城轨车辆的技术参数及限界

时间：2022-10-06 百科知识版权反馈

【摘要】：城市轨道交通车辆中该参数按设计任务书的规定选取。这两个尺寸均须符合车辆限界的要求。城市轨道交通车辆限界规定了轨道交通车辆和隧道的断面形状与净空尺寸及高架与地面建筑物的净空尺寸，同时也规定了设备安装位置及预留空间，是构成城市轨道交通安全运输的基本保证之一，也是城市轨道交通设计的基础。该标准中车辆限界计算考虑的因素较少，不能完全满足城市轨道交通发展要求。⑨车辆限界一经制定，属限界标准中重要的部分。

1.3.1 城市轨道交通车辆的技术参数

车辆技术参数是概括地介绍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。一般分为性能参数和主要尺寸两大类。

1.车辆性能参数

（1）自重、载重及容积自重为车辆本身的全部质量；载重为车辆允许的正常最大装载质量，均以t为单位；容积以m3为单位。

（2）构造速度构造速度指在设计车辆时，按安全及结构强度等要求设计的允许车辆最高行驶速度。车辆实际运行速度一般不允许超过构造速度。

（3）轴重轴重指按车轴形式，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、桥梁及车辆走行部分的设计标准有关。

（4）每延米轨道载重这是车辆设计中与桥梁、线路强度密切相关的一个指标，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。城市轨道交通车辆中该参数按设计任务书的规定选取。

（5）通过最小曲线半径这是指配用某种形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车下其他悬挂物相碰。

（6）轴配置或轴列数若是4轴动车，设两台动力转向架，则轴配置记为B－B；若是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，则其配置记为B－2－B。

（7）最大起动加速度这是列车以最大牵引力起动时列车的加速度。

（8）平均起动加速度这是列车以各级牵引力起动列车的平均加速度。

（9）最大制动减速度这是列车以最大制动力制动时列车的减速度。

（10）每吨自重功率指标一般为10～15k W／t。

（11）供电电压一般采用DV1500V或DV750V。

（12）最大网电流指最大负荷时网测电流，由牵引电动机功率决定。

（13）牵引电动机功率牵引电动机功率为180～300k W。

（14）制动形式制动有摩擦制动、再生制动、电阻制动以及磁轨制动等多种形式。

（15）座席数及每平方米地板面积站立人数地铁车辆由于其短途高流动性的运载特点，座席数较少，一般为55～65座，站立人数一般为250人，超载时乘客总数按7～9人／m2计算。

2.车辆的主要尺寸

车辆的主要尺寸除车辆全长、车辆定距及转向架固定轴距外还有以下几项：

（1）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与钢轨水平面之间的距离。这两个尺寸均须符合车辆限界的要求。

（2）车体长、宽、高该尺寸有车体外部与内部之别，但车体内部的长、宽、高必须满足货物装载或旅客乘坐等要求。

（3）车钩中心线距轨面高度简称车钩高，指车钩钩舌外侧面的中心线至轨面的高度。列车中机车与各车辆的车钩高基本一致，以保证正常传递牵引力及列车运行时不发生脱钩的事故。我国铁路规定新造或修竣后的空车标准车钩高为880mm，其他国家根据各自的历史条件决定了其使用的车钩高，如苏联及欧洲各国的车钩高（或盘形缓冲的中心线高）为1060mm。城市轨道交通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。

（4）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：一方面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。

（5）车辆定距车辆两相邻转向架中心之间的距离。

1.3.2 城市轨道交通车辆的限界

1.概念

城市轨道交通车辆限界规定了轨道交通车辆和隧道的断面形状与净空尺寸及高架与地面建筑物的净空尺寸，同时也规定了设备安装位置及预留空间，是构成城市轨道交通安全运输的基本保证之一，也是城市轨道交通设计的基础。相对于高架与地面上车辆，隧道内车辆在城市地下运行，由于隧道断面直径小，设备安装空间紧凑，轨道曲线半径小，旅客乘坐舒适性高等特点，给城市轨道交通车辆限界和设备限界提出更高要求。

城市轨道交通车辆限界不仅制约车辆外形尺寸，还关系到诸如隧道等各种建筑物的内部轮廓，对轨道交通系统的建设规模及其投入和产出有重大影响。

在设计地铁车辆时，其横断面的形状和尺寸要与隧道或线路上所留出的空间相适应，为此就要对车辆横断面轮廓尺寸有一个限制。车辆限界就是一个限制车辆横断面及长度最大允许尺寸的轮廓图形，无论空车或重车在水平直线上时，该车所有凸出部分和悬架部分、车辆运行磨耗产生的位移及其他原因产生的偏移都应容纳在限界之内。规定限界的目的主要是防止车辆在直线或曲线上运动时与各种建筑物及设备发生接触碰撞。

2.车辆限界计算

以前车辆限界计算采用国际联盟颁布的UIC505国际标准，该标准是用于跨国界铁路运输的国际标准。其车辆限界计算是在车辆基准轮廓线的基础上计算出动态包络线，再推算出设备限界。该标准中车辆限界计算考虑的因素较少，不能完全满足城市轨道交通发展要求。因此德国于1997年颁布了适用于城市轨道交通的Bostrab国家标准。该标准中车辆限界直接由车辆制造轮廓线计算得出，考虑了从轨枕到车辆顶部可能的全部偏移，在线路和车辆得到正常维修保养的前提下，无须考虑安全距离。德国Bostrab标准计算方法比UIC505国际标准更适合城市轨道交通，更适用于城市轨道交通车辆限界的确定。基于以上两种标准，确定了适合我国轨道交通建设和车辆实际运营情况的限界计算方法。

1）车辆限界计算原则

①限界是确定行走轨道周围构筑物净空的大小，以及管线和设备安装相互位置的依据，是行业间共同遵守的技术规定，应经济、合理、安全可靠。

②限界应依据车辆的轮廓尺寸、技术参数、轨道特性、受电方式、施工方法和设备安装等综合因素进行分析计算确定。

③车辆限界的计算是以平直线上混凝土整体道床和碎石道床的线路为基本条件，根据隧道内及地面运行环境不同，分为隧道内和高架线（含地面线）车辆限界两种基本类型。

④曲线地段不同于上述两种情况，附加因素是应在设备限界内考虑加宽与加高。

⑤车辆限界的计算要素（偏移量），按其概率性质统一分为两大类，即随机因素和非随机因素。对于非随机因素按线性相加合成，而对随机因素按高斯概率分布采取均力值合成。将以上两大类相加形成车辆的动态偏移量。

⑥所有侧倾角度引起的偏移量合成后其大小受限于车辆结构上的竖向止挡。横向位移量和竖向位移量的大小受限于车辆结构上的横向止挡及竖向止挡。

⑦对于隧道内平直线、高架线（含地面线）两类车辆限界，均采用统一的计算公式。计算操作时应根据不同类别情况合理选用不同的计算参数。

⑧车辆限界偏移量计算分为车体、转向架和受电弓（第三轨受流器），这三部分分别计算。

⑨车辆限界一经制定，属限界标准中重要的部分。车辆运行安全与否，必须根据计算结果而确定车辆动态包络线是否超越车辆限界。

⑩计算中涉及的计算车辆轮廓线及计算参数仅供限界制动时使用，并非对车辆规格和参数做强制性规定。实际制造的车辆应以实际参数按基本规定验算是否符合车辆限界。

2）车辆限界的计算要素

①车辆的制造误差。

②车辆的维修限度。

③转向架轮对处于轨道上的最不利运行位置。

④轮对相对于构架的横向振动量。

⑤转向架构架相对于车体的横向位移量。

⑥车辆的空车、重车挠度差及垂向位移量。

⑦轨道线路的几何偏差（含维修限度）。

⑧一系悬架侧滚位移量。

⑨二系悬架侧滚位移量。

⑩因车辆制造中设备安装不对称、乘客分布不对称、轨道水平不平顺等引起的偏斜。

3）车辆在曲线上的偏倚

车辆通过曲线时，车体的中心线与线路的中心线不能重合而发生偏离的现象叫做车辆偏倚。

图1－14 二轴车辆在曲线上的偏倚量计算简图

车辆在曲线上运行时，车体的中央部分偏向线路中心线的内方；两端偏向线路中心线的外方，偏倚的多少称为偏倚量。车辆在曲线上的偏倚量与曲线半径的大小和车辆的长度有关，曲线半径越小或车体越长，则偏倚量越大。车辆偏倚量过大时，车体有可能侵入建筑接近限界，并使车钩互相摩擦，或引起车钩自动分离以及不能摘钩等现象。在实际工作中，主要应用在监装超限货物上，这时需要计算通过曲线时的偏倚量，核查能否保证安全运行。

车辆在曲线上偏倚量的计算方法如下。

ⅰ二轴车辆在曲线上偏倚量的计算。如图1－14所示为二轴车辆在曲线上的车辆偏倚量计算简图。为简化计算，假定轮对与车体之间没有任何游隙，而车轴与车体垂直，并且假定这两个轮对的中心与线路的中心线相重合。

设CD＝α1，为车辆中央部分向内偏倚量；AE＝β1，为车辆端部向外偏倚量（忽略夹角影响，将AE视作β1）；AA1＋L为车体长度；BB1＝S为二轴车辆的固定轴距；R为线路曲线半径；)gg1弧为曲线线路中心线。

由△D1CB1∽△B1CD

得

因

D1C＝DD1－DC＝2R－α1

故

因α21的数值很小，可略去不计，故得

在△AOC中 AO2＝AC2＋CO2

展开后得

因的数值很小，可略去不计，故得