铁车辆的动车和拖车通过钩缓装置组成一个相对固定的编组,称为一个动力单元。目前,国内主要有 6 辆编组和 8 辆编组。6 辆编组主要采用四动两拖,三动三拖;8 辆编组主要采用六动两拖。编组的选择主要依据线路情况、客流量而定,其中 6 辆编组方式如图 1-1 所示。

图 1-1 列车编组方式

例如,采用由 2 个动力单元(Tc*Mp*M)组成的 6 辆编组列车,即=Tc*Mp*M1*M2*Mp*Tc=。(=:半自动车钩;*:半长久牵引杆),对应于车辆编组的车辆编号顺序为 1、2、3、4、5、6。两个动力单元之间也可采用半自动车钩连接。6 辆编组列车载荷量可参考表 1-3 所示。

表 1-3 列车载荷量

车辆的基本构造

地铁车辆是按功能分类的多个子系统组成的紧密联系的综合系统,一般包括车体、转向架及悬挂系统、电气牵引系统、辅助电源系统、列车控制及监控系统、空气制动系统、车门、列车广播及乘客信息系统、空调和通风系统、车辆内装及设备、车钩、贯通通道、车载信号设备、无线通信设备及地面 PIS 设备等。

来源:徐州地铁


一、车 体

车体钢结构通常由底架、侧墙、端墙、车顶和司机室(仅Tc车)五大部件组成,在专门的总组装台位焊接成完整的车体,确保组成后的车体具有良好的水密性(见图 1-2)。

图 1-2 焊接组装成的车体钢结构,来源:佛山地铁

以Tc车为例:车体主要结构由防爬器、司机室框架、侧墙、底架、端墙、车顶、车钩及贯通道等组成。

来源:徐州地铁

二、转向架

转向架采用无摇枕轻量化 H 形构架结构设计,一系采用叠层橡胶堆,二系采用空气弹簧,中心销+Z 字形全弹性无间隙牵引装置,整体辗钢车轮,加装车轮降噪阻尼器/环。

(一)转向架的作用

(1)承受车辆自重、载重并将其传给钢轨。

(2)将传动装置传递来的功率转换为列车的牵引力和速度。

(3)传递轨道与车体之间各方向的作用力。

(4)使列车能顺利地通过曲线道岔,保证列车安全平稳运行。

(5)减缓轮轨间的冲击振动对车体的影响,提高列车运行品质。

(二)车辆各方向力的传递路线

垂向力:车体→二系空气弹簧→构架→一系弹簧→轴箱→轮对→轨道;

纵向力(即牵引力、制动力):轨道→轮对→轴箱→构架→牵引拉杆→中心销→车体底架牵引梁→车钩;

横向力:轨道→轮对→轴箱→构架→横向液压减振器、空气弹簧、横向止挡→车体;

垂向冲击力:轨道→轮对→轴箱→一系弹簧→构架→空气弹簧、垂向液压减振器→车体。

三、电气牵引系统

采用变频、变压(VVVF)控制的交流传动系统和无速度传感器矢量控制对交流牵引电机的转矩进行控制。具有牵引、再生制动及电阻制动功能,且电制动能与空气制动协调配合,有防滑、防空转功能。

牵引系统根据牵引指令值和载客量的大小按预定的曲线输出牵引力,从而驱动列车达到一定的加速度。现在地铁车辆的牵引及电制动系统的控制形式一般有车控和架控。车控就是一节车中的一个牵引逆变器及控制单元并行控制本车的 4 台牵引电机,这意味着某个故障就会导致一节车的牵引和电制动能力全部失去,一个轴的空转/滑行会导致控制单元同时切除4个轴的牵引/电制动;架控则是一个牵引逆变器及控制单元并行控制一个转向架的2台牵引电机。无疑架控对列车运行能力和可靠性、防空转/滑行性能、车轮直径偏差要求都更有利,但制造成本和使用成本更高。

四、辅助电源系统

6辆编组列车安装2套辅助电源装置,即静止逆变器和蓄电池组,其输出能力满足6辆编组列车各种负载工况的用电要求。静止逆变器为列车提供三相交流380V、单相220 V和低压DC 110 V/DC 24 V电源。蓄电池容量满足紧急情况下 45 min通风及照明等负荷的用电要求。

五、列车控制及监控系统

列车控制系统就是列车的微机控制单元通过列车/车辆总线与各节车的各子系统/设备的微机控制单元(对有接点电路经过 I/O 转换端口)连接在一起,以通信协议方式建立实时的通信联系,进行指令、状态信息的传输,实现对列车状态的控制、监测、数据存储、故障诊断、显示以及人机界面交流。采用了符合 IEC 61375 标准的具有冗余的分布式总线网络+后备列车线的控制系统。

(轨道运维)

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