动车组概论2(车体)
CHR2车体结构简介
4、端墙
• 头车车体一端设置端墙， 中间车两端均设置有端 墙。 • 端墙根据车辆卫生间和洗脸间的布置主要分为分 体式和整体式2种结构形式。 • 车端有盥洗室和厕所的端墙采用分体式结构。用 t4 的外板，骨架较少，设有开口为便于搬入整体 玻璃钢（ FRP ）厕所。待整体厕所搬入后用螺栓 将由 t2.5 的铝外板和骨架焊接构成的封板与端墙 紧固并进行密封材充填保证气密。 • 车端无盥洗室和厕所的端墙采用整体式结构，为 t2.5的外板和型材骨架构成的焊接结构。
铝合金分类
铝合金按加工工艺分为形变铝合金和铸造 铝合金。 动车组车体常用的形变铝合金有： • 非热处理强化：Al-Mg合金（5000系） • 热处理强化：
– Al-Mg-Si合金（6000系）、 – 高强度的Al-Zn-Mn合金（7000系）
5083：强度一般，适合焊接，但挤压加工性差。 6N01：中等强度，挤压性好，但焊接接头软化，且疲劳强度较低。
8.司机操纵台
1) 仪表盘 仪亳盘采用一体化设计理念，外形简洁，线条流畅。司机前 方仪表盘设置：MON车辆信息显示器1、ATP速度显示器、 MON车辆信息显示器2。在台面上集中布置操纵开关及按 钮。为了司机观察及操作方便，所有仪表安装面板与台面 均呈一定角度。 2) 司机室侧面布置 侧面布置MON车辆信息显示器2、广播控制话筒、头灯及 暖风机开关、无线打印机等。
5 、车头
• 车头部车体的横向骨架（t6mm铝板）为环 状结构，以纵向骨架连接，外板为铝合金 板（t2.5mm）拼接的焊接结构。
• 骨架外焊接铝制外板。对需要更高强度的部位，采 取增加板厚、 缩小骨架间距、 增加加强材等措施。 整个头部结构焊接严格要求气密性，结构上适应配 线、配管及内装需要。
门区部分根据门口与外端距离的大小分成板梁式结构和板 梁加中空型材两种形式。
《高铁概论》高铁概论第二章教案(1)
《高铁概论》理论课教案第二章高速铁路动车组课时：2学时授课人：⏹本章学习目标1.熟悉动车组的概述。
2.掌握动车组的构成及特点。
3.了解动车组的运用与维修。
⏹本章技能目标1.能从造型的三要素方面来欣赏插花造型作品；2.能将造型的三要素和基本原理运用到实际插花创作中去。
⏹本章重点1.动车组构成部分及特点2.动车组的维修级别及方式⏹本章难点动车组的构成及特点⏹整章授课思路 [90分钟]第一课时（45分钟）：动车组概述、构成及特点一、导入新课（5分钟）：中国铁路高速动车组（China Railway High-speed,简称CRH）。
亦称多动力单元列车，是铁路列车的一种。
它是自带动力、固定编组、两端均可操作驾驶、穿梭运行的旅客列车，是为了适应城际间高密度、短编组、公交化的客运要求而形成的一种新的轨道交通运输工具。
二、新课讲授（35分钟）：动车组是由动力车和拖车或全部动力车长期固定的连接在一起组成的车组，高速电力动车组有两种牵引动力的分布方式，分为动力集中式和动力分散式。
（2分钟）（一）概述（10分钟）1.动力分散式：动力分散电动车组的优点是动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较大的牵引力，编灵活。
由于采用动力制动的轮对多，制动效率高，且调速性能好，制动减速度大，适合用于限速区段较多的线路。
另外，列车中若某一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。
动力分散的电动车组的缺点是牵引力设备的数量多，总重量大。
2.动力集中：动力集中电动车组的优点是动力装置集中安装在2〜3节车上，检查维修比较方便，电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。
动力集中布置的缺点是动车的轴重较大，对线路不利。
目前世界上的动车组基本都是向动力分散型发展。
（二）动车组的构成及特点（23分钟）动车组通常以下面各部分组成；1.车体：动车组车体分为带司机室和不带司机室车体两种。
它是容纳司机驾驶和乘客的地方，又是安装和连接其他设备和部件的基础。
CRH2列车技术文档
目录1.1 前言 (2)1.2 E2-1000动车组概况 (2)1.2.1 E2-1000动车组发展和运用 (2)1.2.2 E2-1000型动车组主要技术参数 (3)1.3 E2-1000引进技术适应性研究 (4)1.3.1轮对的适应性 (4)1.3.2 受电弓适应性 (5)1.3.3 动力配置和编组的适应性 (6)1.3.4 转向架结构的适应性 (7)1.3.5 其它适应性 (7)1.4 丛书的主要内容 (8)1.1前言1825年9月27日，世界上第一条现代意义的铁路在英国斯托克顿（Stockton）和达灵顿（Darlington）之间开通，速度仅为 4.5km/h。
1830年，英国利巴普尔至曼彻斯特间首次开行了客运列车。
1964年，日本铁路开创了铁路发展的新纪元，世界上第一条高速铁路——东海道新干线建成通车，运行时速达到210公里，高速铁路实现了从无到有。
以后，法国、德国、英国、意大利等国家争相开行了高速列车，高速列车技术得到了快速发展。
其中，日本高速铁路在高速化、轻量化和安全正点方面成绩卓著，成为世界上最成功的高速铁路，其动车组独特的动力分散技术，已成为世界高速列车未来发展趋势。
根据国务院批准的《铁路中长期发展规划》，铁道部按照“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求和“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，全面组织实施了时速200公里动车组技术引进和国产化项目。
CRH2型动车组以日本新干线E2-1000型动车组为原型车，通过全面技术引进和消化吸收，实现国内制造。
1.2 E2-1000动车组概况1.2.1 E2-1000动车组发展和运用新干线E2系动车组有E2-0型和E2-1000型两种，E2-0型通常称为E2系，是E2系的第一代产品。
E2系是JR东日本公司为同时适应东北新干线（东京至盛冈）和北陆新干线（高崎至长野）等多条线路运用而开发的新型电动车组。
2002年12月1日日本东北新干线盛冈-八户96.6公里延长新线开通。
动车组概论动车组简介
• CRH2(四方)动车组。以E2-1000型动车组为 原型车，通过全面引进设计制造技术，由四方 股份公司在国内制造生产。
• CRH1(BSP)动车组。以Regina型动车组为原 型车，通过公司内部技术转移，由BSP公司在 国内制造生产。
三辆动车和一辆拖车组成一个动力单元
两辆动车和两辆拖车组成一个动力单元
正常状况下，两个牵引系统均工作，当一个 牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源， 连续运行。
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CRH5动车组牵引系统 牵引电机
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• CRH2动车组牵引系统：动车组有两个相对独 立的主牵引系统，两辆动车组成一个动力单元， 正常状况下，两个牵引系统均工作，当一个牵 引系统发生故障时，可以自动切断故障源，连 续运行。
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• CRH1(BSP)动车组：动车组由8辆车组成，其 中5辆动车3辆拖车；首尾车辆设有司机室，可 双向驾驶。
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2．车辆尺寸
头车长度 中间车长度
总长 车体宽度 车体高
CRH5动车组 CRH2动车组 CRH1动车组
27.6
25.7
26.95
25
25
26.6
211.5 3.2 4.27
CRH5动车组：每辆车车下有净水箱、污物箱、 蓄电池、充电机、制动装置和空气弹簧帮助气 室等，在1、2、4、7和8号车下有牵引和帮助 变流器、牵引电机，在3号和6号车下有牵引变 压器，在6号车下还有酒吧车冷藏柜压缩机。
CRH2动车组：每辆车下有空调机组、制动掌握 装置。在2、3、6和7号车下有牵引变流器， 在2号和6号车下有牵引变压器。在单号车下有 污物箱及水箱。
动车组车体结构简介
梁相连。波纹底板通过点焊焊接在横梁的下缘上。每个车体枕梁包括两个加固的
表面以便和二系悬挂配合，二系悬挂安装在横向的箱形梁上，箱形梁上还装有不
同的支座，以安装车体和转向架之间的连接和减振装置。车体枕梁主要由低合金
高抗拉强度钢制成，再通过电弧焊焊接在底底梁下面。
•材料 不锈钢, 除了冲击座, 车体摇枕, 车头是由碳钢做成的
•钢结构分为: 底架 侧墙 车顶 端墙 前部结构
二级结构(安装部分)
拖车结构
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B-End B-End
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车体结构
底架结构
包括两个纵向的边梁及与其相连的横梁、缓冲梁（与车钩相连接）和枕梁，
其下部适于安装底架设备。在车体枕梁之间的中间位置，底架和一些横向的Z形
车体结构 前部结构
The front structure is bolted on to the carbody
1. 缓冲器盒 2. 底架前部 3. 前面上部结构 4. 车体安装板
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车体结构
抗撞击结构
一个车组和一个15吨重的货车以 110 km/h 行驶时交叉相撞, 将会导 致司机室变形到后墙上.. 乘客区在 撞击后保持不变.
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中间车是 基础车， 由底架、 侧墙、车 顶、外端 墙、内端 墙几大部 件组成
中间车结构
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头车由中间车 演变而来，包 括底架、侧墙、 车顶、外端墙、 内端墙、走廊 墙和空气动力 学端部结构几 部分。
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底架： 底架由端部缓冲梁组成、枕梁和刚性
支座、脚蹬组成、焊接构架、底架焊接件等 组成。底架焊接件主要有牵引电机止挡、废 排箱架、接地螺母等。
CRH2型动车组概论
CRH2型动车组概论1825年9月27日，世界上第一条现代意义的铁路在英国斯托克顿(Stockton)和达灵顿(Darlington)之间开通，速度仅为45km/h。
1830年，英国利巴普尔至曼彻斯特间首次开行了客运列车。
1964年，日本铁路开创了铁路发展新纪元，世界上第一条高速铁路——东海道新干线建成通车，最高运行速度达到210km/h，高速铁路实现了从无到有。
以后，法国、德国、英国、意大利等国家争相开行了高速列车，高速列车技术得到了快速发展。
在现代世界铁路发展水平条件下，为适应中国经济快速发展的需要，铁道部组织南车四方机车车辆股份有限公司等单位研制生产了CRH2型高速动车组，其最高运营速度为250km/h。
CRH2型动车组采用了世界先进的高速动车组技术，设计时充分考虑了我国的实际情况，其具体体现在以下几个方面：(1)轮轨关系。
它是高速铁路首先需要研究解决的课题，轮轨关系不仅影响到列车运行品质，更影响到列车运行的安全性和轮轨摩擦磨损。
为适应我国铁路的线路要求，转向架轮对的内侧距调整为1353(+2,-1)；mm，车轮轮辋宽度设计为135mm；为了与T60钢轨匹配，动车组车轮踏面形状为我国LMA型踏面。
计算和试验结果表明，CRH2型动车组采用LMA型踏面和T60钢轨匹配下的动力学性能优良，特别是运行稳定性具有很大的裕度。
(2)弓网关系。
对于电力驱动的动车组，弓网关系是除轮轨关系外，铁路固定设备与移动设备之间又一重要关系。
为了适应双层集装箱运输，我国接触网网高为6.45m。
另外，为了保证受电弓能通过既有线的不同线岔；我国受电弓的弓头宽度要求达到1.95m，这些都是我国铁路较为特殊的要求。
CRH2型动车组受电弓在采用国内企业生产的适合产品时，在受电弓和车顶之间又加装了过渡件，满足了动车组运行速度250km/h的要求。
(3)列车编组配置。
CRH2型动车组列车编组为8辆编组，4动4拖，列车总功率仅为4800kW。
动车组车体结构简介
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为满足EN12663要 求的车体强度，车顶端 部设加强结构，它由横 梁、纵梁、盖板等构成， 材料为6082-T6。在横 梁下焊接内端墙，增加 整车刚度。
内端墙： 内端墙由门柱、墙
板、连接件组成。 它的作用是：
加强车体结构；安 装塞拉门机构。
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CRH5铝合金车体具有如下主要结构特点：
①特殊牵枕缓装置：底架上采用枕梁座代替 了传统的贯通式枕梁，并设计了全新的牵引梁 结构，不再通过焊接工艺进行枕梁与牵引梁的 组装连接。该种结构形式既能有效的传递纵向 力，保证了车体结构强度的需要，又能有效消 除因制造工艺的原因而造成的质量问题而引发 的安全隐患。
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②采用承载内端墙：在车体侧门内侧设置焊 接内端墙，其与端部车顶、底架通过台部分 形成整体承载框架结构，以提高车体整体结 构强度，该设计增加了内端墙结构看似略微 增加了车体重量，实际上，由于内端墙的存 在增加了车体的整体强度、刚度尤其是纵向 和抗扭刚度，简化了底架、侧墙和车顶的结 构和制造工艺，反而更有利于整车的减重， 从而使整车的重量控制在一定范围内。
中间车结构 16
头车由中间 车演变而来， 包括底架、 侧墙、车顶、 外端墙、内 端墙、走廊 墙和空气动 力学端部结 构几部分。
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底架： 底架由端部缓冲梁组成、枕梁和刚性
支座、脚蹬组成、焊接构架、底架焊接件等 组成。底架焊接件主要有牵引电机止挡、废 排箱架、接地螺母等。
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底架结构
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头车结构沿头部形状构成纵向骨架（ T6mm铝板）的环状，以横骨相连，再贴上 T2.5mm的外板。
司机室窗户结构为加工铝板形成的曲面形 状。
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3 CRH5车体结构介绍
动车组概论概述
四、高速铁路线路特点
1．超高与曲线半径
目前，除日本东海道新干线规定最大超高为 200mm外，其余各线及其他国家高速干线最大超 高均为180mm。
主要国家高速铁路的曲线半径（m）
法国 TGV-PSE TGV-A
德国
意大 利 东海道
日本 山阳 东北 上越
4000 (3200)
6000 7000 300 2500 (4000) (5100) 0 (2000)
• 随着运行速度提高而迅速增大的空气阻力将成为 高速列车运行时的主要阻力。
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二、动车组的动力配置特点
• 动车组动力配置：指在动车组中动力车编组的数 量和所处的位置
1. 动力集中配置 列车编组中两端为动力车（或一端是动力车，另一 端是控制车），中间为拖车。
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2. 动力分散配置 列车编组中全部为动力车或大部分是动力车，小 部分为拖车。
小轿车 大轿车 高速铁路
1
0.2 0.1
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(8)效率和效益 • 日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在 12％以上，一般在10年之内即可还请全部贷款， 其社会收益率也在20％以上。 • 据日本资料介绍，旅客由于从既有线改乘新干 线高速列车，每年可节约旅行时间3亿小时， 其效益相当于当时修建东海道新干线所需的全 部费用（3800亿日元，约合现在的人民币300 亿元）。
160～250
15000
250～300
20000
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第二节 世界主要国家高速铁路发展简介
一、日本高速铁路
- 东海道新干线 - 山阳新干线 - 东北新干线 - 上越新干线 - 北陆新干线 - 山形新干线 - 秋田新干线 - 九州新干线
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日本高速铁路线路主要数据（参考）
动车组车辆构造
动车组车辆构造一、车体车体是容纳旅客，装载行包、整备品等的部分。
车体主要由底架、侧墙、端墙及车顶组成。
其中，底架是车体的基础，由各种纵向梁、横向梁、辅助梁和底板等组成，承受着作用于车辆上的各种垂直载荷和水平载荷。
因此，车体应具有足够的强度和刚度，其结构形式应考虑车辆的用途，使之互相适应。
车体分为带司机室车体和不带司机室车体两种。
为使车体轻量化，高速动车组车体通常采用铝合金和不锈钢材料制造，从发展趋势看，铝合金将是今后动车组车体的主导材料。
车体由车顶设备、车端设备、车外侧设备及车下设备构成。
二、转向架转向架是车辆上能相对车体回转的一种走行装置。
它承受着车体的自重和载重，由机车牵引行驶在钢轨上。
动车组转向架上还装有牵引电机和减速机构，以驱动车辆运行。
转向架主要由构架、轮对、轴箱、弹簧减振装置、摇枕、基础制动装置、传动装置等部分组成。
转向架必须有足够的强度和良好的运行平稳性，以保证列车安全运行和满足旅客的舒适性要求。
转向架具有导向、承载、牵引、缓冲、制动等功能。
转向架是动车组的关键技术之一，是保证列车安全平稳运行的关键部件。
随着动车组速度的不断提高，对转向架性能的要求也越来越高。
同传统转向架相比，保持高速运行稳定性、充分利用轮轨之间的黏着和减轻轮轨相互作用力是动车组转向架特有的任务和技术关键。
三、制动装置动车组需要采用大功率盘形制动机，采用复合制动方式，即“空气盘形制动＋电气动力制动（再生制动）＋非黏着制动（涡流制动和磁轨制动）”，按速度控制制动力的大小以充分利用黏着，采用高性能的防滑装置及采用微机控制等。
1、尽可能缩短制动距离以保障列车安全。
2、保证高速制动时车轮不滑行。
3、司机操纵制动系统灵活可靠，能适应列车自动控制的要求。
四、车端连接装置1.、密接式车钩及缓冲器（1）密接式车钩及缓冲器在车头罩内。
（2）车钩上方设置了电气连接器。
（3）密接式车钩带有空气管，固定在车体底架上。
（4）车钩分离时，通过车钩上的解钩气缸拉动解钩杆完成。
CRH2总体组成与技术
CRH2-总体组成与技术第2章总体组成与技术目录2.1CRH2型动车组总体技术 (3)2.1.1列车组成和主要参数 (3)2.1.2 CRH2动车组主要系统性能介绍 (12)2.2动车组主要技术特点 (16)2.2.1铝合金中空型材车体结构 (16)2.2.2流线形头部结构 (17)2.2.3高速转向架 (18)2.2.4轻量化牵引系统 (18)2.2.5复合制动系统 (18)2.2.6保持车内压力稳定的换气装置 (19)2.2.7气密侧拉门 (19)2.3车外标记 (19)2.4CRH2型动车组主要运用条件 (21)2.4.1自然环境212.4.2适用200km/h速度等级线路区段的线路参数212.4.3关于运输组织232.4.4供电系统232.4.5动车组回送232.4.6限界232.4.7信号232.4.8检查与维护242.4.9供水设施242.4.10排污设施242.5质量保证期和保养周期 (24)2.5.1质量保证期 (24)2.5.2保养与维修周期 (25)第2章总体组成与技术2.1CRH2型动车组总体技术CRH2型动车组为动力分散、交流传动电动车组。
动车组具有“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术特点。
先进：动车组采用铝合金空心型材车体，采用了先进的IGBT功率元件以及VVVF控制牵引方式。
成熟：动车组的原型车为日本新干线动车组，其主要系统和部件均有长时间的运营业绩。
经济：动车组采用了流线型设计，各车辆的最大轴重仅14t，牵引和制动能耗低。
另外，列车采用再生制动方式，在节能、环保以及减少机械损耗等方面具有独特的优越性。
适用：动车组具有速度提升能力，通过调整动车、拖车的比例，动车组能够灵活适应200km/h～300km/h各速度等级的运行。
另外，动车组还可以通过两列自动联挂来满足大运量的需求。
可靠：动车组采用了先进的防滑、防空转控制系统和自动列车保护系统，为列车在各种运行环境下的准时性提供了可靠的保障。
第二章 动车组车体技术
一、车体密封和隔声性能的要求
▪ 国外高速列车的运用实践表明，没有交会列车时，头、尾车外面 的气流压力变化为：头部受2.5KPa左右的正压、尾部为2.0KPa 左右的负压；
▪ 有交会列车时特别在隧道内会车时，车外气流压力会大幅度变化 ，对进入隧道列车的气流测定结果：速度200km/h时，头部正压 为3.2KPa、尾部负压为4.9KPa；
2.车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板，工程塑料顶 板等。
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三、车内设备的轻量化技术
3.其它设备的轻量化 如日本100系采用直流牵引电机，每台重量为825kg(功 率为230kw)，而300系采用交流感应电机后，每台重量仅 为390kg(功率增至300kw)。 德国（ICE3）的主变压器铁芯采用优质铁－铝合金，使 导磁率提高4－5倍，又将铜编线改为铝编线，冷却使用硅 油，这样其总重由11.5吨降为7吨等等。
▪ 速度为280km/h时，头部正压为3.9KPa、尾部负压为5.5KPa。
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ห้องสมุดไป่ตู้
一、车体密封和隔声性能的要求
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一、车体密封和隔声性能的要求
(2) 对车体密封性能的要求 ❖日本高速列车密封试验，要求将车体所有开启部位堵塞，
车内压力由4000Pa降至1000Pa的时间必须大于50s。 ❖欧洲高速列车曾采用压力从4000Pa降至1000Pa的时间大
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一、轻量化设计的必要性
1.轴重对轨道损伤的影响 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。
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动车组构造考试题附答案
照明系统原理
照明系统通过电源线路供电，控制线 路控制开关，实现照明的开启和关闭。
电气系统的维护与保养
日常维护保养
定期检查电气系统的各个部件，确保其正常 工作。
专业维修
当电气系统出现故障时，由专业人员进行维 修。
定期保养
对电气系统的关键部件进行定期保养，如清 洁、润滑等。
安全注意事项
在进行电气系统的维护和保养时，必须遵守 安全规定，确保工作人员的人身安全。
供风系统
包括空气压缩机、干燥器、滤清 器等，用于提供清洁、干燥的压 缩空气，以驱动制动系统工作。
制动系统的原理
电指令直通制动
当司机操纵制动阀时，制动控制 单元接收到制动指令，通过控制 电磁阀的通断来调节制动缸内的
压力，从而实现车辆的制动。
空气制动
当车辆行驶速度降低到一定值时， 空气制动开始起作用，通过控制 制动夹的夹紧程度来增加车轮的 摩擦力，从而实现车辆的减速或
常运行。
稳定作用
转向架通过轮对控制动车组的 运行方向，保证动车组的稳定
性和安全性。
减震作用
转向架上装有减震装置，以减 少动车组运行时的振动和冲击
。
制动作用
转向架上装有制动装置，通过 制动实现动车组的减速和停车
。
转向架的组成
轴箱
轴箱是连接轮对和转向架架体 的部分，起到传递力和减震的 作用。
减震装置
减震装置包括弹簧装置和油压 减震器等，用于减少动车组运 行时的振动和冲击。
动车组是一种先进的列车形式，主要由动车和拖车组成。动车是指装有动力系统的车辆， 能够自行驱动；拖车则是指没有动力系统的车辆，主要起承载作用。动车组以电力或内 燃机为动力，具有较高的运行速度和运输能力，是现代高速铁路运输的重要组成部分。
动车组概论车体PowerPoint演示文稿
2.速度对轮轨间垂向动力作用的影响
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。
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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。
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(4)车内选用吸声效果好的高分子聚合材料； (5)提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。 法国TGV－A高速列车，通过各种隔声措施，速 度达300km/h时客室内噪声值为66dB(A)。
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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
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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
• 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。
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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
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(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；
第一节 车体结构的空气动力学设计
CRH2型动车组车体结构
CRH2型动车组车体结构3.2.1车体结构及主要技术参数CRH2型动车组采用4动4拖共8辆车编组形式，车体结构主要分为头车车体和中间车车体两种。
头车车体由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件及司机室头部结构组成，中间车车体由底架、侧墙、车顶、端墙及车体附件组成。
车体质量见表3.2，车体的主要技术参数见表3.3。
23.2.2车体结构特点CRH2型动车组车体结构主要是以中空型材为主构成的车体结构称为双壳结构。
双壳结构相对于单壳结构，车体质量稍重。
但中空型材具有截面刚度高的特性，可以去掉在单壳结构中必须使用的加强材，从而减少零件数量，降低成本。
但过度追求高速动车组的轻量化将对乘坐舒适性和列车空气动力学性能有不利影响。
近年来，由于更加重视乘坐舒适性，车体结构也不单纯追求轻量化，而是合理控制车体结构的质量。
因此，高速动车组的车顶及侧墙部车体结构均开始使用双壳结构，适当增加车体质量以改善车辆的舒适性。
2双壳结构型材带有中空腔，典型结构参见图3.1所示的侧墙顶部型材。
地板采用单壳结构型材，如图3.2所示。
CRH2型动车组车体结构如图3.3所不。
CRH2型动车组车体结构具有以下特点：(1)车体断面：宽幅车体，车体横断面最大宽度为3380mm，高3700mm，地板面距离轨面为1300mm，设备舱底板距离轨面为200mm。
车体横断面如图3.4所示。
(2)车体结构采用双壳结构，大幅减少零件数量，虽相对于单壳结构较重，但其刚性高，降噪效果好，乘坐舒适性高。
(3)质量比钢制车体轻，大幅降低轴重，从而降低运营成本。
(4)车体使用铝合金材料，可回收，对环境损害低，寿命周期成本低。
(5)防腐性好，可以实现无涂装设计。
(6)采用不燃性材料，防火性能好。
(7)自动化焊接范围大，生产效率高。
(8)在部分中空铝型材的中空空腔内部贴有防振材料以达到隔音减振的目的。
3.2.3车体组成CRH2型动车组车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件(车下设备舱、前罩开闭装置和前头排障装置)等组成(头车还包括司机室头部结构)。
动车组车体与车内设施课件
( 2)车体外表面平整、光滑。车体外表面尽量减少突出物， 如车体侧门采用塞拉门，它可与车体外表面保持平滑一致。
( 3)车辆底部形状对空气阻力的影响很大，为了避免车体地 板下部设备部件外露，普遍采用封闭外罩，以减小阻力。列车 流线型的车体外形如图3-1所示。
2.空气压力波动控制系统
为了减少压力波的影响，保证乘座舒适度，一方面，高速车 辆必须采取良好的空气压力密封措施，列车空调装置的进(排) 气口应避开低压区或涡流区布置；另一方面，需要加装可控的 间歇或连续作用式进(排)气控制装置，以便在车外的空气压 力发生变化时调节进(排)气口的工作状态，防止车内的空气 压力变化过大，并保持一定的正压(一般不小于 30 Pa )。另 外，处于列车前部的车体在外界正压力的作用下排气阻力增加； 处于列车尾部的车体在外界负压的作用下，新风风机的进风阻 力增大。为了保证列车在车外空气压力变化很大的情况下仍能 正常地进行通风换气，同时避免通过换气口将车外空气压力的 变化传入车内，引起旅客“耳感不适”，国外高速铁路客车的通 风换气装置都被设计成可控式，我国CRH2型动车组也在空调 系统中采用了连续换气装置。
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1.1 高速铁路客车车体
3.动态特性合理
为了提高乘座舒适度，控制振动和噪声，车体应具有合理的动态特性。随着车速的提高，由线 路不平顺引起的随机激扰频域加宽，导致车辆垂向和横向的振动加速度增大，并通过转向架作用于 车体，以较高频率激励出车体的弹性振动。为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声源发出的噪声强 度，如在车轮上安装消音器，开发弹性车轮，采用流线型车体外形并保持车体外形的光滑平整，以 及采用橡胶风挡减少撞击声，等等；另一方面要提高车体的隔音性能，如在车体金属表面涂刷防振 阻尼层，以减小固体声；另外，可以采用双层墙结构，使其隔音量增加 4 ~ 5 dB ；此外，还可采用 带空气层的双层车窗，以提高车窗的隔音量。
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• 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
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:
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
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
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
• 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；
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
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。
线性地减小。
(3)会车压力波幅பைடு நூலகம்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：
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
(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。
(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
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；
(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