《軌道車輛走行部技術》教學課件PPT

《軌道車輛走行部技術》教學課件PPT,軌道車輛走行部技術,軌道,車輛,走行部,技術,教學,課件,PPT 第五章城市軌道車輛轉向架 城市軌道交通車輛轉向架特點城市軌道交通車輛轉向架特點城市軌道交通對轉向架的特殊要求城市軌道交通對轉向架的特殊要求(l l）間間距距短短，啟啟停停頻頻繁繁，對對牽牽引引和和制制動動性性能能要要求求很高；很高；(2(2）曲線半徑小，對走行部曲線通過要求高；）曲線半徑小，對走行部曲線通過要求高；(3(3）線路坡度大，可達）線路坡度大，可達 30 30%0 60 60%0；(4 4）載載重重從從 18.6t 18.6t(310 310 人人）到到 26t 26t(432 432 人人），空重車重量差大；，空重車重量差大；(5(5）運行環(huán)境特殊，安全可靠性要求極高；）運行環(huán)境特殊，安全可靠性要求極高；(6(6）對噪聲要求嚴格；）對噪聲要求嚴格；(7)(7)軸軸重重小小,一一般般為為11t11t12.5t12.5t。為為了了充充分分利利用用城城市市空空間間,輕輕軌軌線線路路大大多多為為高高架架線線路路,且且輕輕軌軌屬屬中中等等運運 量量的的交交通通模模式式,車車輛輛斷斷面面較較地地鐵鐵小小,長長度度也也較較短短,多采用鉸接形式。多采用鉸接形式。(8)(8)軸軸距距較較小小,一一般般為為1.8m1.8m1.9m1.9m。采采用用較較小小的的軸軸距距是是為為了了便便于于通通過過小小半半徑徑曲曲線線,輕輕軌軌線線路路最最小小曲曲線線半徑可達半徑可達25m25m。(9)(9)輕輕量量化化要要求求高高。由由于于轉轉向向架架軸軸重重小小,轉轉向向架架構構架架的的空空間間有有限限,為為了了盡盡可可能能擴擴大大運運量量,要要求求車車輛輛自自重輕重輕,其中轉向架的輕量化設計是重要環(huán)節(jié)之一。其中轉向架的輕量化設計是重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)城軌轉向架的結構傳統(tǒng)城軌轉向架的結構 1)構架城軌轉向架構架一般都采用無端梁構架城軌轉向架構架一般都采用無端梁的的 H 型構架結構，由兩根側梁和兩根橫梁型構架結構，由兩根側梁和兩根橫梁組成，兩根橫梁之間有兩根小的縱梁。組成，兩根橫梁之間有兩根小的縱梁。2)2)輪對城軌轉向架的輪對一般采用整體車輪對城軌轉向架的輪對一般采用整體車輪和實心車軸。輪和實心車軸。3)3)輪軌接觸噪聲是城軌車輛運營噪聲的主輪軌接觸噪聲是城軌車輛運營噪聲的主要來源，如何有效的降低輪軌接觸噪聲是降要來源，如何有效的降低輪軌接觸噪聲是降噪研究的主要方向之一噪研究的主要方向之一 軸箱與一系懸掛軸箱軸箱與一系懸掛軸箱 城軌轉向架上的有城軌轉向架上的有 3 種類型，種類型，人字型橡膠堆的軸箱定位和一系懸掛方式，人字型橡膠堆的軸箱定位和一系懸掛方式，采用圓錐形橡膠堆的軸箱定位和一系懸掛方采用圓錐形橡膠堆的軸箱定位和一系懸掛方式，采用轉臂式軸箱定位和一系懸掛采用鋼式，采用轉臂式軸箱定位和一系懸掛采用鋼彈簧橡膠墊垂向減振器的方式。彈簧橡膠墊垂向減振器的方式。二系懸掛二系懸掛老一代的城軌車輛轉向架大多采用帶搖枕裝老一代的城軌車輛轉向架大多采用帶搖枕裝置的二系懸掛，隨著技術的進步，現(xiàn)在新設置的二系懸掛，隨著技術的進步，現(xiàn)在新設計的城軌轉向架基本上采用無搖枕的結構型計的城軌轉向架基本上采用無搖枕的結構型式。式。二系懸掛一般都由空氣彈簧及其輔助元件、二系懸掛一般都由空氣彈簧及其輔助元件、橫向液壓減振器、橫向緩沖裝置（即橫向止橫向液壓減振器、橫向緩沖裝置（即橫向止擋）、抗側滾扭桿等組成擋）、抗側滾扭桿等組成。深圳地鐵深圳地鐵SDB-80型地鐵轉向架動車轉向架構造概要動車轉向架構造概要唐 山 機 車 車 輛 廠TANGSHAN LOCOMOTIVE&ROLLING STOCK WORCKS工廠發(fā)展工廠發(fā)展 。制造設備。產品開發(fā)。制造設備。產品開發(fā)輪對軸箱彈簧電機傳動裝置無枕梁型二系懸掛轉向架構架裝配無搖枕轉向架輕量化低噪音無磨耗易維護 新型軌道車輛轉向架新型軌道車輛轉向架內置軸箱轉向架內置軸箱轉向架單輪對轉向架單輪對轉向架直線電機直線電機 低地板低地板內置軸箱內置軸箱內置軸箱式的轉向架內置軸箱式的轉向架,就是將軸箱的位置設計在輪就是將軸箱的位置設計在輪對內側這種轉向架在城市軌道車輛得到了應用。對內側這種轉向架在城市軌道車輛得到了應用。內軸箱式轉向架的優(yōu)點內軸箱式轉向架的優(yōu)點:(1)(1)構構架架橫橫梁梁縮縮短短,有有利利于于增增加加構構架架的的剛剛度度及及減減輕自重。輕自重。(2)(2)布布置置在在側側梁梁上上的的空空氣氣彈彈簧簧橫橫向向間間距距可可以以減減小小,轉轉向向架架在在小小半半徑徑曲曲線線上上發(fā)發(fā)生生偏偏轉轉時時空空氣氣彈彈簧簧的的縱縱向向位位移移和和扭扭轉轉變變形形可可以以減減小小,從從而而改改善善空空氣氣彈彈簧簧的工作條件。的工作條件。(3)(3)轉轉向向架架搖搖頭頭剛剛度度減減小小,便便于于通通過過小小半半徑徑曲曲線線,但對車輛的橫向穩(wěn)定性卻沒有影響。但對車輛的橫向穩(wěn)定性卻沒有影響。(4)(4)采用外置的盤形制動采用外置的盤形制動,便于更換和維修。便于更換和維修。內軸箱式轉向架的缺點內軸箱式轉向架的缺點:(1)(1)對對于于動動力力轉轉向向架架,在在輪輪對對內內側側有有限限的的空空間間要要布布置置構構架架、牽牽引引電電機機、聯(lián)聯(lián)軸軸器器、齒齒輪輪箱箱等等部件部件,空間十分緊張空間十分緊張,設計難度較大。設計難度較大。(2)(2)對對齒齒輪輪箱箱軸軸箱箱軸軸承承的的壽壽命命要要求求較較高高,盡盡可可能能為為免免維維護護,至至少少應應保保證證在在一一個個大大修修期期內內不不發(fā)生損壞發(fā)生損壞,避免經常退輪。避免經常退輪。(3)(3)由由于于空空氣氣彈彈簧簧橫橫向向間間距距較較小小,因因而而對對車車體體的的抗抗側側滾滾穩(wěn)穩(wěn)定定性性較較差差,應應加加裝裝抗抗側側滾滾扭扭桿桿等等裝置裝置,但這樣又使結構復雜化。但這樣又使結構復雜化。內軸箱式轉向架的結構設計內軸箱式轉向架的結構設計 3.2.1 3.2.1一系懸掛一系懸掛螺旋鋼彈簧、八字形橡膠疊板彈簧、橡膠堆螺旋鋼彈簧、八字形橡膠疊板彈簧、橡膠堆橡橡膠膠堆堆可可以以使使構構架架的的側側梁梁結結構構更更簡簡單單,且且較較大大程程度度地減輕了構架側梁的自重。地減輕了構架側梁的自重。3.2.23.2.2二系懸掛二系懸掛空氣彈簧空氣彈簧、沙漏形橡膠堆沙漏形橡膠堆根根據(jù)據(jù)柔柔性性系系數(shù)數(shù)的的計計算算,一一般般應應加加裝裝抗抗側側滾滾扭扭桿桿,3.2.33.2.3制動裝置制動裝置盤形制動盤形制動,并且一般制動盤都安裝于車輪外側。并且一般制動盤都安裝于車輪外側。直線電機的車輛直線電機的車輛1)1)直線電機技術原理直線電機技術原理 直線電機為線性異步感應電動機的簡稱，其工作原理與一般的旋轉式感應電動機相類似。直線電機結構相當于將旋轉電機切割展開成直線狀。城市軌道交通用的直線電機(LIM)定子（初級線圈）設置在車輛上的直線電機里、轉子（次級線圈）設置在軌道上的感應板內。l利用車輪起支承導向作用，這與傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)相似。l但在牽引方面卻采用了短定子列車驅動直線異步電機（LIM）驅動，定子（初級線圈）設置在車輛上，轉子（次級線圈）設置在感應軌上，工作原理與HSST系統(tǒng)基本相同。l車輛平穩(wěn)運行時，定子與感應軌之間的間隙一般保持在10mm左右。轉向架轉向架直線電機（定子）直線電機（定子）感應板（轉子）感應板（轉子）車體車體直線電機城市軌道車輛基本原理2)2)各國應用概況各國應用概況日本福岡地鐵3號線于2006建成韓國、美國華盛頓、法國巴黎等國家和城市有可能建設，我國廣州地鐵4-7號線采用該系統(tǒng)北京機場線 加減速性能好加減速性能好 系統(tǒng)最大加速度可達系統(tǒng)最大加速度可達1.34 m/s1.34 m/s2 2(MKII)(MKII)制動減速度制動減速度1.0 m/s1.0 m/s2 2 緊急制動減速度緊急制動減速度2.4 m/s2.4 m/s2 2（MKIIMKII）既適合于市郊大站快車、又適合于市內車站較密的情既適合于市郊大站快車、又適合于市內車站較密的情況況良好的爬坡能力良好的爬坡能力直線電機系統(tǒng)不受輪軌之間的粘著限制，具有良好的爬坡能力。車輪不牽引,可選小輪徑車輪.常規(guī)鐵路的坡度一般不超過30303535 。直線電機地鐵坡度可達60608080 ，與HSST相同。使其在轉入地下和爬升地面時相當靈活，減少隧道及高架線路的過渡段。節(jié)省工程造價。隧道土建規(guī)模小隧道土建規(guī)模小 直線電機的采用使車廂地板大大降低，車體斷面尺寸變小，使得隧道、橋梁限界大大減小，工程造價大幅度降低隧道斷面為一般地鐵的一半隧道斷面為一般地鐵的一半適應線路坡度可達適應線路坡度可達60 80 建設費用比常規(guī)地鐵節(jié)省建設費用比常規(guī)地鐵節(jié)省20%小斷面地鐵和普通地鐵車輛及隧道截面比較小斷面地鐵和普通地鐵車輛及隧道截面比較 日本模式日本模式 線性電機最大的缺點是效率低，約為線性電機最大的缺點是效率低，約為旋轉電機的效率旋轉電機的效率70，這是由于線圈與感，這是由于線圈與感應軌間的工作氣隙較大，導致磁損耗大，應軌間的工作氣隙較大，導致磁損耗大，線性電機比同樣功率電機的耗電量大。線性電機比同樣功率電機的耗電量大。另外需鋪設一條與線路等長的感應軌，工藝另外需鋪設一條與線路等長的感應軌，工藝要求又高，所以工程投資大，控制技術也復要求又高，所以工程投資大，控制技術也復雜，車輛的制造成本高。雜，車輛的制造成本高。39城市輕軌低地板車輛介紹城市輕軌低地板車輛介紹低地板面的概念低地板面的概念低地板面,在公共交通領域,是指一種設計理念,即在車輛的入口區(qū)域及內部的地板面高度與傳統(tǒng)的車輛相比明顯低,以便旅客的上下乘座.涉及的車輛有:有軌電車公共汽車現(xiàn)代輕軌列車這些車輛一般運行在城區(qū)地面道路上現(xiàn)代低地板面輕軌列車種類現(xiàn)代低地板面輕軌列車種類傳統(tǒng)式輕軌列車傳統(tǒng)式輕軌列車LRT(Light Rail Transit)導向式列車導向式列車GRT(Guided Rapid Transit)城市輕軌除了地鐵、郊區(qū)快軌、高架獨軌和磁懸浮列車以外,還有運行于城區(qū)地面的和其它交通車輛共享路權的輕軌列車。這些列車由于運行在城區(qū)路面上,要求低的入口,因此也被稱為低地板面輕軌列車,主要有以下兩大類:LRTLRT低地板面輕軌列車模塊化系列低地板面輕軌列車模塊化系列制造商列車系列AlstomCitadisBombardierFlexity Outlook,Classic,Swift,LinkSiemensCombino,Avanto,ULFAnsaldoBredaSirioInekoAstra,TrioKinki Sharyo J TramCitadisTM系列Citadis 由Alstom在法國La Rochelle的工廠制造,主要有:Citadis 202 3車模塊,100%低地板,Melbourne/C class基本參數(shù)基本參數(shù):3車體空車重28噸/42(重)長度22.98 m寬度2.65 m加速度1.5 m/s2運行日期01.10.12Citadis 301 3車模塊,70%低地板,運行地Orleans,DublinCitadis 302 5車模塊,100%低地板,運行地Lyon,Bordeanx,Paris T2,Valenciennes,Rotlerdam302 在Paris T2302 在LyonCitadis 401 5車模塊,70%低地板,運行地Motpellier,DublinCitadis 402 7車模塊,100%低地板,運行地Boedeaux,Grenoble,Paris T3Citadis 403 7車模塊,100%低地板,運行地StrasbourgFlexity Outlook系列Flexity outlook 由Bombardier 生產的模塊化的100%低地板面輕軌車,Eurotram具有大通透的車窗設計,而Cityrunner具有傳統(tǒng)列車特色.Eurotram in Strasbourg France基本參數(shù):車長43 m寬度2.44 m最小半徑25 m100%低地板面最高速度65 km/h7車體模塊CityrunnerFlexity Outlook系列Cityrunner in Geneva Switzerland基本參數(shù):車長42 m寬度2.3 m最小半徑20 m100%低地板面最高速度70 km/hCityrunner in Linz Austria基本參數(shù):車長40 m寬度2.3 m最小半徑17 m100%低地板面最高速度70 km/h軌距900 mmCityrunnerFlexity Outlook系列Flexity Classic系列基本參數(shù)基本參數(shù):3車體長度30 m寬度2.4 m高度3.49 m70%低地板面Flexity Classic in FrankfurtFlexity Swift系列Flexity Swift in London基本參數(shù)基本參數(shù):3車體模塊長度30.1 m寬度2.65 m高度3.6 m76%低地板面最小半徑20 mFlexity Link系列用于Tram-train運輸,聯(lián)結城區(qū)與郊區(qū),利用既有干線.基本參數(shù)基本參數(shù):3車體模塊長度37 m寬度2.65 m最高速度100 km/h50%低地板面最小半徑25 mFlexity Link in saarbruckenBombardier(Ex ADtrans)Incentro in NantesIncentroCombino系列由Siemens(前身為Duewag)生產,1996年首列車在Dusseldorf誕生,現(xiàn)在在Krefeld-Uerdingen生產.由于模塊化的設計而廣泛應用與歐洲各城市.Combino系列1943m在Amsterdam在PoznanCombino在Melbourne/D1 class基本參數(shù)基本參數(shù):3車體空車重25.8噸長度20.04 m寬度2.65 m高度3.65 m功率4x100 kW運行日期02.12.19Combino在Melbourne/D2 class基本參數(shù)基本參數(shù):5車體空車重35.3噸長度29.85 m寬度2.65 m高度3.53 m功率4x100 kW運行日期04.2.29Combino的變革原Combino型號MkI由于鋁合金車體聯(lián)結處的設計缺陷將不再生產,取而代之的是基于原Adtranz設計的新的型號稱為Combino supra或Combino MkII.新設計的列車車體采用輕型鋼結構.2006年初將向Budapest供貨.ULF型的列車也不再銷售.Combino in BaselULF in Vienna AustrianAvanto系列Avanto是由Siemens AG生產的低地板面列車,用于美國Houston,Texas,California等,法國大Paris的Tram-train聯(lián)運.美國車基本參數(shù):100%低地板面軸重 10噸B0-2-B03 車體模塊Avanto/S70 在美國Houston法國車基本參數(shù):750 VDC/25 kVAC5車體模塊車長37 m最高速度100 km/hSirio系列低地板面列車由Ansaldo Breda制造的模塊化的城市輕軌車.基本參數(shù)100%低地板面動輪機械差動locking系統(tǒng)車長35.35(7模塊)41.3噸/B0-2-2-B025 m(5模塊)34.4噸/B0-2-B0車寬2.4 m地板面高350mm軌距1445 mm軸距1700 mm輪徑660 mmLine 600 v DC/4 x 106 kW最高速度70 km/h 加速度1.0 m/s2Sirio系列Sirio運行在意大利MilanoSirio運行在意大利Sassari基本參數(shù)100%低地板面動輪機械差動locking系統(tǒng)車長27.47 m(5模塊)/B0-2-B0車寬2.4 m車高3.3 m地板面高350mm軌距950 mm軸距1700 mm輪徑660 mmLine 750 v DC/MTA A4-106 V/106 kW最高速度70 km/hAthensBergamoFlorenceGoteborgNapoli內燃牽引LRTStadler生產,圖片列車運行在New JerseyStadler生產,圖片列車運行在Austin電力/內燃牽引LRTALSTOM制造,圖片列車運行在德國Kassel75%低地板面軸重 10噸入口高度360B0-2-2-B03 車體模塊最小曲線半徑23mSIMENS制造,圖片列車運行在德國Frankfurt70%低地板面軸重 10噸B0-2-2-B03 車體模塊幾個70%低地板面方案討論ALSTOM制造,圖片列車運行在法國PARIS70%低地板面軸重 10噸B0-2-B03 車體模塊幾個細節(jié)問題討論幾個細節(jié)問題討論低地板面比率低地板面的設置目的是為了能方便旅客的上下,若70%低地板面比率已能滿足的話,而100%低地板面比率的設計會造成設計上困難的話,則建議采用70%的低地板面比率。根據(jù)國外的經驗,100%低地板面主要有以下問題:動力轉向架復雜,制造和維修成本高、車底下空間不足,難以在車底下布置設備,車體上布置設備造成重心上移,也影響強度和剛度。好處是車內沒有坡道和臺階。幾個細節(jié)問題討論幾個細節(jié)問題討論動力轉向架若采用70%的低地板面比率,則可以用傳統(tǒng)的兩軸動力轉向架形式。是成熟的方案,關鍵是如何縮短軸距。若采用100%的低地板面比率,動力轉向架的驅動方案是關鍵,即如何提高曲線導向性能。左右差動方案應首選。方案一特點：采用了傳統(tǒng)的剛性輪對兩軸結構 僅進口處是低地板區(qū)域 用于牽引粘著重量比率可調范圍大適合于中、短途運輸有較多的座位數(shù) 可選的方案比較方案二特點：中間采用獨立輪軸轉向架 前后動力轉向架采用傳統(tǒng)形式 60左右粘著重量用于牽引 車體長度受限與最小曲線半徑 端部轉向架是否采用搖枕也與最小曲線半徑有關方案三特點：中間采用獨立輪軸轉向架 能通過較小的半徑曲線 端部轉向架可以采用無搖枕形式 方案三的具體方案設計建議：1）動力轉向架采用剛性輪對動力轉向架，無搖枕結構，構架外置，一系懸掛可以采用橡膠定位錐，二系采用空氣彈簧或鋼彈簧，基礎制動采用輪盤制動；2）非動力轉向架采用獨立車輪轉向架，無搖枕結構，構架內置，一系懸掛可以采用與動力轉向架相同的橡膠定位錐，二系采用空氣彈簧或鋼彈簧，基礎制動采用軸端盤形制動，獨立輪軸采用U形軸橋結構；3）在保證一定低地板面高度的條件下，動力和非動力轉向架的輪子直徑盡可能的大，車輪可采用V字型的彈性車輪，以便降低振動和噪聲；軸重在1011噸之間選擇，盡可能偏向10噸；4）制動系統(tǒng)盡可能采用國內成熟的空氣制動方式，但空氣制動所占的空間較大，在無法布置的情況下，可以引進國外先進的液壓制動器。為了保證緊急制動距離，建議安裝磁軌制動器 5）體采用耐候鋼。方案四特點：100%低地板面 獨立車輪的動力轉向架技術難度大 由于獨立輪的特性，和傳統(tǒng)構架式結構,列車容易在小半徑曲線上容易脫軌磨耗也很嚴重。大連四處曲線脫軌長春岔道曲線脫軌存在問題:解決方案:提高了中間轉向架的曲線通過能力增加了低地板面比率牽引粘著重量利用率也降為50%1)采用單輪對耦合式轉向架解決中間拖車轉向架的磨耗問題1)采用獨立單輪對耦合式轉向架解決中間獨立輪拖車轉向架的磨耗問題