《铁道车辆工程》教学课件PPT

《铁道车辆工程》教学课件PPT,铁道车辆工程,铁道,车辆,工程,教学,课件,PPT 第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l中央悬挂装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l牵引装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架驱动制动装置组成1-电机；2-联轴节；3-齿轮箱。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架驱动和制动装置合为一体，使结构紧凑，体积和质量大大减小，而且基础制动采用盘形制动，制动效率高，制动盘与闸片耐磨性好,检修工作量小 驱动制动装置组成第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l走行装置走行轮胎总成由空心车轴、轮芯、滚动轴承和橡胶轮胎组成第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架五、五、100km/h A100km/h A型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架转臂式轴箱定位方式，架悬式牵引电机，单拉杆牵引，单元式轮盘制动，最大轴重16t，最大运营速度100km/h。六、六、120km/h B120km/h B型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架转臂式轴箱定位方式，架悬式牵引电机，单拉杆牵引，单元式轮盘制动，最大轴重14t，最大运营速度120km/h。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架七、内置轴箱式转向架七、内置轴箱式转向架 内轴箱式转向架的优点：(1)构架横梁缩短,有利于增加构架的刚度及减轻自重。(2)布置在侧梁上的空气弹簧横向间距可以减小,转向架在小半径曲线上发生偏转时空气弹簧的纵向位移和扭转变形可以减小,从而改善空气弹簧的工作条件。(3)转向架摇头刚度减小,便于通过小半径曲线,但对车辆的横向稳定性却没有影响。(4)采用外置的盘形制动,便于更换和维修。内轴箱式转向架的缺点：(1)对于动力转向架,在轮对内侧有限的空间要布置构架、牵引电机、联轴器、齿轮箱等部件，空间十分紧张，设计难度较大。(2)对齿轮箱轴箱轴承的寿命要求较高，尽可能为免维护，至少应保证在一个大修期内不发生损坏，避免经常退轮。(3)由于空气弹簧横向间距较小，因而对车体的抗侧滚稳定性较差，应加装抗侧滚扭杆等装置，但这样又使结构复杂化。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架八、直线电机式转向架八、直线电机式转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。l但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱动，定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应轨上，工作原理与HSST系统基本相同。l车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般在10mm左右。转向架转向架直线电机（定子）直线电机（定子）感应板（转子）感应板（转子）车体车体基本原理：第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架直线电机轮轨交通系统主要特点：1、牵引方式先进由于采用了直线感应电机牵引，列车牵引力不依靠轮轨摩擦，即使急弯、陡坡也可以轻松牵引，最小曲线半径、限制坡度标准都可以适当放宽。在小半径曲线及隧道内也不需要像普通轮轨铁路那样进行最大坡度折减。具有HSST在驱动方面的所有优点。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架2、加减速性能好系统最大加速度可达1.34 m/s2(MKII)制动减速度1.0 m/s2紧急制动减速度2.4 m/s2（MKII）既适合于市郊大站快车、又适合于市内车站较密的情况第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架3、可以做成径向转向架由于采用直线电机系统，没有了旋转动力源和机械变速传动系统，因此有利于采用径向转向架径向转向架使车轮沿弧形曲线轨道运行可以降低轮轨噪声及磨损使Rmin降至20m以下第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架4、无需复杂的悬浮控制系统依靠车轮支承列车运行，不需要复杂的悬浮控制系统。其承载能力比电磁悬浮的磁悬浮列车大。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架5、经济合理隧道土建规模小良好的爬坡能力曲线半径小轨道结构简单道岔结构简单、号码小车站规模小车辆段规模小养护维修、运营费用低第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架6、低效率、低功率因数的缺点由于车载定子与地面转子是处在一个相对直线运动的弹性（轴箱垂向弹性定位）系统间，不可避免地会造成相互间隙变化，因此气隙设计得不能太小，否则会导致不安全因素，一般定在12mm左右（比德国磁悬浮列车的气隙8mm要高一些）；再加上直线电机是有端部的（旋转电机是闭环），因此漏磁场较大，机电能量转化率低，所以直线电机的效率较低，一般在0.70.8之间，功率因数也较低，一般在0.50.6之间；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架7、直线电机吊挂复杂轴悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架轴箱悬挂式横向定位杆垂向吊杆垂向吊杆牵引拉杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u直线电机悬挂在一系弹簧下，车轮和钢轨受到的冲击较大，轮轨磨损比较严重；u要保证直线电机的安装不能妨碍轮对的微小径向摇头；u气隙值较容易控制，且一系弹簧可以刚度较小，具有较好的舒适性。二者优缺点第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架架悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架架悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架架悬式LIM迫导向转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u直线电机悬挂在一系弹簧上面，弹簧有缓冲作用，轮轨磨耗不严重。u要求一系弹簧具有足够的刚度维持气隙稳定，从而对舒适度产生影响。优缺点第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架九、低地板转向架九、低地板转向架何谓低地板？何谓低地板？轻轨车辆发展所经历的三个阶段轻轨车辆发展所经历的三个阶段 高地板高地板中地板中地板低地板低地板低地板轻轨车辆是指地板面距轨面高度一般在350mm至400mm之间的轨道交通车辆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架为什么要发展低地板？为什么要发展低地板？u上下车方便，强调乘客乘降的便捷性；上下车方便，强调乘客乘降的便捷性；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u 适应既有的地面线路及站台设施适应既有的地面线路及站台设施第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u 站台低站台低,市容美观市容美观 第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 低地板轻轨车辆的发展历程低地板轻轨车辆的发展历程 u第一代第一代低地板：分段式低地板，低地板部分一低地板：分段式低地板，低地板部分一般般1015%，最多小于，最多小于50%u第二代低地板：中间贯通式低地板第二代低地板：中间贯通式低地板,低地板部分低地板部分达到达到70%u第三代低地板第三代低地板:100%低地板低地板第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架如何实现低地板如何实现低地板?采用小直径车轮采用小直径车轮:地板面高度受车轮直径影响。地板面高度受车轮直径影响。拖车转向架采用小轮径刚性轮对转向架。车轮的直径在375 410 mm之间。小轮径转向架的结构尺寸和悬挂元件都比常规的转向架小，通常只设置中央悬挂系统。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架小轮径车轮转向架小轮径车轮转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架这种方法有以下几个优点：维持了传统轮对的自导向特性，从理论的角度表明它有很强的自动对中性能；有效地减少了决定轮/轨垂向相互作用力的簧下质量；从而有效地降低了由转向架和轮轨产生的振动和摇摆；小直径轮对相对便宜；能够制造一种迷你型传统轮对拖车转向架，其一系和二系悬挂与传统转向架相似。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架运用小轮对的缺点是：比传统轮对更高的接触面应力；在一段给定的距离中，小直径轮对有更多的旋转次数；还不能运用在动车上，因为直径太小，不能在装发电机，在上面装变速箱也不可行。改善途径：通过减少轮/轨动力学力来弥补由小直径轮对增加的静态接触应力；在曲线通过时，更小的轮径和更有力的导向能够减少轮缘接触和横向滑动；在轮对中添加钢铁成分能够提高它的磨损性能。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Cityrunner动力转向架动力转向架小直径车轮560mm；地板面高450mm；一系采用橡胶弹簧；二系采用钢簧加垂向和横向减振器；装有车轴定位器；液压制动加磁轨制动Z字形牵引拉杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架采用传统轮对采用传统轮对,实现分段式低地板实现分段式低地板第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架采用独立旋转车轮实现采用独立旋转车轮实现70%70%或或100%100%低地板低地板独立旋转车轮与传统轮对轻轨车辆地板面高度对比独立旋转车轮与传统轮对轻轨车辆地板面高度对比第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u中间非动力转向架采用独立旋转车轮的70%低地板车辆的基本结构a.b.c.第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u动力转向架为独立旋转车轮、100%低地板车辆的基本结构a.b.第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l同一车轴上左右车轮可以相互各自独同一车轴上左右车轮可以相互各自独立地绕车轴旋转的轮对称为独立旋转立地绕车轴旋转的轮对称为独立旋转车轮；车轮；l基本原理就是将两车轮通过轴承安装基本原理就是将两车轮通过轴承安装在车轴上，使车轮能相对车轴转动。在车轴上，使车轮能相对车轴转动。独立旋转车轮基本原理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架独立旋转车轮基本型式独立旋转车轮基本型式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 独立旋转车轮的最初研究背景独立旋转车轮的最初研究背景u列车高速化的不断发展，传统轮列车高速化的不断发展，传统轮对固有的缺陷逐渐暴露出来。传对固有的缺陷逐渐暴露出来。传统轮对转向架在行使中将产生蛇统轮对转向架在行使中将产生蛇行运动，磨耗和噪声较大，不宜行运动，磨耗和噪声较大，不宜用于高速铁道车辆；用于高速铁道车辆；u研究独立旋转车轮的最初目的就研究独立旋转车轮的最初目的就是为了实现无蛇行的高速运行，是为了实现无蛇行的高速运行，因其理论上不存在纵向蠕滑，彻因其理论上不存在纵向蠕滑，彻底消除了传统轮对所具有的蛇行底消除了传统轮对所具有的蛇行失稳运动，这对高速机车车辆具失稳运动，这对高速机车车辆具有极大的吸引力。有极大的吸引力。独立旋转车轮的特点独立旋转车轮的特点u优点优点1 1、可以大大降低车辆地板面高度；、可以大大降低车辆地板面高度；2 2、不产生蛇行失稳运动，提高车辆的临界速度。、不产生蛇行失稳运动，提高车辆的临界速度。u缺点缺点1 1、直线上不能对中；、直线上不能对中；2 2、曲线上不能导向；、曲线上不能导向；3 3、技术难度大，结构复杂，成本高、技术难度大，结构复杂，成本高 解决独立旋转车轮缺点的措施解决独立旋转车轮缺点的措施u采用专用的槽形钢轨采用专用的槽形钢轨u第三轨导向第三轨导向u特殊的踏面设计特殊的踏面设计u采用径向调节措施采用径向调节措施u采用车轴间耦合器采用车轴间耦合器l槽形轨道槽形轨道l第三轨导向第三轨导向l特殊踏面设计特殊踏面设计l采用车轴间耦合器采用车轴间耦合器不带曲柄的独立车轮转向架 通常指采用两对独立车轮的走行装置，独立车轮分别支撑在短轴承载结构中，车轮两侧采用2个轴承与车轴连接。典型低地板转向架典型低地板转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架该转向架主要结构特点为：用小直径弹性车轮，两车轮间采用下凹形构架连接，无一系悬挂。空气弹簧坐落在凹形构架的凹槽中，空气弹簧上盖朝下安装，橡胶堆凸台与车体关节部分相配合。为进一步降低地板面，摇枕采用板梁式扁平结构，且沿轨道方向纵向安装，起支撑车厢质量和连接2个独立车轮的作用。构架与摇枕间安装水平油压减振器，构架与车体间垂向油压器采用18倾斜安装，并用纵向牵引拉杆连接，以传递其牵引力和制动力。该转向架的缺点是没有一系悬挂，不能很好的减振。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l带曲柄的独立车轮转向架通常指采用两对独立车轮的走行装置，独立车轮分别支撑在曲柄连接中。车轮与车轴采用动配合，轮毂安装滚动轴承。运动时，车轮绕轴旋转，车轴则静止不动。优点：精确地固定车轮相邻的尺寸；像传统轮对一样，允许在曲柄轴和拖车构架之间运用一系悬挂装置；维持左右车轮的平行，如果一个车轮相切于轨道运行，另一个车轮与之匹配。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架一系采用橡胶弹簧；二系采用钢弹簧加减振器；装有车轴定位器；液压制动。LF2000第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Alstom Citadis转向架转向架一系采用钢弹簧加减振器；二系采用橡胶弹簧加横向减振器；装有车轴定位器；液压制动。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架西门子西门子Avanto S70转向架转向架一系采用橡胶弹簧；二系采用液压簧加横向减振器；装有车轴定位器；液压制动；双牵引拉杆。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Eurotram动力转向架动力转向架无摇枕结构；无一系簧；二系悬挂为空气弹簧；地板面高289mm；磁轨制动；采用电控系统控制左右车轮转速；双拉杆牵引。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Tram2000动力转向架动力转向架无摇枕结构；二系悬挂；磁轨制动；采用电控系统控制左右车轮转速。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架BOMBADIER S1100无摇枕；一系橡胶簧；二系悬挂高圆簧加垂向横向减振器；双拉杆。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Siemens公司的Combino系列动力转向架 无摇枕结构；一系橡胶簧，二系悬挂为钢弹簧；液压制动加磁轨制动；采用电控系统控制左右车轮转速；双拉杆牵引；电机纵向驱动。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架国内某低地板转向架 内侧轴箱悬挂，无摇枕结构；一系橡胶簧，二系悬挂为钢弹簧；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架大连低地板转向架 第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架