地鐵理論知識(shí)性能特征
地鐵理論知識(shí)性能特征
地鐵車輛是地鐵用來運(yùn)輸旅客的運(yùn)輸工具，它屬于現(xiàn)代城市快速軌道交通的范疇。那么你對地鐵了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于地鐵理論知識(shí)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
一、地鐵理論知識(shí)——車輛簡介
從構(gòu)造上：列車采用動(dòng)力分散布置形式。根據(jù)需要由各種非動(dòng)力車和動(dòng)力車(或半動(dòng)力車)組合成相對固定的編組，兩頭設(shè)置操縱臺(tái)。由于隧道限界、車輛限界、設(shè)備限界的限制，車輛和其各種車載設(shè)備的設(shè)計(jì)要求相當(dāng)緊湊。在方便檢修的同時(shí)，盡量采用模塊化。
從結(jié)構(gòu)上，車體朝輕量化方向發(fā)展，主要采用大斷面中空擠壓鋁型材模塊化車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用整體承載結(jié)構(gòu);懸掛系統(tǒng)具有良好的減振系統(tǒng);采用電氣(再生制動(dòng)和電阻制動(dòng))和空氣的混合制動(dòng);車輛連接采用密貼式車鉤進(jìn)行機(jī)械、電氣、氣路的全自動(dòng)連接;車輛間采用封閉式全貫通道，通過量大。
從運(yùn)用性能上：由于地鐵的服務(wù)對象是城市高密度、大客流人群，并要與公交系統(tǒng)、小汽車形成競爭力，所以對其安全、正點(diǎn)、快捷上有很高的要求。同時(shí)要提供給乘客適當(dāng)?shù)目臻g、安靜的環(huán)境及空調(diào)，使乘客感到舒適、便利。
在運(yùn)行方式上，應(yīng)用列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO。在主牽引傳動(dòng)上，采用當(dāng)今世界先進(jìn)的調(diào)頻調(diào)壓交流傳動(dòng)。在輔助系統(tǒng)中，采用先進(jìn)的IG-BT技術(shù)。
車輛是地鐵系統(tǒng)中最關(guān)鍵，也是最復(fù)雜的設(shè)備，它是多專業(yè)綜合性 的產(chǎn)品，涉及機(jī)械、電氣、控制、材料等多領(lǐng)域?？傊?，車輛是通過各個(gè)相對獨(dú)立的子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，共同來實(shí)現(xiàn)列車的安全、可靠、高品質(zhì)運(yùn)行的。
二、地鐵理論知識(shí)——機(jī)械部分
1、車體
一般車體采用模塊化設(shè)計(jì)。它包括自支撐構(gòu)架，用螺栓連接的司機(jī)室和中間端。車體構(gòu)架和中間端是由鋁合金大型型材和板組成，而司機(jī)室是由型鋼構(gòu)成的。焊接的型材與中間端和司機(jī)室端通過機(jī)械緊固裝置相互連接。司機(jī)室和中間端都由較大的玻璃鋼罩板覆蓋。通過車鉤系統(tǒng)中的壓潰管吸收能量。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)車前端的防爬裝置能夠分散碰撞力。
列車通過貫通道連接在一起，貫通道上設(shè)計(jì)有折棚和位于車鉤上的渡板。列車表面噴涂根據(jù)城市的特點(diǎn)進(jìn)行。
2、車門
根據(jù)車輛運(yùn)營環(huán)境的不同，選擇不同的車門。以廣州地鐵二號(hào)線車輛采用外掛式電控電動(dòng)門為例。它由雙向作用的電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置，采用皮帶傳動(dòng)及絲桿裝置作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由EDCU(電子門控單元)來控制車門的開關(guān)及鎖定。在司機(jī)室操作控制按鈕，通過EDCU控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)車門的開關(guān)，并設(shè)有障礙物探測重開門。由行程開關(guān)給出車門的狀態(tài)信號(hào)，故障信號(hào)由EDCU通過編碼硬線傳送給VTCU(車輛及列車控制單元)。
從安全可靠性上來講，移動(dòng)門一般適用于速度低于100km/h的列車上。特別是外掛門，由于外掛門屬于外吊懸掛式結(jié)構(gòu)，下部懸空無支承。當(dāng)列車在隧道中運(yùn)行，隨著速度的提高，其空氣的阻塞比大大增加，對外吊的懸掛門產(chǎn)生較大的壓力。如果門的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度不隨速度的提高而改進(jìn)設(shè)計(jì)的話，車門會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)等不穩(wěn)定因數(shù)，影響車門的安全可靠性。
由于移動(dòng)門的結(jié)構(gòu)決定車門與車體之間必須保證一定的間隙，因 此，移動(dòng)門的密封性差。當(dāng)列車達(dá)到一定的行駛速度時(shí)(超過100km/h以上)便會(huì)產(chǎn)生車廂內(nèi)竄風(fēng)，給乘客帶來不適;在車輛進(jìn)出隧道等外界壓力變化時(shí)，車內(nèi)壓力隨著變化，舒適性下降。由于移動(dòng)門的密封性差，車輛走行部件產(chǎn)生的噪音很容易傳入車內(nèi);同時(shí)由于移動(dòng)門或凹或凸于車體，列車在行駛中會(huì)使附近的空氣產(chǎn)生渦流，空氣阻力大，也就限制了移動(dòng)門的使用速度。
塞拉門由于與車體在同一平面內(nèi)保持列車較好的流線型，所以具有密封性好、空氣阻力小等特點(diǎn)，但塞拉門的結(jié)構(gòu)較移動(dòng)門復(fù)雜，且造價(jià)較高。
車門的形式種類雖然各不相同，但實(shí)現(xiàn)的功能卻大同小異，性能參數(shù)也差不多。
為了安全起見，逃生裝置在前端墻的中部，包括一個(gè)在頂部鉸接的大窗和位于兩個(gè)司機(jī)臺(tái)之間的一個(gè)梯子，正常情況該梯子折疊并隱藏起來。在列車不能到達(dá)下一站時(shí)，逃生裝置用于疏散乘客。
3、車鉤及緩沖裝置
車鉤緩沖裝置由車鉤及緩沖器等部件組成，裝在底架牽引梁上，是車輛的一個(gè)安全部件。其作用是：
(1)將車輛互相聯(lián)掛，聯(lián)結(jié)成為一組列車;
(2)傳遞縱向牽引力和沖擊力;
(3)緩和車輛之間的動(dòng)力作用;
(4)實(shí)現(xiàn)電路和氣路的連接。
車鉤緩沖裝置共分三種類型：自動(dòng)車鉤、半自動(dòng)車鉤、半永久牽引桿。三種車鉤均設(shè)有可復(fù)原能量吸收功能，采用橡膠緩沖器。在自動(dòng)車鉤和半永久牽引桿上還設(shè)有超載保護(hù)裝置，不可復(fù)原的可壓潰變形管。其結(jié)構(gòu)均采用先進(jìn)的密貼式車鉤，它是依靠相鄰車輛鉤頭上的凸錐和凹錐口互相插接，起緊密連接作用。其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省人力，保證安全方便。缺點(diǎn)是：構(gòu)造較復(fù)雜，強(qiáng)度較低。所以適用于地鐵、輕軌等輕型軌道車輛上。
4、轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架是支承車體并擔(dān)負(fù)車輛沿著軌道走行的支承走行裝置。為了便于通過曲線，在車體和轉(zhuǎn)向架之間設(shè)有心盤或轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)向架可以繞一中心軸相對車體轉(zhuǎn)動(dòng)。為了改善車輛的運(yùn)行品質(zhì)和滿足運(yùn)行要求，在轉(zhuǎn)向架上設(shè)有彈簧裝置和制動(dòng)裝置。對于動(dòng)車，轉(zhuǎn)向架上還裝有牽引電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，以驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行。轉(zhuǎn)向架主要由以下部分組成:輪對軸箱裝置、彈性懸掛裝置、構(gòu)架、制動(dòng)裝置、牽引電機(jī)和齒輪變速傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向架支承車體裝置。另外，在拖車轉(zhuǎn)向架上還安裝了ATC的通訊天線。
車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，由于線路的不平順、軌隙、道岔、軌面的缺陷和磨耗以及車輪踏面的斜度、擦傷和輪軸偏心等原因，常會(huì)伴隨產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)和沖擊。為了提高運(yùn)行的平穩(wěn)性必須設(shè)有彈簧減振裝置，空氣彈簧在改善車輛的動(dòng)力性能和運(yùn)行品質(zhì)上具有顯著優(yōu)點(diǎn)，被地鐵和輕軌廣泛應(yīng)用。為了改善車輛的振動(dòng)性能，地鐵上大多采用液壓減振器。
由于地鐵承擔(dān)運(yùn)送乘客的任務(wù)，并且運(yùn)行于地下隧道或高架線路上，要求轉(zhuǎn)向架有較低的噪聲和良好的減振性能，并且能適應(yīng)重載和空載變化的能力。一般廣泛采用空氣彈簧和橡膠彈簧作為彈性懸掛元件，彈簧減振裝置包括一系懸掛——人字形多層橡膠彈簧或者圓錐彈簧、二系懸掛——空氣彈簧、垂向液壓減振器、橫向液壓減振器、抗側(cè)滾扭桿和橫向橡膠緩沖擋。
牽引傳動(dòng)裝置在電動(dòng)客車中占有十分重要的地位，是驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行的核心裝置。包括一個(gè)牽引電機(jī)，齒式聯(lián)軸節(jié)和齒輪。其作用是將牽引電機(jī)輸出的功率傳給輪對。車輛的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種減速裝置，用來使高轉(zhuǎn)速、小扭矩的牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)阻力矩較大的動(dòng)軸，對驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：能使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)功率得到發(fā)揮;電動(dòng)機(jī)電樞軸應(yīng)與聯(lián)軸節(jié)保證同心度，以降低線路不平對齒輪的動(dòng)作用力。用方框圖來簡述傳動(dòng)線路：
牽引電機(jī)采用三相交流感應(yīng)電機(jī)，由于采用這一電傳動(dòng)方式，牽引性能良好，運(yùn)行可靠，使車輛具有良好的牽引制動(dòng)性能。
5、制動(dòng)裝置
據(jù)成熟地鐵經(jīng)驗(yàn)，摩擦制動(dòng)采用閘瓦制動(dòng)。為了改善摩擦性能和增加耐磨性，大多數(shù)地鐵車輛采用合成閘瓦。但合成閘瓦的導(dǎo)熱性能較差，又選擇了導(dǎo)熱性能良好的產(chǎn)品——粉末冶金閘瓦。既具有較好的摩擦性能，又有良好的耐磨性。在閘瓦制動(dòng)方式中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的能力大，但熱能散于大氣的能力相對較小。當(dāng)要求的制動(dòng)功率較大時(shí)，有可能發(fā)生產(chǎn)生的熱能不能散失到大氣中，而在閘瓦與車輪踏面積聚集，使他們的溫度升高，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致閘瓦熔化或車輪踏面產(chǎn)生裂紋。因此，在采用閘瓦制動(dòng)時(shí)，對制動(dòng)功率要有限制，即在車輛上安裝一定的防滑系統(tǒng)。
動(dòng)力制動(dòng)在制動(dòng)時(shí)，將牽引電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，使列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，對這些電能的不同處理方式形成了不同方式的動(dòng)力制動(dòng)，主要有電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。其中的再生制動(dòng)是把電動(dòng)車組的動(dòng)能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能后，再使電能反饋回電網(wǎng)給別的列車使用。顯然這種方式既能節(jié)約能源，又減少了制動(dòng)時(shí)對環(huán)境的污染，并且基本上無磨耗，是當(dāng)前地鐵行業(yè)首選的制動(dòng)方式。在制動(dòng)控制系統(tǒng)方面，目前的制動(dòng)系統(tǒng)主要有空氣制動(dòng)系統(tǒng)和電氣制動(dòng)控制系統(tǒng)，在比較兩者后，發(fā)現(xiàn)電氣制動(dòng)更具有優(yōu)越性，電氣制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是全列車制動(dòng)和緩解的一致性好，在制動(dòng)和緩解時(shí)縱向沖擊小，制動(dòng)距離短，便于做到動(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)的協(xié)調(diào)。
6、車輛內(nèi)部設(shè)備
車輛內(nèi)設(shè)包括服務(wù)于乘客的車體內(nèi)的固定裝置如車電、通風(fēng)、取暖、空調(diào)、座椅、拉手等和服務(wù)于車輛運(yùn)行的設(shè)備裝置大多吊掛于車底架，如蓄電池箱、繼電器箱、主控制箱、電動(dòng)空氣壓縮機(jī)組、總風(fēng)缸、電源變壓器、各種電器開關(guān)和接觸器箱等。故障率較高的空調(diào)需要經(jīng)常清洗，大多采用車頂修和拆卸修。此設(shè)備中，控制器的故障率較高，主要是影響客室環(huán)境，不對行車造成影響，需要使用大量的備件進(jìn)行替換。
三、地鐵的性能特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
節(jié)省土地：由於一般大都市的市區(qū)地皮價(jià)值高昂，將鐵路建於地底，可以節(jié)省地面空間，令地面地皮可以作其他用途。
減少噪音：鐵路建於地底，可以減少地面的噪音。
減少干擾：由於地鐵的行駛路線不與其他運(yùn)輸系統(tǒng)(如地面道路)重疊、交叉，因此行車受到的 交通干擾較少，可節(jié)省大量通勤時(shí)間。
節(jié)約能源：在全球暖化問題下，地鐵是最佳大眾交通運(yùn)輸工具。由於地鐵行車速度穩(wěn)定，大量節(jié)省通勤時(shí)間，使民眾樂於搭乘，也取代了許多開車所消耗的能源。
減少污染：一般的汽車使用汽油或石油作為能源，而地鐵使用電能，沒有尾氣的排放，不會(huì)污染環(huán)境。
其他優(yōu)點(diǎn)
地鐵與城市中其他交通工具相比，除了能避免城市地面擁擠和充分利用空間外，還有很多優(yōu)點(diǎn)。
1、 運(yùn)量大。地鐵的運(yùn)輸能力要比地面公共汽車大7~10倍，是任何城市交通工具所不能比擬的。
2、 準(zhǔn)時(shí)，正點(diǎn)率一般比公交高。
3、 速度快，地鐵列車在地下隧道內(nèi)風(fēng)馳電掣地行進(jìn)，行駛的最高時(shí)速普遍80公里，可超過100公里甚至有的達(dá)到了120公里。
缺點(diǎn)
建造成本高：地鐵工程路線長，影響范圍廣，通常需要對路線沿線的建構(gòu)筑物、管線、道路進(jìn)行拆遷、改造、保護(hù)等措施，工程以外的費(fèi)用比較大。地鐵工程多為地底，由於要鉆挖地底，地底建造成本比建於地面高。
前期時(shí)間長：興建地鐵的前期時(shí)間較長，由於需要規(guī)劃和政府審批，甚至還需要試驗(yàn)。從開始醞釀到付諸行動(dòng)破土動(dòng)工需要非常長的時(shí)間，短則幾年，長則十幾年也是有可能的。
部分災(zāi)害抵御能力弱：雖然地鐵對於雪災(zāi)和冰雹的抵御能力較強(qiáng)。但是對地震、水災(zāi)、火災(zāi)和恐怖主義等抵御能力很弱。由於地鐵的構(gòu)造，而導(dǎo)致極易因?yàn)檫@些因素發(fā)生悲劇。為此自地鐵出現(xiàn)以來，工程師們就不斷持續(xù)研究如何提高地鐵的安全性。
具體缺點(diǎn)如下：
1、地震
可以導(dǎo)致行進(jìn)中的車輛出軌，因此地鐵都設(shè)計(jì)有遇到地震立即停駛的功能。為防止地鐵地道坍塌，處於地震地帶的地鐵結(jié)構(gòu)必須特別堅(jiān)固。
2、水災(zāi)
由於地鐵內(nèi)的系統(tǒng)低於地平線，而導(dǎo)致地上的雨水容易灌入地鐵內(nèi)的設(shè)施。因此地鐵在設(shè)計(jì)時(shí)不得不規(guī)劃充分的防水排水設(shè)施，即使如此也可能發(fā)生地鐵站淹水事件。為此在發(fā)生暴雨之時(shí)，地鐵車站入口的防潮板和路線上的防水閘門都要關(guān)閉。一個(gè)知名的例子是臺(tái)北捷運(yùn)在納莉臺(tái)風(fēng)侵襲時(shí)曾經(jīng)發(fā)生淹水事件。還有北京地鐵一號(hào)線因暴雨積水關(guān)閉了數(shù)小時(shí)。
3、火災(zāi)
在以前，人們不太重視地鐵站內(nèi)的防火設(shè)施，車站內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，瞬間就會(huì)充滿煙霧，而引發(fā)嚴(yán)重的災(zāi)禍1987年11月18日，英國倫敦地鐵King's Cross站發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致31人死亡。產(chǎn)生火災(zāi)的原因之一是因?yàn)閭惗氐罔F內(nèi)采用了大量木質(zhì)建筑。因此，日本地鐵部門規(guī)定在地鐵站內(nèi)禁煙來避免火災(zāi)。
2003年2月28日，韓國大邱廣域市的地鐵車站因?yàn)槿藶榭v火而產(chǎn)生火災(zāi)，13輛車卡被燒毀，192人死亡，148人受傷。這次火災(zāi)產(chǎn)生如此嚴(yán)重死傷的原因除了車卡內(nèi)部裝潢采用可燃材料之外，車站區(qū)域內(nèi)排煙設(shè)施不完善也是重要因素，加上車輛材質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生了大量的一氧化碳等有害物質(zhì)，而導(dǎo)致不少人中毒死亡。
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