第5章 城轨车辆车体结构_图文

第五章 城轨车辆车体结构
车体是容纳乘客、司机的部分,又是安装和连接其他设 备及组件的基础。一般车体由底架、侧墙(壁)、端墙(壁)、 车顶及门、窗组成。 车体应具有足够的强度以确保乘客安全,同时还应具有 隔热、隔音性能,并须安装座椅、扶手和通风等设施。

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教学内容
?车体的类型及特征

?车体轻量化结构
?车体内装与设备

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车体的组成

车体承载结构:底架、侧墙、端墙、车顶等
车内设备:车门窗、空调、照明、通风、内装等

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§5-1 车体的类型及特征 一、车体的类型:
① 底架承载结构 ② 侧壁和底架共同承载结构

③ 整体承载结构

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1、底架承载结构-全部载荷均由底架来承担 中梁和侧梁都比较强大 中、侧梁都制成中央断面比两端大的鱼腹形 平车和长大货车

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2、侧壁和底架共同承载结构 中梁不需要制成鱼腹形梁,侧梁的断面尺寸较小 桁架式结构 板梁式结构

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3、整体承载结构 底架、侧端墙、车顶共同承载 由很多纵向梁及横向梁组成一个个钢环 底架的中梁轻巧,甚至可以取消波纹地板

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二、城轨车辆车体特征
1)一般为带有司机室车辆和中间车,以及动车与拖车之分。 2)由于服务于市内公共交通,在车内的平面布置上有其特征,

例如座位少,车门多且开度大,内部服务于乘客的设备较简
单等。 3)重量的限制较为严格,特别是高架轻轨车和独轨车,要求 轴重小,以降低线路的工程投资。

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4)使车体轻量化。 5)对车体的防火要求严格,特别是运行于地下隧道的地

铁车辆,一旦发生火灾后果不堪设想。在车体的结构及
选材上采用防火设计和阻燃处理。

6)对车辆的隔音和减噪有严格要求,以最大限度地降低
噪声对乘客和沿线居民的影响。 7)由于用于市内交通,对车辆的外观造型相色彩都有美 化相与城市景观相协调的要求。

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三、对车体的要求
1、足够的强度和刚度 应力与变形满足要求;

承受一定的撞击;
弹性体自振频率;

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2、尽量减轻自重 整体承载结构 新材料(铝合金、不锈钢、复合材料)

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3、良好的空气动力性能(高速客车) 外形流线形,减小空气阻力; 密封性好,减小客室内压力波动;

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隧道内的压缩波和隧道出口的微气压波

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§5-2 车体结构
梁柱结构和型材结构 1、梁柱结构(钢材料) 纵向梁、横向梁、立柱 蒙皮

焊接

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组成 底架 侧墙 车顶 端墙

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钢结构车体承载结构的特点: 1)整体承载结构 梁柱结构+蒙皮 2)封闭的环 ① 侧墙立柱 ② 底架上横梁 ③ 车顶横梁 3)环之间用纵向梁连接 ① 底架侧梁(底架中梁) ② 车顶侧梁 ③ 底架波纹板(梁) ④ 侧墙纵向梁 ⑤ 车顶纵向梁 4)工艺性好(耐侯钢) 5)重量较大
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2、型材结构(铝合金) 挤压型材 挤压型材焊接形成底架、侧墙等部件; 各部件之间通过焊接、铆接、螺栓连接

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一、传统城轨车辆车体结构(梁柱结构)

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1、底架

其中最重要的承力件为侧梁,其断面为槽钢.

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侧梁: 作为底架结构中最主要的承力部件和连接构件; 作为侧墙结构中的主要承力部件和安装基础
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牵引梁: 由两根槽钢及上下盖板组焊而成,用于安装车钩缓 冲装置并传递纵向力。

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枕梁:

由钢板焊接而成的闭口箱形断面。
其它各横梁的作用:

将牵枕缓冲结构与侧梁联结起来形成底架钢结构,从
而保证底架的足够的强度和刚度,以承受作用于底架上

的各种载荷;
作为平地板和纵向波纹板的支撑,在纵向力作用下防

止平地板和纵向波纹地板的失稳。
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2、侧墙 侧墙由上、下侧梁、水平纵梁、立柱、窗框纵梁等 组成的框架结构。

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3、车顶 车顶是由上边梁、车顶弯梁、车顶纵向梁、空调机 组安装座平台和水箱盖等组成钢骨架,再在骨架外面焊有 车顶板,共同组成车顶钢结构。

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4、端墙

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端墙

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5、风挡装置(折棚装置)

铁风档和橡胶风挡。
1)铁风挡

铁风挡由挡框总成、渡板及缓冲装置、叠板弹簧总
成、磨耗面板和风挡胶皮5部分组成。

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2)橡胶风挡 由立橡胶囊总成、横橡胶囊总成、防晒板总成,橡 胶垫、渡板总成和缓冲装置等组成。

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橡胶风挡的优点: ① 应用广,能满足各种车辆的需要;

② 具有特殊形状的弹性橡胶囊和密封垫,可防止雨水、
尘土等进入; ③ 具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向柔性,以适应 车辆通过曲线和振动等; ④ 噪音小,橡胶风档对车体的气密性好,可以降低车 内噪声。

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二、我国自已制造的几种地铁车辆车体结构介绍
1、DK8型地铁电动客车

DK8型地铁电动客车是长客厂1982年为北京地铁 制造的,共制造52辆。

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1)整车参数 车辆自重: 车辆全长: 车体长: 车辆定距: 车体宽: 车顶距轨面最大高度: 构造速度:

33.5t 19520mm 19000mm 12600mm 2600mm 3509mm 80km/h

平均速度:
起动加速度: 制动减速度:
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36km/h
≥0.9m/s2 ≥1.0m/s2
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2)车体结构简介 采用无中梁波纹地板薄壁筒型整体焊接结构。钢结 构材质均为碳素结构钢,并经防腐处理。 底架牵引梁 侧梁 20号槽钢 18号槽钢

端梁
金属地板 车顶板 侧墙板

18号槽钢
2mm波纹板 2mm 2.5mm

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2、DK20型鼓型地铁电动客车 1)总体说明 ① 全车为6辆编组,MC+M+M+M+M+MC ② 第三轨受电,750V ③ 采用鼓形车体

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2)车体结构 ① 采用无中梁波纹地板薄壁筒型整体焊接结构; ② 采用低合金耐候钢; ③ 梁柱多采用“[”形断面;

④ 客室内板采用玻璃钢。

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3、北京复八线交流传动电动车组 1)总体说明 动车编组形式:(Mc-T)+(M-T‘)+(T-Mc) VVVF可变电压和可变频逆变器控制的交流传动系统;

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列车型号 制造厂家

DKZ4 长客股份 北京地铁车辆厂

编组方形式 受电方式 额定线网电压(V) 车体宽度级别
外形尺寸(mm)长×宽×高

Mc-T + M-T' + T-Mc 第三轨上部接触受电
750V 鼓型宽体C型车 19600(Mc), 19000(T, M) * 2800 * 3510

转向架中心距(mm) 固定轴距(mm) 车轮直径(mm) 车钩高度(mm)
车辆自重(吨t)
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12600 2200 840 660 Mc: 33.5, M: 32.1, T: 26.9, T': 24.3
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最高运行速度(km/h) 牵引电机功率(kw)

电动机形式 调压方式 平均加速度(m/s2) 平均制动减速度(m/s2) 座位数 额定载客数(人) 车体 通风方式 车厢间通道 每节车厢乘客门数
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80 180 交流电动机 VVVF+GTO 0.83 0.94(常用), 1.2(紧急) 36(Mc), 47(M, T) 230(Mc), 245(M, T) 钢 电风扇强制通风 推拉式通道门

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车门宽度/高度(mm)

车门形式
乘客信息系统

1300/1800 气动内藏式滑动门 列车广播,实时新闻,乘客监 视系统

车辆自编号 生卒年份
备注

S401~S431 1998 S401~S419为长春客车厂 制造,S420~S431为北京 地铁车辆厂制造。样车S401

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2)车体结构 采用无中梁波纹 地板薄壁筒型整 体焊接结构; 材料:耐候钢板, 低碳合金钢 内饰:玻璃钢 隔热隔音材料。

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三、轻量化车体结构
1、概述 1)城轨车辆车体轻量化的意义: ① 降低运行阻力,节省牵引和制动力; ② 减小对轨道的压力,从而减少车轮和轨道的磨耗; ③ 减少车辆和线路的维护保养; ④ 直接减少车辆材料的消耗。

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2)城轨车辆车体结构轻量化的措施(结构、材料) 采用不锈钢材料(减少1~2t)、铝合金材料(减少3~5t)
项目 单位重量 车体价格 车体材料 (P)
AC52含 铜钢 1

车体承载 结构重量 (m)
1 0.85

车体结构 材料价格 (P×m)
1 2.76

制造费 用 (C)
1 0.88

车体结构 总费用 (G)
1 1.05

18.8Cr不 4.8 锈钢 AC52含 铜钢 AGS铝合 金6005 挤压型材
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0.65

5.33
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0.57

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2、铝制车体 1)铝制车体的结构型式 ① 钢结构车体一般采用梁柱承载结构。 ② 全铝结构的车体一般均采用挤压型材组合结构

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2)钢和铝材料的力学性能比较

① 从铝合金的机械性能可知,其密度和弹性模量仅为钢
的三分之一,所以铝制车体一般可比钢车体减轻1/4— 1/3。 ② 为弥补铝的弹性模量较低所带来的缺点,常将车体构 件制成中空截面的大型挤压铝型材以使材料得到最充 分的利用。

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3)铝制车体的结构

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铝合金车体的结构特点与优点:

采用铝合金型材焊接而成的承载式车体。
骨架: 大型中空铝合金挤压型材 板: ?大型中空铝合金挤压型材(双面铝合金型材) ?带加强筋的单面铝合金板材

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车体采用中空截面大型挤压铝型材的优点为:

① 与钢结构相比,制造时焊缝数量大为减少、焊接工作量可
减少40%~60%,焊接变形易于控制,制造工艺简单; ② 可根据结构强度要求制成不同截面形状的挤压材,从而使 材料得到更充分的利用; ③ 车体的自重大为减轻,与钢制车体相比自重可降低

1/4~1/3 ;
④ 耐腐蚀性优良,使用寿命长、检修工作量少; ⑤ 简化生产过程,节约制造工时,降低生产成本。
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3、上海地铁车辆车体结构 1)总体说明 编组形式:A-B-C-C-B-A A-带司机室的拖车; B-带受电弓的动车; C-不带受电弓的动车。

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车辆主要技术参数
车辆全长 车体长 车辆定距 车体宽 24140/22 车辆自重 800 23540/22 有效载重 100 15700 3000 载客能力 受电电压 构造车速 36t 24.6t 248 1500V 80km/h

车顶距轨面 3800 最大高度 地板面距轨 1130 面高度

起动加速度 0.9m/s2

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2)车体结构 ① 采用铝合金承载式车体。 ② 由底架、侧墙、车顶、端 墙组成封闭筒型结构

③ 大型中空挤压型材,

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铝制车体的结构-底架

车体底架设计成上拱型,在空载状态下车体中央位置最
大上挠度为l0mm,在满载时地板面保持水平,即挠度 为零;

由侧梁、地板梁、枕梁、牵引梁和端梁组成,大部采用
大型中空截面挤压铝型材拼焊而成; 在A车司机室端底架的前端设有撞击能量吸收区;

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无中梁结构,在两枕梁之间设地板梁和

侧梁而无横梁,垂向载荷和纵向力均由地
板梁和侧梁承担; 牵引梁 电缆及管路孔
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地板梁在其横向由5块形状较复杂的中空截面的挤压型材焊 起来,高度为70mm,其上下翼板之间有6块斜筋板和一块 腹板,每块地板梁下部还设有2对安装车下设备的吊挂座

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底架侧梁为高325mm、

宽212mm的形状复杂的
铝合金挤压型材,在两

腹板之间有多块斜筋板
和隔板,由于侧梁在车

体中受力较大,其壁厚
为4mm,个别地方达

6mm及12mm
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侧墙:从组装工艺上,侧墙不作为独立的整体部件,而 是将一个车窗的窗框、窗下侧壁及其左右窗间壁或门间 壁做成一个部件及两端2块侧壁,直接与底架、车顶组装

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车顶:由复杂形状断面的两端小圆弧部分挤压型材和中 部大圆弧部分铝合金挤压车顶板组成

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端墙

铝合金的焊接:惰性气体保护焊
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4、巴黎地铁车辆车 体结构 采用铝合金型材焊接 而成的承载式车体。 骨架:大型中空铝合 金挤压型材

板:
底架,大型中空铝合 金挤压型材(双面铝 合金型材) 其它,带加强筋的单 面铝合金板材。
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5、德国Duewag公司城 轨车辆车体结构 采用铝合金型材焊接而成 的承载式车体。 骨架:大型中空铝合金挤 压型材 板: 底架,大型中空铝合金挤 压型材(双面铝合金型材) 其它,带加强筋的单面铝 合金板材。

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6、国外高速列车车体结构 1)德国ICEI高速列车车体结 构 采用铝合金型材焊接而成的承 载式车体。 骨架:大型中空铝合金挤压型 材 板: 底架,大型中空铝合金挤压型 材(双面铝合金型材) 其它,带加强筋的单面铝合金 板材。
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2)法国TGV高速 列车车体结构 采用耐候钢焊接 而成的承载式车 体。 骨架:型钢

板:薄耐候钢板
底架、车顶,波 纹板; 其它,平板。

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3)日本新干线300 系列高速列车车体结 构

采用铝合金型材焊接 而成的承载式车体。 骨架:大型中空铝合 金挤压型材 板: 底架,大型中空铝合 金挤压型材(双面铝 合金型材) 其它,带加强筋的单 面铝合金板材。
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4)CRH2动车组车体简介 采用铝合金型材焊接而成 的承载式车体。 骨架:大型中空铝合金挤

压型材
板:大型中空铝合金挤压 型材(双面铝合金型材)

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§5-3 车体内装与设备 一、车体内装
定义:车体钢结构以内到内侧墙、内顶板及地板布所包络 部分. 作用:隔热、隔声、阻燃 分类:分为底架、侧墙、端墙、车顶 结构特点:考虑车体结构与车内设备
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1、底架内装 地板布:PVC 地板:复合铝板 减震:橡胶件 阻尼浆

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2、侧墙和端墙 ?墙板;复合铝板 ?隔热、隔声:矿渣棉

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3、车顶内装 ?与侧墙相同 ?空调风道与风口 ?灯具

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二、车内设备
1、车门 1)车门-内藏门

① 车门在侧墙内部
② 滑轮、钢丝绳、导轨 双向风缸、解锁气缸

③ 风缸内两种活塞、开始关门大活塞作用,压力大,速 度快,接近关闭时,小活塞起作用,压力小,速度 慢;

④ 紧急解锁装置。
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2)车门-外挂门 ① 结构与内藏门相似

② 车门位于车体外边

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3)车门-塞拉门 平移、塞紧和外移

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① ② ③ ④

门板与车体表面平齐,美观; 空气阻力小; 密封性好,减少车内噪声; 高速客车选用;

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2、车窗

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3、空调装置

将车外新鲜空气和车内再循环空气,除尘、冷
却、加热、加湿后送入车内,并将车内污浊空气排

出;
① 通风系统; ② 空气冷却系统; ③ 空气加热系统; ④ 空气加湿系统
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结构原理

?
?

单元式
总送风量

主要参数

?
?

新风量
制冷量

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气流组织

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4、客室 ① 座椅(纵向)

② 立柱
③ 扶手

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5、司机室

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6、车门-逃生门

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思考题
① 车体的结构形式有那些型式,各自特点?

② 城市轨道交通车辆的车体特征;
③ 对车体有那些要求? ④ 钢结构车体承载结构的特点是什么? ⑤ 铝合金车体的结构特点与优点? ⑥ 车体怎样进行材料和结构的轻量化;

⑦ 车门的类型及特点;
⑧ 城轨车辆车体轻量化的意义
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