第三节　城轨车辆的主要技术参数及基本组成

一、城轨车辆的基本组成

一般地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车等多种形式。而轻轨车辆一般也有3种形式：4轴全动车、6轴单铰接式车和8轴双铰接式车。

城市轨道交通车辆尽管形式不同，均可由车体、转向架、制动系统、牵引缓冲连接装置、电气牵引系统、列车辅助供电系统和内部设备、乘客信息系统、列车信息网络控制系统等组成。

1.车体

车体是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一，坐落在转向架上。分有司机室和无司机室车体两种。它除了载客之外，几乎所有的机械、电气、电子等设备都安装在车体的上部、下部及内部，驾驶室也设置在车体中。车体一般由底架、侧墙、车顶、前端、后端等组成。车体最初由普通碳素钢制造，为了减少腐蚀，提高使用寿命，耐候钢制造的车体得到广泛应用。为实现车体的轻量化，现代城市轨道交通车辆多由不锈钢、铝合金制造，并且采用模块化生产工艺。车体的个别部位（如前端等）也可采用有机合成材料制造。

车体要有隔音、减振、隔热、防火以及尽可能保证乘客安全的措施。

2.转向架

转向架位于车体与轨道之间，是保证车辆运行质量、保证动力性能和运行安全的关键部件，是支撑车体并担负车辆沿轨道走行的支撑走行装置。转向架有动力转向架和非动力转向架之分，一般由构架、轮对、悬挂系统、减振装置、基础制动装置、传动装置等组成。对于动力转向架还装设有牵引电机及齿轮传动装置。动车的牵引电机、变速机构等都装在转向架上。

转向架引导车辆沿着轨道行驶和承受与传递来自车体及线路的各种载荷并缓和其动力作用。地铁、轻轨车辆转向架一般利用转向架轮对踏面与钢轨的黏着力产生牵引力和制动力，利用车轮的轮缘与钢轨使车辆沿着轨道行驶；跨座式单轨车辆转向架由走行轮、导向轮、稳行轮代替地铁、轻轨车辆的钢制车轮，走行轮为充氮气的钢丝橡胶轮胎，导向轮、稳行轮是充压缩空气的尼龙丝橡胶轮胎；磁浮车辆是由直线电机推动车辆行驶，用悬浮、导向电磁铁进行车辆的悬浮和导向。

3.制动系统

制动装置是使车辆减速、停车，保证列车安全运行所必不可少的装置。不仅在动车上设制动装置，而且在拖车上也要设制动装置，这样才能使运行中的车辆按需要减速或在规定的距离内停车。城市轨道交通车辆制动装置除常规的机械制动（也称摩擦制动）装置外，还要求具有电制动（再生制动、电阻制动）功能，并且应充分发挥电制动能力。制动装置包括机械部分、空气管路部分和电气控制部分。另一方面电制动和机械制动要能够协调配合。

城市轨道交通车辆的制动形式有摩擦制动和电制动两种，摩擦制动有压缩空气为动力的闸瓦制动、盘形制动，还有用电磁铁与钢轨的作用力进行制动的轨道电磁制动；电制动有再生制动和电阻制动。电制动是在车辆制动时将牵引电机变成发动机将列车动能变为电能，再生制动是将这种电能反馈到电网供给其他列车试验，电阻制动将电网不能吸收的电能通过电阻器将其转变为热能散发到大气。

摩擦制动的压缩空气动力由车辆的供气系统供给。供气系统主要由空气压缩机、干燥过滤器、压力控制装置和管路组成，还向空气弹簧等需要压缩空气的设施供气。

目前我国城轨车辆采用模拟式直通电空制动系统，可与牵引、TCMS（列车控制管理系统）和ATC等系统协调配合。

4.牵引缓冲装置

城市轨道交通车辆都是多节车辆运行，车辆编组成列运行必须借助于连接装置，即所谓车钩。为了改善列车纵向平稳性，一般在车钩的后部装设缓冲装置，以缓和列车冲动，另外还必须连接车辆之间的电气和空气的管路。连接装置由车钩、缓冲器、电气连接及风挡、渡板两部分组成。

5.电气牵引系统

车辆电气牵引系统包括车辆上的受流器和各种电气牵引设备及其控制电路。

受流装置就是接受供电的装置。一般城市轨道交通车辆采用直流供电分750V和1500V两种。直流750V供电采用笫三轨供电，在车辆的转向架上装有受流器。直流1500V供电采用架空线接触网式供电，车辆采用受电弓滑块受流。

受流装置按其受流方式可分为以下5种形式：

（1）杆形受流器：外形为2根平行杆，上部有2个受电轨（导线），一“正”一“负”，广泛应用于城市无轨电车。

（2）弓形受流器；形状如“췍”，属上部受流，弓可升可降。上部与一根导线接触，与下面的导轨（钢轨）构成电流回路。一般用于城市有轨电车。

（3）侧面受流器：在车顶的侧面受流，又称为“旁弓”，多用于矿山装货物的电力机车上。

（4）轨道式受流器：从底部导电轨受流，又称第三轨受流。这时列车周围空间可得到充分利用。通常用于速度较高且在隧道内运行的列车。北京地铁和欧美大部分城市地铁均采用这种受流方式。

（5）受电弓受流器：属上部受流，形状如“▽”，弓可升降。适用于运行速度较高的干线电力机车，上海地铁和广州地铁均采用这种方式。

车辆牵引系统由直流电气牵引系统和交流牵引系统两种。

车辆电气牵引系统采用直流牵引电机，虽然它有重量重、体积大、维修量大的缺点，但由于具有调速容易的有点，曾得到广泛的应用。随着电力电子技术和微电子技术的高速发展，采用交流调频调压（VVVF）技术效率高、性能好，目前几乎所有车辆都采用交流牵引电机和VVVF控制的交流电气牵引系统。车辆交流电气牵引系统的控制方式是采用微机控制的交流调频调压（VVVF）技术，牵引逆变器主要由输入滤波器、三项逆变线路、制动斩波线路和控制线路组成。

6.列车内部设备和辅助供电系统

车辆内部设备包括服务于乘客的车体内的固定附属装置和服务于车辆运行的设备装置。属于前者的有：车电、通风、取暖、空调、座椅、拉手等。服务于车辆运行的设备装置大多吊挂于车底架，如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、电动空气压缩机组、总风缸、电源变压器、各种电气开关和接触器箱等。

城市轨道交通车辆上的辅助设施如车厢通风、空调及牵引等系统设备的通风和空气压缩机电机、照明（采用交流电源）等交流负载，以及乘客信息系统、列车控制系统、车辆及其子系统控制系统、电动车门驱动装置、蓄电池充电器、照明（采用直流电源）等交流负载，都是由车辆辅助供电系统供给电源。辅助供电系统主要由辅助静态逆变器、充电器、蓄电池三大部分组成。

7.乘客信息系统

城市轨道交通车辆乘客信息系统向乘客提供列车运行信息、安全信息和其他公共信息，如列车的终点站、停车车站、换乘信息等；在列车发生故障或事故时，向乘客提供回避危险的只会、指导信息等。乘客信息系统包括广播、列车运行线路电子显示图、LED显示器、VCD显示器，以及各种文字、图示固定信息。向乘客播报和显示的各种形式的信息应简洁、明了，还有正确并同步，避免对乘客产生误导。

8.列车信息网络控制系统

列车信息网络控制系统主要由列车信息中央装置、列车信息终端装置、列车信息显示器（含IC卡架等）以及车内各种设备的监控、诊断和显示装置等组成。其作用是对整个列车的牵引、制动和车内所有设备进行控制、监测和诊断。

二、城轨车辆的主要技术参数

车辆技术参数是概括说明车辆技术规格的某些指标，是从总体上表征车辆性能及结构的一些参数，一般分性能参数与主要尺寸两大类。

（一）车辆性能参数

1.自重、载重及容积：自重为车辆车身的全部质量；载重即车辆允许的正常最大装载质量，均以t为单位。容积即表示装载空间，以m3为单位。

2.构造速度：指车辆设计时，按安全及结构强度等条件所允许的车辆最高行驶速度。车辆实际运行速度一般不允许超过构造速度。一般地铁车辆构造速度vg=80～100km/h，轻轨车辆的vg=70～80km/h。

3.轴重：是指按车轴型式及在某个运行速度范围内该轴允许负担的并包括轮对自身在内的最大总质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计标准有关。一般，地铁车辆的轴重为12～16t，轻轨车辆的轴重为10～12t。

4.每延米轨道载重：是车辆设计中与桥梁、线路强度密切相关的—个指标，同时又是能否充分利用站线长度、提高运输能力的一个指标，其数值是车辆总质量与车辆全长之比。城市轨道车辆进参数按设计任务书规定。

5.通过最小曲线半径：指配用某种型式转向架的车辆在站场或厂、段内调车时所能安全通过的最小曲线半径。当车辆在此曲线区段上行驶时不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体底架或与车下其他悬挂物相碰。

6.轴配置或轴列数：表示动轴与非动轴等排列情况，而所谓轴列式是指用英文字母或数字来表示车辆走行部结构特点的一种简单方法。通常，英文字母表示动轴数（如B：2根动轴，C：3根动轴等），数字表示从轴数（2：2根从轴，3：3根从轴等）。例如4轴动车，设两台动力转向架，则轴配置记为B-B。6轴单铰轻轨车，两端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，其轴配置记为B-2-B。8轴单铰轻轨车，两端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，其轴配置记为B-2-2-B。

7.最大启动加速度；平均启动加速度；最大制动减速度。

（1）最大启动加速度，是指列车在启动过程中所能达到的最大加速度。

（2）平均启动加速度，是指列车速度从0增至某一速度（一般为30～36km/h）之间的平均加速度，一般情况下：地铁车为0.9～1.0m/s2；轻轨车为0.8～1.3m/s2。

（3）平均制动减速度，是指列车在额定载荷下，自最大运行速度制动减速直至停车过程中的平均减速度，一般：

地铁车：常用制动时的平均减速度≥1.0m/s2；紧急制动时的平均减速度≥1.2m/s2。

轻轨车：常用制动时的平均减速度≈1.2m/s2；紧急制动时的平均减速度，带磁轨制动时≈2.0m/s2，不带磁轨制动时≈1.4m/s2。

8.单位自重功率指标：整车总功率与整车自重之比。一般在10～15kW/t间。

9.供电电压；最大网电流；牵引电机功率。

目前世界上地铁发展较早的城市，其供电电压大多采用直流750V，个别也有采用直流600V的。北京地铁采用直流750V，而上海和广州地铁均采用直流1500V。

最大网电流是指供电电网的最大允许电流。

牵引电机功率由列车运行工况决定，单电机功率通常为：地铁车200～250kW，轻轨车150～200kW。

10.制动形式，有摩擦制动、再生制动、电阻制动以及磁轨制动等多种形式。

11.坐席数及每平方米地板面积站立人数。

坐席数根据车内布置情况确定。通常为了增加车身容量，城轨车辆基本采用沿车长方向两侧纵向排列的方式。

一般情况下，单位地板面积站立人数为：额定时6人/m2，超员时9人/m2。

（二）车辆的主要尺寸

车辆的主要尺寸除车辆全长外，还有以下几项（具体可以参见表1-1）。

（1）车辆定距：车辆两相邻转向架中心之间距离，车辆定距多在20000mm之内。

（2）转向架固定轴距：不论是二轴转向架或是多轴转向架，同一转向架最前位轮轴中心与最后位轮轴中心线之间的距离称为转向架固定轴距。

一般地铁车辆的轴距≤2500mm，而轻轨车辆的轴距为1800～2100mm。

（3）车辆最大宽度、最大高度；车辆最大宽度指车体最宽部分的尺寸；车辆最大高度指车辆顶部最高点离钢轨承平面之间的距离。这两个尺寸均需符合车辆限界的要求。

（4）车体长、宽、高：又有车体外部与内部之别，但车体内部的长、宽、高必须满足旅客乘坐等要求。

（5）车钩中心线距轨面高度：简称车钩高。它是指车钩钩舌外侧面的中心线至轨面的高度。我国铁路规定新造或修竣后的空车标准车钩高为880mm，城市轨道车辆的车钩高无统一的标准，上海地铁车辆定为720mm，北京地铁车辆为670mm。

（6）地板面高度：地板面距轨面的高度与车钩高一样，均指新造或修竣后空车的数值。它将受到两方面的制约，一是车辆本身某些结构高度的限制，如车钩高及转向架下心盘面的高度；另一方面又与站台高度的标准有关，例如上海地铁车辆地板面高为1.13m，北京地铁车辆为1.053m。