单元小结

图1．1　地铁车辆

图1．2　磁悬浮列车

图1．3　单轨车辆

二、城市轨道交通列车编组

城市轨道交通车辆是带有动力牵引装置的电动列车，兼有牵引和载客两大功能。车辆在运营时一般采用动拖结合，固定编组，形成电动列车组。动车和拖车通过车钩连接成一个相对固定的编组称为一个（动力）单元，一列车可以由一个或几个单元编组而成。

我国城市轨道交通列车编组主要形式为六辆编组和四辆编组。六辆编组动拖比为“三动三拖”“四动二拖”；四辆编组动拖比为“二动二拖”“三动一拖”。例如：

广州地铁1号线每一列车由6节车辆组成，采用“四动二拖”形式，6节车有A、B、C三类车各两辆（此处A、B、C不是按车体尺寸分类），编组为：－A倡B倡C＝C倡B倡A－。A车为拖车，一端设有驾驶室，车顶上装有受电弓，车下装有一套空气压缩机组。B车和C车均为动车，结构基本相同。其中，“－”表示全自动车钩；“＝”表示半自动车钩；“倡”表示半永久车钩。

重庆市轨道交通1号线和6号线均采用地铁车辆，六辆编组，动拖比为“四动二拖”，编组形式为：＝Tc倡Mp倡M＝M倡Mp倡Tc＝。其中，“Tc”表示带司机室的拖车；“Mp”表示带受电弓的动车；“M”表示不带受电弓的动车；“＝”表示半自动车钩；“倡”表示半永久车钩。

重庆市轨道交通2号线采用跨座式单轨车辆，有四辆编组和六辆编组两种形式列车，其中每列车动力转向架占转向架总数的“3／4”，具体编组形式为：“×Mc＋M＋M＋Mc×”和“×Mc ＋M＋M＋M′＋M＋Mc×”。其中，“Mc”表示带司机室动车（带有1个非动力转向架及1个动力转向架）；“M”表示带动车（带有2个动力转向架）；“M′”表示不带司机室的动车（带有1个动力转向架和一个非动力转向架）；“×”表示密接式车钩；“＋”棒状式车钩。

三、城市轨道交通车辆的标识

一般每节城轨车辆都有属于自己的固定编号，但各城轨车辆制造商或运营商的编号方式不一样。以上海地铁车辆为例，上海地铁1号、2号线车辆的编号由5位数组成，采用YYCCT形式，其中YY为车辆出厂的年份，CC为出厂时这一年的同类型车辆的生产顺序号，T为车辆类型代号，其中“1”表示自身无动力，依靠有动力的车辆推动或拖动的拖车，“2”表示转向架上装有牵引电动机，无司机室，车顶装有受电弓的动车，“3”表示转向架车。

例如：重庆市轨道交通地铁和单轨车辆编号由6位数组成，编号前两位数字为线路编号，第3、4、5位数字代表列车编号，末位数字代表车厢号。060016表示为6号线第1列车第6车厢。

1．车端、车侧的标识定义

（1）车辆的车端、车侧的定义

①车端。每辆车的1位端按如下定义：A车1位端是带有全自动车钩的一端；B车1位端是与A车连接的一端；C车1位端是连接半永久牵引杆的一端。另一端就是2位端，如图1．4所示。

②车侧。人立于车辆的2位端，面向1位端，则人的右侧就称为该车辆的右侧，人的左侧也称为该车辆的左侧，如图1．4所示。

（2）列车的车侧定义

列车的车侧定义与车辆的车侧定义是不同的。它是以司机为主体，司机坐于列车驾驶端座位上，司机的右侧即为列车的右侧，左侧为列车的左侧。换句话说，是按列车的行驶方向来定义的，这与公路上汽车按行驶方向定义左右侧是相同的，如图1．4所示。

图1．4　车端、车侧的标识定义

2．车门、座椅的编号

（1）车门编号

门页的编号：自1位端到2位端，沿着每辆车的左侧为由小到大的连续奇数，即1，3，5，7，9，11，…，17，19；右侧为由小到大的连续偶数，即2，4，6，8，10，12，…，18，20。车门的编号则由该车门两个门页的号码合并而成：自1位端到2位端，左侧车门的编号为1／3，5／7，9／11，…，17／19，而右侧车门的编号为2／4，6／8，10／12，…，18／20，如图1．5所示。

（2）座椅编号

座椅编号的方式与车门类同，每辆车有8个座椅纵向排列在车辆内部的两侧。自1位端到2位端，这些座椅的编号是从1到8，左侧是奇数，右侧是偶数，如图1．5所示。

图1．5　车门、座椅的编号

四、城市轨道交通车辆组成

城市轨道车辆根据城市轨道车辆的用途及特点由以下几个部分组成：车体、转向架、车端连接装置、制动装置、风源系统、通风空调系统、内装及车辆设备、受流装置、车辆电气牵引系统和辅助电源系统、列车监视控制系统和列车控制系统等部分组成。

1．车体

车体分为有司机室车体和无司机室车体两种，坐落在转向架上。除了载客之外，还是其他设备的安装基础，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内。近代城轨车辆车体均采用整体承载的钢结构或轻金属结构，以期达到满足强度、刚度要求的同时最大限度地减轻自重。车体一般由底架、侧墙、车顶、前端、后端、车门等组成。

2．转向架

转向架是车辆的走行装置，安装于车体与轨道之间，用来牵引（对动力转向架而言）和引导车辆沿轨道行驶，承受并传递车体与轨道之间的各种载荷并缓和其动力作用，它是保证车辆运行品质的关键部件。一般由构架、轮对轴箱装置、悬挂系统、牵引装置、齿轮传动装置和制动装置等组成。城轨车辆转向架有动力转向架和非动力（拖车）转向架之分，动力转向架还装有牵引电机及传动装置。

3．车辆连接装置

城市轨道车辆由多辆编组，车辆之间设有连接装置。连接装置由车钩、缓冲器、电气联接、气路联接及贯通道等部分组成。车钩缓冲器的作用是连接车辆减少车辆间的纵向冲撞。为了便于相邻车辆间乘客的流动，调节客室的疏密，现代车辆之间采用贯通道式，故设有风挡及渡板。

4．制动装置

制动装置是保证列车运行安全所必不可少的装置。不管是动车还是拖车都设有制动装置，它可以保证运行中的列车按需要减速或在规定的距离内停车。城轨车辆制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动和磁轨制动等先进的装置。

5．受流装置

从接触导线（接触网）或导电轨（第3轨）将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。

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

杆形受流器外形为两根平行杆，上部有两个受电轨（导线），广泛用于城市无轨电车。

（2）弓形受流器

弓形受流器形状如“”，属上部受流，弓可升可降，其接触有一根导线，下面有导轨构成电路，用于城市有轨电车。

（3）侧面受流器

侧面受流器在车顶的侧面受流，又称为“旁弓”，多用于矿山的电力机车上。

（4）轨道式受流器

轨道式受流器从底部导电轨受流，又称第3轨受流，空间可得到充分利用，多用于速度较高的隧道列车运行。北京地铁及目前欧美大部分地铁均采用这种受流方式。

（5）受电弓受流器

受电弓受流器属上部受流，形状如“磹”，弓可升可降，适用于列车速度较高的干线电力机车。上海、广州等地铁多采用这种方式。

在受电制式上，目前世界上地铁发展较早的城市大都采用直流750V，个别有采用600V的。北京地铁为直流750V，上海、广州、深圳地铁均采用直流1500V，直流1500V与750V比较，有以下优点：可提高牵引电网供电质量，降低迷流数值，增加牵引供电距离，从而可减少牵引变电所数量；便于地铁线路实现地下、地面和高架的连接。

6．内装及车辆设备

内部装饰及设备是城市轨道交通车辆必不可少的。其要求是美观、舒适、实用、隔音、减震、坚固、防火。内部装饰包括客室内部的墙板、顶板、地板及司机室布置等。设备包括照明、车窗、车门及机构、左翼、扶手、吊环以及乘客信息显示等。

7．通风空调系统

城市轨道交通车辆因乘客拥挤、空气污浊，必须设有通风装置，一般采用机械通风。为改善乘客的舒适度，现代城市轨道交通车辆一般都设有空调装置等。

8．车辆电气牵引系统和辅助电源系统

车辆电气包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。按其作用和功能可分为主电路系统、辅助电路系统和监视与控制电路系统等。

9．列车监视控制系统和列车控制系统

城市轨道交通车辆采用计算机进行自动控制，具有自我监控和诊断功能，信息采集、记录和显示功能，能够对列车主要设备的运行状态自动进行故障诊断。

五、城市轨道交通车辆的主要技术参数

为了全面掌握城市轨道车辆技术特点，对车辆技术规格的某些指标进行概括地介绍，从总体上表征车辆性能及结构的一些参数称为车辆技术参数，一般可分为性能参数与主要尺寸两大类。

（一）车辆性能参数

1．自重、载重

自重指车辆在整备状态下的本身结构及设备组成的全部质量；载重指正常情况下车辆允许的最大装载质量。以吨（t）为单位。

2．构造速度

构造速度是指车辆设计时按照安全及结构强度等条件所决定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。

3．轴重

轴重是指按车轴型式及在某个运行速度范围内，车轴允许负担（包括轮对自身的质量）的最大质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计有关。

4．通过最小曲线半径

通过最小曲线半径是指配用某种型式转向架的车辆在正线运行或厂、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车下其他悬挂物相碰撞。

5．最大爬坡能力(https://www.daowen.com)

最大爬坡能力是指配用某种型式转向架的车辆在正线运行或厂、段内调车时所能正常运行的最大坡度。

6．启动加速度

定员情况下，在平直干燥轨道上，车轮为半磨耗状态，额定供电电压时，对列车启动时平均加速度的要求。如无特殊要求，一般为：列车从0加速到40km／h，不低于0．83m／s2；列车从0加速到100km／h不低于0．6m／s2。

7．制动减速度

定员情况下，在平直干燥轨道上，车轮为半磨耗状态，对列车从最高运行速度到停车的制动平均减速度的要求。如无特殊要求，一般为：常用制动平均减速度不低于1．0m／s2；紧急制动平均减速度不低于1．2m／s2。

8．车辆安全性能指标

车辆安全性能指标包括列车纵向冲击率不应大于1．0m／s2；列车运行平稳性指标应小于2．5；车辆的脱轨系数应小于0．8；车辆的轮重减载率应小于0．6。

（二）车辆的主要尺寸

1．车辆长度

车辆长度是指车辆处于自由状态，车钩呈锁闭状态时，两端车钩连接面之间的距离。应区别于车体长度的概念，车体长度是指不包含牵引缓冲装置或折棚的车体结构的长度。

2．车辆最大宽度

车辆最大宽度是指车体横断面上最宽部分的尺寸。

3．最大高度

最大高度是指车辆顶部最高点与钢轨顶面之间的距离。通常须说明与最高点相关的结构，如有无空调，受电弓的状态等。

4．车辆定距

车辆定距是指同一车辆的两转向架回转中心之间的距离。

5．固定轴距

固定轴距是指同一转向架的两车轴中心线之间的距离。

6．车钩中心线距离钢轨面高度

车钩中心线距离钢轨面高度简称车钩高，以H0＋10表示，它是指车钩连接面中点（铁路车钩是指钩舌外侧面的中心线）至轨面的高度。取新造或修竣后空车的数值。

7．地板面高度

地板面高度是指车辆地板面与钢轨顶面之间的距离。地板面高度与车钩高一样，指新造或修竣后空车的数值。

【知识扩展】

城市轨道交通限界

一、设置限界的意义及制订限界的原则

限界是限定车辆运行及轨道周围构筑物超越的轮廓线。限界分车辆限界、设备限界和建筑限界3种，是工程建设、管线和设备安装位置等必须遵守的依据。规定限界的目的，主要是防止车辆在直线或曲线上运行时与各种建筑物及设备发生接触，以保证车辆安全通行。在设计城轨车辆时，其横断面的形状和尺寸要与隧道或线路所留出的空间相适应，为此对车辆横断面轮廓尺寸必须有一限制。车辆限界就是一个限制车辆横断面最大允许尺寸的轮廓图形。无论空车或重车在直线地段运行时，所有突出和悬挂部分都应容纳在限界之内，因此车辆限界是车辆在正常运行状态下形成的最大动态包络线。

建筑限界和设备限界是建筑物或设备距轨道中心和轨面所允许的最小尺寸所形成的轮廓。车辆限界与建筑和设备限界之间，必须留出一定的、为确保行车安全所需的空间，这个空间考虑了以下因素：

①车辆制造公差引起的上下、左右方向的偏移或倾斜。

②车辆在名义载荷作用下弹簧受压引起的下沉，以及弹簧由于性能上的误差可能引起的超量偏移或倾斜。

③由于各部分磨耗或永久变形而造成的车辆下沉，特别是左右侧不均匀磨耗或变形而引起的车辆倾斜与偏转。

④由于轮轨之间以及车辆自身各部分存在的横向间隙而造成车辆与线路间可能形成的偏移。

⑤车辆在走行过程中因运动中力的作用而造成车辆相对线路的偏移。它包括曲线区段运行时实际速度与线路超高所要求的运行速度不一致而引起的车体倾斜；以及车辆在振动中也会产生上下、左右各个方向的位移。

⑥线路在列车反复作用下可能产生的变形，包括轨道产生的随机不平顺现象等。

有关限界的名词术语如下。

1．基准坐标系

基准坐标系是与线路的纵向中心线相垂直的平面内的一个二维直角坐标，该坐标的第一坐标轴与两根钢轨在名义位置且无磨耗时的顶面相切，第二坐标轴垂直于前者，并与左右两根钢轨的名义位置等距离。

2．偏移及偏移量

在基准坐标系内，车辆横断面上各点因车辆本身原因或线路原因，在运行中离开原来在基准坐标系中所定义的设计位置称为偏移，偏移以mm为单位称为偏移量。在第一坐标方向的偏移称为横向偏移，在第二坐标方向的偏移称为竖向偏移。

3．曲线几何偏移量

车辆在曲线上运行时，线路中心线是曲线，车辆纵向中心线是直线，两者不可能完全重合。车辆纵向中心线上各点在水平投影图上偏移线路中心线的距离称为曲线几何偏移，简称曲线偏移。其中，车辆定距以内的车辆纵向中心线上各点向曲线的内侧偏离称为内侧偏移；车辆定距以外的车辆纵向中心线上各点，向曲线的外侧偏离称为外侧偏移。据此，车辆在竖曲线上产生的曲线偏移也称为竖曲线偏移。

4．计算车辆

认定具有某一横断面轮廓尺寸和水平投影轮廓尺寸及认定结构的车辆在地铁及轻轨线路上运行，并使用该车辆作为确定车辆限界及设备限界尺寸的依据，该车辆称为计算车辆。在地铁及轻轨线路上实际运行的新车和旧车只要符合车辆限界及其纳入限界的校核，就能通行无阻，不必与计算车辆取得一致。

二、地铁限界

1．地铁车辆限界

地铁车辆限界是基准坐标系中的一个轮廓线，是车辆在正常运行状态下形成的最大动态包络线。车辆及轨道线路各尺寸在具有最不利公差及磨耗时（包括两次维修期间所发生的尺寸偏差）、车辆在运动中处于最不利位置、涉及了由各要素引起的车辆各部位的统计最大偏移后均应容纳在轮廓内。（地铁设计规范）规定了钢轨钢轮、标准轨距系列的地铁限界，包括车辆限界。直线地段车辆限界分为隧道内车辆限界和高架或地面线车辆限界，后者应在前者的基础上，另加上当地最大风荷载引起的横向和竖向偏移量。受电弓或受流器限界是车辆限界的组成部分。

2．地铁设备限界

地铁设备限界是基准坐标系中位于车辆限界外的一个轮廓线，是用以限制设备安装的控制线。除另有规定外，建筑物及地面固定设备的任一部分，即使涉及了它们的刚性和柔性运动在内，均不得向内侵入此限界，接触轨限界属于设备限界的辅助限界。A型车隧道内直线地段设备限界如图1．6所示，对应设备坐标见表1．2。

图1．6　A型车隧道内直线地段车辆限界与设备限界

表1．2　A型车隧道内直线地段设备限界坐标值

注：第0s″，1s″，2s″，3s″，4s″点为隧道内受电弓设备限界坐标值

设备限界和车辆限界之间留有一定的间隙，这个间隙主要作为未涉及因素的安全留量，按照限界制订时的规定，将某些偏移量计入此间隙。计算车辆曲线上和竖曲线上的曲线偏移也计入这个间隙内，因此，设备限界在水平曲线上需要加宽，在竖曲线上需要加高。

3．地铁建筑限界

地铁建筑限界是基准坐标系中位于设备限界以外的一个轮廓线，是在设备限界基础上，考虑了设备和管线安装尺寸之后的最小有效断面。它规定了地下铁道隧道的形状、尺寸、位置，地下车站及站台位置以及地面建筑物（包括接触网支柱、声屏障和站台屏蔽门等）的位置，涉及施工误差、测量误差及结构永久变形在内，任何永久性建筑物均不得向内侵入此限界。建筑限界和设备限界之间的空间应能安排各种电缆线、消防水管及消防栓、动力箱、信号箱及信号灯、照明灯、扩音器、通风管、架空线及其固定设备。地铁建筑限界应理解为建筑物的最小尺寸，比地铁建筑限界大的隧道、高架桥等建筑应认为是符合地铁建筑限界的。A型车隧道内直线地段建筑限界，如图1．7所示。

三、单轨车辆限界

跨座式单轨交通的限界分为车辆限界和建筑限界。

1．车辆限界

车辆限界是单轨车辆正位停置在直线轨道上，单轨车辆的走行轮胎磨耗达到规定的最大值、走行轮胎挠度达到规定的最大值、制造组装公差达到规定最大值并考虑了适当的安全余量时的最大轮廓尺寸。

2．建筑限界

建筑限界是为确保单轨车辆运行安全的一切建筑物、设备在任何情况下均不得侵入的最小断面尺寸。建筑限界中不含测量误差、施工误差、结构沉降、位移变形等因素。

跨坐式单轨交通的限界如图1．8所示，坐标值见表1．3。

图1．7　A型车隧道内直线地段建筑限界

表1．3　车辆轮廓坐标值

注：①不含集电装置、接地装置轮廓。
②点3、20、21、22为侧门逃生支架控制点；点23、21、22为车侧灯控制点；点25～28为司机门扶手控制点；点29～32为客室车门踏板控制点。

图1．8　高架线及地面线车辆轮廓线、车辆限界、直线地段设备限界图

实践与训练：

单元小结

本单元主要对城市轨道交通车辆进行了基本概述，分别介绍了城市轨道交通车辆的发展，城市轨道交通车辆的类型；介绍了城市轨道交通车辆的基本知识，即车辆的编组，车辆的标识等；城市轨道交通车辆的主要组成包括车体、转向架、车端连接装置、制动装置、风源系统、通风空调系统、内装及车辆设备、受流装置、车辆电气系统等部分；车辆的主要技术参数分为性能参数与主要尺寸两大类。车辆限界是一个限制车辆横断面最大允许尺寸的轮廓图形，是车辆在正常运行状态下形成的最大动态包络线。同时也介绍了设备接近限界和建筑限界。