一种低地板有轨电车的重量管理计算方法研究_韩云杰
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沈阳浑南70%低地板有轨电车电气总体页数:35
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轨道车辆-100与70低地板有轨电车对比页数:24
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一种低地板有轨电车的重量管理计算方法研究
一种低地板有轨电车的重量管理计算方法研究韩云杰【摘要】重量管理是车辆总体设计一个首要环节,车辆的轴重与轮重载荷情况是车辆设计的关键参数.根据低地板有轨电车的结构特性,建立简化的数学计算模型,推导出该类型车辆的轴重与轮重的计算方法,并在车辆的动态调试过程中验证其有效性.【期刊名称】《现代城市轨道交通》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P13-15)【关键词】低地板有轨电车;重量管理;计算方法【作者】韩云杰【作者单位】通号轨道车辆有限公司,湖南长沙 410100【正文语种】中文【中图分类】U482.1目前100% 低地板有轨电车结构形式有单车型、浮车型、铰接型。
单车型车辆的每个模块都有1个转向架，各模块基本等长度设计，代表车型为西门子Combino Plus。
浮车型车辆配置有浮车模块，通过铰接装置挂在与其相邻的车体上，代表车型为阿尔斯通Citadis、庞巴迪 Flexity2 等。
铰接型车辆相邻车体通过铰接转向架相连，提供宽敞平整的客室区域，代表车型为斯柯达 Forcity15T。
本文介绍的低地板车辆与上述 3 种结构具有明显的不同，该车由 3 个车体模块组成，4 个转向架，中间模块有 2 个转向架，具体结构如图 1 所示。
轨道车辆的重量关系到车辆牵引力和制动力的发挥、转向架部件的选型，车辆的重量分布将影响到整车的安全性和舒适性。
通常，车辆总体方案设计时首先进行重量管理，建立重量目标，并将该目标分解至所有系统和部件，通过计算明确车辆的轴重与轮重，为保证合理的结果，需要对各系统的布置位置和重量进行约束。
轴重与轮重的计算方法是重量管理的一个关键。
1.1 车辆结构及计算模型分析3 模块有轨电车采用 = Mc + Mp + Mc = 编组形式。
车辆采用全动力转向架（图2），为实现小曲线通过能力，转向架采用摇枕结构转向架，轮对为传统型式轮对，具有自动对中能力和良好的稳定性。
转向架各模块之间采用“固定铰+自由铰”连接，该结构的铰接装置只限制了相邻模块之间的侧滚动作，在一定范围内模块可以绕 x、y、z 轴转动。
现代70%_低地板有轨电车及技术平台研究
622023年6月下 第12期 总第408期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology OverviewMc2。
车辆编组如图1所示，车辆技术参数如表图1 车辆编组图1.2 车辆牵引、制动性能参数车辆牵引、制动性能参数如表2所示。
列车空车时，车辆的故障运行和救援能力在牵引功率损失1/2的情况下，能直接从故障发生点运行到车辆段。
1.3.1 车体钢结构车体结构设计满足EN12663《铁路应用铁道车辆车体结构要求》P-IV 级，即压缩载荷400kN，拉伸载荷300kN。
车体结构焊接标准按照EN15085标准执行。
所有车体焊缝要收稿日期：2022-11-18作者简介：于海（1981—），男，蒙古族，辽宁凌源人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：机车车辆工程。
现代70%低地板有轨电车及技术平台研究于 海 房祥飞 刘 涛（中车大连机车车辆有限公司，辽宁大连 116000）摘 要：现代70%低地板有轨电车采用3模块编组形式，列车采用微机网络控制技术，具备超级电容运行能力，满足客流运输需求，车辆配置多种供电方式。
通过介绍该车辆的牵引能力、主要技术参数等，对平台的构建进行描述，并详细介绍其功能及设计特点。
关键词：有轨电车；平台构建；模块化；多种供电制式中图分类号：U482.1文献标识码：B文章编号：1671-2064(2023)12-0062-03工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview求按照EN15085-3中的CPC2执行；认证等级按EN15085-2中的CL1执行；按照EN15085-5中的CT3进行焊缝检验。
车体钢结构采用碳钢与铝合金混合的方式，全车体承载焊接结构，具有轻量化设计特点，底架部位作为整车关键承载部分，其外表面要涂装，司机室外罩采用玻璃钢材料，内装外饰设计时尚、造型多样。
设置铰接装置实现不同车辆模块之间的连接，车辆端部使用贯通道进行连接，铰接装置种类分为固定铰接装置、转动铰接装置和自由铰接装置。
我国自主研发100%低地板轻轨车
图 １ ５模 块 １ ０ ０ ％ 低 地 板 车 编 组 图
Ｍｃ ｌ 、 Ｍｃ ２ 为安装 动 车转 向架和 司机室 的动 车模 块； ． Ｔ ｐ为安装 受 电 弓和拖车 转 向架 的拖 车模 块 ； Ｆ １ 、 Ｆ ２为悬浮车体模块 ； ＋单 元 间为风 挡密 封铰 接结构 ；
７ ０ ｋ ｍ ／ ｈ
３ ｋ ｍ ／ ｈ ０￣ １ １ ４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ， 不低于０ ． ９ ５ ｍ／ ｓ
最小平面 曲线半径
最大坡度 钢 轨 站 台高度
正线４ ０ ｍ， 车场２ ５ ｍ
５ ０ ％ 。 槽 形 轨 ２ ８ ０ ｍｍ
平 均加 速度 （ 额定 载 荷 ） 减速度 常用制动减速度不低于 １ ． １ ｍ／ ｓ ，
块。
长春轨道客车股份有 限公 司研 发的 １ ０ ０ ％低 地板轻 轨车 车体设 计采用 模块设 计 理念和整 体骨架 式 承载结
构， 在满 足 强度 、 刚度 的前提 下 ， 通 过多 次优 化计算 ， 实现 了非 常 可观 的减 重 目的。 骨 架式 承载 结构 是 国际
列车编组方式为＝Ｍｃ ｌ ＋ Ｆ Ｉ ＋ Ｔ ｒ ） ＋ Ｆ ２ ＋ Ｍｃ ２ ＝ 。
轴重
１２ ＞ ２ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ
＜３ ￣ ５ ０ ｍ ｎ ＇ ｌ 约２ ０ ０ ０ ｉ ｎ ｉ ｉ １ 约１ ８ ０ ０ｉ ｒ ｌ ｉ ｎ
≤１ ２ ｔ
１ ． １ 线路及供电条件参数
轨 距 １ ４ ３ ５ ｍ ｍ
最大运行速度
联挂速度
３ 牵 引及传动控 制系统
牵 引 系统是 低地 板 车辆 的核 心系统 ， 能 够把 轻轨 车辆输 入 的 电能转化 成 车辆 的轮轴 牵引 力 ， 实 现 车辆 １ ． ３ 车辆基本参数 的牵 引运 行 。 牵 引系统框 图如 图２ 所示。 每辆 低地 板轻 轨车安 装 ２ 台主变 流器 ， 牵 引逆变基 于轴控 （ 每个 逆变 单元 控制 １ 台牵 引 电机 ） 方式。
Ｍｃ ｌ 、 Ｍｃ ２ 为安装 动 车转 向架和 司机室 的动 车模 块； ． Ｔ ｐ为安装 受 电 弓和拖车 转 向架 的拖 车模 块 ； Ｆ １ 、 Ｆ ２为悬浮车体模块 ； ＋单 元 间为风 挡密 封铰 接结构 ；
７ ０ ｋ ｍ ／ ｈ
３ ｋ ｍ ／ ｈ ０￣ １ １ ４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ， 不低于０ ． ９ ５ ｍ／ ｓ
最小平面 曲线半径
最大坡度 钢 轨 站 台高度
正线４ ０ ｍ， 车场２ ５ ｍ
５ ０ ％ 。 槽 形 轨 ２ ８ ０ ｍｍ
平 均加 速度 （ 额定 载 荷 ） 减速度 常用制动减速度不低于 １ ． １ ｍ／ ｓ ，
块。
长春轨道客车股份有 限公 司研 发的 １ ０ ０ ％低 地板轻 轨车 车体设 计采用 模块设 计 理念和整 体骨架 式 承载结
构， 在满 足 强度 、 刚度 的前提 下 ， 通 过多 次优 化计算 ， 实现 了非 常 可观 的减 重 目的。 骨 架式 承载 结构 是 国际
列车编组方式为＝Ｍｃ ｌ ＋ Ｆ Ｉ ＋ Ｔ ｒ ） ＋ Ｆ ２ ＋ Ｍｃ ２ ＝ 。
轴重
１２ ＞ ２ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ
＜３ ￣ ５ ０ ｍ ｎ ＇ ｌ 约２ ０ ０ ０ ｉ ｎ ｉ ｉ １ 约１ ８ ０ ０ｉ ｒ ｌ ｉ ｎ
≤１ ２ ｔ
１ ． １ 线路及供电条件参数
轨 距 １ ４ ３ ５ ｍ ｍ
最大运行速度
联挂速度
３ 牵 引及传动控 制系统
牵 引 系统是 低地 板 车辆 的核 心系统 ， 能 够把 轻轨 车辆输 入 的 电能转化 成 车辆 的轮轴 牵引 力 ， 实 现 车辆 １ ． ３ 车辆基本参数 的牵 引运 行 。 牵 引系统框 图如 图２ 所示。 每辆 低地 板轻 轨车安 装 ２ 台主变 流器 ， 牵 引逆变基 于轴控 （ 每个 逆变 单元 控制 １ 台牵 引 电机 ） 方式。
低地板有轨电车制动系统总体技术方案设计研究
低地板有轨电车制动系统总体技术方案设计研究杜凯军;韩龙;王斌儒;吴志豪【摘要】通过研究国内外低地板有轨电车制动系统集成技术及其实现方式,结合国内城轨车辆制动系统的研发及运营经验,提出了一套低地板有轨车制动系统方案.介绍了低地板制动系统的性能要求、功能组成,分析了制动系统工作原理,并对制动功能控制逻辑进行了设计.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】4页(P126-129)【关键词】有轨电车;低地板;制动系统【作者】杜凯军;韩龙;王斌儒;吴志豪【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111【正文语种】中文【中图分类】U239.5当今社会城市交通越来越拥挤，低地板有轨电车可以大大缓解交通压力，而且低地板有轨电车具有建设周期短、成本低等优点，越来越受到各个城市的欢迎。
绝大部分低地板轻轨电车的轨道直接铺设在城市既有街道上，与其他车辆共享路权。
由于非独有路权且沿线站点较多，城市轻轨电车的制动系统具有操作频繁、制动距离短、制动力需求大等特点。
因此对制动减速度和制动系统的可靠性要求相对较高。
此外由于低地板车辆的车下空间小，而普通空气制动系统体积较大，因此不便于在低地板车辆上安装空气制动系统。
考虑到狭小的安装空间与复杂的行驶路况，一般采用电动力制动、液压制动和磁轨制动这3种制动方式组成低地板有轨电车制动系统。
根据国内外有轨电车制动系统各项标准及运行经验，分别提出了平直轨道制动性能要求和坡度轨道制动性能要求。
1.1 平直轨道制动性能要求AW0为空车载荷；AW1为满座载荷；AW2为额定载荷；AW3为超员载荷。
表1为平直轨道制动性能要求，前提条件如下：①轨道坡度为0；②直线轨道；③负载条件AW3；④车轮和钢轨摩擦系数最大0.33。
城轨车辆的重量管理探讨
城轨车辆的重量管理探讨韩云杰【摘要】重量管理作为城轨车辆设计的基础,贯穿了车辆设计和制造的全过程.对城轨车辆的重量管理的流程程序、方法及优化措施进行了讨论.【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2016(023)001【总页数】2页(P114,116)【关键词】城轨车辆;重量管理;优化措施【作者】韩云杰【作者单位】通号轨道车辆有限公司,湖南长沙410100【正文语种】中文在轨道交通系统中，由于不同轨道类型的承载极限，对行驶在其上的轨道车辆总重量就提出了要求。
就轨道车辆而言，重量是一个在车辆设计过程中首先确定的参数之一。
轨道车辆的重量密切关系到车辆的承载极限、牵引力和制动力的发挥，车辆的重心将影响到车辆的安全性和轮对的使用寿命，故此，重量管理是轨道车辆设计的一个重要根基。
本文就城轨车辆的重量管理进行一些探讨。
城轨车辆中，国内外的标准均对重量参数的要求进行了规定，其中GB/T 7928 《地铁车辆通用技术条件》明确：在整备状态下的车辆重量不应比合同中规定的值大3%；同一动车的每根动轴上所测得的轴重与该车各动轴实际平均轴重之差不应超过实际平均轴重的2%；每个车轮的实际轮重与该轴两轮平均轮重之差不应超过两轮平均轮重的±4%。
这要求了在重量管理过程中兼顾车辆总重和车辆的重心。
在城轨车辆的设计初期，总体设计人员将建立各部件的重量方案，该方案包含了车辆的所有系统和部件，通过计算方法得出目标车辆的总重量及重心参数，重量预算和目标需发布各子系统，以此来统筹达到整车的性能目标。
随着设计进程的推进，各子系统和主要设备的确定，重量管理会进行持续的更新和调整，对超出预定目标的部件必须采取必要的纠正措施，或通过其他子系统进行调整补偿，以达到满足总体要求的目标。
重量管理的验证在生产制造阶段：通过首件检查，测量每个部件的重量，检验目标产品的重量指标；最终通过整备状态下的车辆称重结果来校核重量管理计算准确性。
重量管理计算以车辆的总重量、轴重、轮重为目标，以车辆所有部件的重量和位置参数为输入，包含有紧固件、粘接剂、和线束等小部件，部件越齐全参数越准确，计算结果越接近真值。
一种低地板有轨电车轻量化车下裙板[实用新型专利]
![一种低地板有轨电车轻量化车下裙板[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/11a36080561252d381eb6e30.png)
专利名称：一种低地板有轨电车轻量化车下裙板专利类型：实用新型专利
发明人：金辉,王明举,姜士鸿
申请号：CN202020563220.6
申请日：20200416
公开号：CN212220212U
公开日：
20201225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种低地板有轨电车轻量化车下裙板，其特征在于：采用三层夹心式碳纤维复合板，裙板上集成检查门、支撑杆、压紧锁、安装座，裙板通过连接铰链连接到车体上，安装座通过胶铆连接到碳纤维复合板上，支撑杆在裙板打开后，支撑到车体上，轻量化裙板采用若干压紧锁与车体固定，本实用新型轻量化裙板总体质量约铝型材裙板的三分之一，减重效果明显，两人即可完成安装与拆卸。
不需要反复新开模具，大大节省模具费用约十几万元。
优化后的检查门可以实现快速开启，相比原结构节约时间至少10分钟。
轻量化裙板采用六把压紧锁与车体固定，相比铝型材裙板在端部增加两把压紧锁，解决了车辆运行过程中，裙板异响问题。
申请人：中车长春轨道客车股份有限公司
地址：130061 吉林省长春市绿园区长客路2001号
国籍：CN
代理机构：长春众益专利商标事务所(普通合伙)
代理人：余岩
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用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法[发明专利]
专利名称：用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法专利类型：发明专利
发明人：李骄松,夏猛,马法运,毕京斌,田以涛
申请号：CN201811108360.8
申请日：20180921
公开号：CN109149939A
公开日：
20190104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种用于低地板有轨电车辅助变流器轻量化设计方法，其步骤为：将设有最小电压应力谐振单元的最小电压应力Buck变换器、LLC定频谐振变换器和分裂电容三相逆变器依次串联作为辅助逆变器，充电机设有与最小电压应力Buck变换器的输出端相连的DC/DC倍流整流变换器；确定最小电压应力Buck变换器的谐振电感L、谐振电容C、谐振电容C和最小输出电流I；明确LLC定频谐振变换器设计的限制条件，选定励磁电感L的取值，计算出隔直电容C、变压器原边漏感L、谐振腔谐振频率f，验证LLC定频谐振变换器是否满足验证条件；在分裂电容三相逆变器中引入中线电感L，三相负载不平衡时，通过引入中心电感L消除中性点电位u的正弦扰动。
本发明设计的辅助变流器，功率密度高，体积和重量小。
申请人：中车青岛四方车辆研究所有限公司
地址：266031 山东省青岛市市北区瑞昌路231号
国籍：CN
代理机构：青岛清泰联信知识产权代理有限公司
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低地板轻轨车走行部的创新
低地板轻轨车走行部的创新
樊俊杰（翻译）;郭纯成（校对）
【期刊名称】《电气牵引》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】铁道动车组采用低地板可提高乘客的舒适度。
但是，要求将完成各项功
能的技术设施集中到很小的空间。
在现代轻轨及城市轨道动车组上采用低地板始于20年前，它激发了走行部分及其它设备领域里的许多创新。
根据运行试验结果，
考虑到对生产费用的最优化，可靠性及整个工作寿命中的支出最优化不断增长的要求决定放弃传统轮对，采用所谓的车轮总成代替，特别是独立轮轴。
各种技术决策及轨道交通方面的许多创新很快用于轻轨交通系统，而用于其它动车则要慢得多。
这与低地板有关。
采用低地板在很大程度上要影响走行部分，牵引传动装置、制动及其它车辆元件的构成形式。
鉴于此，专家们就其运行可靠性持以怀疑态度。
但是，随着时间的流逝，也得到了认可，往往购买新车时，又成为关注的焦点。
【总页数】6页(P33-37,39)
【作者】樊俊杰（翻译）;郭纯成（校对）
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】U273.99
【相关文献】
1.城市轻轨车辆走行部技术综述 [J], 许文超;李芾;黄运华
2.我国自主知识产权100％低地板轻轨车首获出口订单——中国北车唐山轨道客车责任有限公司为土耳其提供100％低地板轻轨车 [J], 吴可超
3.发展中的轻轨车辆走行部 [J], 沈钢
4.几种低地板面轻轨车走行部分 [J], 张定贤
5.现代低地板轨道车辆创新走行部 [J], 王渤洪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低地板轻轨车辆的总体方案研究
低地板轻轨车辆的总体方案研究
葛党朝
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2011(014)009
【摘要】低地板轻轨车辆自20世纪80年代以来在欧美取得了飞速发展.据不完全统计,世界上20多个国家的140多个城市已拥有低地板轻轨车辆.通过对国际上主要的轨道交通公司研制的低地板轻轨车辆的比较,分别从总体布置和转向架设计分析着手,总结不同车型的各自优势,试为新型的低地板轻轨车辆提出优化的总体方案.【总页数】4页(P58-61)
【作者】葛党朝
【作者单位】西安市地下铁道有限责任公司,710054,西安
【正文语种】中文
【中图分类】U270.3;U239.3
【相关文献】
1.一种低地板轻轨车辆用弹性车轮的设计研究与仿真分析 [J], 周勤;刘晖霞;李鸿浩
2.低地板轻轨车辆车体强度试验标准及方法研究 [J], 宋瑞
3.永磁直驱独立旋转车轮低地板轻轨车辆导向控制仿真研究 [J], 肖梯
4.低地板轻轨车辆轮对压装工艺与夹具研究 [J], 侯金涛; 魏成杰; 席智星
5.100％低地板轻轨车辆故障预测与健康管理技术研究 [J], 吴英帅;宋旭东;夏野因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低地板有轨电车无接触网供电技术的研究
低地板有轨电车无接触网供电技术的研究朱亮;张继彤;张济民【摘要】总结了现代低地板有轨电车无接触网供电技术的研究概况,对现有的电磁感应供电、储能式供电和接触式地面供电三种主要无接触网供电方式的原理、相关技术、研究状况、应用现状作了分析和描述,并比较了各种供电方式的优缺点及难点,为国内进行无接触网供电的应用与研究提供参考.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2014(017)009【总页数】6页(P84-88,91)【关键词】低地板有轨电车;无接触网;供电技术【作者】朱亮;张继彤;张济民【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海【正文语种】中文【中图分类】TM72;U482.1First-author'saddressRailway&Urban Mass Transit Research Institute，Tongji University，201804，Shanghai，China自1986年，法国南特市2号轻轨车辆第一次采用30%～40%低地板车辆［1］，到1990年德国不来梅投入运行第一辆100%低地板有轨电车［2］，有轨电车因其节能环保、舒适人性化、环境适应力强、建设灵活度高等特点［3］，进入了快速发展阶段。
传统的接触网供电也因其技术成熟性得到了广泛应用。
但是，随着有轨电车应用场合的不断扩大，也暴露了接触网供电方式的不足。
例如，市中心区尤其是名胜古迹地区上空的接触网线就很不美观。
为了解决此矛盾，各国相继开展了无接触网供电技术，主要包括电磁感应供电、超级电容供电、接触式地面供电等新型的供电方式。
电磁感应供电是以电磁场近场耦合的方式实现电能近距离的无线传输，是一种比较成熟的无线供电方式，其原理如图1所示。
1.1 电磁感应供电技术的研究电磁感应供电技术在交通工具上的应用最早出现在电动汽车上。
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（1）先计算簧上部分受力情况。Mc、Mp 模块在 重力、4 个二系弹簧垂向支持力、铰接端附加垂向力的 作用下平衡。
（2）得到 4 个二系弹簧的垂向支持力后，根据牛 顿第三定律，分析转向架在重力、2 个轮对支持力、4 个 二系弹簧垂向压力作用下平衡，求解车辆轮重、轴重及 其偏差。 1.2 车辆重量计算模型
1 有轨电车重量管理计算方法
1.1 车辆结构及计算模型分析 3 模块有轨电车采用 = Mc + Mp + Mc = 编组形式。
车辆采用全动力转向架（图2），为实现小曲线通过能 力，转向架采用摇枕结构转向架，轮对为传统型式轮 对，具有自动对中能力和良好的稳定性。转向架各模块 之间采用“固定铰+自由铰”连接，该结构的铰接装置 只限制了相邻模块之间的侧滚动作，在一定范围内模块 可以绕 x、y、z 轴转动。
通过上面的分析，可以看出车辆静置在平直轨道上 时，各模块受力情况属于简单的简支梁力学类型，以单 模块为对象，对 Mc、Mp 模块逐个进行求解。
计算模型的坐标系应服务于计算，对于 Mc 车，以 转向架中心在轨道面的投影为原点，x 轴为车辆纵向中 心线，指向司机室方向，左手边为 y 轴正方向，z 轴正 方向指向轨道面法向，符合右手定则；对于 Mp 车，以 车辆中心在轨道面的投影为原点，同样采用右手坐标系 （图3）。 1.3 车辆重量与重心计算方法
轨道车辆的重量关系到车辆牵引力和制动力的发
挥、转向架部件的选型，车辆的重量分布将影响到整车 的安全性和舒适性。通常，车辆总体方案设计时首先进 行重量管理，建立重量目标，并将该目标分解至所有系 统和部件，通过计算明确车辆的轴重与轮重，为保证合 理的结果，需要对各系统的布置位置和重量进行约束。 轴重与轮重的计算方法是重量管理的一个关键。
目前100% 低地板有轨电车结构形式有单车型、 浮车型、铰接型。单车型车辆的每个模块都有1个转 向架，各模块基本等长度设计，代表车型为西门子 Combino Plus。浮车型车辆配置有浮车模块，通过铰 接装置挂在与其相邻的车体上，代表车型为阿尔斯通 Citadis、庞巴迪 Flexity2 等。铰接型车辆相邻车体通过 铰接转向架相连，提供宽敞平整的客室区域，代表车 型为斯柯达 Forcity15T。本文介绍的低地板车辆与上 述 3 种结构具有明显的不同，该车由 3 个车体模块组 成，4 个转向架，中间模块有 2 个转向架，具体结构如 图 1 所示。
技术装备
一种低地板有轨电车的 重量管理计算方法研究
韩云杰 （通号轨道车辆有限公司，湖南长沙 410100）
摘 要：重量管理是车辆总体设计一个首要环 节，车辆的轴重与轮重载荷情况是车辆设计的关 键参数。根据低地板有轨电车的结构特性，建立 简化的数学计算模型，推导出该类型车辆的轴重 与轮重的计算方法，并在车辆的动态调试过程中 验证其有效性。 关键词：低地板有轨电车；重量管理；计算方法 中图分类号：U482.1
工况 AW0 AW1 AW2 AW3
表 1 3 模块有轨电车车重计算
Mc 模块 Mp 模块 Mc 模块
15 526
18 571
15 526
16 366
20 011
16 366
21 526
23 491
21 526
24 106
25 171
24 106
kg 列车总重
49 623 52 743 66 543 73 383
A1
W1
W2
A1 H
W1
W2
（6）
求解上述方程，并将轴重计算结果代入，得：
A1
W1
H
b
H
H
H
H
A1
W2
H
b
H
以轴A2 为对象，可得：
H
H
H
（7）
W3
W1
W4
W2
（8）
公式（8）中，下标 W 表示轮，2b 为轮对滚动圆之
间的距离，约为 1 500 mm。
根据上述计算原理，同样可以得到 Mp 模块的轴重
14 MODERN URBAN TRANSIT 2 / 2017 现 代 城 市 轨 道 交 通
一种低地板有轨电车的重量管理计算方法研究
技术装备
MC
yH
Y
W4
W2
N2
A2
A1
X MC 模块轮重负载
W3
W1
yH
b GW2
GA1 b GW1
轴A1
图 5 Mc 模块轮重受力分析图
根据方程组（2），以轴A1 为对象，可得方程组
参考文献 [1] 王欢，戴焕云，池茂儒. 100% 低地板轻轨车辆结构
型式研究[J]. 内燃机车，2009（9）：11-14. [2] 韩云杰. 城轨车辆的重量管理探讨[J]. 技术与市场，
2016，23（1）：114，116. [3] 张宇，刘劲，柳晓锋. 100% 低地板车辆结构型式对
比[J]. 电力机车与城轨车辆，2014，37（2）：14-16. [4] 刘永梅. 机车重心计算与测定方法[J]. 机车电传动，
单个模块的重量包括簧上总重量和转向架重量， 簧上总重量包含了车辆的车体、内装、牵引系统、乘客 信息系统、布线、空调等，总重量为所有各系统重量之 和，单个模块的重心采用各系统及部件的重心坐标通过 加权相加得到，计算公式如下：
s
ss
s
ss ss
s
s
ss ss
s
（1）
s
ss ss
s
图 3 坐标系示意图
公式（1）中：G 代表重量，x、y、z 为坐标值，下 标 s 表示车辆总系统，下标 ss 表示各子系统。 1.4 轴重及轮重计算方法
现 代 城 市 轨 道 交 通 2 / 2017 MODERN URBAN TRANSIT 15
轴重计算方法来源于静态力学的力平衡方程和力矩 平衡方程：
x
x
，
y
y
（2）
z
z
1.4.1 轴重计算
以 Mc 模块为例，簧上部分在转向架支持力和铰接
端垂向支持力的作用下平衡（图 4）。
Z
L
xH GH
簧上总成
N2
N1
X
DD
Gb
GA2
GA1
转向架
图 4 Mc 模块受力分析图
根据公式（2），分别对簧上总成和转向架列出方 程组：
车辆在 AW3 工况下计算得最大轴重 9.23 t，理论最 大轮重 4.963 t。
在设计阶段，以该理论参数作为牵引和制动系统的 输入参数，通过动态调试试验证明，试验结果和理论 结果非常吻合，间接佐证了上述计算方法的正确性。
3 结论
本文建立了 3 模块有轨电车的重量管理的简化模 型，并推导出计算方法。在实际项目应用中，采用 E x c e l 软件编制了重量计算表格，该计算表格还可以清晰 地反映各部件对车重的影响，从而在设计阶段进行优化 设计。通过工程实际验证，本文的方法对于 3 模块有轨 电车的重量可以有效进行管理，服务于总体设计。
2006，10（6）：1-3. [5] GB/T 7928-2003 地铁车辆通用技术条件[S].
收稿日期 2016-05-11 责任编辑 冒一平
Study on Calculation Method of Mass Management for Low-Floor Tram Han Yunjie
Abstract: Mass management is the most important part of the vehicle overall design, the axle load and wheel load of tram are the key parameters of tram design phase. According to the structural characteristics of low-floor tram, the simplified mathematical model is established, deducing the axle load and wheel load calculation method for the lowfloor tram, and verifying its effectiveness in vehicle dynamic testing and commissioning process. Keywords: low-floor tram, mass management, calculation method
H
1
2
HH
2
（3）
1
b
A1
A2
A1
A2
由方程组（3）、（4）可得：
（4）
A1
A2
H
b
H
（5）
在公式（3）、（4）、（5）中，G H 表示簧上总重 量，N 表示支持力，下标 A 表示轴，Gb 表示转向架重 量，L 为 Mc 车转向架中心距铰接中心的距离，2D 为转 向架轴距，参见图 4。
按照同样的方法，同时考虑 Mc 车对 Mp 车的附加垂 向力 N2，可以计算得出 Mp 车轴重数据。 1.4.2 轮重计算 同样以 Mc 模块为例，其轮重受力分 析如图 5 所示，其中簧上总成重心 y 方向偏 置 yH 设为正方向。
与轮重计算公式。
2 应用
结合有轨电车的总体参数，将车辆的重量管理的计 算公式固化在 Excel 文件中，只要在对应位置输入车辆 所有部件的重量和重心参数，可以自动计算出车辆的总 重、轴重和轮重等数据。
3 模块有轨电车总车长 33 550 mm，轴距为 1 800 mm， 根据标准要求，AW0 工况对应于空车状态，AW1 对 应于满座状态，AW2 对应于满座及站立空间 6 人/m2， AW3 对应于满座及站立空间 9 人/m2，计算得出车辆的理 论重量如表 1 所示。
（2）得到 4 个二系弹簧的垂向支持力后，根据牛 顿第三定律，分析转向架在重力、2 个轮对支持力、4 个 二系弹簧垂向压力作用下平衡，求解车辆轮重、轴重及 其偏差。 1.2 车辆重量计算模型
1 有轨电车重量管理计算方法
1.1 车辆结构及计算模型分析 3 模块有轨电车采用 = Mc + Mp + Mc = 编组形式。
车辆采用全动力转向架（图2），为实现小曲线通过能 力，转向架采用摇枕结构转向架，轮对为传统型式轮 对，具有自动对中能力和良好的稳定性。转向架各模块 之间采用“固定铰+自由铰”连接，该结构的铰接装置 只限制了相邻模块之间的侧滚动作，在一定范围内模块 可以绕 x、y、z 轴转动。
通过上面的分析，可以看出车辆静置在平直轨道上 时，各模块受力情况属于简单的简支梁力学类型，以单 模块为对象，对 Mc、Mp 模块逐个进行求解。
计算模型的坐标系应服务于计算，对于 Mc 车，以 转向架中心在轨道面的投影为原点，x 轴为车辆纵向中 心线，指向司机室方向，左手边为 y 轴正方向，z 轴正 方向指向轨道面法向，符合右手定则；对于 Mp 车，以 车辆中心在轨道面的投影为原点，同样采用右手坐标系 （图3）。 1.3 车辆重量与重心计算方法
轨道车辆的重量关系到车辆牵引力和制动力的发
挥、转向架部件的选型，车辆的重量分布将影响到整车 的安全性和舒适性。通常，车辆总体方案设计时首先进 行重量管理，建立重量目标，并将该目标分解至所有系 统和部件，通过计算明确车辆的轴重与轮重，为保证合 理的结果，需要对各系统的布置位置和重量进行约束。 轴重与轮重的计算方法是重量管理的一个关键。
目前100% 低地板有轨电车结构形式有单车型、 浮车型、铰接型。单车型车辆的每个模块都有1个转 向架，各模块基本等长度设计，代表车型为西门子 Combino Plus。浮车型车辆配置有浮车模块，通过铰 接装置挂在与其相邻的车体上，代表车型为阿尔斯通 Citadis、庞巴迪 Flexity2 等。铰接型车辆相邻车体通过 铰接转向架相连，提供宽敞平整的客室区域，代表车 型为斯柯达 Forcity15T。本文介绍的低地板车辆与上 述 3 种结构具有明显的不同，该车由 3 个车体模块组 成，4 个转向架，中间模块有 2 个转向架，具体结构如 图 1 所示。
技术装备
一种低地板有轨电车的 重量管理计算方法研究
韩云杰 （通号轨道车辆有限公司，湖南长沙 410100）
摘 要：重量管理是车辆总体设计一个首要环 节，车辆的轴重与轮重载荷情况是车辆设计的关 键参数。根据低地板有轨电车的结构特性，建立 简化的数学计算模型，推导出该类型车辆的轴重 与轮重的计算方法，并在车辆的动态调试过程中 验证其有效性。 关键词：低地板有轨电车；重量管理；计算方法 中图分类号：U482.1
工况 AW0 AW1 AW2 AW3
表 1 3 模块有轨电车车重计算
Mc 模块 Mp 模块 Mc 模块
15 526
18 571
15 526
16 366
20 011
16 366
21 526
23 491
21 526
24 106
25 171
24 106
kg 列车总重
49 623 52 743 66 543 73 383
A1
W1
W2
A1 H
W1
W2
（6）
求解上述方程，并将轴重计算结果代入，得：
A1
W1
H
b
H
H
H
H
A1
W2
H
b
H
以轴A2 为对象，可得：
H
H
H
（7）
W3
W1
W4
W2
（8）
公式（8）中，下标 W 表示轮，2b 为轮对滚动圆之
间的距离，约为 1 500 mm。
根据上述计算原理，同样可以得到 Mp 模块的轴重
14 MODERN URBAN TRANSIT 2 / 2017 现 代 城 市 轨 道 交 通
一种低地板有轨电车的重量管理计算方法研究
技术装备
MC
yH
Y
W4
W2
N2
A2
A1
X MC 模块轮重负载
W3
W1
yH
b GW2
GA1 b GW1
轴A1
图 5 Mc 模块轮重受力分析图
根据方程组（2），以轴A1 为对象，可得方程组
参考文献 [1] 王欢，戴焕云，池茂儒. 100% 低地板轻轨车辆结构
型式研究[J]. 内燃机车，2009（9）：11-14. [2] 韩云杰. 城轨车辆的重量管理探讨[J]. 技术与市场，
2016，23（1）：114，116. [3] 张宇，刘劲，柳晓锋. 100% 低地板车辆结构型式对
比[J]. 电力机车与城轨车辆，2014，37（2）：14-16. [4] 刘永梅. 机车重心计算与测定方法[J]. 机车电传动，
单个模块的重量包括簧上总重量和转向架重量， 簧上总重量包含了车辆的车体、内装、牵引系统、乘客 信息系统、布线、空调等，总重量为所有各系统重量之 和，单个模块的重心采用各系统及部件的重心坐标通过 加权相加得到，计算公式如下：
s
ss
s
ss ss
s
s
ss ss
s
（1）
s
ss ss
s
图 3 坐标系示意图
公式（1）中：G 代表重量，x、y、z 为坐标值，下 标 s 表示车辆总系统，下标 ss 表示各子系统。 1.4 轴重及轮重计算方法
现 代 城 市 轨 道 交 通 2 / 2017 MODERN URBAN TRANSIT 15
轴重计算方法来源于静态力学的力平衡方程和力矩 平衡方程：
x
x
，
y
y
（2）
z
z
1.4.1 轴重计算
以 Mc 模块为例，簧上部分在转向架支持力和铰接
端垂向支持力的作用下平衡（图 4）。
Z
L
xH GH
簧上总成
N2
N1
X
DD
Gb
GA2
GA1
转向架
图 4 Mc 模块受力分析图
根据公式（2），分别对簧上总成和转向架列出方 程组：
车辆在 AW3 工况下计算得最大轴重 9.23 t，理论最 大轮重 4.963 t。
在设计阶段，以该理论参数作为牵引和制动系统的 输入参数，通过动态调试试验证明，试验结果和理论 结果非常吻合，间接佐证了上述计算方法的正确性。
3 结论
本文建立了 3 模块有轨电车的重量管理的简化模 型，并推导出计算方法。在实际项目应用中，采用 E x c e l 软件编制了重量计算表格，该计算表格还可以清晰 地反映各部件对车重的影响，从而在设计阶段进行优化 设计。通过工程实际验证，本文的方法对于 3 模块有轨 电车的重量可以有效进行管理，服务于总体设计。
2006，10（6）：1-3. [5] GB/T 7928-2003 地铁车辆通用技术条件[S].
收稿日期 2016-05-11 责任编辑 冒一平
Study on Calculation Method of Mass Management for Low-Floor Tram Han Yunjie
Abstract: Mass management is the most important part of the vehicle overall design, the axle load and wheel load of tram are the key parameters of tram design phase. According to the structural characteristics of low-floor tram, the simplified mathematical model is established, deducing the axle load and wheel load calculation method for the lowfloor tram, and verifying its effectiveness in vehicle dynamic testing and commissioning process. Keywords: low-floor tram, mass management, calculation method
H
1
2
HH
2
（3）
1
b
A1
A2
A1
A2
由方程组（3）、（4）可得：
（4）
A1
A2
H
b
H
（5）
在公式（3）、（4）、（5）中，G H 表示簧上总重 量，N 表示支持力，下标 A 表示轴，Gb 表示转向架重 量，L 为 Mc 车转向架中心距铰接中心的距离，2D 为转 向架轴距，参见图 4。
按照同样的方法，同时考虑 Mc 车对 Mp 车的附加垂 向力 N2，可以计算得出 Mp 车轴重数据。 1.4.2 轮重计算 同样以 Mc 模块为例，其轮重受力分 析如图 5 所示，其中簧上总成重心 y 方向偏 置 yH 设为正方向。
与轮重计算公式。
2 应用
结合有轨电车的总体参数，将车辆的重量管理的计 算公式固化在 Excel 文件中，只要在对应位置输入车辆 所有部件的重量和重心参数，可以自动计算出车辆的总 重、轴重和轮重等数据。
3 模块有轨电车总车长 33 550 mm，轴距为 1 800 mm， 根据标准要求，AW0 工况对应于空车状态，AW1 对 应于满座状态，AW2 对应于满座及站立空间 6 人/m2， AW3 对应于满座及站立空间 9 人/m2，计算得出车辆的理 论重量如表 1 所示。