作者：吴海超 王华
出版社：中国铁道出版社
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城市轨道交通车辆试读：
前言
目前，中国已成为世界上城市轨道交通发展最快的国家，运营里程已超过3000km。作为城市轨道交通系统主要工具的城市轨道交通车辆，其设计、制造、运用和检修工作需要大量具有专业知识的人员。为满足城市轨道交通车辆专业高等职业技术教育、中等职业技术教育以及相关城市轨道交通教学的需要，编写了本书。
本书是关于城市轨道交通车辆的专业教材，主要介绍城市轨道交通车辆车体、转向架、车门、连接装置、制动系统、控制系统、电气牵引系统、空调通风系统等重要部件的结构、原理和应用。本书内容注重理论联系实际，可满足不同层次读者学习需求，各章具有相对的独立性。
本书由南京铁道职业技术学院吴海超、王华、何忠韬、李纯、张文、李春英、陈国强、刘妮娜，辽宁轨道交通职业学院麻冰玲，南京地铁集团有限公司石朝阳等编写。吴海超、王华任主编；南京铁道职业技术学院林瑜筠任主审；石朝阳、麻冰玲任副主编。其中，第一章由何忠韬、王华编写；第二、三、五章由麻冰玲、李纯、张文编写；第四、七、八章由王华、李春英编写；第六章由陈国强编写；第九章由吴海超、石朝阳编写。全书由吴海超、石朝阳统稿。刘妮娜参加了全书的整理和校对工作。
本书在编写过程中还得到了南京地铁集团有限公司、上海申通地铁集团有限公司、中车南京浦镇车辆有限公司、深圳市地铁集团有限公司等有关部门的支持和帮助，在此表示衷心感谢。
本书可作为高校城市轨道交通车辆技术专业教材，也适用于城市轨道交通车辆部门职工培训，以及从事城市轨道交通车辆部门的管理人员、工程技术人员和车辆运用维修人员学习参考。
由于编者水平有限，不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
编者2015年10月第一章绪论
城市轨道交通车辆是城市轨道交通系统中的关键设备，是城市中输送旅客的运输工具。主要包括地铁车辆、轻轨车辆、单轨车辆等。
在城市轨道交通车辆中，地铁车辆比较具有代表性。各种城市轨道交通车辆的传动及控制大同小异，仅根据各自的运行工况进行功率、控制环节和某些子系统的增减。第一节城市轨道交通车辆特点
城市轨道交通车辆是城市轨道交通运载乘客的工具，主要在市内和市郊运行，具有以下特点：
1.一般为电动车组，有单节式、双节式和三节式等类型，有动力车与非动力车之分。
2.由于服务于城市市内公共交通，其在车内的平面布置上具有一定的特性，例如，座位少、车门多且开度大、内部设备简单等。
3.对于高架轻轨和独轨车辆的要求是使其轴重小，以降低线路工程投资。城市轨道交通车辆满载和空载的差异较大。
4.城市轨道交通车辆运行于城市中，对于车辆的隔声、消声要求较高。
5.城市轨道交通车辆车体的防火性能要求严格，特别是在地下隧道运行时，一旦发生火灾后果不堪设想。
6.作为城市景观的一部分，对车辆的外观及色彩都有相应的要求。第二节城市轨道交通车辆分类
城市轨道交通包括地铁、轻轨、独轨、新交通系统、市域及市郊铁路等。我国建设部以“运输能力”为主要标准，划定地铁和轻轨的界限。地铁：单向高峰小时能运送3万～8万人次乘客的轨道交通系统，是一种大运量的客运交通系统；可以埋于地下，也可高架，但由于车辆在钢轨上运行的振动噪声大，故一般埋于地下，仅在人口较少的郊区，才敷设于地面或高架，但需采取声屏障措施。轻轨：单向高峰小时能运送1万～3万人次的轨道交通系统，主要敷设于地面或高架，是一种中运量的客运交通系统。跨座式单轨、直线电机、低速磁悬浮、现代化有轨电车、胶轮车等，均属于中运量的系统。地铁和轻轨在运能、线路的技术标准、列车的最大长度和经济指标四个方面有所区别。
一、按牵引动力配置分类
城市轨道交通车辆有动车（自身具有动力装置，即装有牵引电机）、拖车（不装备动力装置）、带司机室车和不带司机室车等多种形式。
动车（Motor，用“M”表示）：车辆本身具有动力装置，有牵引和载客双重功能。带受流装置的动车常用“M′”表示，不带受流装置的动车用“M”表示。
拖车（Train，用“T”表示）：本身不带动力装置，需要动车拖动的车辆，仅有载客功能。设有司机室的拖车用“Tc”表示，带受流装置的拖车用“T′”表示。
二、按车体制作材料分类
普通碳素钢车、耐候钢车、铝合金车和不锈钢车。
三、按受电方式分类
受电弓受电车和受流器受电车。
四、按电压等级分类
DC 750V和DC 1500V。
五、按牵引控制系统分类
直流变阻车、直流斩波调压车、交流变压变频车和直线电机变频变压车。
六、按车辆规格分类
按车体宽度分为A、B、C三类车型。
A型车车体基本宽度为3m；轴重最大16t，载客量最大。A型车的最大载客量正常状况下为310人/辆。
B型车车体基本宽度为2.8m；B型车的最大载客量正常状况下为240人/辆。
C型车车体基本宽度为2.6m。
我国的一些大城市在开始投入运营时，只有上海、广州、深圳、南京4个城市地铁繁忙线路使用A型车，当前新建地铁的城市大多采用B型车，如苏州、杭州、沈阳、长春等。第三节城市轨道交通车辆的主要技术参数
城市轨道交通车辆技术参数分为性能参数与主要尺寸参数两部分，参数概括了车辆技术规格的相关指标，从总体上对车辆性能及结构进行表征。
一、车辆性能参数
车辆性能参数主要包括：
1.自重、载重：自重是指车辆整备状态下的本身结构及设备组成的全部质量，以吨（t）为单位；载重是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：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：是指按车轴形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。
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。
5.通过最小曲线半径：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。
6.轴配置或轴列数：用数字或字母表示车辆走行部结构特点的方式。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，其轴配置记为B-2-B。
7.最大启动加速度：指在平直线路上，额定定员的载荷条件下，列车在启动过程中单位时间内速度的增加量（m/s 2 ）。
8.平均启动加速度：指在平直线路上，额定定员的载荷条件下，自牵引电动机取得电流开始，至启动过程结束，该速度被全程经历的时间所除的商。
9.最大制动减速度：指在平直线路上，额定定员的载荷条件下，列车在制动过程中单位时间内速度的减小量（m/s 2 ）。
10.列车平稳性指标：反映车辆振动对人体感受造成影响的主要指标，通常用斯佩林公式进行计算，其值越大，说明车辆的稳定性越差，一般要求城轨车辆的平稳性指标值应小于2.7。
11.牵引电机功率：一般为180～300kW。
12.自重功率指标：一般为10～15kW/t。
13.供电电压：一般采用DC 1500V或DC 750V。
14.冲击率：由于工况改变引起的列车中各车辆所受到的纵向冲击，以加速度变化率来衡量（m/s 3 ）。要求城轨车辆的纵向冲击率不得超过1m/s 3 。
15.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。
16.转向架安全性指标：反映转向架运行平稳、稳定和良好过弯性能的指标，通常包括脱轨系数、倾覆系数、轮重减载率等。
17.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，站立数一般250人，超载时乘客总数按7～9人/m 2 计算。
二、车辆的主要尺寸参数
1.车辆长度：车辆处于自由状态，车钩呈锁闭状态时，两端钩舌内侧之间的距离。
2.车辆最大宽度：车体橫断面上最宽部分的尺寸。
3.车辆最大高度：车辆顶部最高点与钢轨顶面之间的距离，通常情况下还需说明与最高点相关的结构，如有无空调，受电弓的状态等。
4.车钩高度：是指车钩水平中心线至钢轨面的高度。通常取新制造完成或检修后空车的数值。列车中各车辆的车钩高度基本一致，这是保证列车正常运行时不全发生脱钩事故的必要条件。目前我国城市轨道交通车辆的车钩高度尚无统一的标准，上海和广州车辆高度为720mm，北京地铁车辆为660mm。
5.车辆定距：同一车辆的两转向架回转中心之间的距离。
6.固定轴距：同一转向架的两车轴中心线之间的距离。
7.地板面高度：车辆地板面与钢轨顶面之间的距离。取新造或修竣后空车的数值。其受两方面的制约，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，应与站台高度相协调，比如上海地铁车辆为1130mm，北京地铁车辆为1053mm。
三、城市轨道交通车辆限界
1.车辆限界的定义
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三种，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为了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。地铁限界如图1-1所示。
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。车辆限界是根据车辆外轮廓尺寸和主要技术参数，并考虑车辆在平直线路上、正常运行状态下静态运动包迹线和动态情况下横向和竖向偏移量及偏转角度，按可能产生最不利情况进行组合计算确定的。车辆限界如图1-2所示。
图1-1 地铁限界
图1-2 车辆限界
车辆限界与车辆轮廓线之间，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。
2.地铁车辆限界（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、由各要素引起的车辆各部位的最大偏移均应容纳在轮廓内。《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路车辆限界，后者应在前者的基础上，另加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。
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，按照限界制定时的规定，某些偏移量计入此间隙。车辆水平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。第四节城市轨道交通车辆编组
城市轨道交通车辆中，动车和拖车通过车钩连接而成的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。车辆编组主要包括列车中动车与拖车的分布形式，以及车辆之间的连接方式。车辆编组需考虑的因素有线路坡度、运营密度、站长长度、安全可靠性、工程投资、客流大小等。
无电机和传动装置的车辆称为拖车，可分为无驾驶室（T或A）和有驾驶室（Tc或A）两种情况。有电机和传动装置的车辆称为动车，可分为无受电弓（M或C）、有受电弓（Mp或B）、有驾驶室（Mc）、有受电弓及驾驶室（Mcp）几种情况。
在编组方式中，“M”表示动车，“T”表示拖车，“c”表示带有司机室，“p”表示带有受电弓，“+”代表全自动车钩，“-”代表半永久牵引杆，“=”代表半自动车钩。
车辆编组一般为4～8辆/列，通常以6辆/列为多。6节编组其排列顺序为A、B、C、C、B、A。6辆车编组的列车按以下形式配置（图1-3）：+A-B-C=C-B-A+，构成列车的基本单元定义为：+A-B-C=。
图1-3 列车单元编组图
目前我们国家各个城市的地铁编组方法都不尽相同，但是均采用动、拖混编的方式。一般动、拖混编采用“4动2拖”或“3动3拖”的连接方式。
例如，北京地铁4号线的列车编组为+Tc-M-Mp-T-M-Tc+，由三个单元车组成；杭州地铁1号线、深圳地铁3号线等列车编组为+Tc-Mp-M=M-Mp-Tc+，由两个单元车组成，每一单元车为二动一拖；北京地铁八通线原来的4辆编组为+Mc-Tp=T-Mc+，共两个动力单元，每一单元车为一动一拖等。
列车并非一定是偶数编组，主要还是取决于城市及其线路的近远期客流量的大小。比如苏州地铁1、2号线，无锡地铁1号线均采用5辆编组，编组方式为+Tc-Mp-M-Mp-Tc+。
随着城市的发展，在既有线路不能满足客运能力的需要时，亦存在扩编问题。比如北京地铁八通线的“4改6”，上海地铁1号线的“6改8”等。上海地铁1号线6辆编组方式为+A-B-C=C-B-A+，而扩编的八辆编组方式为+A=B-C=B1-C1=C-B=A+，是在原来的6辆上增加一个B-C单元，并将各单元之间以半自动车钩进行连接。第五节城市轨道交通车辆组成
城市轨道交通车辆类型不同，技术参数也不一样，但基本结构类似。城市轨道交通车辆主要由车体、转向架、车钩及缓冲装置、制动装置、空调通风系统、车辆电气牵引系统、辅助供电系统、列车控制和诊断系统、乘客信息系统九部分组成。
一、车体
车体主要由底架、侧墙、端墙及车顶组成。车体原来采用普通碳素钢制造，后为了延长车体的使用寿命，耐腐蚀的耐候钢被广泛应用。目前为达到在最轻的自重下满足强度的目的，车体普遍采用整体承载的不锈钢结构或铝合金结构，并且采用模块化生产工艺。车体底架采用上拱结构，即使在满载情况下车体也不会产生下挠度。
车体有带司机室车体和无司机室车体两种类型。一般司机室采用框架结构，外罩玻璃纤维增强塑料罩壳，用螺栓紧固在车体构架上。在隧道运行的车辆前端还应设有乘客紧急安全疏散门。司机室内布置有驾驶台、转椅和司机需要操作的各种电器设备箱。
车体是搭载乘客的地方，采用美观、舒适的内部装饰。每侧有车窗和供乘客上、下的宽型车门及其传动装置，车体内还应布置座椅、扶手、立柱、乘客信息系统等各种服务设施以及车门紧急手柄、紧急对讲、灭火器等安全设施，并安装车辆电子、电器、机械等各种设备和部件。
车辆及其设备禁止使用易燃材料，应采用高助燃性、低发烟浓度、低毒性的环保材料，车体要有隔声、减振、隔热、防火和各项保护乘客安全的措施，车体还应有良好的密封性和排水功能，以适应全天候运行的要求。
二、转向架
转向架是支撑车体及其载荷并使车辆沿着轨道行驶的车辆运行装置。转向架分动力转向架和非动力转向架，它位于车体和钢轨之间。转向架一般由构架、弹簧悬挂装置、轮对装置和制动装置组成。对于动力转向架还设有牵引电机及齿轮传动装置。
转向架引导车辆沿着轨道行驶，同时承受、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的黏着力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、稳定轮代替地铁、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、稳定轮是填充压缩空气的尼龙丝橡胶轮胎。磁悬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。转向架是保证车辆运行质量、动力性能和运行安全的关键部件。
三、车钩及缓冲装置
城市轨道交通车辆是由车钩连接成编组运行的列车。为了改善列车纵向冲击，在车钩的后部装有缓冲装置。另外还必须连接车辆之间的电气和空气的管路。因此，车钩及缓冲装置包括车钩、缓冲器、电路连接器和气路连接器。它们能连接车辆以及车辆间的电路和气路，并传递和缓冲列车运行时的牵引力、制动力及其他冲击力。
目前，城市轨道交通车辆大都采用密接式车钩。密接式车钩分为全自动车钩、半自动车钩和半永久牵引杆三种。全自动车钩一般设置在列车端部，在低速时可实现机械、电路、气路的自动连接与分离；半自动车钩一般安装在组成列车的车组之间，有时也设置在列车端部，可以实现机械、气路的自动连接与分离，而电路需要人工进行连接与分离；半永久牵引杆安装在列车车组的两节车辆之间，用可以拆卸的一副牵引杆进行连接，其气路、电路均需人工进行连接。车钩和缓冲装置固定在车体底架上，在车辆运行中的牵引、制动时发生的纵向拉力和压缩力经车钩、缓冲器，最后传递给车体底架的牵引梁。缓冲器起到缓解车辆之间冲击的作用。
四、制动装置
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。在动车、拖车上都设置有制动装置，使运行中的列车按需要减速或在规定的距离内停车。城市轨道交通车辆制定装置除常规的机械（压缩空气）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，且电制动和机械制动能够协调配合。
城市轨道交通车辆的制动系统能保持各车辆的减速度一致，以减少车辆制动时的纵向冲动；具有根据载客量变化的制动力自动调整功能；还有紧急制动能力，除在遇到紧急情况可由司机施加紧急制动以外，在车辆运行中发生车辆分离等危及列车运行安全事故时列车可自动进行紧急制动。
城市轨道交通车辆的制动形式有摩擦制动和电制动两种，摩擦制动有以压缩空气为动力的闸瓦制动、盘式制动，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。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，还向空气弹簧需要压缩空气的设施供气。电制动是在车辆制动时将牵引电机变成发电机，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使用，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。
五、空调通风系统
城市轨道交通车辆由于客流密度大，为改善车厢的空气质量必须装有通风装置。车辆的通风方式有自然通风、强迫通风和空调通风。车厢空气质量的好坏是影响乘客舒适性的重要方面，随着城市轨道交通车辆服务质量的提高，自然通风已不被采用，单一的机械式强迫通风系统也逐渐被空调通风系统所取代。空调通风系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、冷凝风机等组成。车厢内部分空气和车厢外的风相混合，经空调机组处理后送入车厢。根据城市的自然条件和列车的运行环境，一些车辆还设置了采暖装置，采暖一般采用电热器，安装在车厢的座椅或侧墙下方。
六、车辆电气牵引系统
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。受流器有三轨受流器和受电弓两种，受流器的选择主要取决于供电电压。供电电压为DC 750V时，一般采用三轨受流器，其优点是对市容景观影响较小；供电电压为DC 1500V时，一般采用接触器受电，其优点是线路电压降低、能量损失少，同时需要的牵引变电站数量少。
车辆电气牵引系统有直流电气牵引系统和交流电气牵引系统两种。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，但由于其具有调速容易的优点，也曾得到广泛地应用。随着电力电子技术和微电子技术的高速发展，城市轨道交通车辆目前主要采用交流调频调压（VVVF）技术的交流电气牵引系统，具有效率高、控制性能好等优点。
车辆直流电气牵引系统的控制方式从凸轮变速发展到斩波变速方式，他们都是把车辆动能转化的电能消耗在电阻上，存在着浪费电能的缺点。随着电子技术的发展，直流电气牵引系统的控制方式已发展为计算机控制的斩波调压变速方式，可将车辆动能转化的电能存储在电抗器中，之后反馈到电网。直流斩波调压变速方式的主要优点：只有在列车电制动电网不能吸收再生电能时才由电阻消耗电能，节约能量；电机的电流波动小，黏着能力提高；结构简单，便于检修。
车辆交流电气牵引系统的控制方式是采用计算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、三相逆变线路、制动斩波线路和控制线路组成。交流调频调压（VVVF）变速控制的优点：采用交流异步牵引电机无接点控制，维修量大大减少；电气牵引系统小型轻量化、减少重量；黏着性能好，黏着能力提高。
七、辅助供电系统
城市轨道交通车辆上的辅助设备，例如，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）等直流负载，都是由车辆辅助供电系统进行供电。
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。辅助静态逆变器将DC 1500V输入逆变成AC 380V供给车辆辅助交流负载，一路交流输出再转换成DC 110V低压直流输出供给车辆辅助直流负载。DC 110V输出还有一类是与辅助静态逆变器分开设置，单独直接地将DC 1500V输入转换成DC 110V低压直流输出供给车辆辅助直流负载。
蓄电池是车辆辅助供电系统的低压直流备用电源，在辅助逆变器正常工作时处于浮充电状态；在网压供电或辅助逆变器发生故障而不能正常工作时，可作为紧急电源向车辆辅助直流紧急负载（如客室车厢紧急通风、紧急照明及各控制系统）进行供电。
八、列车控制和诊断系统
现代化的城市轨道交通车辆，列车计算机控制系统具有自我监视和诊断功能，信息采集、记录和显示功能。车辆及车辆主要系统都采用计算机进行自动控制，能够对列车主要设备的运行状态自动进行故障诊断。
使用计算机控制设备的监控和诊断系统，还能用手提数据收集器通过列车上的USB维修接口来收集所有的各种有关数据。同时也能在各系统微处理器的本地维修接口收集到相关数据。所收集数据的种类和精确度需能满足维修和分析故障的需要。
九、乘客信息系统
城市轨道交通车辆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，例如，列车的终点站、停车车站、换乘信息等；在列车发生故障时，向乘客提供回避危险的指挥、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显示屏、LCD显示屏，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，还要正确并同步，避免对乘客产生误导。第六节城市轨道交通车辆的发展
一、国外城市轨道交通车辆的发展
国外城轨车辆已运营的主要有三种类型：地铁车辆、轻轨车辆和高架独轨车辆。
1.地铁车辆
自1863年1月10日英国伦敦第一条地铁开通以来，截至2008年，经过近140年的发展，全世界已有127个城市建成地铁，总计运营里程5500多千米，拥有运营车辆58800多辆。主要集中在英国、法国、德国、瑞典、西班牙、俄罗斯、美国和日本等国的大城市，其运营里程占42％，拥有车辆占52％。
2.轻轨车辆
自1888年美国弗吉尼亚市第一条有轨电车投入商业运行以来，虽有较大发展，但由于有轨电车速度慢、噪声大、运量小、安全性差、正点率低等原因，20世纪50年代各国城市都纷纷拆除有轨电车线路，发展地铁交通。到20世纪80～90年代，又由于地铁造价高、能耗大、环保噪声问题等原因，在建设地铁的同时又发展了新型轻轨交通据统计，有20余座城市已经建设了轻轨，轻轨总线路长26000多千米。这些车辆大部分都是100％或70％的低地板车辆，截至2003年，由西门子公司、庞巴迪尔公司和阿尔斯通公司共生产了1300列合计4000多关节式车辆。
高架独轨车辆
自1980年法国建立了世界上第一条蒸汽牵引车辆的跨座式独轨交通以来，特別是20世纪50年代以后，在日本、美国、瑞典、法国、德国、意大利都先后建立了独轨铁路，—般线长10km左右。日本自1955年将独轨铁路列为城市轨道交通的重要工具以来，已发展了20多条高架独轨铁路，生产了独轨车辆。高架独轨车辆的主要特点是用橡胶轮胎支持和导向、电力驱动、空气弹簧支持车体、线路占地少、构造简单、投资少（是地铁的三分之一）、能爬大坡和过小半径曲线（50m）、噪声低（胶轮）、乘客舒适、视野宽广，受到各国中小城市交通的欢迎。
3.车辆运行速度提高
巴黎地铁车辆初期运行速度为80km/h，旅行速度为23.7km/h，近年来已将通过地面车辆的最高速度提高到100km/h，旅行速度达到50km/h。纽约地铁车辆最髙运行速度由70km/h逐步提高到通过地面时的130km/h。1974年R-44型地铁车辆的最高速度达到133km/h。日本地铁车辆在地下最高速度为70～80km/h，在地面行驶的最高速度已达到120km/h。
4.交流传动车辆发展
早期地铁车辆是蒸汽牵引，1890年改为电力牵引后一直采用直流电动机牵引，由凸轮变阻调速控制，后来发展到斩波器调速控制。20世纪90年代，由于电力电子技术和计算机控制技术的迅猛发展，大功率自关断元器件（GTO、IGBT、IPM）走向产品化和实用化，变频变压调速控制（VVVF）技术迅速发展，交流传动车辆广泛应用于城轨交通。日本东京、大阪、名古屋等城市地铁从1991年开始，新造地铁车辆全部采用IGBT或IPM的VVVF交流传动装置。巴黎地铁和德国法兰克福地铁新造车辆也开始采用交流传动车辆。
5.不锈钢车和铝合金车发展
美国最早由巴德公司生产了不锈钢车，纽约地铁大部分是不锈钢车。20世纪60年代初日本从美国引进不锈钢车体技术，从1962年开始生产日本最早的南海电铁6000系，京王电铁3000系和东芝电铁7000系地铁车辆。
铝合金质量只相当于普通钢的1/3，在保证车体同等强度下，车体自重最大可减轻50％。1896年法国将铝合金用于铁路客车车窗上，1905年英国铁路电动车的外墙板采用了铝合金，美国在1923～1932年间有700辆电动车和客车的侧墙和车顶采用了铝合金材料。60年代以来，德国科隆、波恩市郊电动车和慕尼黑地铁车体也采用了铝合金。日本从20世纪80年代开始，先后在6000系、7000系、8000系等地铁车辆上采用了铝合金。意大利米兰地铁、奥地利维也纳地铁以及新加坡地铁都采用了铝合金车辆。
6.空调车辆发展
自1976年纽约地铁第一列装有空调的R-38型地铁车辆投入使用以来，到1992年95的地铁列车都安装了空调。到1997年东京地铁车辆空调车占全部车辆总数的左右，韩国、新加坡、中国香港和台北地铁车辆都装有空调。
7.车辆的模块化设计和生产
世界上地铁车辆和轻轨车辆的主要制造商是西门子公司、阿尔斯通公司、庞巴迪公司以及日本的东芝公司。它们从90年代开始进行车辆模块化设计和生产。庞巴迪公司为香港地铁生产了模块化车辆，阿尔斯通公司和西门子公司生产了模块化的低地板轻轨车辆。
8.广泛采用计算机控制与诊断和通信网络技术
自20世纪90年代以来，各国城轨车辆新造车在牵引和制动控制中采用计算机控制和诊断技术，由单计算机控制发展至多计算机控制。同时，积极发展和采用通信网络控制技术，实现了列车设备运行控制和故障诊断、旅客信息的传递和服务。
9.模拟式电气控制制动系统发展
世界各国地铁和轻轨车辆了都选用了模拟式电气控制制动系统。主要制造商是克诺尓公司、威斯丁浩斯公司和日本NABCO公司。该系统能满足城轨车辆制动频繁、制动距离短和停车精度高的要求。
10.发展低地板轻轨车辆新技术
新型低地板轻轨车辆关键技术是独立车轮的转向架、交流传动装置的一体化与轻量化及联合制动系统。目前西门子公司、庞巴迪公司和阿尔斯通公司已经掌握了这些关键技术，并走向实用化，投入批量生产，在欧洲、俄罗斯、美国、澳大利亚和日本等许多城市广泛运用。
二、我国城市轨道交通车辆的发展
为适应未来20年我国城市轨道交通大发展的要求，城市轨道车辆发展战略应是：
1.大城市应大力发展A型或B型地铁车辆，中等城市应兼顾发展B型地铁车辆和中运量的轻轨车辆，小城市应积极发展小运量的低地板轻轨车辆
城市有特殊需求时，可适当发展高架独轨车辆或直线电机车辆。因为A型或B型地铁车辆单向高峰小时客运量可达3.0万人次以上，能够满足大城市大运量运送旅客的要求；中运量的轻轨车辆单向高峰小时客运量为0.6万～3.0万人次，能够满足中等城市运量的要求；小运量的低地板轻轨车辆单向高峰小时客运量为0.6万～0.8万人次，能够满足小城市运量的要求。当城市要求线路占地少，车辆能在大坡度（6‰以上）和小半径曲线（50m）上运行，噪声低，视端广阔和乘坐舒适时，可适当发展高架独轨车辆或直线电机车辆。
2.发展交流传动车辆，逐步取代直流传动车辆
发展交流传动车辆是当今世界城市轨道车辆的发展方向，据日本统计，采用交流传动后与变阻控制车相比，交流传动车每万公里的用电量减少50左右，再生制动率达到30％以上；每辆车闸瓦用量减少一半，车轮磨耗少，使用寿命提高50％；电机维修量大大减少，三年内不用检修。北京地铁复八线交流传动车每百车公里的耗电量为175kW·h，比直流车耗电量减少25.5％；电机已运用两年不用维修。
3.大力发展不锈钢车辆，适当发展铝合金车辆
目前在我国不锈钢车辆价格便宜，是铝合金车辆的70％左右。铝合金熔点低，发生火灾车体熔化速度比不锈钢车体快，安全性差。铝合金车体长时间运用后表面发生点蚀、面蚀和变色现象，维修量和维修费比不锈钢车体高。由于采用铝合金和不锈钢材料而使车辆自重减轻所带来的节能经济效果不明显。从两种车辆寿命周期费用看，铝合金车辆的寿命周期费用是不锈钢车辆的1.25倍。因此，城轨交通应大力发展不锈钢车辆。
4.发展空调车辆，取代机械通风车辆
车辆空调装置是提高乘客舒适度的重要手段，是城轨车辆的发展方向。我国城市大都处于热带或温湿带，春、夏、秋季节气温都较髙，特別近几年各地气温达到35℃以上，城轨车辆安装空调势在必行。因此，今后新造城轨车辆应是空调车，旧车应加快安装空调的改造步伐。
5.加快实现车辆交流传动系统、计算机控制及诊断系统及制动系统的国产化步伐
交流传动系统、计算机控制及诊断、制动系统是城市轨道交通车辆的三大关键技术，长期依赖进口不是长久之计，应有自主的知识产权，国家对城市轨道交通技术装备国产化很重视，成立国产化领导小组和专家小组，加强指导，制定了国产化政策。目前国内有关工厂和科研单位正在联合开发新一代地铁车辆，三大关键技术已掌握，生产了样机产品。应加快国产化步伐，尽快取代进日，创造国内品牌，形成新产业，成为国民经济新的增长点。
6.发展低地板轻轨车辆
用低地板轻轨车辆取代有轨电车，低地板轻轨车辆已成为世界小城市轨道交通的发展方向，成为城市公共交通的一条亮丽的风景线。由于该型车辆噪声小、上下车方便、视野宽阔、乘坐舒适、造价低，深受政府和市民的欢迎，我国应加快发展低地板轻轨车辆。第二章车体
车体是城市轨道交通车辆中的重要组成部分，是容纳乘客和司机驾驶的部分，又是安装和连接其他设备及组件的基础。车体支撑在转向架上，要保证旅客安全。车体底架下部及车顶上部要安装大量机电设备，构成车辆的主体。车体要承受各种动静载荷、各种振动，还要隔音、减振、隔热、防火，在事故状态下能尽可能保证旅客安全。第一节概述
一、车体的作用与分类
车体是其他部件的安装定位基础，并用来容纳乘客；对于有驾驶室的车辆还为司机提供驾驶车辆的工作场所。
按照车体所使用的材料可分为碳素钢车体（包括普通碳素钢和耐候钢）、铝合金车体和不锈钢车体三种，目前一般使用铝合金车体和不锈钢车体。
按照车体有无驾驶室可分为带司机室车体和无司机室车体两种。
按照车体结构尺寸可分为A型车体、B型车体和C型车体。
按照车体的结构工艺不同可分为整体焊接结构车体和模块化结构车体。
二、车体的特点要求
1.城市轨道交通车辆一般为电动车组，有单节、双节和三节式等，并有头车（即带有驾驶室的车辆）、中间车以及动车与拖车之分。
2.由于城市轨道交通车辆是服务于城市内的公共交通，乘客数量多、旅行时间短、上下车频繁，因此车内设置的座位数量少，车门数量多而且开度大，内部服务于乘客的设备也比较简单。
3.对车辆的质量限制较为严格，特别是高架线路，要求列车质量轻、轴重小，以降低线路设施的工程投资。
4.为了减轻列车的自重，车辆必须轻量化，对于车体承载结构的部件一般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不锈钢等，采用整体承载筒形车体结构，车辆的其他辅助设施也尽量采用轻型材料和轻量化结构。
5.城市轨道交通车辆一般运营于城市人口稠密地区，并用于乘载乘客，所以对车辆的防火要求严格。
6.由于城市轨道交通车辆主要在市内和城郊运行，所以对车辆的隔音和降噪有严格要求，以最大限度降低噪声对乘客和沿线居民的影响。
7.城市轨道交通车辆主要用于城市内交通，所以车辆外观造型和色彩必须考虑城市文化与环境美化，应与城市景观相协调。
三、车体的结构
按照车体承受载荷的方式不同，车体可分为底架承载结构、侧墙和底架共同承载结构和整体承载结构三种形式。
1.底架承载结构
全部载荷由底架来承担的车体结构，称底架承载结构，也称自由承载结构。
2.侧墙和底架共同承载结构
由侧、端墙与底架共同承担载荷的车体结构，称侧墙和底架共同承载结构，也称侧墙承载结构。
3.整体承载结构
在板梁式侧、端墙上固接由金属板、金属梁组合焊接而成的车顶，使车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形结构，此时车体各部分结构均参与承受载荷，因而称这种结构为整体承载结构。
四、车体的组成
城市轨道交通车辆车体均采用整体承载的钢结构或轻金属结构，以达到满足强度和刚度要求的同时降低车辆自重。我国轨道交通车辆的车体结构从20世纪80年代就开始采用耐候钢无中梁整体承载结构，车体侧墙、车顶的梁柱与蒙皮结合后与底架构成封闭断面，以增强车体的强度和刚度。到20世纪90年代又生产了断面为鼓形的轨道交通车辆，使其能更好地利用限界。《地铁车辆通用技术条件》（GB/T 7928—2003）规定我国轨道交通车辆车体采用整体承载结构。
整体承载结构车体是由若干纵向、横向梁和立柱组成的钢骨架（也称钢结构），以及内饰板、外蒙皮、地板、顶板、隔热材料、隔音材料、车窗、车门及采光设施等部件组成。一般包括底架、端墙、侧墙、车顶、车窗、车门、贯通道和车内设施等部分，如图2-1所示。
车体的一般结构形式如图2-2所示，底架是车体结构和设施的安装基础，承受主要的动、静载荷，因此底架必须具有足够的强度和刚度，是检修作业的重点。在底架中部，断面较大并沿其纵向中心线贯通全车的梁称为中梁，它是底架的骨干。底架两侧边沿的纵向梁称为侧梁，侧墙固定其上。底架两端部的横向梁称缓冲梁（或称为端梁），端墙固定其上。在转向架的支承处设有枕梁，为横向梁中断面最大的梁。在两枕梁之间设有两根以上的大横梁。为了吊挂设备，铺设地板，底架上还设有若干小横梁和纵向辅助梁，同时达到了增强底架强度和刚度的目的。上述梁件构成底架的一般结构，其中中梁和枕梁承担载荷最大，因而最为重要。
图2-1 城轨车辆车体基本组成
图2-2 车体的一般结构形式
1—缓冲梁（端梁）；2—枕梁；3—小横梁；4—大横梁；5—中梁；6—侧梁；7—门柱；8—侧立柱；9—上侧梁；10—角柱；11—车顶弯梁；12—顶端弯梁；13—端立柱；14—端斜撑
侧墙由杆件、墙板和门窗组成，杆件包括立柱、上侧梁、横梁和其他辅助杆件，它们与底架的侧梁连接成一体。
墙板有蒙皮和内饰板，蒙皮是用钢板、不锈钢板或铝合金板制成，内饰板具有车内装饰的功能，经过阻燃处理。
端墙结构与侧墙基本相同，除端梁外，还设有角柱、端立柱、上端梁和墙板等。
车顶结构包括车顶弯梁、车顶横梁、顶端弯梁及车顶板等。
五、车体的基本参数
1.按照目前流行的分类法，城市轨道交通车辆分A、B、C三种类型：（1）A型车：车体长22000mm，车体宽3000mm，车顶部距轨面高3800mm。（2）B型车：长×宽×高=19000mm×2800mm×约3515mm。（3）C型车：车宽为2600mm，长度和高度均不大于B型车。
除长×宽×高3个尺寸外，还有车辆定距（即两转向架之间的距离）等。
2.除了几何尺寸方面的参数以外，车体的主要设计参数还有：（1）车体自重。（2）车体载重（除转向架以外的车辆设备、内装饰、最大载客重量）。（3）动荷系数：一般取0.1。（4）纵向压缩载荷：在250～800kN之间。（5）纵向拉伸载荷：在150～600kN之间。（6）扭转载荷：40kN·m。（7）顶车载荷：相当于空车车体（不计转向架）顶车位三点支撑。（8）构造速度：一般城轨车辆在80～120km/h。（9）车体弯曲刚度：垂直弯曲刚度E ≥5.5×10 14 N·mm 2 。J（10）车体扭转刚度：G ≥2.0×10 14 N·mm 2 /rad。Jp（11）车体自振频率：一般为≥8Hz。弯曲自振频率直接取决于载荷下的挠度，这个载荷应当受到限制；应当从由转向架引起的车体动力学方面考虑这个问题。第二节铝合金车体
一、铝合金材料
铝合金材料密度小、强度大，铝合金材料构造的车体在满足车体强度和刚度的同时大幅度地减轻了车体的质量。具体特点如下：
1.质轻且柔软
铝的密度为2.71g/cm 2 ，约为钢密度（7.87g/cm 2 ）的1/3，杨氏模量也约为钢的1/3。
2.强度好
纯铝的抗拉强度约为80MN/m 2 ，是低碳钢的1/5。
3.耐蚀性能好
铝合金的特性之一是接触空气时表面会形成一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，所以耐蚀性能好。
4.加工性能好
型材挤压性能好，二次机加工、弯曲加工也较容易。
5.易于再生
铝的熔点低（660℃），再生比较简单，在废弃处理时无公害，有利于环保。
二、铝合金车体特点
铝合金车体是一种轻型整体承载结构，主体材料是铝合金型材，通常采用模块化结构或全焊接组装，是一种新型的车体结构。
1.材料选择原则
根据铝合金车体结构及制造、运用情况，选择材料时应遵循以下原则：（1）从轻量化方面考虑，要求强度、刚度高，而质量要轻。（2）从寿命方面考虑，要求耐蚀性、表面处理性、维护保养性要好。（3）从制造工艺方面考虑，要求焊接性、挤压加工性、成型加工性要高。
铝合金车体的发展经历了板梁期、开口型材期和现在的大型中空挤压型材期三个发展阶段，现在逐渐走向成熟。
2.铝合金车体优点（1）能大幅度降低车辆自重，提高车辆加速度，降低运能消耗，牵引和制动能耗低，减轻对线路的磨耗和冲击，扩大运输能力。在车辆长度相同的条件下，与碳素钢车体相比，铝合金车体的自重降低大约30％～35％，强度质量比约为碳素钢车体的2倍。碳素钢车体、不锈钢车体、铝合金车体的质量之比约为10∶8∶6。（2）铝合金对冲击载荷有较高能量吸收能力，可降低振动，减少噪声。（3）可运用大型中空挤压型材进行气密性设计，提高车辆密封性能，提高乘坐舒适性。（4）采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可减少连接件的数量和质量。（5）耐腐蚀性好，免漆，减少制造和维修费用，延长使用寿命，可使人工费节省40％。
三、铝合金车体类型
1.纯铝合金车体
纯铝合金车体大约可分四种形式：（1）车体由铝板和实心型材制成，铝板和型材通过铝制铆钉、连续焊接和金属惰性气体点焊等进行连接。除了车钩部分及车体内的螺钉座使用碳素钢外，其他部位都使用比重仅为碳素钢1/3的铝合金，实现车体的轻量化。这些铝板和型材等多为拉延材料（板材、挤压型材、锻造材料）。最近，很多地方使用大型挤压型材，进行热处理后，其力学性能有很大的提高。大型挤压型材的组合使车辆制造时焊接大量减少，但制造成本增加。（2）车体结构是板条骨架结构，用气体保护的熔焊作为连接方法。（3）在车体结构中应用整体结构，板皮和纵向加固件构成高强度大型开口型材。（4）车体采用空心截面的大型整体型材，结构更加简单。型材平行放置并总是在车体的全部长度上延伸，通过自动连续焊接进行连接。该车体结构以具有多种多样截面的型材为基础，并充分利用铝合金良好的力学性能。
2.混合结构铝合金车体
除了上述纯铝合金车体外，还有钢底架的混合结构铝合金车体。这种车体侧墙与底架的连接基本都采用铆接或螺栓连接的方式。其优点有两点：一是可避免热胀冷缩带来的问题，二是避免了成本很高的车体校正工序。
四、铝合金车体架车点
由于车体采用铝合金焊接结构，车体较碳素钢结构容易产生变形，因此在日常架车检修工作中应特别注意使用合适的顶车位置，以防车体翘曲变形。为此制造商制定了顶车位置，并在外墙下沿标有顶车标记，其标记为“▲”。
按不同的修程规定其架车点，架车点如图2-3所示。
图2-3 铝合金车体架车点（1）整车架起（带转向架）顶车点号为：3、4、5、6。（2）无转向架架车的顶车点号可为：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6；也可用三点架车，其顶点号为：1、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。
五、铝合金车体结构
车体结构包括六部分：底架、两个侧墙、两个端墙、车顶。具体车体结构如图2-4所示，结构组件见表2-1。
图2-4 铝合金车体结构
表2-1 车体结构组件
1.底架
底架由地板、侧梁、枕梁、小横梁和牵引梁组成。5块宽度为520mm、高度为70mm、与车体等长的地板梁通过两侧的接口拼焊成车体地板，每块地板梁由上下翼板、腹板和6块肋板组成中空截面挤压铝型材，各板厚度仅为2.5mm。底板侧梁为宽度200mm、高度324mm、与车体等长的薄壁中空截面挤压铝型材，壁厚4～6mm。A车底板的前端设有撞击能量耗散区，其上开有三排椭圆孔，当车辆受到意外撞击时，它能产生较大的塑性变形，从而吸收纵向冲击能量，起到保护驾驶员、乘客和车辆的作用。底板的两端还设有牵引梁和横向承载梁，用来安装车钩牵引缓冲装置和传递车辆间的牵引力和冲击力。车顶、侧墙、端墙中部填充有玻璃纤维或矿物棉，以起到隔热作用。同时车顶、侧墙及其地板下涂有隔音及防水涂料，转向架对应区域的地板下部粘接有隔音材料，起到隔绝噪声的作用。
2.车顶
车外顶板两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝型材，中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成型的车顶板，其长度与车顶等长，车顶组装时仅留下几条与车顶等长的纵向长焊缝。
客室内顶板由三部分组成，中间为平板，平板两侧为多孔的通风口平板，最外侧为客室照明灯的灯箱。平板安装在悬挂的车顶吊架上。
3.侧墙、端墙
车体的侧墙，由于左右各有5扇车门和4个车窗，侧墙被分隔成6块带窗框、窗下间壁、左右窗间壁或门间壁的分部件，全车共12块，在组装时分别各自与底板、车顶拼接，各块分部件也为整体的挤压铝型材。
客室内的侧墙、端墙都采用阻燃的密胺树脂胶合板。由于在组装焊接的侧墙、端墙的铝合金材料的内侧都涂抹阻尼浆并敷贴保温材料，所以侧墙、端墙都具有隔热保暖的功能。
4.地板
直流传动车与交流传动车的客室地板结构有所不同。直流传动车的地板是先在底板上纵向布置4mm厚的橡胶条，再铺设16mm厚的多层夹板，用螺钉将多层夹板固定在底架上，然后在多层夹板上粘接2.5mm厚的灰色PVC材料地板。这是一种理想的具有耐磨、阻燃和防滑功能的地板面材料，但粘接塑料地板的粘接剂在潮湿的环境中很容易丧失黏性，因此当多层夹板一旦受潮，塑料地板很容易起泡，甚至脱落。因而制造商在生产交流传动车时做了改进，将多层夹板改换成平面很平坦的铝合金轻型型材，然后在铝型材表面直接粘贴PVC塑料地板，这就避免了塑料地板气泡和脱落的弊病。第三节不锈钢车体
一、不锈钢材料
不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一定数量的铬（Cr），以及匹配加入镍（Ni）、钛（Ti）等，质量分数大于12％的合金元素钢。使钢材表面形成坚固的强化膜，既不生锈又耐腐蚀。
不锈钢分为普通不锈钢和耐酸不锈钢两种。不锈钢能抵抗大气、蒸汽和水等弱介质侵蚀；耐酸钢能耐酸、碱等强介质侵蚀。一般不锈钢不一定能耐腐蚀，而耐酸钢不会生锈。
不锈钢除了具有很强的化学稳定性外，同时还有足够的强度和塑性，并且还耐高温和低温，具有稳定的力学性能。有的专门用作耐热钢，有的专门用作耐低温钢。
二、不锈钢车体结构
1.车顶
车顶由波纹顶板、车顶弯梁、车顶边梁、侧顶板、空调机组平台等几部分组成。
车顶采用波纹顶板无纵向梁结构，顶板间搭接缝焊连接，与车顶弯梁点焊在一起。空调机组平台由纵梁、弯梁、顶板点焊组成部件，再与车顶通过点焊及塞焊组成一体。由于车顶是无纵梁结构、波纹顶板要传递车体纵向力，所以选择强度较高的SUS301L-MT材料，厚度为0.6mm。
车顶弯梁采用SUS301L-ST材料、厚度为1.5mm。
车顶边梁是车顶也是整车主要承载部件，所以选用强度最高的SUS301L-HT材料，整体冷弯成形，材料厚度为1.5mm。
2.侧墙
侧墙需选用塞拉门、连续窗结构。为适应该要求，侧墙钢结构部分采取了比较特殊的方法，一扇连续窗全长4070mm，在此范围内，钢结构必须便于车窗的安装、固定，不得有任何与车窗相干涉的结构。同时工艺性要好，结构上必须可实现点焊。设计中，将窗间有玻璃通过的侧立柱压出凹形，再通过窗带过渡与窗框相连接。为便于加工，压出凹形的立柱采用了强度较低的SUS301L-ST材料，同时为保证该处强度，在其背面加了一根补强梁。为保证窗口及侧墙的平面度，窗口周围所有梁柱、补强部分均为点焊结构。
由于车门开口（宽1550mm、高2012mm）对钢结构的强度和刚度影响很大，为此需采取补强措施，比如加长门上框翻边长度，在门上加补强板，将底架碳素钢边梁延长过车门口等。为消除门角应力集中的问题，采用在门口外围进行补强及加过渡圆弧，在门角内加门角补强铁的方法。通常采用上述这些措施来增加车体刚度及强度。
3.端墙
端墙的板、梁均采用点焊结构。
4.底架
碳素钢端底架与不锈钢底架采用塞焊连接，主横梁与边梁利用过渡连接板实现点焊连接，底架边梁采用4mmSUS301L-HT材料，以提高底架的整体强度和刚度。第四节城轨车辆车体发展趋势
1.模块化结构
就车体结构形式而言，几十年来国内外都是采用全组焊结构，即底架、侧墙、车顶和端墙均为焊接而成，然后这四大部件组装时也采用焊接工艺（图2-1），这种车体结构称为整体焊接结构，也称为一体化结构。随着技术的发展，近几年来，国外研制出了一种称为模块化的结构，我国深圳和广州地铁2号线车辆也采用了模块化结构。
图2-5 车体模块组成
1—底架模块；2—侧墙模块；3—端部模块；4—车顶模块；5—牵引梁模块；6—整梁模块
模块化车体结构与整体焊接结构车体相比，最显著的特点就在于将模块化的概念引入到车体设计、制造与生产管理的各个环节之中。整体焊接结构车体是先制造车体结构的车顶、侧墙、底架、端墙、驾驶室等部件，然后进行整个车体总成焊接，车体总成后再进行内装、布管、布线；模块化车体设计是将整个车体分为若干个模块，如图2-5所示。在每个模块的制造过程中完成整车需要的内装、布管与布线的预组装（车顶模块如图2-6所示）并解决相互之间的接口问题；各模块完成后即可进行整车组装。每一模块的结构部分本身采用焊接，而各模块之间的总成采用机械连接，如图2-7所示。
图2-6 车顶模块
1—顶板吊架；2—顶板槽梁；3—空调风道；4—隔音、隔热材料；5—内部装饰；6—灯带；7—出风口；8—顶板悬挂
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