城市軌道車輛構(gòu)造與維護基礎(chǔ)介紹一、引言城市軌道交通作為現(xiàn)代都市公共交通的骨干力量，以其大容量、高速度、低能耗、少污染及準點可靠等顯著優(yōu)勢，在緩解城市交通擁堵、改善人居環(huán)境、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。而城市軌道車輛作為這一系統(tǒng)中直接承載乘客、實現(xiàn)位移功能的核心裝備，其構(gòu)造的合理性、技術(shù)的先進性以及維護的科學(xué)性，直接關(guān)系到運營安全、服務(wù)質(zhì)量與經(jīng)濟效益。因此，對城市軌道車輛的構(gòu)造與維護知識進行系統(tǒng)性的梳理與介紹，對于相關(guān)從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)提升，乃至公眾對城市軌道交通系統(tǒng)的理解，均具有重要的現(xiàn)實意義。二、城市軌道車輛基本構(gòu)造城市軌道車輛是一個集機械、電氣、控制、通信等多學(xué)科技術(shù)于一體的復(fù)雜系統(tǒng)。盡管不同類型（如地鐵、輕軌、單軌等）的車輛在具體結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)上存在差異，但其基本構(gòu)成可歸納為以下幾個主要部分：2.1車體與車架車體是城市軌道車輛的主體結(jié)構(gòu)，它不僅是容納乘客的空間，也是安裝各種設(shè)備的基礎(chǔ)。現(xiàn)代城市軌道車輛車體多采用輕量化的整體承載式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)以鋁合金或高強度耐候鋼為主，以在保證結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下，最大限度地減輕自重。車體通常分為司機室和客室兩部分。司機室位于列車的兩端，內(nèi)部設(shè)有駕駛控制臺、信號設(shè)備、通訊設(shè)備等，是列車的“大腦”?？褪覄t是乘客主要的活動區(qū)域，其內(nèi)部布置包括座椅、扶手、立柱、照明系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、乘客信息顯示系統(tǒng)（PIS）、緊急報警裝置等。車架，有時也稱為底架，是車體的基礎(chǔ)承載部件，它將車體的重量以及所承受的載荷傳遞給轉(zhuǎn)向架。2.2轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架是城市軌道車輛最為關(guān)鍵的走行部件，被譽為車輛的“底盤”，安裝于車體與軌道之間。其主要功能包括：支撐車體重量并傳遞各種載荷至鋼軌；通過輪對導(dǎo)向，使車輛能夠順利通過曲線；利用彈簧懸掛系統(tǒng)衰減線路不平順對車體的沖擊，保證車輛運行的平穩(wěn)性與舒適性；安裝驅(qū)動裝置（對于動車轉(zhuǎn)向架而言）和制動裝置，實現(xiàn)車輛的牽引與制動。轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，主要由輪對軸箱裝置、彈性懸掛裝置（包括一系懸掛和二系懸掛）、構(gòu)架、牽引驅(qū)動裝置（如電機、齒輪箱）、基礎(chǔ)制動裝置等組成。轉(zhuǎn)向架的性能直接影響車輛的運行品質(zhì)、安全性和可靠性，因此是維護工作的重點關(guān)注對象。2.3牽引傳動系統(tǒng)牽引傳動系統(tǒng)是動車（MotorCar）的動力來源，其作用是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動列車前進。對于采用直流供電的系統(tǒng)，牽引傳動系統(tǒng)相對簡單；而對于主流的交流供電系統(tǒng)，現(xiàn)代城市軌道車輛普遍采用“受電弓（或第三軌受流器）→牽引變壓器→牽引變流器（整流器、逆變器）→牽引電機→齒輪箱→輪對”的能量傳遞路徑。受電弓從接觸網(wǎng)獲取交流電，經(jīng)牽引變壓器降壓后，送入牽引變流器進行交-直-交變換，輸出電壓和頻率可調(diào)的三相交流電供給牽引電機，牽引電機產(chǎn)生的扭矩通過齒輪箱減速增扭后，驅(qū)動輪對旋轉(zhuǎn)，從而推動列車運行。2.4制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)是保障列車安全運行的關(guān)鍵系統(tǒng)，其功能是使運行中的列車減速或在規(guī)定距離內(nèi)停車。城市軌道車輛的制動系統(tǒng)通常采用多種制動方式的復(fù)合，以確保制動的可靠性和有效性。常用的制動方式包括：空氣制動（閘瓦制動或盤形制動）、電制動（再生制動和電阻制動）。電制動具有節(jié)能和減少制動部件磨耗的優(yōu)點，其中再生制動能將列車的動能轉(zhuǎn)化為電能反饋回電網(wǎng)，供其他列車使用，是一種高效的節(jié)能方式；當(dāng)再生制動無法實現(xiàn)或制動力不足時，空氣制動作為后備和補充。制動控制系統(tǒng)則根據(jù)司機的指令或ATP（列車自動保護）系統(tǒng)的要求，精確控制制動力的大小和分配。2.5輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)是為列車上除牽引傳動和制動系統(tǒng)之外的所有電氣設(shè)備提供電源和支持服務(wù)的系統(tǒng)。主要包括輔助電源系統(tǒng)（SIV）、照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、車門控制系統(tǒng)等。輔助電源系統(tǒng)通常由牽引變流器引出一路電源，經(jīng)過變壓、整流、逆變后，提供列車所需的各種交流和直流輔助電源，如空調(diào)、照明、控制系統(tǒng)、充電等用電。2.6電氣控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)是列車的“神經(jīng)系統(tǒng)”，負責(zé)對車輛的各種設(shè)備進行控制和監(jiān)測。隨著技術(shù)的發(fā)展，列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（TCMS）得到廣泛應(yīng)用，它采用總線技術(shù)（如MVB、WTB等）將列車上的各個控制單元、監(jiān)測單元、執(zhí)行單元連接起來，實現(xiàn)信息的共享和集中控制。司機通過駕駛臺上的控制設(shè)備，借助TCMS可以對整列車的狀態(tài)進行監(jiān)控，并發(fā)出各種控制指令，如牽引、制動、開關(guān)門等。同時，TCMS也能實時監(jiān)測各系統(tǒng)的運行參數(shù)和故障信息，并進行報警和記錄，為維護工作提供依據(jù)。三、城市軌道車輛維護概述城市軌道車輛的維護工作是保障其安全、可靠、高效運營的基礎(chǔ)。其核心目標是通過一系列有計劃的檢查、檢測、保養(yǎng)、維修和更換等活動，及時發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患，保持車輛良好的技術(shù)狀態(tài)，延長車輛使用壽命，確保列車能夠按照運行圖正點、安全地輸送乘客。3.1維護的分類與修程城市軌道車輛的維護體系通常根據(jù)維護的深度、周期和內(nèi)容劃分為不同的修程。常見的修程包括：*列檢（或稱日檢、運用檢查）：每日運營結(jié)束后或運營前在車輛段進行的快速檢查，主要檢查車輛的關(guān)鍵安全部件狀態(tài)、制動性能、受電弓狀態(tài)、車門功能、照明、空調(diào)等，確保列車具備次日運營條件。*月檢/雙周檢：周期通常為兩周或一個月，進行比列檢更全面的檢查和預(yù)防性保養(yǎng)，包括對轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件的檢查、制動系統(tǒng)的性能測試、各系統(tǒng)油液的檢查與補充等。*定修：周期較長（如半年或一年），對車輛進行較深入的檢查、測試、調(diào)整和部分部件的分解檢修，可能涉及轉(zhuǎn)向架的部分解體檢查、電機的檢查、制動系統(tǒng)的分解清潔與調(diào)整等。*架修：是對車輛進行的全面檢修，周期通常為數(shù)年（如3-5年）。此時車輛需要進入大修庫，將車體與轉(zhuǎn)向架分離，轉(zhuǎn)向架進行完全解體、檢查、修復(fù)或更換損壞部件，車體進行除銹涂漆、內(nèi)部設(shè)備檢修，各系統(tǒng)進行全面的測試和調(diào)整。*大修（或稱廠修）：是車輛生命周期內(nèi)最徹底的檢修，周期最長（如8-10年或更長）。大修通常在專業(yè)的車輛大修廠進行，幾乎所有部件都會被分解、檢查、修復(fù)或更換，車輛性能得到全面恢復(fù)，接近新車水平。不同城市的軌道交通運營企業(yè)可能會根據(jù)自身車輛類型、運營環(huán)境和經(jīng)驗，對修程和周期進行調(diào)整。3.2主要維護工作內(nèi)容城市軌道車輛的維護工作內(nèi)容繁雜，涉及機械、電氣、電子、液壓、氣動等多個專業(yè)領(lǐng)域。主要工作內(nèi)容包括：*車體維護：檢查車體鋼結(jié)構(gòu)有無變形、裂紋、腐蝕，車窗、車門有無損壞，客室內(nèi)部設(shè)施（座椅、扶手、照明、空調(diào)出風(fēng)口、PIS屏等）是否完好，進行車體外部清潔和內(nèi)部保潔等。*轉(zhuǎn)向架維護：這是維護的重中之重。包括輪對的檢查（輪徑、輪緣厚度、踏面擦傷、剝離等）、軸箱油潤狀態(tài)檢查、軸承溫度監(jiān)測、彈簧懸掛系統(tǒng)的檢查（彈性元件有無裂紋、變形、失效）、構(gòu)架的檢查、制動單元的檢查與調(diào)整、齒輪箱油位和油質(zhì)檢查、牽引電機狀態(tài)檢查等。必要時進行分解檢修和更換。*制動系統(tǒng)維護：檢查制動管路有無泄漏，制動風(fēng)缸、制動閥類、制動單元（閘瓦或閘片）的狀態(tài)，進行制動性能試驗（如制動距離、制動緩解時間），定期對空氣壓縮機、干燥器等輔助設(shè)備進行維護。*牽引傳動系統(tǒng)維護：檢查受電弓的弓頭、碳滑板磨損情況，升降弓性能；檢查牽引變壓器油位、油溫、有無滲漏；檢查牽引變流器的冷卻系統(tǒng)、功率模塊狀態(tài)；對牽引電機進行絕緣測試、碳刷磨損檢查、軸承維護等。*輔助系統(tǒng)維護：檢查空調(diào)系統(tǒng)的制冷、制熱效果，清潔濾網(wǎng)，檢查通風(fēng)系統(tǒng)；檢查蓄電池的電壓、容量；確保照明系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等正常工作。*控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護：檢查各控制單元的工作狀態(tài)，測試網(wǎng)絡(luò)通訊是否正常，監(jiān)控系統(tǒng)故障代碼，及時進行故障診斷和排除。3.3維護的發(fā)展趨勢隨著科技的進步，城市軌道車輛的維護正朝著狀態(tài)修（Condition-BasedMaintenance,CBM）和預(yù)測性維護（PredictiveMaintenance,PdM）的方向發(fā)展。通過在車輛關(guān)鍵部件上安裝傳感器，實時采集振動、溫度、壓力、電流、電壓等狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、人工智能（AI）算法和故障診斷專家系統(tǒng)，對設(shè)備的健康狀況進行評估，預(yù)測可能發(fā)生的故障，從而實現(xiàn)“按需維護”，避免過度維護或維護不足，提高維護效率，降低維護成本，進一步保障列車運行的安全性和可靠性。同時，模塊化設(shè)計、標準化接口也為快速更換和維修部件提供了便利。四、結(jié)語與展望城市軌道車輛是一個高度復(fù)雜的機電一體化產(chǎn)品，其構(gòu)造精密，技術(shù)含量高。深入理解其基本構(gòu)造是開展維護工作的前提，而科學(xué)、規(guī)范、高效的維