CRH3型动车组中间车车体结构强度分析
CRH3型动车组解析
CRH3C型电力动车组采用动力分布式，每列8节编组，4动4拖 （T+M+M+T+T+M+M+T），最高运营速度达350km/h。列车设有 一等座车（ZY）1辆、二等座车（ZE）6辆和带酒吧的二等座车 （ZEC）一辆。其中一等车内座椅2+2方式布置，二等车以2+3方式 布置。除了带酒吧的二等座车外，其他车厢所有座位均能旋转。首 尾的头车设有司机室，可双向驾驶，一等车和酒吧车在最中间，全 列车定员557人。头车长度20.7m，中间车长度25m，车体宽度3.3m， 车体高度3.89m，列车总长200.67m，适应站台高度1.25m。
车钩三态
三态作用原理 为了实现车钩连挂或摘钩， 使车辆连接或分离，车钩具有 闭锁、和全开三态作用位置。 闭锁位置 车辆连挂后，两个车钩必须处 于闭锁位置才能传递牵引力。 此时锁铁处于最低位置，锁铁 后坐锁面坐落在钩舌推铁锁座 上，钩舌尾部受锁铁阻挡，而 锁铁的另一侧受钩腔内壁阻。
开锁位置 两连挂着的车辆欲分开时，必须有一个车钩处于开锁位置。提起车钩 提杆，下锁销转轴转动带动锁铁上升到一定的高度，放下车钩提杆， 锁铁开锁坐锁面停留在钩舌推铁锁座上。此时钩舌不能自动打开，如 果钩舌受到牵引力就能绕钩舌销转动。车钩处于开锁位置。
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CRH3型动车装配三种车钩，分别为； 自动车钩:每节车头（EC01/ECO8）的前舱均有一个左右前车罩和一个 左右自动车钩。 半永久车钩：每辆头车的前端和每辆中间车辆的车端配有半永久性车钩， 其作用为吸收超出规定的分离力（如出现严重冲击和碰撞）时耗散能量，以 保安全。 过度车钩：每个动车组在头等车（FC05）的地板下方位置存放一个备 用紧急救援车钩，用以其他机车牵引/拖拽CRH3车组。
CRH3型动车铝合金车体结构优化设计
CRH3型动车铝合金车体结构优化设计
邢清桂;黄金凤
【期刊名称】《产业与科技论坛》
【年(卷),期】2015(000)019
【摘要】本文以CRH3型动车组中间车车体作为研究对象，利用相关有限元分析软件对中间车车体建立有限元模型，对车体在纵向压缩、拉伸、垂直载荷、气动及合成载荷工况作用下的强度、刚度进行校核，并且为车体结构的改进及优化提供依据。
最后，对车体的局部结构进行尺寸及强度优化设计，以使得优化后的结果能够更好地满足列车使用条件。
【总页数】2页(P65-65,66)
【作者】邢清桂;黄金凤
【作者单位】河北机车技师学院;华北理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.CRH3型动车组铝合金车体总组成焊接系统 [J], 李永军;孙丙河
2.铝合金型材在CRH3型动车组车体中的应用 [J], 郑文波;刘东军;田新莉
3.CRH3型动车组中间车车体结构强度分析 [J], 郭春丽;齐淑萍
4.CRH3型动车组中间车车体结构强度分析 [J], 郭春丽;齐淑萍
5.CRH3型动车组司机控制器牵引手柄优化设计 [J], 李卿;张正平;宋新勇
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CRH3型车体结构
`高寒地区列车车体隔热系数计算方法汇总一、车体结构根据资料查询，我国列车分为普速列车、快速列车系列、高速列车（CRH）系列。
现取CRH380BL予以说明列车结构。
由CRH380B经由需求而改制性能的型号。
在查询相关资料后，我们将车体传热的部分划分为以下部位：（车头部位不予传热考虑）（CRH3系列中间车车体结构分析图）分析部位即：端墙、侧墙、底架、车顶1.1车顶车顶结构：车顶结构由大型中空铝合金拼焊而成，把车顶组装成一个单元，在安装完大型车内设备后，再与其他车体构架焊在一起；车顶端部设加强结构，它由横梁、纵梁、盖板等构成。
1.2侧墙侧墙：由大型中空铝合金拼焊而成，在型材内侧有T型槽或L型导轨，用来安装内装件或设备；附件的生根方式有粘接、铆焊和焊接等；其铆接的吊码与侧墙之间有塑料垫板，具有减震的功能。
侧墙上有开口，用于固定车床、车门柱、车门安装托架等也是侧墙的一部分。
1.3端墙端墙：主要由四部分组成：门框、角柱、端墙板和端墙附件组成。
端墙用防寒材需要一种具有良好性能的耐火矿物防寒材（岩棉）。
在车顶横梁下焊接内端墙，其与端部车顶、底架通过台部分形成整体承载框架结构，增加整车刚度。
1.4底梁底粱：主要由支持车体重量和转向架相接的枕梁；传达前后方向里的侧梁、端梁、中梁；支持客室设备和乘客等并吊装地板下机械部分的横梁几大部分组成。
一、车体各部分传热系数计算考虑到高寒地区气温较低，需考虑温度对材料传热系数的影响，详见附表一。
将不同部位视作多层平壁进行计算式中：为车体内侧换热系数，；为车体隔热壁中某层材料的厚度，m；为车体隔热壁中材料的导热系数，;为车体外侧换热系数，。
对静止列车，参照相关标准，内表面换热系数取，外表面换热系数取16。
参考车体各部分材料见附表二，部分材料传热系数见附表三。
门窗结构较为简单，K值可通过实验测得。
如由于现有条件不满足实验测量，可按单层平壁进行计算。
三、车厢整体的传热系数计算3.1视为一维非稳态，忽略冷热桥的作用计算Re，判断其是否为重力起作用的有限空间自然对流，从而决定是否采用boussinesq假设进行计算，忽略P变化引起的密度变化，只考虑温度变化引起的密度变化。
CRH3概述
地板面距轨面的高度
供电制式
1260 mm
25 kV / 50 Hz
20
最大再生制动功率 最高运营速度 最高试验速度
适应站台高度
8000 kW 300 km/h （在15 km/h逆风时，剩余加速度为 0,05 m/s² ） 330 km/h （在15 km/h逆风时，剩余加速度为0） 350 km/h（在不逆风，无剩余加速度和新轮的情况下） 1250 mm（站台边缘到轨道中心线的距离） 1000 mm
2
Technology/技术
Locomotivehauled trains 机车牵引列车
Push-pull train evolution
(e.g. thyristor GTO)
Revolution
PP EMU
EMU evolution / 电力动车组演变
(e.g. 350 km/h, adherence to TSI, GTO IGBT, ETCS) Velaro CN
11
牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为 8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。主变压器设计成单制 式的变压器，容量为5.6MVA，与Velaro E动车组不同的是它 取消了辅助绕组。主变压器采用强迫导向油循环风冷方式， 当变压器冷却系统的风机故障时，车辆的可用牵引力只减少 25%。 牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化 结构，相模块采用的半导体元件是IGBT。 辅助供电系统采用列车线供电方式，由分散布置在若干车厢 的各电源设备向干线供电。车辆的车载电源的电力是通过牵 引变流器的直流环节获得的。静止辅助变流器（ACU）把直 流电转换为车辆的车载电源系统的三相交流电。 网络控制系统由列车控制微机网络系统完成信息传输功能。 列车控制网络系统由两级传输组成：MVB和WTB。列车通信 和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由 多级网络构成。通讯协议基本上基于标准VIC556和 IEC61375-1：1999。
CRH3车体结构
•
设备舱主要从底架边梁上生根，为安装、
检修、操纵、观察车下设备方便,设备舱两
侧各设有活动裙板和固定裙板，并在其上设
置各种小门、观察口。活动裙板设有专用三
角钥匙开闭的锁闭机构，可以方便打开和关
闭。并且在活动裙板上设有安全吊钩装置，
万一在锁失效的情况下安全吊钩可以钩住裙
板防止发生事故。
• 在设备舱裙板还设有必要的排风孔以及电 气设备的散热孔。裙板与底板纵梁之间用折页
• 车体上共用17种铝铸件，铸件主要采用 DIN EN 1706 ，DIN 1688，EN 12681 等标 准。材料EN 1706 AC-AlSi7Mg0,3 T6 。
• 铸件大部分采用与车体粘接的结构，少 部分是与车体焊接。
• 机械性能 ：抗拉强度Rm≥230N/mm2
•
屈服强度Rp0,2≥190N/mm2
论上来分析结构真正的技术参数要求。
车下设备舱
设备舱属于非承载结构形式。封闭的设备舱的作用是为了减 小列车运行中的空气阻力和加强对车下悬挂装置的保护，增加 车体外形美观效果。在进行设备舱的设计时，保证了车下悬挂 装置安装检修方便、运用可靠。
CRH3动车组的设备舱由裙板，裙板锁闭机构及其安全吊钩， 底板，吊装机构，底板纵梁组成。裙板及底板纵梁的材料是铝 型材，底板是铝蜂窝。。
EC 01
• TC 02 • IC 03 • BC 04 • FC 05 • IC 06 • TC 07 • EC 08
大约 10,935 kg 大约 11,035 kg 大约 11,085 kg 大约 10,885 kg 大约 10,885 kg 大约 11,085 kg 大约 11,035 kg 大约 10,935 kg
CRH3和谐号动车介绍
CRH3CRH3CRH3,全称：China Railway Highspeed 3，动车组为4动4拖8辆编组，采用电力牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动一拖构成。
动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350KM\H，最高试验速度为 404KM\H。
两端为司机室，列车正常运行时由前端司机室操纵。
两列动车组可以联挂运行，自动解编。
CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。
一等车厢座席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。
2004年10月中国国家主席胡锦涛访问德国期间，与西门子公司签订了60辆加阔版ICE3列车的合同，作为中国高速铁路（CRH）的运营车型，合同价值约6亿7000万欧元。
合同约定少量列车由德国直接出口至中国，大部分列车由中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司在中国组装，并改名为CRH3型和谐号列车。
CRH3动车组是在德国西门子ICE 3/ VelaroE成功开发的基础上，适应中国的客运需求进行适应性优化设计而来的，它继承了ICE 3/ VelaroE高速电动车组的高新技术，并根据技术的发展趋势进行了改进。
技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。
车体的强度按EN12663进行设计。
防火安全性按DIN5510和EN45545设计，火灾发生后，可以80km/h的速度运行10分钟的要求，车体、电气柜和重要电缆、外端门、重要电缆和系统的防护、材料选择等都采用特殊的设计。
转向架采用经过实践验证、性能优良的SF500转向架。
为适应车体的加宽和速度的要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。
牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。
CRH3动车组车体结构优化设计研究的开题报告
CRH3动车组车体结构优化设计研究的开题报告
一、研究背景
现代高速铁路交通的需求日益增长，高速动车组作为高速铁路客运主力车辆，其车体结构设计对于提升列车运行速度、乘坐舒适度、降低噪音和能耗等方面具有重要意义。
CRH3型动车组是我国高速铁路建设项目中的主力车型之一，其车体结构设计已经经过多次优化，但仍有一些问题需要深入研究和改进。
二、研究目的
本研究旨在通过对CRH3型动车组车体结构进行优化设计，提高其运行速度、减小能耗、降低噪音和提升乘坐舒适度。
三、研究内容
1. 对CRH3型动车组现有的车体结构进行分析和评估，找出其存在的问题和局限性；
2. 参考国内外高速动车组的设计经验和优化技术，提出针对CRH3型动车组车体结构的优化设计方案；
3. 通过数值模拟和实验验证，比较新设计方案和现有方案的性能和效果，确定最佳方案；
4. 根据最佳方案，进一步优化和改进设计方案。
四、研究方法
1. 参考文献法：查阅国内外相关文献和资料，了解现有高速动车组车体优化设计的研究进展和成果；
2. 分析法：对CRH3型动车组车体结构进行分析和评估，找出其存在的问题和局限性；
3. 计算机辅助工具法：使用计算机软件对CRH3型动车组车体结构进行数值模拟，比较不同设计方案的性能和效果；
4. 实验法：通过实验验证，检验新设计方案的可行性和有效性。
五、预期成果
本研究将提出一套优化的CRH3型动车组车体结构设计方案，并得出相应的优化效果和性能分析结果。
该研究将为CRH3型动车组和其他高速动车组的车体结构的优化设计提供有益的参考。
CRH3型动车组中间车车体结构强度分析
CRH3型动车组中间车车体结构强度分析郭春丽1,齐淑萍2(1.河北理工大学机械学院,河北唐山 063009)(2.唐山机车车辆厂高级技校,河北唐山 063030)摘要:在充分了解分析CRH3铝合金中间车车体结构和材料力学性能的基础上,采用有限元分析软件ANSYS建立车体有限元模型,参照相应规范,对车体在垂直载荷、纵向压缩、拉伸、气动及合成载荷工况作用下的强度和刚度进行校核,并为铝合金车体结构的改进和优化设计提供依据。
得出结论:车体强度、刚度满足要求。
此外还对铝合金设计中应注意的问题提出了有价值的建议。
关键词:铝合金车体结构;有限元分析;载荷中图分类号:TH12 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2010)13-0047-04有限元法是将连续的物体离散化,分解为由有限个单元组成的模型,即进行网格划分,进行离散化模型求数值解[1]。
笔者采用有限元分析软件ANSYS建立了车体有限元模型。
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程等一般工业及科学研究,它具有多物理场解析、非线性计算、耦合场的分析、设计优化以及开放性等特点[2]。
1 CRH3动车组车体结构的主要技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成,司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。
底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材,中空挤压型材的长度可达车体全长。
车体承载结构是由底架、侧墙、车顶、端墙以及设备舱组成的一个整体。
中间车的三维图和铝合金车体结构图分别如图1和图2所示。
CRH3动车组主要技术参数见表1。
车体主要组成部分的特点如下。
底架:主要由2大部分组成 底架前端和地板。
它们通过连接梁、连接板相连,连接梁为型材,连接板可以调整宽度,保证车体长度。
图1中间车的三维图图2 铝合金车体结构图表1 CRH3动车组主要技术参数参数名称参数值车辆长度中间车24825mm,端车25860mm车体宽度3265mm轴重17t车体自重约11t最高运行速度350km/h侧墙:在型材内侧有T型槽或L型导轨,用来安装内装件或设备。
CRH3动车组铝合金车体强度设计技术研究
ｋ ｍ／ ｈ及 以上 速 度 级铁 道 车 辆 强 度 设 计 及 试 验 鉴 定 暂 行 规 定 》 ， 对 车 体 强 度 和 刚 度 进 行 了有 限 元 计 算 分 析 ， 并 结 合 静 强 度 试 验 结果 对 车体 承 载 特 性 进 行 了 验 证 ， 为 系 统 掌 握 高 速 动 车 组 铝合 金 车体 设 计 技 术 提 供 了理论 依 据 。 关键词 动车组 ； Ｃ Ｒ Ｈ。 ；铝 合金 车体 ；强 度
散式 动 力 配置 ， 牵 引传 动 系统 采 用交 直一 交 方式 ， 共 分 为两个 牵 引 单 元 ， 每 个 牵 引单 元 又包 括 两 个 动 力 单 元 。动车组 两端 为带 司机室 的动力 车 ， 列 车正 常 运行 时 由前 端 司机 室 操纵 。图 １是 Ｃ Ｒ Ｈ。 动 车组 平 面及 动 力 布置 ， 表 １是 Ｃ ＲＨ。 动 车组 主要技术参 数 。
CRH3动车组铝合金车体强度研究
CRH3动车组铝合金车体强度研究作者：杨翠芝张庆刚来源：《科学与财富》2016年第16期摘要：本文主要介绍了CRH3铝合金车体的结构特点，通过静强度计算和静强度试验，验证了CRH3铝合金车体能够满足EN12663车体结构及要求，从而保证了CRH3铝合金车体的安全性、可靠性和舒适性。
关键词：铝合金车体；结构；强度一、概述铝合金车体经过了近50年的发展，先后经历了板梁结构铝合金车体、板梁和型材混合结构铝合金车体、筒型大型中空铝型材结构铝合金车体3个阶段发展过程。
CRH3高速动车组的车体承载结构采用车体全长的大型中空铝合金型材组焊而成，为筒型整体承载结构。
本文对车体进行强度分析，通过静强度计算和试验，验证了CRH3铝合金车体能够满足EN12663车体结构及要求。
二、铝合金车体介绍车体采用铝合金车体，由13种铝合金挤压型材纵向焊接而成一个整体承载筒形结构。
提供所需的承载功能，包括自重、载重和整备载荷。
所用的铝合金型材为6xxx和5xxx系列轻型铝合金，符合EN 573、EN 755和EN485系列标准。
铝合金材料需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能好等特性。
车体结构的设计使用寿命为20年。
车体是由底架、侧墙、车顶、端墙组成为一个整体，对于头车还设有司机室。
由于变压器车（TC02/07）与其它车相比，重量最大，且变压器用螺栓吊装在车体的底架边梁下，吊装部件重量最大；在其它方面，TC02/07 与中间车具有相同性（高顶、端门、空调单元的开口、底架前端等）。
平顶是最大平顶，附件最多，因此本文选取TC02车为具体分析对象，依据EN 12663标准，利用I-DEAS软件对铝合金车体进行分析，对其在各种工况下车体的强度进行分析计算，绘制车体结构的变形图，进行应力分析，确定高应力区所在位置。
对铝合金车体进行有限元分析为车体结构改进及后续的优化将提供可靠的依据，进行振动模态分析，并通过静强度试验来验证强度计算和车体结构的设计合理性。
新一代高速动车组中间车车体的强度及自振频率_赵士忠
各工况位移及应力
位移 / mm
应力 / MPa 窗角: 92． 47 ;
垂向载荷
二位端约束: 68． 57 内表皮: 46． 96 二位端约束: 140． 1 ;
地板中部: － 9． 694
车端压缩
中部地板: 103． 9 牵引梁: 102． 8 窗角: 100． 6 ;
端部: － 6． 579 ( Y) 端部: － 5． 043 ( Z)
0
引言
随着中 国 高速 铁路 的 快 速 发展， 特别是 350
1
新一代动车组车体结构
新一代高速列车车体钢结构采用全铝合金整
km / h 及以上速度的新一代高速动车组 投入 建设 为了满足高速列车的运行需求， 对车体结构 以来， 的强度、 刚度 等性能 的 要 求 也更加严格
［1 ］
体承载内走廊式结构， 由底架、 侧墙、 车顶、 端墙等 四部分焊接而成． 车体几何模型如图 1 所示．
第 33 卷 第 4 期 2012 年 8 月
JOURNAL
大 连 交 通 大 学 学 报 OF DALIAN JIAOTONG UNIVERSITY
Vol． 33 No． 4 Aug． 2012
文章编号: 1673-9590 ( 2012 ) 04-0012-04
表1
工况
2
2． 1
新一代动车组车体静强度分析
有限元模型 整 个 车体 钢 结构为 铝 板、 梁、 型 材焊接 结构，
故基 本 结构: 侧墙、 车 顶、 端 墙 均按四节点薄板单 元离散， 底架 枕梁、 牵引梁、 横梁 等 按四节点薄板 单 元 离散， 型 材地板 为 薄板与梁 组 合 离散． 利用 Hypermesh 划 分 网 格， 平均网 格 边长 为 40 mm， 板 部 分 采 用三 单元大部分采用 四节点四边形单 元， 节点三角形单元; 整车计算模型共分为 785869 个 单元， 609551 个节点， 其中在载荷 施 加 的 位置 以 及车体挂件的位置都 进行了刚体 单 元的处理． 车 体有限元模型如图 2 所示．
CRH3动车组介绍(2)
9、配置了完备的车载诊断系统。 对列车运行过程中出现的故障实时同步无线传送 到地面维修中心，方便地面维修中心对出现的故障及 时制定故障处理方案，并有效实施，确保列车运行安 全，同时提高列车运营效率。
远程数据传输示意
诊断数据
(故障代码)
远程数据传输
(t运行中的列车)
- 追溯数据和运行数据
原始数据 服务器
5种不同车型的定义
代号 EC 01/08 TC 02/07 IC 03/06 BC 04 FC 05 定义 端车 01/08 变压器车 02/07 中间变流器车03/06 便餐车 04 一等车 05
23
2.1 总体平面布置
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28
29
2.2 车种车型设置及特征
动车组8辆车分为5种不同的车，即端车（头车和尾车）、变 压器车、中间变流器车、便餐车和一等车。从车种上可分为 一等车和二等车和餐车和二等车的合造车，从动力配置上分 可分为动力车和非动力车。 端车上设司机室、观光一等区和二等客室，设有电热饮水机， 配有一个动力单元；变压器车设两个标准卫生间、电热饮水 机和二等客室，并安装牵引变压器；中间变流器车设有两个 标准卫生间、电热饮水机和二等客室，并安装牵引变流器和 压缩空气单元；一等车设有设一个标准卫生间和一个残疾人 卫生间、电热引水机和一等客室，在车端靠近车门处设有残 疾人轮椅存放区，车下安装有辅助变流器；餐车和二等车的 合造车，设有厨房、吧台、就餐区、多功能乘务员室和二等 客室，车下设有辅助变流器。 动车组外形一致，车顶空调和电气设备设有导流罩，车下设 有封闭的设备舱，两端设有车钩导流罩，采用流线形设计， 降低空气动力学阻力和噪声。
第二部分
CRH3动车组主要技术特点
CRH3车体结构
端墙结构图
司机室
司机室主要由前墙、侧墙、顶板、端部环形框 组成。
侧柱与车顶弯梁对应，受力情况最好。司机 室车顶的前部为了安装球面玻璃开了一个很大的开 口，在开口中间加了一个矩形型材来补强，球面玻 璃安装在环形安装框上，此环形框在肩带、侧墙处 都有对应的立柱，从而增加了司机室球面玻璃框附 近的强度。
环形框是安装玻璃用的。中间加焊一矩形断面的弯曲型材。
球面玻璃安装框
• 当设计车前部的时候，它有一个具有很小空 气阻力的空气动力学形状，这点是相当重要的。 车鼻锥体与前轮廓的结构应该尽可能的成流线型。 在设计的时候要在气流区域最好使用大于500毫 米的纵向半径。最小值不能小于250毫米。
• 为了减阻力应该避免凹凸边，这样可以最大 限度的减少空气阻力，这一部分还需要我们和国 内科研院所联合进行比较细致的研究，从而从理
CRH3 型动车组 车体技术
动车组的主要技术参数
车辆长度（包括车钩） 24825 mm (中间车)
25860 mm (头车)
• 车辆定距
17375 mm
• 车体宽度
3257 mm
• 车顶距轨面高度
3915 mm
• 运行站台高度 1100 mm、1200 mm、1250 mm
• 轨道中心距站台边缘距离：1750 mm
车体承载结构是由底架、侧墙、车顶、端墙 以及设备舱组成为一个整体，对于头车还设有 司机室。
头车结构图Leabharlann 头车的三维图中间车的结构图
中间车的三维图
• 底架 底架主要由两大部分组成，底架前端和
地板。它们通过连接梁、连接板相连，连接 梁为型材，连接板可以调整宽度，保证车体 长度。
和谐号CRH3型电力动车组
CRH3CRH3,全称：China Railway Highspeed 3，动车组为4动4拖8辆编组，采用电力牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动一拖构成。
动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350KM\H，最高试验速度为 404KM\H。
两端为司机室，列车正常运行时由前端司机室操纵。
两列动车组可以联挂运行，自动解编。
CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。
一等车厢座席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。
背景2004年10月中国国家主席胡锦涛访问德国期间，与西门子公司签订了60辆加阔版ICE3列车的合同，作为中国高速铁路（CRH）的运营车型，合同价值约6亿7000万欧元。
合同约定少量列车由德国直接出口至中国，大部分列车由中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司在中国组装，并改名为CRH3型和谐号列车。
CRH3动车组是在德国西门子ICE 3/ VelaroE成功开发的基础上，适应中国的客运需求进行适应性优化设计而来的，它继承了ICE 3/ VelaroE高速电动车组的高新技术，并根据技术的发展趋势进行了改进。
技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。
车体的强度按EN12663进行设计。
防火安全性按DIN5510和EN45545设计，火灾发生后，可以80km/h的速度运行10分钟的要求，车体、电气柜和重要电缆、外端门、重要电缆和系统的防护、材料选择等都采用特殊的设计。
转向架采用经过实践验证、性能优良的SF500转向架。
为适应车体的加宽和速度的要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。
牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。
动车组设备舱整体强度分析
动车组设备舱整体强度分析动车组设备舱结构是安装于车下部位用以减小列车运行时的空气阻力、加强对车下悬挂装置的保护的专用车体部件。
由于动车组运行线路复杂多样，车下环境恶劣多变，设备舱必须具有较好的结构特性才能满足其高速运行时的强度要求，保证车下设备的正常功用。
目前针对设备舱的研究工作主要着眼于其系统与组成部件的设计，采用通用有限元分析软件，建立设备舱裙板及骨架数值仿真模型，开展相应的强度分析与结构优化工作。
标签：动车组；设备舱；整体强度；随着我国高速铁路大面积的快速发展，列车的运行环境趋于复杂多变，尤其是京沪线、武广线的开通，动车组各部件必须有足够的结构强度才能保障动车组的正常运用，满足列车的运行需要。
一、设备舱简介该动车组设备舱主要由支架、裙板、底板、端板及通过台下部导流罩等组成，其主要作用是保护车下设备，利于设备换热，减小空气阻力，改善列车运行过程中的空气动力学性能。
设备舱整体为长弧箱形对称结构，根据车下设备布置，将设备舱分成若干个不同大小的舱室，每个舱室，通过裙板的通风格栅及端板的开口形成空气对流，满足设备的换热需求。
整个设备舱通过支架、裙板与车体底架相连接，支架采用铸铝横梁整体结构，通过螺栓与底架联接；裙板为铝板铆接结构，设有迷宫式通风格栅，通过容易开关的锁结构与车体联接；底板为玻璃钢泡沫复合结构，通过螺栓与支架联接，并通过销轴与裙板联接。
整个结构以方便安装、拆卸及利于车下设备的检修为基本设计原则。
尤其是在明线交汇、进出隧道甚至是隧道交汇的工况下，设备舱所承受的气动载荷将通过裙板底板传递给车下设备模块承受而不再直接传导给车体，从而大大减少了气动载荷对列车的影响，从而实现车辆动力学指标（例如平稳性、脱轨系数、轮重减载率、轮轨冲角等）的满足。
二、动车组设备舱整体强度1. 有限元模型建立。
仿真分析旨在捕捉细节结构的应力集中情形，从静力学角度评估细节结构的抗疲劳能力。
要求有限元模型须包含细节结构，对模型进行精细分析，首先要对其进行精细建模，模型精细与否，对分析结果起着至关重要的作用，设备舱有限元模型如图 1 所示。
CRH3转向架构架疲劳强度评价
CRH3转向架构架疲劳强度评价从第一条铁路建成并通车，铁路以其运载质量大、行驶速度快、运营安全节能等优势逐渐成为重要的交通运输方式之一。
进入20世纪后，公路、航空、管道等运输方式相继出现，交通运输进入了一个多元化的时代。
60年代后，公路和航空运输飞速发展，给铁路运输带来了较大的压力，铁路运输面临严峻的考验，因此提高列车的速度就成为铁路生存和适应社会发展的唯一出路。
早在上世纪初，德、日、法等国家就对高速列车的各个相关领域进行了深入的理论探索和试验分析，至80年代铁路高速技术取得了一系列的新突破、新成就，使铁路由传统的机车牵引集中配置进入到动力分散配置的动车时代。
从20世纪80年代开始，日本学者对高速列车轻量化承载结构疲劳强度和可靠性问题进行了广泛的理论、实验室试验和线路试验研究，提出承载结构疲劳设计的工程方法和延长其使用寿命的理论方法。
在工程上，对于设计阶段的车辆承载结构，主要依据JIS标准规定的载荷工况及载荷组合，利用Haigh形式的Goodman曲线对整体结构进行静强度和疲劳强度分析；对焊接结构细节根据日本钢结构协会疲劳设计指南给出的疲劳设计曲线(即S-N曲线)进一步考核。
同时进行概率设计或按疲劳损伤理论计算当量应力实施评估。
在欧洲，通过大量的车辆线路运行试验，国际铁路联盟(UIC)和欧洲标准(EN)试验中心专家委员会发布了大量车辆承载结构设计载荷、载荷工况组合和强度试验的研究报告，制定出了相关的设计和试验标准。
在车辆承载结构设计阶段，在上述相关标准的基础上，各国结合自身实际情况对承载结构进行强度考核。
我国在高速列车关键技术预研究阶段，由于结构强度设计和试验标准滞后于车辆技术发展，在承载结构设计阶段，主要根据服役环境和现有相关设计标准对设计产品进行静强度和疲劳强度分析。
高速列车的转向架构架是确保行车安全的重要部件，在运营过程中转向架构架在连续随机应力的长期作用下，构架上应变及应力过高的部位会逐渐形成损伤并积累，当积累达到一定程度时就会出现疲劳破坏，可能导致行车安全事故的发生。
CRH3动车参数整理
转向架质量 M t /kg
轮对质量 M w /kg 车体点头惯量 J c /(kg m ) 车体转向架点头惯量 J t /(kg m )
2
5.47×105 6.8×103 2.08×106
一系弹簧刚度 K s1 /(N / m)
4
取值 6.0×107 4.77×104 9×108 8.3×104 0.65 8.5×10-5
钢轨弹性模量 Er /Pa 钢轨惯性矩 I r /m
4
钢轨密度 r /(kg /m) 钢轨剪切模量 Gr /(N /m ) 钢轨剪切系数 K r
8.1×1011 0.34
轨道板截面积 As /m
2
0.225 3.9×1010
这是我自己找的参数，希望各位自己多动手，把 TGV 车辆改造成为 CRH3 列车，做好了模 型就共享下。
和谐号高速动车 CRH3 型车辆结构参数 参数 车体质量 M c /kg 取值 参数 取值
4.0×104
3.2×103 2.4×103
2
二系弹簧刚度 K s 2 / ( N / m) 一系阻尼系数 Cs1 / ( N s /m) 二系阻尼系数 Cs2 / ( N s /m) 固定轴距 2lc /m 构架中心距离 2lt /m 轮轨接触弹簧刚度 K c /(N / m)
CRTSⅡ型板式无砟轨道结构参数 参数 钢轨截面积 Ar /m
2
取值 7.745×10-3 2.1×1011 3.271×10-5 7.8×103
2
参数 垫板的支承弹性模量 K p /(N / m) 垫板阻尼系数 C p / ( N s /m) CA 砂浆支承弹性模量 KCA /(N / m) CA 砂浆阻尼系数 CCA / ( N s /m) 轨枕间距 Lw /m 轨道板惯性矩 I s /m
CRH3型动车组构架横向失稳成因分析杨子人_1
CRH3型动车组构架横向失稳成因分析杨子人发布时间：2021-08-10T09:15:24.152Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：杨子人马跃刘小伟[导读] 随着时代的进步，我国的交通技术水平也在随着不断提高。
我国城市化建成的速度加大，我国在交通方面的也有着重大的突破，随着高铁动车的应用，加速推进了我国的交通运输。
但在动车的运行过程中也伴随着相应的问题出现，本文就将针对CRH3型动车的组构架横向失稳的原因进行分析。
杨子人马跃刘小伟中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市丰润区 064000摘要：随着时代的进步，我国的交通技术水平也在随着不断提高。
我国城市化建成的速度加大，我国在交通方面的也有着重大的突破，随着高铁动车的应用，加速推进了我国的交通运输。
但在动车的运行过程中也伴随着相应的问题出现，本文就将针对CRH3型动车的组构架横向失稳的原因进行分析。
关键词：CRH3型动车组；构架横向失稳；成因分析；引言：我国在高铁运行应用以来，加速推动了经济的发展。
在早些时候对构架横向的研究主要是为了验证CRH3型动车是否满足运行的要求。
在运行过程中若出现构架失稳的现象会导致稳定性不足，严重会导致偏离轨道发生重大的交通事故。
构架横向失稳又称横向加速度超限、其稳定性主要是根据动车的转向架的临界速度来判定的。
我国在高铁线路上的设计大多数采用的是：轨地坡、轮对内侧距以及轮轨形面等，我国的CRH3型动车组在运行距离达到20-25万千米时候就会出现构架横向失稳的现象，对动车的安全问题造成影响的同时还增大了运营成本。
一、CRH3型动车组的关键构造介绍CRH3型动车组是根据德国的Velaro E动车组作为原型车来进行设计制造的，CHR3型动车组的车身是由大型挤压中空铝型材料构成的，动车组的车体强度是根据EN12663的标准来进行设计的。
动车组的转向架是采用SF500转向架，并随着车体加宽及速度要求的变化，对其中的减振器、传动比例、弹簧参数等进行改进优化。
CRH3动车参数整理
5.47X105
固定轴距2|丿口
2.5
车体转向架点头惯量Jt/(kg m2)
6.8X103
构架中心距离2lt/m
17.375
一系弹簧刚度Ks1/(N/m)
2.08X106
轮轨接触弹簧刚度Kc/(N /m)
1.325X109
CR参数
取值
型就共享下。
和谐号高速动车CRH3型车辆结构参数
参数
取值
参数
取值
车体质里Mc/kg
4.0x104
二系弹簧刚度Ks2/(N/m)
8.0x105
转向架质量M』kg
3
3.2X10
一系阻尼系数Cs1/ (N s/m)
1.0x105
轮对质量Mw/kg
3
2.4X10
二系阻尼系数Cs2/ (N s/m)
1.2x105
CA砂浆阻尼系数Cca/(N s/m)
4
8.3X10
钢轨剪切模量Gr/(N/m2)
11
8.1X10
轨枕间距Lw/m
0.65
钢轨剪切系数Kr
0.34
轨道板惯性矩|s/m4
8.5X10-5
轨道板截面积As/m2
0.225
轨道板密度Ps/(kg/m)
2.5X103
轨道板弹性模量Es/Pa
10
3.9X10
注：钢轨为标准60轨。
钢轨截面积Ar/m2
-3
7.745X10
垫板的支承弹性模量Kp/(N/m)
7
6.0X10
钢轨弹性模量Er/Pa
11
2.1X10
垫板阻尼系数Cp/(N s/m)
4
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１ Ｃ Ｈ Ｒ ３动 车 组 车体 结构 的 主要 技
术 特 点
Ｃ Ｈ 车体采用 大型挤压 中空铝型材焊接而 Ｒ ３ 成， 司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮 的焊接结构。 底架、 侧墙和车顶采用大型空心截面
的挤 压铝 型材 ， 空 挤 压 型材 的 长 度 可 达 车体 全 中
用 于核工 业 、 道 、 油化 工 、 空航 天 、 铁 石 航 机械 制造 、
能源、 汽车交通、 国防军工、 电子、 土木工程等一般工
业及科 学研究 ， 它具 有 多物 理 场解 析 、 非线 性计 算 、 耦 合场 的分析 、 设计优 化 以及开放性 等特点 Ｊ 。
图 １ 中 间车 的 三 维 图
门柱 、 角柱 等 ， 用 梁元 模 拟 。计 算 模 型数 据 见表 则
部分 组成 。
２ 铝合金车体 的有 限元计算模型
２ １ 铝 合金 车体 的 几何 模 型 ．
铝合 金车 体 基本 采 用 中空 挤压 型 材 （ 梁 、 枕 牵 引梁 除外 ）在建立 车体有 限元 的几何 模 型时 ， 尽 ， 应 量反 映车体 的结构 特点 ， 故把 车体 的几 何 实体全 部 简化 为面 ， 以利于有 限单 元 的划 分 。 在建 立结 构模 型时 ， 循 了 以下原 则 ： 遵 ａ 因非 承载 对结 构的整 体变形 影 响很 小 ， ． 故进
摘 要 ： 充分 了解 分析 Ｃ Ｈ３铝合金 中间车 车体 结构和材 料 力 学性 能 的基础 上 ， 用有 限元 分析 在 Ｒ 采
软件 Ａ Ｙ 建立车体有限元模型， ＮＳ Ｓ 参照相应规 范， 对车体在垂直载荷、 纵向压缩、 拉伸、 气动及合
成 载荷 工况作 用 下的 强度 和 刚度 进 行校 核 ， 为 铝 合金 车体 结 构 的 改进 和 优 化 设计 提 供 依 据 。 并
板。它们通过连接梁、 连接板相连 ， 连接梁为型材 ，
连接板 可 以调 整 宽度 ， 保证 车体 长度 。
收 稿 日期 ：００—０ —０ ２１ ３ ３
车顶 ： 动车组各车体车顶的共同结构都是由 ５
作者简介 ： 郭春丽（９ ７一）女 ， １５ ， 河北唐山人 ， 河北理工 大学教授 ， 主要研究方向为机械设计及理论。
・
现代 设计 与先进 制造 技术 ・
郭春 丽
齐淑 萍
Ｃ Ｈ Ｒ ３型动 车组 中 间车车体 结构强 度分 析
４ ７
Ｃ Ｈ３型 动车 组 中 间车 车体 结构 强度 分 析 Ｒ
郭春 丽 齐淑 萍 ，
（ ． 北理 工大 学 机 械 学院 ， １河 河北 唐 山 ０３ ０ ） ６ ０ ９
（． ２ 唐山机车车辆厂 高级技校 ， 河北 唐山 ０ ３３ ） ６００
得 出结论 ： 体强度 、 车 刚度 满 足要 求 。此 外 还 对 铝 合金 设 计 中应 注 意 的 问题 提 出 了有 价值 的建
议 。
关键 词 ： 合金 车体 结构 ； 限元分 析 ； 铝 有 载荷
中 图分类号 ：１１ １ １２ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２—１ １ （０ ０ １ １７ ６ ６ ２ １ ）３—０ ４ —０ ０７ ４
４ ８
２１ ００年 ７月 中国制造业 信 息化
第３ ９卷
第 １ 期 ３
块 大型 中空铝 型材拼 焊而成 ， 由于平顶 型材 整体 的 截 面厚度 比较小 ， 以型材 上下 面及 中间筋 的材料 所 厚度 均 比其 他部 位型 材厚很 多 。
端墙 ： 主要 由门框 、 角柱 、 墙板 和 端 墙 附件 ４ 端
车辆长度 车体宽度 轴重 车体 自重 最高运行速度
中间车 ２ ２ ｍｍ， ４８ ５ 端车 ２ ６ ｍｍ ５８ ０
３ ２６ ｍｍ ５
≤１ｔ ７
约 ｌｔ ｉ
３ ０ ｒ／ ５ ｋｎ ｈ
车体主要组成部分的特点如下。
底架 ： 主要 由 ２大 部分 组成— —底 架前 端 和地
侧墙 ： 型材 内侧 有 Ｔ型槽 或 Ｌ型导轨 ， 在 用来 安装 内装 件或 设备 。
计 算模 型采用 ２种 方案 ， 扭转 工况 和三点 支撑 空 车工 况用 整体结 构模 型 ， 他工况 用 １２结构模 其 ／
型 。用 于划分 网格 的几 何形 状 几 乎 全从 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 计 中各
处 厚度 的 中面提 取 ， 中包 括 车顶 、 墙 、 边梁 、 其 侧 下 底架 、 端墙 等均 用 相 对 等厚 度 的 薄壳 元 模 拟 ； 少量
＼ 壁鐾
歪主二 ＝三 ＝ 芒羔
玉 二≥： ０
ｔ～ ： 三： ： ≥ ： ：兰： ：
图 ２ 铝合金车体结构 图
表 １ Ｒ Ｂ 动车组主 要技术参数 Ｃ Ｉ
参 数 名 称 参 数值
长。车体承载结构是由底架、 侧墙 、 车顶 、 端墙 以及
设备 舱组成 的一 个 整体 。 中间 车 的三 维 图 和铝 合 金 车体结 构 图分 别 如 图 １和 图 ２所 示 。Ｃ ＲＨ３动 车组 主要技 术参 数见表 １ 。
图 ５ １ ２结构 有限元 网格 图 ／
图 ３ 铝 合 金 车 体 的 几 何模 型
图 ６ 底 架 有 限元 网格
有 限元法 是将 连续 的物 体离散 化 ， 分解 为 由有
限个单元组成的模 型 ， 即进行 网格划分 ， 进行离散 化模型求数值解【＿ ｌ 。
笔者采用有 限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ建 立 了车 体 ＮＹ 有限元 模 型。 Ａ Ｎ 软件是融结 构、 、 体 、 热 流 电 磁、 声学于一体 的大型通用有 限元分析 软件 ， 可广泛
行 了省 略 。
２ 。图 ５为 １２结 构 的有 限元 网格 ， ６为 部 分底 ／ 图 架 的有 限元 网格 。
表 ２ 铝合金车体计算模型数据
ｂ对结构表面的孔、 ． 台肩等进行了圆整处理。 利用 Ｐｏ Ｅ三维软件建立的铝合金车体的几 ｒ／ 何模 型 图如 图 ３和 图 ４所示 。