动车组概论2(车体)
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线性地减小。
(3)会车压力波幅值随会车动车组侧墙间距增大 而显著减小。
(4)会车压力波幅值随会车长度增大而近似成线 性地明显增大。
(5)会车压力波幅值随侧墙高度增大而逐渐减小。
(6)高、中速列车会车时，中速车的压力波幅值 远大于高速车(一般高1.8倍以上)。
3.动车组通过隧道时的表面压力
• 除上述6种影响因素外,还有以下3方面：
(1)堵塞系数η :两列车在隧道内高速会车时： 与η（2.1～2.22）成正比。
(2)列车侧面和隧道侧面的摩擦系数。 (3)两列车进入隧道的时差对压力变化也有很大的
影响，当形成波的叠加时将引起很高的压力幅 值和变化率。
二、动车组头型设计
1.头型设计的基本要求 • 头型设计考虑的两个基本参数是阻力系数和长
(2)俯视图最大轮廓线应满足司机室宽度的要求； (3)头部外形与车身外形要严格相切。
(a)一拱方案
(b)二拱方案 (c)设导流板方案
三、动车组车身外形设计
1.整个车身断面呈鼓形，即:车顶为圆弧形，侧墙下部 向内倾斜（5o左右）并以圆弧过渡到底架；侧墙上 部向内倾斜（3o左右）并以圆弧过渡到车顶。
2.采用裙板遮挡车下设备。即可以减少空气阻力， 也可防止高速运行带来的砂石击打车下设备。
CRH2型头车制 造
三、车内设备的轻量化技术
车内设备重量约占客车总重量的20％，轻量化 具有重要意义。
1.车内设备如门、窗、行李架、座椅、供水设备、 卫生设备等，均可选用轻合金或高分子工程材料 和复合材料。
2.车内装饰板材：墙板广泛采用薄膜铝合金，顶板 采用工程塑料等。
3.其它设备的轻量化：如电动机和变压器等
细比。 (1)阻力系数C：阻力系数与长细比γ直接有关。 (2)长细比（头型系数）γ ：高速列车头部的长细比
一般要求达到3左右或者更大。
头部长度与阻力系数对应关系
2.动车组头部流线化设计
(1)头部纵向对称面上的外形轮廓线在满足司机室 净空高、前窗几何尺寸、玻璃形状、了望等条 件下，尽可能降低该轮廓线的垂向高度；
(3)头车车身、拖车和尾车车身为低负压区。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
2.动车组会车时列车的表面压力
• 列车交会时产生的最大压力脉动值是评价列车气 动外形优劣的一项指标。
• 影响动车组会车压力波幅值大小的6个因素： (1)随着会车速度的大幅度提高，会车压力波幅值
将急剧增大。 (2)会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似
列车运行中，如果车轮存在偏心和扁疤，或者遇 到轨道不平顺时，将产生轮轨间的冲击载荷，这 种载荷属于“动态作用力”。
右图为B0-B0式轴重为 20t的电力机车，以 160km/h速度过钢轨接 头时轮轨间总载荷的时 间历程。
P1力的高频瞬时冲击作用很快被钢轨及轨道的 惯性反作用力抵消，很快衰减，来不及向上和向 下传播，其破坏作用对钢轨和车轮最严重。它直 接影响钢轨轨头的接触应力，容易发生钢轨剥离 等接触疲劳；对车轮产生剧烈的冲击作用，导致 车轮扁疤等。
四、转向架结构轻量化技术
1.采用焊接构架，可比铸钢构架减重50％左右。 2.轮对采用空心车轴和小直径、S形薄辐板车轮。 3.轴箱和齿轮箱采用铝合金轴箱，轴箱重量只有原
来钢制的40％左右，齿轮箱亦减到原来的56％。
第三节 车体的密封隔声技术
一、车体密封和隔声性能的要求 二、车体的密封技术措施 三、车内噪声控制技术措施
• 随着轴重的增加，钢轨承受轮载而产生的轮轨接触 应力、轨头内部的剪切应力、局部应力和弯曲应力 将相应增加，同时疲劳荷载作用下的应力水平也将 随之提高，从而大大缩短了钢轨的使用寿命。
• 国外研究结果表明，钢轨头部损伤几乎全是疲劳损 伤，钢轨的疲劳折损率与轴载荷的2.25～3.8次方 成正比。
2.速度对轮轨间垂向动力作用的影响
3.车体表面光滑平整，尽量减少突出物。如： – 塞拉门； – 内置式扶手； – 翻板式脚蹬等。
4.采用橡胶大风挡，与车身保持平齐。
第二节 车体的轻量化设计
一、车体的轻量化设计的必要性 二、车体结构的轻量化技术 三、车内设备的轻量化技术 四、转向架结构轻量化技术
一、车体的轻量化设计的必要性
1.轴重对轨道损伤的影响
• 动车组运行中列车的表面压力； • 动车组会车时列车的表面压力；
• 动车组通过隧道时的表面压力等。
1.动车组运行中列车的表面压力
• 从风洞试验结果来看，列车表面压力可以分为 三个区域： (1) 头车鼻尖部位正对来流方向为正压区；
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
(2)头部附近的高负压区：从鼻尖向上及向两侧， 正压逐渐减小变为负压，到接近与车身连接 处的顶部与侧面，负压达最大值；
P2力可直接向钢轨以下和车轮以上传递，造成 轨枕破裂、道床粉化和板结、严重者引起路基下陷； 造成列车垂向动力学性能恶化，特别是降低滚动轴 承的疲劳寿命，在这种脉冲式激扰下，构架的动应 力也将增大。
3.高速动车组对轴重及簧下质量的要求
(1) 动车组的轴重要求 国际铁路联盟（UIC）规定：静态轴重允许值
动车组概论2(车体)
第一节 车体结构的空气动力学设计
一、车体结构的空气动力学设计的必要性 二、动车组头型设计 三、动车组车身外形设计
ห้องสมุดไป่ตู้
一、车体结构的空气动力学设计的必要性
随着列车运行速度的提高，周围空气的动力 作用一方面对列车和列车运行性能产生影响；同 时，对周围环境也产生影响，这就是高速列车涉 及的空气动力学问题。其涉及的主要方面如下:
为17t。 (2)动车组的簧下质量要求 • 指转向架第一系弹性悬挂以下部分的质量 • 簧下质量越小越有利
二、车体结构的轻量化技术
实现结构轻量化的主要途径有两个：一是采用 轻量化材料，二是结构优化设计。车体轻量化材 料有：耐候钢、不锈钢和铝合金。
1.车体轻量化材料 (1)耐候钢：抗腐蚀性能，一般相当于普通碳素钢
的2～3倍。 (2)不锈钢：与普通钢制车体结构相比，可减轻重
量10%～20%
(3)铝合金 • 制造工艺简单，节省加工费用 • 减重效果好 • 良好的运行品质 • 耐腐蚀，可降低维修费 • 外表平滑美观
2. 铝合金车体的结构形式
采用骨架式铝合金车体 结构
采用大型中空挤压铝 型材焊接结构
大型中空挤压铝型材与开口 型材的混合结构
(3)会车压力波幅值随会车动车组侧墙间距增大 而显著减小。
(4)会车压力波幅值随会车长度增大而近似成线 性地明显增大。
(5)会车压力波幅值随侧墙高度增大而逐渐减小。
(6)高、中速列车会车时，中速车的压力波幅值 远大于高速车(一般高1.8倍以上)。
3.动车组通过隧道时的表面压力
• 除上述6种影响因素外,还有以下3方面：
(1)堵塞系数η :两列车在隧道内高速会车时： 与η（2.1～2.22）成正比。
(2)列车侧面和隧道侧面的摩擦系数。 (3)两列车进入隧道的时差对压力变化也有很大的
影响，当形成波的叠加时将引起很高的压力幅 值和变化率。
二、动车组头型设计
1.头型设计的基本要求 • 头型设计考虑的两个基本参数是阻力系数和长
(2)俯视图最大轮廓线应满足司机室宽度的要求； (3)头部外形与车身外形要严格相切。
(a)一拱方案
(b)二拱方案 (c)设导流板方案
三、动车组车身外形设计
1.整个车身断面呈鼓形，即:车顶为圆弧形，侧墙下部 向内倾斜（5o左右）并以圆弧过渡到底架；侧墙上 部向内倾斜（3o左右）并以圆弧过渡到车顶。
2.采用裙板遮挡车下设备。即可以减少空气阻力， 也可防止高速运行带来的砂石击打车下设备。
CRH2型头车制 造
三、车内设备的轻量化技术
车内设备重量约占客车总重量的20％，轻量化 具有重要意义。
1.车内设备如门、窗、行李架、座椅、供水设备、 卫生设备等，均可选用轻合金或高分子工程材料 和复合材料。
2.车内装饰板材：墙板广泛采用薄膜铝合金，顶板 采用工程塑料等。
3.其它设备的轻量化：如电动机和变压器等
细比。 (1)阻力系数C：阻力系数与长细比γ直接有关。 (2)长细比（头型系数）γ ：高速列车头部的长细比
一般要求达到3左右或者更大。
头部长度与阻力系数对应关系
2.动车组头部流线化设计
(1)头部纵向对称面上的外形轮廓线在满足司机室 净空高、前窗几何尺寸、玻璃形状、了望等条 件下，尽可能降低该轮廓线的垂向高度；
(3)头车车身、拖车和尾车车身为低负压区。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
2.动车组会车时列车的表面压力
• 列车交会时产生的最大压力脉动值是评价列车气 动外形优劣的一项指标。
• 影响动车组会车压力波幅值大小的6个因素： (1)随着会车速度的大幅度提高，会车压力波幅值
将急剧增大。 (2)会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似
列车运行中，如果车轮存在偏心和扁疤，或者遇 到轨道不平顺时，将产生轮轨间的冲击载荷，这 种载荷属于“动态作用力”。
右图为B0-B0式轴重为 20t的电力机车，以 160km/h速度过钢轨接 头时轮轨间总载荷的时 间历程。
P1力的高频瞬时冲击作用很快被钢轨及轨道的 惯性反作用力抵消，很快衰减，来不及向上和向 下传播，其破坏作用对钢轨和车轮最严重。它直 接影响钢轨轨头的接触应力，容易发生钢轨剥离 等接触疲劳；对车轮产生剧烈的冲击作用，导致 车轮扁疤等。
四、转向架结构轻量化技术
1.采用焊接构架，可比铸钢构架减重50％左右。 2.轮对采用空心车轴和小直径、S形薄辐板车轮。 3.轴箱和齿轮箱采用铝合金轴箱，轴箱重量只有原
来钢制的40％左右，齿轮箱亦减到原来的56％。
第三节 车体的密封隔声技术
一、车体密封和隔声性能的要求 二、车体的密封技术措施 三、车内噪声控制技术措施
• 随着轴重的增加，钢轨承受轮载而产生的轮轨接触 应力、轨头内部的剪切应力、局部应力和弯曲应力 将相应增加，同时疲劳荷载作用下的应力水平也将 随之提高，从而大大缩短了钢轨的使用寿命。
• 国外研究结果表明，钢轨头部损伤几乎全是疲劳损 伤，钢轨的疲劳折损率与轴载荷的2.25～3.8次方 成正比。
2.速度对轮轨间垂向动力作用的影响
3.车体表面光滑平整，尽量减少突出物。如： – 塞拉门； – 内置式扶手； – 翻板式脚蹬等。
4.采用橡胶大风挡，与车身保持平齐。
第二节 车体的轻量化设计
一、车体的轻量化设计的必要性 二、车体结构的轻量化技术 三、车内设备的轻量化技术 四、转向架结构轻量化技术
一、车体的轻量化设计的必要性
1.轴重对轨道损伤的影响
• 动车组运行中列车的表面压力； • 动车组会车时列车的表面压力；
• 动车组通过隧道时的表面压力等。
1.动车组运行中列车的表面压力
• 从风洞试验结果来看，列车表面压力可以分为 三个区域： (1) 头车鼻尖部位正对来流方向为正压区；
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
(2)头部附近的高负压区：从鼻尖向上及向两侧， 正压逐渐减小变为负压，到接近与车身连接 处的顶部与侧面，负压达最大值；
P2力可直接向钢轨以下和车轮以上传递，造成 轨枕破裂、道床粉化和板结、严重者引起路基下陷； 造成列车垂向动力学性能恶化，特别是降低滚动轴 承的疲劳寿命，在这种脉冲式激扰下，构架的动应 力也将增大。
3.高速动车组对轴重及簧下质量的要求
(1) 动车组的轴重要求 国际铁路联盟（UIC）规定：静态轴重允许值
动车组概论2(车体)
第一节 车体结构的空气动力学设计
一、车体结构的空气动力学设计的必要性 二、动车组头型设计 三、动车组车身外形设计
ห้องสมุดไป่ตู้
一、车体结构的空气动力学设计的必要性
随着列车运行速度的提高，周围空气的动力 作用一方面对列车和列车运行性能产生影响；同 时，对周围环境也产生影响，这就是高速列车涉 及的空气动力学问题。其涉及的主要方面如下:
为17t。 (2)动车组的簧下质量要求 • 指转向架第一系弹性悬挂以下部分的质量 • 簧下质量越小越有利
二、车体结构的轻量化技术
实现结构轻量化的主要途径有两个：一是采用 轻量化材料，二是结构优化设计。车体轻量化材 料有：耐候钢、不锈钢和铝合金。
1.车体轻量化材料 (1)耐候钢：抗腐蚀性能，一般相当于普通碳素钢
的2～3倍。 (2)不锈钢：与普通钢制车体结构相比，可减轻重
量10%～20%
(3)铝合金 • 制造工艺简单，节省加工费用 • 减重效果好 • 良好的运行品质 • 耐腐蚀，可降低维修费 • 外表平滑美观
2. 铝合金车体的结构形式
采用骨架式铝合金车体 结构
采用大型中空挤压铝 型材焊接结构
大型中空挤压铝型材与开口 型材的混合结构