第01章 轨道交通车辆设计概述
《轨道交通车辆》课件
车辆结构概述
介绍轨道交通车辆的基本结构 ，包括车体、转向架、车钩缓
冲装置等部分。
车体设计
讲解车体的外观设计、内部布 局以及车体的材料和制造工艺
。
转向架
介绍转向架的作用、组成和主 要部件，如轮对、轴箱等。
车钩缓冲装置
阐述车钩缓冲装置的工作原理 、类型和主要技术参数。
车辆设计理念
人性化设计
强调以人为本的设计理念，关注乘客的舒适性和 便利性。
储能技术
研发和应用车载储能系统，实现再生制动能量的回收利用。
绿色环保
1 2
清洁能源应用
推广使用氢燃料电池、电力等清洁能源，减少对 环境的污染。
节能减排技术
优化车辆动力系统和节能控制技术，降低能耗和 排放。
3
环保材料
采用可回收、低污染材料，降低车辆制造和使用 过程中的环境影响。
智能化与自动化
自动驾驶技术
设计评审与优化
强调设计评审在车辆设计中的重要性，以及如何根据 评审意见进行优化改进。
03
轨道交通车辆的电气系统
电气系统的组成
电源系统
提供车辆运行所需的电能，包括牵引供电系 统和辅助供电系统。
控制系统
控制车辆的运行和监控车辆的状态，包括列 车控制系统和车辆控制系统。
照明系统
提供车内照明和车外照明，保证乘客的视觉 需求和安全需求。
《轨道交通车辆》课件大纲
目 录
• 轨道交通车辆概述 • 轨道交通车辆的结构与设计 • 轨道交通车辆的电气系统 • 轨道交通车辆的制动系统 • 轨道交通车辆的运营与管理 • 轨道交通车辆的发展趋势与展望
01
轨道交通车辆概述
定义与分类
定义
轨道交通车辆是指用于城市或城 际间轨道交通系统的列车，包括 地铁、轻轨、有轨电车等。
轨道车辆结构与设计复习
用地布置紧凑
城市轨道交通车辆段的设计原则与位置
❖
城市轨道交通车辆段的设计位置：
一般采用贯通式或尽端式
贯通式：设置在线路中央地带，两端均可
收发车，能力较大
尽端式：设置在线路一端，能力小些
❖
城市轨道交通车辆段的工作范围与内容：
日常维护：
➢ 收车后对车辆按养护规定进行日常检查保养
➢ 对车辆内外部清洗打扫
保证系统不
缺项, 规定设计任务要实现的总体目标;
❖ 横向是指要实现与其他系统之间的接口功能,
保证其他系统的正常工作。
❖ 一、总体设计一般原则
❖ 1、合理的技术参数
❖ 2、制造、使用方便
❖ 3、标准化
❖ 4、环保节能
❖ 5、合适的外形设计
❖ 二、总体设计主要内容
❖ 1、确定车组组成方式，牵引制动方式和主要
城市轨道交通限界,包括：
车辆限界
设备限界
建筑限界
1、基准坐标系：
❖ 垂直于轨道线路中心线，以轨距中心线为原点
❖ 2、计算车辆
❖ 为制定或校核车辆界限而虚构的车辆。
❖
❖ 城市轨道车辆总体设计
❖ 为提供能满足市场需求的城市轨道交通车辆,
需要对车辆进行纵向和横向的总体设计、规
划。
❖ 纵向是指理清车辆本身系统关系,
❖ 5、构架
❖ 6、车体与转向架的连接装置
❖ 各组成部分的功能
❖ 转向架的优点
走行部的分类
❖ 一、轮轨系统转向架的分类
❖ 1、按运行速度分：
❖ 高速转向架，快速转向架，普通转向架
❖ 2、按车轴数目和类型分：
❖ 分为二轴，三轴，多轴转向架和B、C、D、
城市轨道交通规划与设计-专业资料
城市轨道交通规划与设计-专业资料预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制第一章概述1.1 轨道交通发展历史1.1.1 城市交通发展概况1．早期的城市交通历史上最早的城市公共交通可以追溯到罗马时代，那时建立了一个地区性的车辆出租系统。
2．现代意义上的城市大容量公共交通1819年巴黎出现第一条公交运行线路。
美国的第一条公交线路是1827年纽约城产生的可载12人的改良马车。
由于城市人口的集聚，单纯依靠道路交通实际上将很难解决城市交通问题。
因为道路交通方式本身所固有的交叉、冲突环节在拥挤、土地有限的市区难以得到很好地解决。
1.1.2 轨道交通发展历史1．铁路蒸气铁路是19世纪发明的。
第一条城市间铁路服务开始于1830年英国的利物蒲至曼彻斯特。
它使得铁路主导着城市间运输达一个世纪。
从那以后人们每天乘火车上班。
由于需求良好，铁路开始经营通勤运输。
伦敦1838年开放了第一条严格的市郊运输线路，大量市郊线网的建设则是在1840到1875年之间，有些现在仍在使用。
美国最早的通勤列车是1843年在Worcester至Boston开通的。
纽约、费城、芝加哥等均建设了较大规模的市郊运输线网。
2．地铁的产生地铁的产生源于将蒸汽列车引入市中心的构想。
世界上最早的地铁是1863年元月10日在伦敦开通的6km长的一段线路。
列车由蒸汽机车驱动，火需要专门的力量来煽动，通风也成问题。
不过它运营几年后就电气化了。
更好的想法是将蒸汽列车放在高架的街道上行驶。
地下铁路主要是二十世纪的发展产物，尽管伦敦地铁始于1863年，第一条深挖电气化隧道则是在1890年。
3．轨道交通系统的产生美国第一条地下铁路是在1870年由Alfred Ely Beach(科学美国的创始者)在纽约城建设开放的线路。
世界上第一条由(第三轨)电力驱动的地铁是伦敦1890年开通的。
世界上第一条电力高架线是芝加哥的都市西部高架线，1895年5月6日运营，它用一台带有电机的机车，可牵引一到二台无动力的拖车。
现代轨道交通车辆设计(精简)
橡胶材料采用应用最广泛的Mooney一Rivlin本构模型，材料系数值:取 C01/C10=0.25, C10=0.4825Mpa ，C01=0.1206MPa;压缩性定义取Dl=25e-5。
4、空气弹簧设计
•卷制工艺
制造工艺过程: 修正下料→端部加热→锻尖→加热→卷绕→淬火→回火 →强化处理（喷丸、强压、渗碳）→磨平端面→试验或验收。
热卷大弹簧.flv
•仿真设计
（1）一段变螺距螺旋线扫描法
（2）三段等螺距螺旋线扫描法
（3）三段直线扫描法 （4）弹簧练习
（1）一段变螺距螺旋线扫描法
弹簧是由簧条 圆绕一条螺旋 线旋转而成的， 故其造型过程 为：先绘制螺 旋线，再绘制 簧条圆，然后 利用扫描特征 创建弹簧基体， 最后利用拉伸 切除特征创建 支撑圈。
ห้องสมุดไป่ตู้•气体单元、实体单元、多层材料单元
•充气过程>装配分析>承载分析3个工况；
•应用CAD技术建立D580空气弹簧模型，利用 ABAQUS非线性有限元分析软件，计算和研究了 它的各项力学特性，并就影响空气弹簧横向和垂 向力学性能的各种主要参数进行了讨论
5 、抗侧滚扭杆系统设计
抗侧滚扭杆系统（如图1 所示）主要包括扭杆轴、 扭转臂、连杆、安装座等 部件。其中扭杆轴是主要 受力部件，车体侧滚时， 扭杆轴因承受扭矩而发生 扭转变形，同时提供扭转 反力矩来抵抗车体的侧滚。
2 sin cos2 1 KbF [0.077 (0.036 0.171cos2 ) ] C C 1 cos2 2 2 KtF 2 sin [0.5 (0.125 0.43 cos ) (0.037 0.305cos ) ] C C2 2 1 2 2 cos K F 2 cos [0.5 (0.308 0.318cos ) (0.356 0.082 cos ] c C
第01章 轨道交通车辆设计概述
5. 车辆主要技术经济指标，并与国内外同类产品的比较;
6. 新技术新结构及关键性零部件的先期试验计划，试验结构的设 计，试验大纲编制，并进行必要的性能试验，
7. 材料的主要规格，以及标准化的综合要求等。
• 机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、 电工学、电控与微机控制技术、液压技术。
• 车辆构造、车辆系统动力学、车辆强度设计、车身美工与 造型、车辆制造工艺与维修。
3、发展趋势
动车组设计技术在近百年中也经历了由经验设计 发展到以科学实验和技术分析为基础的分析设计阶段， 进而自上世纪60年代中期在设计中引入电子计算机后 又形成了计算机辅助设计(CAD)等新方法、并使设计 逐步实现半自动化和自动化的演变。
卫生及给水设备等)
5.材质要求，
6.其他要求。
3、车辆设计
（1）车辆设计原则 （2）车辆设计类型 （3）车辆设计任务
（1）车辆设计原则
车辆是铁路运输的基本工具，设计制造出更多更好的车辆以适应铁 路运输的要求，是铁道车辆生产部门的重要任务。
车辆设计是车辆生产的第一道工序，车辆设计应贯彻下述原则: 1.要求运用安全、经济合理、技术先进。 2.做到保证使用、方便修造、美观舒适， 3.积极采用和发展“三新”，即新技术、新工艺、新材料。 4.必须重视产品的“三化”，即标准化、通用化、系列化工作 5.在保证可靠性的前提下尽可能轻量化。 6.设计要在有关标准和法规的指导行进行。
车辆设计图纸和技术文件直接表达了产品的技术水平和对产品的 质量要求，规定了产品的性能和使用维修条件，是组织车辆生产的主 要依据之一。
4、车辆试制、试验和鉴定任务
城市轨道交通导论 第一章
11．造价
同样规模的线路，建设在地面和 高架上的轻轨交通与地铁比较，三者 投资相差较多，比值一般为1∶3∶9。 每公里地铁造价高达6～8亿元人民币， 每公里轻轨则需要1.5～3.5亿元人民 币。
第三节 国内外城市轨道交通的发展概况
一、国外城市轨道交通的发展概况
伦敦地铁线路总长度约410 km （地下隧道171 km），共设置车站275 座，地铁车辆保有量约4 139辆，年客 运总量已突破8亿人次，如图1-6所示。
4．城市轨道交通具有较高的舒适性
与常规公共交通相比，城市轨道交通的车辆具有较好的运行特性，车站装 有空调、引导装置、自动售票等直接为乘客服务的设备，城市轨道交通具有较 好的乘车条件，其舒适性优于公共电车、公共汽车。
5．城市轨道交通具有较高的安全性
城市轨道交通由于运行在专用轨道上，没有平交道口，不受其他交通工具 干扰，并且有先进的通讯信号设备，极少发生交通事故。
8．城市轨道交通对环境污染低
城市轨道交通由于采用电气牵引，与公共汽车相比不产生废 气污染。城市轨道交通的发展，能减少公共汽车的数量，从而进 一步减少了汽车的废气污染。城市轨道交通在线路和车辆上采用 了各种降噪措施，不会对城市环境产生严重的噪声污染。
第二节 城市轨道交通的种类
一、城市轨道交通的种类
若按容量（运送能力），可分为高容量、大容量、中容量和小容量。 若按线路架设方式，可分为地下、高架和地面。 若按导向方式，可分为轮轨导向和导向轨导向。 若按线路隔离程度，可分为全隔离、半隔离和不隔离。 若按轨道材料，可分为钢轮钢轨系统和橡胶轮混凝土轨道梁系统。 若按牵引方式，可分为旋转式直流、交流电机牵引和直线电机牵引。 若按运营组织方式，可分为传统城市轨道交通、区域快速轨道交通和城市
《城市轨道交通车辆构造》教学课件 项目1 城轨车辆概述
1.1 城轨车辆概况 3〕轻轨
〔1〕线路建于地面、 地下和高架上。
〔2〕建设费用较地铁低， 见效快。
轻轨的 主要特征
〔4〕可在坡度大、弯道 小的线路上正常行驶。
〔3〕中运量。
1.1 城轨车辆概况 4〕独轨
独轨是指列车在单一轨道上运行的城市轨道交通系统。独轨的线路采用高架结构，车辆 大多采用橡胶轮胎。从结构形式上，独轨可分为跨座式独轨与悬挂式独轨两种。前者是列车跨 坐在轨道梁上运行的形式，其重心在轨道上方，如图1-4〔a〕所示；后者那么是列车悬挂在 轨道梁下运行的形式，其重心在轨道下方，如图1-4〔b〕所示。
2.1 城轨车辆的主要技术参数 1〕城轨车辆的性能参数
〔11〕轴配置或轴列式：是指用数字或字母表示车辆转向架结构特点的方式。假设车辆 为4轴动车，设两台动力转向架，那么轴配置记为B—B；假设车辆为6轴单铰轻轨车，其两 端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，那么轴配置记为B—2—B。
〔12〕 制动形式：是指车辆获得制动力的方式，如摩擦制动、再生制动及电阻制动等。 车辆制动的优先级别顺序〔从高到低〕：再生制动→电阻制动→摩擦制动。 〔13〕冲击率： 是指列车加速度在单位时间内的变化，用来表征工况改变引起的车辆纵向冲击。地铁车辆正 常运行时纵向冲击率不得超过1 m/s3。
〔c〕上海轻轨C型车
图1-6 不同类型的城轨车辆
1.3 城轨车辆的类型 2〕按动力配置分类
按动力配置的不同，城轨车辆分为 动车〔motor〕和拖车〔trailer〕。通常， 动车用“M〞表示，拖车用“T〞表示。
〔1〕动车：转向架上装有动力装置。 动车可带受电弓〔pantograph〕，用 “Mp〞表示。
01
02
建设费用大、周期长、 本钱回收慢。
地铁车辆概述汇编
第一章车辆总体描述第一节概述地铁车辆是地铁用来运输旅客的运输工具，它属于城市快速轨道交通的范畴。
现代城市轨道车辆有如下特点：从构造上：列车采用动力分散布置形式。
根据需要由各种非动力车和动力车（或半动力车）组合成相对固定的编组，两头设置操纵台。
由于隧道限界的限制，车辆和其各种车载设备的设计要求相当紧凑。
从运用性能上：由于地铁的服务对象是高强度城市活动的人群，并要与公交系统、小汽车形成竞争力，所以对其安全、正点、快速上有很高的要求。
同时要提供给乘客适当的空间、安静的环境及空调，使乘客感到舒适、便利。
为了达到这一要求，在车辆的设计、制造上，广州地铁采用了许多世界上的先进技术。
广州地铁一号线车辆的主要特点有：从结构上，车体朝轻量化方向发展，采用了大断面中空挤压铝型材全焊接或模块化车体结构设计，采用整体承载结构；悬挂系统具有良好的减振系统；采用电气（再生制动和电阻制动）和空气的混合制动；车辆连接采用密贴式车钩进行机械、电气、气路的全自动连接；车辆间采用封闭式全贯通通道，通过量大。
在运行方式上，应用列车自动驾驶系统ATO。
在主牵引传动上，采用当今世界先进的调频调压交流传动。
在辅助系统中，采用先进的IGBT技术。
列车具有先进的微机控制技术及故障自诊断功能。
如：在列车的主要子系统，牵引控制单元（DCU）、辅助逆变器控制单元（DC/AC）、电子制动控制单元（ECU）、空调控制单元（A/C）及二号线车辆的车门控制单元（EDCU）均采用了微机控制技术。
设计上采用了一系列安全保证措施，如：列车自动保护（ATP）；采用“警惕按钮”；自动紧急制动；制动安全电路；高压电气设备安全防护措施；车门“不动”保护；车体具有240kJ大容量的撞击能量吸收功能等。
广州地铁一号线为柔性接触网。
供电电压为DC1500V。
采用直－交传动，这种传动在国内尚属首次应用。
车辆总体上按以下几个子系统构成：机械部分：车体电气部分：牵引及电制动车钩及缓冲器辅助系统车门系统列车控制技术（SIBAS 32）转向架列车故障诊断（CFSU）空气制动通信系统空调和通风列车自动控制（ATC）车辆是地铁系统中最关键、也是最复杂的设备，他是多专业综合性的产品，涉及机械，电气、控制、材料等多领域。
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3.内容提要
第一部分 轨道交通车辆设计概述 1. 动车组设计的内容及特点 2. 动车组设计理论的发展
第二部分 动车组总体设计 1. 总体设计概述 2. 车辆总体设计 3. 转向架总体设计
第三部分 动车组车辆强度设计理论 1. 强度设计概述 2. 强度设计内容
第四部分 轨道交通车辆零部件设计 1. 转向架设计 2. 车体设计
卫生及给水设备等)
5.材质要求，
6.其他要求。
3、车辆设计
（1）车辆设计原则 （2）车辆设计类型 （3）车辆设计任务
（1）车辆设计原则
车辆是铁路运输的基本工具，设计制造出更多更好的车辆以适应铁 路运输的要求，是铁道车辆生产部门的重要任务。
车辆设计是车辆生产的第一道工序，车辆设计应贯彻下述原则: 1.要求运用安全、经济合理、技术先进。 2.做到保证使用、方便修造、美观舒适， 3.积极采用和发展“三新”，即新技术、新工艺、新材料。 4.必须重视产品的“三化”，即标准化、通用化、系列化工作 5.在保证可靠性的前提下尽可能轻量化。 6.设计要在有关标准和法规的指导行进行。
第一章 轨道交通车辆设计概述
第1节 动车组设计的内容及特点 第2节 动车组设计理论的发展
第1节 动车组设计的内容及特点
1、车辆产品开发过程 2、车辆设计任务书 3、车辆设计 4、车辆试制、试验和鉴定任务
1、车辆产品开发过程
调查研究与初始决策→ 设计技术任务书→ 车辆设计→ 工厂 组织试制、试验和鉴定→ 小批量生产及运用考验→ 铁道部组织 鉴定→ 批量生产。
B.按设计内容分
动车组设计的内容包括动车组总体设计、总成设计和零件设计。 1. 动车组总体设计又称为总布置设计，其任务是使所设计的产品达 到设计任务书所规定的整列车参数和性能指标的要求，并将这些 整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。 2. 动车组总成设计的任务，主要是满足整列车设计对总成功能和布 置的要求，也有一个是否易于维修、保养的人—机关系问题。 3. 零件设计主要是满足总成的设计要求并解决强度、寿命和生产技 术问题。
掌握动车组车辆强度设计相关理论。
掌握动车组车辆的零部件强度设计方法。
2.参考文献
教 材： 商跃进.动车组车辆构造与设计.成都：西南交通大学出版社，2010 参考资料： 1. 严隽耄.车辆工程.北京：中国铁道出版社，1999
2. 米彩盈.铁道机车车辆结构强度.成都：西南交通大学出版社，2007 3. 赵洪伦.轨道车辆结构与设计. 北京：中国铁道出版社，2009 4. 张曙光.高速列车设计方法研究.北京：中国铁道出版社 , 2009.01 5. 赵邦华.车辆设计手册（转向架）。戴繁荣.机车强度设计 6. 网上资料；期刊资料等。
B、技术设计任务
技术设计阶段进一步确定产品结构和技术经济指标。以图、系统图、明细 表，说明书等形式表示出来。技术设计是产品设计与工艺装备、物资供应的 结合点，是搞好工程图设计的技木依据。技术设计阶段应完成的工作有: 1. 车辆总体及主要零部件的强度、刚度及性能参数计算、分析和实验。
2. 确定设计产品的零部件具体结构、尺寸和配合，并绘制出车辆总图、必 要的大部件组成图、主要零件图、零部件间的关系尺寸和运动位置图。
（2）课程的意义
产品设计和创新是企业立足之本，作为车辆工程技术方面的 高级专业人才，无论从事哪项具体工作作，都会以不同的方式不 同程度地涉及到产品设计与创新。尤其是设计与制造环节的工程 技术人员熟练地掌握现代设计方法，才能创造出综合性能优良的 产品。
（3）课程目标
掌握动车组车辆设计的相关知识；
掌握动车组车辆总体设计方法；
（2）车辆设计类型
车辆设计工作由设计技术任务书下达后开始，一般经过方案设计、 技术设计和施工设计三个阶段。
A.按设计顺序分 B.按设计内容分
A.按设计顺序分
•方案设计阶段
在方案设计阶段，参加具体设计工作的人员较少，设计工作带有轮廓 性质，可作一个或数个方案。为说明方案在技术上的可行性，应有设计总图 （草图）及必要的性能说明。
•技术设计阶段 方案经讨论及上级主管部门审批通过后，即进入技术设计阶段。它是在
上一阶段设计的基础上对设计内容的进一步细化，对各大部件的进行结构设 计、强度分析和必要试验，并编写分析报告和相关试验报告。
•施工设计阶段 在施工设计阶段将完成各零、部件的工作图，工作全面展开，这时须要
协调、解决的多数属于零件与部件之间的问题。在设计最后阶段总体设计的 工作是在各部件的详细资料的基础上重新绘制车辆总图、编写设计说明书及 其它有关的技术文件。
兰州交通大学机电学院机车车辆系 商跃进
课程简介
1.课程之的 2.参考文献 3.内容（现代设计方法应包括计算机辅助设计、机电产品造型设计、计算机辅助工程、优化
设计、可靠性设计和摩擦学设计等。重点讨论车辆计算机辅助设计cAD、车辆计算机辅助工程CAE、车辆优化 设计、车辆可靠性设计、车架动态设计等）
4. 必要的结构性能参数及强度计算(或估算)，车辆纳入限界和车 辆进入曲线计算，客车的重量均衡估算等;
5. 车辆主要技术经济指标，并与国内外同类产品的比较;
6. 新技术新结构及关键性零部件的先期试验计划，试验结构的设 计，试验大纲编制，并进行必要的性能试验，
7. 材料的主要规格，以及标准化的综合要求等。
2、车辆设计任务书
设计任务书是产品设计工作的依据，一般设计任 务书的内容包括6项:
1.产品用途（客运/货运、高速/普速）；
2.基本技术条件(轨距、构造速度、限界等)；
3.主要技术参数（固定轴距、车辆定距等）；
4.车辆零部件的型式与要求
• 车体型式与要求； • 转向架的型式与要求； • 制动装置的型式与要求； • 车钩缓冲装置的型式与要求； • 车辆设备的型式与要求( 客车的供电设备、采暖及空调设备、
（3）车辆设计任务
车辆总体设计从设计的前后顺序，一般 可分为三个阶段:
A、方案设计 B、技术设计 C、施工设计
A、方案设计任务
本阶段应完成的工作：
1. 车辆主要规格和性能说明文件；
2. 车辆总体布置图。客车应包括平面布置图，立面布置图、钢结 构梁柱布置图和车下设备布置图等；
3. 特殊的或关键性的零部件；