第06章-2 客车车体课件

1、 1. 1.车体结构的构造原则车体结构的构造原则 为了的满足高速列车的运用要求，动车组的设计不为了的满足高速列车的运用要求，动车组的设计不同于我国现行通常客车设计。动车组的设计应该在同于我国现行通常客车设计。动车组的设计应该在满满足铁路限界足铁路限界的条件下，具有的条件下，具有良好的空气动力学性能良好的空气动力学性能，具有具有轻量化的车体结构轻量化的车体结构，很好的密封性能很好的密封性能以及以及安全可安全可靠的使用寿命靠的使用寿命。我国时速为。我国时速为200200公里速度级的动车组，公里速度级的动车组，在引进国外原型车的基础上，进行了适合国情并具有在引进国外原型车的基础上，进行了适合国情并具

2、有全新的现代意识改造。车体结构的构造原则体现在如全新的现代意识改造。车体结构的构造原则体现在如下几个方面。下几个方面。动车组车体总论动车组车体总论1.1 1.1 满足铁路限界要求满足铁路限界要求1.2 1.2 车体的轻量化设计车体的轻量化设计 车体结构既要满足轻量化的要求又必须保证结构车体结构既要满足轻量化的要求又必须保证结构的强度和刚度要求以及高寿命的安全度和可靠性要的强度和刚度要求以及高寿命的安全度和可靠性要求。设计寿命达到求。设计寿命达到2020年以上。年以上。 车体结构轻量化的车体结构轻量化的实现主要是通过选用轻型的材实现主要是通过选用轻型的材料料及及合理的设计合理的设计得以实现。得以

3、实现。强度强度刚度刚度轻量化轻量化 1.3 1.3 完好的空气动力学外形完好的空气动力学外形 动车组具有良好的空气动力学性能。列车良好空动车组具有良好的空气动力学性能。列车良好空气动力学性能的实现气动力学性能的实现主要通过车体外形的特殊设计主要通过车体外形的特殊设计实现的实现的。具体表现为：具体表现为： （1 1）头尾部为细长流线型状；）头尾部为细长流线型状； （2 2）列车下部均设有导流罩，且能够方便开启；）列车下部均设有导流罩，且能够方便开启； （3 3）列车纵断面尽量采用平滑过渡方式，形状不一）列车纵断面尽量采用平滑过渡方式，形状不一致时应加过渡区段；致时应加过渡区段； （4 4）列车的

4、外表面光滑平整，无明显的突出和凹陷；）列车的外表面光滑平整，无明显的突出和凹陷； （5 5）列车的受电弓外形具有良好的空气动力学性能。）列车的受电弓外形具有良好的空气动力学性能。 1.4 1.4 严格的车辆密封要求严格的车辆密封要求 车辆的密封质量对列车的空气动力学性能及对车内车辆的密封质量对列车的空气动力学性能及对车内环境控制的影响很大。车辆整车落成后的密封性能应环境控制的影响很大。车辆整车落成后的密封性能应达到下列指标：达到下列指标： （1 1）车辆各部不得有渗漏水的现象。）车辆各部不得有渗漏水的现象。 （2 2）在关闭门窗及空调设备对外开口的情况下，车内）在关闭门窗及空调设备对外开口的情

5、况下，车内外压力差由外压力差由4000Pa4000Pa降至降至1000Pa1000Pa的时间应大于的时间应大于50s50s。 （3 3）在车辆间的连接方式上要采用气密式风挡。车辆）在车辆间的连接方式上要采用气密式风挡。车辆间的各种连接应设有防雨措施及解编时的保护措施。间的各种连接应设有防雨措施及解编时的保护措施。 车辆密封的实现主要通过以下几个方面：车辆密封的实现主要通过以下几个方面： 车体结构的密车体结构的密封封连续焊接的方式。连续焊接的方式。固定车窗的密固定车窗的密封封 多硫橡胶等材料，保证耐油性、耐溶剂性、耐水多硫橡胶等材料，保证耐油性、耐溶剂性、耐水性、耐腐蚀性等；采用填充式密封，有好

6、的弹性、性、耐腐蚀性等；采用填充式密封，有好的弹性、结合性、耐气候性、抗冲击性及足够的粘接强度。结合性、耐气候性、抗冲击性及足够的粘接强度。移动车门的密移动车门的密封封密封胶条实现。密封胶条实现。 1.5 1.5 其它方面的要求其它方面的要求车辆设计对环境保护的要求车辆设计对环境保护的要求内装选材中的防火考虑及措施内装选材中的防火考虑及措施车辆整车隔热系数车辆整车隔热系数K K值的限制值值的限制值列车零部件的保养、维修与换修的列车零部件的保养、维修与换修的通用性通用性、互换互换性性、便利性便利性及及可靠性可靠性值值便于对车体内外的机械化清洗作业便于对车体内外的机械化清洗作业2.2.车体的轻量化

7、设计车体的轻量化设计2.1 设计要求设计要求 车体结构既要满足轻量化的要求又必须保证结构的车体结构既要满足轻量化的要求又必须保证结构的强度和刚度要求以及高寿命的安全度和可靠性要求。强度和刚度要求以及高寿命的安全度和可靠性要求。设计寿命达到设计寿命达到20年以上。年以上。2.2 轻量化措施轻量化措施 普通速度车体结构的自重在普通速度车体结构的自重在14t左右，而国外高速左右，而国外高速客车车体结构重量为客车车体结构重量为10t左右。总体上看，实现结构左右。总体上看，实现结构轻量化的主要途径有两个：一是采用新材料，二是合轻量化的主要途径有两个：一是采用新材料，二是合理优化结构设计。理优化结构设计。

8、 2.3 车体轻量化材料车体轻量化材料v耐候钢车体耐候钢车体 v不锈钢车体不锈钢车体 v铝合金车体铝合金车体 一般含碳量小于一般含碳量小于0.02%的叫的叫熟铁或纯铁熟铁或纯铁，含量在，含量在0.02-2.11%的叫的叫钢钢，含量在，含量在2.11-6.69%的叫的叫生铁生铁。熟铁熟铁软，塑性软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低；好，容易变形，强度和硬度均较低；生铁生铁含碳很多，硬而脆含碳很多，硬而脆；钢钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢具钢具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；但是，钢材易锈蚀。有强度高，塑性好，具有良好的韧性；但是，

9、钢材易锈蚀。 耐候钢耐候钢: 即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元低合金钢系列，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成。素而成。 不锈钢：不锈钢：指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢中的主要合金元素是等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢中的主要合金元素是Cr，只有当，只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性不锈钢一般含量达到一定值时，钢才有耐蚀性不锈钢一般Cr含量均在含量均在13%以上。不锈钢基本合金元素还有镍、钼

10、、钛、以上。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等。铌、铜、氮等。 铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝锰合金、铝锰合金、铝铜合金、铝铜合金、铝铜铜镁系硬铝合金、铝镁系硬铝合金、铝锌锌镁镁铜系超硬铝合金。铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自

11、的代号，以供使用者选用。以供使用者选用。 2.4 轻量化结构轻量化结构 铝合金车体的三种结构铝合金车体的三种结构:v大型中空挤压铝型材焊接结构大型中空挤压铝型材焊接结构 v采用航空骨架式铝合金车体结构采用航空骨架式铝合金车体结构v大型中空挤压铝型材与开口型材的混合结构大型中空挤压铝型材与开口型材的混合结构 3. 3.流线形车体结构流线形车体结构 列车空气动力学列车空气动力学 动车组头型设计动车组头型设计 动车组车身外型设计动车组车身外型设计3.13.1列车空气动力学列车空气动力学 随着列车运行速度的提高，周围空气的动力作用一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

12、生影响；同时，列车高方面对列车和列车运行性能产生影响；同时，列车高速运行引起的气动现象对周围环境也产生影响，这就速运行引起的气动现象对周围环境也产生影响，这就是是高速列车的空气动力学高速列车的空气动力学问题。问题。（1 1）动车组运行中列车的表面压力）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从风洞试验结果来看，列车表面压力可以分为三个区域：个区域： 头车鼻尖部位正对来流方向为正压区；头车鼻尖部位正对来流方向为正压区； 车头部附近的高负压区：从鼻尖向上及向两侧，车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正压逐渐减小变为负

13、压，到接近与车身连接处的顶部与侧面，负压达最大值；与侧面，负压达最大值； 头车车身、中间车和尾车车身为低负压区头车车身、中间车和尾车车身为低负压区。 因此，在动车（头车）上布置空调装置及冷却系因此，在动车（头车）上布置空调装置及冷却系统进风口时，应布置在靠近鼻尖的区域内，此处正统进风口时，应布置在靠近鼻尖的区域内，此处正压较大，进风容易；而排风口则应布置在负压较大压较大，进风容易；而排风口则应布置在负压较大的顶部与侧面。的顶部与侧面。 在有侧向风作用下，列车表面压力分布发生很大在有侧向风作用下，列车表面压力分布发生很大变化，尤其对车顶小圆弧部位表面压力的影响最大。变化，尤其对车顶小圆弧部位表面

14、压力的影响最大。当列车在曲线上运行又遇到强侧风时，还会影响到当列车在曲线上运行又遇到强侧风时，还会影响到列车的倾覆安全性。列车的倾覆安全性。 （2 2）动车组会车时列车的表面压力）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的大小是评价列车交会时产生的最大压力脉动值的大小是评价列车气动外形优劣的一项指标。列车气动外形优劣的一项指标。 在一列车与另一静止不动的列车会车时，以及两在一列车与另一静止不动的列车会车时，以及两列等速或不等速相对运行的列车会车时，将在静止列等速或不等速相对运行的列车会车时，将在静止列车和两列相对运行列车一侧的侧墙上引起压力波列车和两列相对运行列车一侧的侧墙上

15、引起压力波（压力脉冲）。（压力脉冲）。 这是由于相对运动的列车车头对空气的挤压，在这是由于相对运动的列车车头对空气的挤压，在与之交会的另一列车侧壁上掠过，使列车间侧壁上与之交会的另一列车侧壁上掠过，使列车间侧壁上的空气压力产生很大的波动。的空气压力产生很大的波动。 试验研究和计算表明，动车组会车压力波幅值大试验研究和计算表明，动车组会车压力波幅值大小与下列因素有关：小与下列因素有关： 随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧增大，如图所示将急剧增大，如图所示: :会车压力波幅值与速度的关系曲线会车压力波幅值与速度的关系曲线 由上图可见，当头部长

16、细比由上图可见，当头部长细比 为为2.52.5，两列车以等，两列车以等速相对运行会车时，速度由速相对运行会车时，速度由250km/h250km/h提高到提高到350km/h350km/h，压力波幅值由压力波幅值由1015Pa1015Pa增至增至1950Pa1950Pa，增大近一倍。，增大近一倍。 会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似线性地显著减小。为了有效地减小动车组会车引起线性地显著减小。为了有效地减小动车组会车引起的压力波的强度，应将动车（车头）的头部设计成的压力波的强度，应将动车（车头）的头部设计成细长而且呈流线型。细长而且呈流线型。 会车压力

17、波幅值随会车动车组侧墙间距增大而显会车压力波幅值随会车动车组侧墙间距增大而显著减小。为了减少会车压力波及其影响，应适当增著减小。为了减少会车压力波及其影响，应适当增大铁路的线间距。大铁路的线间距。 我国我国铁路主要技术政策铁路主要技术政策中规定：中规定：160km/h160km/h时，线间距时，线间距4.2m4.2m；200km/h200km/h时，线间距时，线间距4.4m4.4m；250km/h250km/h时，线间距时，线间距4.6m4.6m；300km/h300km/h时，线间距时，线间距4.8m4.8m；350km/h350km/h时，线间距时，线间距5.0m5.0m。 会车压力波幅值

18、会车压力波幅值随会车长度增大而近似成线性地随会车长度增大而近似成线性地明显增大明显增大。 会车压力波幅值随会车压力波幅值随侧墙高度增大明显减小侧墙高度增大明显减小，但减，但减小的幅度随侧墙高度增大而逐渐减小。小的幅度随侧墙高度增大而逐渐减小。 高、中速列车会车时，中速车的压力波幅值远大高、中速列车会车时，中速车的压力波幅值远大于高速车于高速车( (一般高一般高1.81.8倍以上倍以上) )。这是由于会车压力波的。这是由于会车压力波的主要影响因素是通过车的速度，在高、中速列车会主要影响因素是通过车的速度，在高、中速列车会车时，中速车压力波主要受其通过车高速车速度的车时，中速车压力波主要受其通过车

19、高速车速度的影响，高速车压力波主要受其通过车中速车速度的影响，高速车压力波主要受其通过车中速车速度的影响，所以中速车上的压力波幅值远大于高速车。影响，所以中速车上的压力波幅值远大于高速车。 （3 3）动车组通过隧道时列车的表面压力）动车组通过隧道时列车的表面压力 列车在隧道中运行时，将引起隧道内空气压力急剧列车在隧道中运行时，将引起隧道内空气压力急剧波动，因此列车表面上各处的压力也呈快速大幅度波动，因此列车表面上各处的压力也呈快速大幅度变动状况，完全不同于在明线上的表面压力分布。变动状况，完全不同于在明线上的表面压力分布。 试验研究表明，压力幅值的变动与试验研究表明，压力幅值的变动与列车速度列

20、车速度，列列车长度车长度，堵塞系数堵塞系数( (列车横截面积与隧道横截面积的列车横截面积与隧道横截面积的比值比值) )、头型系数头型系数（长细比，即车头前端鼻形部位长（长细比，即车头前端鼻形部位长度与车头后部车身断面半径之比），以及列车侧面度与车头后部车身断面半径之比），以及列车侧面和隧道侧面的和隧道侧面的摩擦系数摩擦系数等因素有关，其中以堵塞系等因素有关，其中以堵塞系数和列车速度为重要的影响参数。数和列车速度为重要的影响参数。 国外有的研究报告指出国外有的研究报告指出: : 单列车进入隧道的压力变化大约与单列车进入隧道的压力变化大约与列车速度的平列车速度的平方成正比方成正比，与堵塞系数的与堵

21、塞系数的1.31.30.250.25次方成正比例次方成正比例。 两列车在隧道内高速会车时车体所受到的压力变两列车在隧道内高速会车时车体所受到的压力变化更为严重，此时压力变化化更为严重，此时压力变化与堵塞系数的与堵塞系数的2.162.160.060.06次方成正比次方成正比。并且两列车进入隧道的时差对压力变。并且两列车进入隧道的时差对压力变化也有很大的影响，当形成波形叠加时将引起很高化也有很大的影响，当形成波形叠加时将引起很高的压力幅值和变化率，此时车体表面的瞬时压力可的压力幅值和变化率，此时车体表面的瞬时压力可在正负数千帕之间变化。在正负数千帕之间变化。（4 4）列车风）列车风 当列车高速行驶

22、时，在线路附近产生空气运动，这当列车高速行驶时，在线路附近产生空气运动，这就是列车风。当列车以就是列车风。当列车以200km/h200km/h速度行驶时，根据测量，速度行驶时，根据测量，在轨面以上在轨面以上0.814m0.814m、距列车、距列车1.75m1.75m处的空气运动速度将处的空气运动速度将达到达到17m/s17m/s（61.2km/h,七级风力七级风力) )，这是人站立不动能，这是人站立不动能够承受的风速，当列车以这样或更高的速度通过车站够承受的风速，当列车以这样或更高的速度通过车站时，列车风将给铁路工作人员和旅客带来危害。时，列车风将给铁路工作人员和旅客带来危害。 高速列车通过隧

23、道时，在高速列车通过隧道时，在隧道中所引起的纵向气流隧道中所引起的纵向气流速度约与列车速度成正比速度约与列车速度成正比。在隧道中列车风将使得道。在隧道中列车风将使得道旁的工人失去平衡以及将固定不牢的设备等吹落在隧旁的工人失去平衡以及将固定不牢的设备等吹落在隧道中，这都是一些潜在的危险。道中，这都是一些潜在的危险。 国外有些铁路规定，在列车速度高于国外有些铁路规定，在列车速度高于160km/h160km/h行驶时不允许行驶时不允许铁路员工进入隧道。列车速度稍低时，也不让员工在隧道中铁路员工进入隧道。列车速度稍低时，也不让员工在隧道中行走和工作，必须要在避车洞内等待列车通过。行走和工作，必须要在避

24、车洞内等待列车通过。 （5 5）列车空气动力学的力和力矩）列车空气动力学的力和力矩 如图所示，作用于车辆上的空气动力学的力和力矩，其中如图所示，作用于车辆上的空气动力学的力和力矩，其中有：空气阻力、上升力、横向力，以及纵向摆动力矩、扭摆有：空气阻力、上升力、横向力，以及纵向摆动力矩、扭摆力矩和侧滚力矩。下面作一简要介绍。力矩和侧滚力矩。下面作一简要介绍。 空气阻力空气阻力 减少动车组的空气阻力对于实现高速运行和节能都有减少动车组的空气阻力对于实现高速运行和节能都有重要意义，因此，需要对车体外形进行最优化设计，重要意义，因此，需要对车体外形进行最优化设计，以便最大可能地降低空气阻力。以便最大可能

25、地降低空气阻力。 动车组的运行阻力主要由空气阻力和机械阻力（即动车组的运行阻力主要由空气阻力和机械阻力（即轮轨摩擦阻力、轴承等滚动部件的摩擦阻力等）组成。轮轨摩擦阻力、轴承等滚动部件的摩擦阻力等）组成。 空气阻力可以简略地用下面公式表示：空气阻力可以简略地用下面公式表示： AVCRx221式中式中 CxCx空气阻力系数；空气阻力系数；空气密度空气密度 VV列车速度；列车速度； AA列车横截面积列车横截面积 空气阻力主要由以下三个部分组成：空气阻力主要由以下三个部分组成：v压差阻力：压差阻力：头部及尾部压力差所引起的阻力；头部及尾部压力差所引起的阻力；v摩擦阻力：摩擦阻力：由于空气的粘性而引起的

26、、作用于车体由于空气的粘性而引起的、作用于车体表面的剪切应力造成的阻力；表面的剪切应力造成的阻力；v干扰阻力：干扰阻力：车辆的突出物车辆的突出物( (如手柄、门窗、转向架、如手柄、门窗、转向架、车体底架、悬挂设备、车顶设备、及车辆之间的连车体底架、悬挂设备、车顶设备、及车辆之间的连接风挡等接风挡等) )所引起的阻力。所引起的阻力。 研究表明研究表明: :空气阻力与速度的平方成正比，机械阻力则与空气阻力与速度的平方成正比，机械阻力则与速度成正比。速度成正比。v速度为速度为100km/h100km/h时，空气阻力和机械阻力各占一半；时，空气阻力和机械阻力各占一半；v速度提高到速度提高到200km/

27、h200km/h时，空气阻力占时，空气阻力占7070，机械阻力只，机械阻力只占占3030； 250km/h 250km/h速度平稳运行时，空气阻力约占列车总阻力速度平稳运行时，空气阻力约占列车总阻力的的80809090以上。法国对以上。法国对TGVTGV动车的空气阻力（动车的空气阻力（R R）的测）的测试结果：试结果：vV V100km/h100km/h时，时，R R5.526KN5.526KN；vV V200km/h200km/h时，时，R R15.25KN15.25KN。 这说明，当速度提高这说明，当速度提高1 1倍时，空气阻力（倍时，空气阻力（R R）提高约）提高约2 2倍。倍。 升力升

28、力 把动车组表面的局部压力高于周围空气压力的称把动车组表面的局部压力高于周围空气压力的称为为正正，局部压力低于周围空气压力的称为，局部压力低于周围空气压力的称为负负。作为一。作为一个整体，车辆是受正的个整体，车辆是受正的( (向上的向上的) )升力还是受负的升力还是受负的( (向下向下的的) )升力，取决于车辆所有截面的表面压力累加结果是升力，取决于车辆所有截面的表面压力累加结果是正还是负。正还是负。 升力也与列车速度的平方成正比升力也与列车速度的平方成正比。正升力将使轮轨。正升力将使轮轨的接触压力减小，为此将对列车的牵引和动力学性能的接触压力减小，为此将对列车的牵引和动力学性能产生重要影响。

29、产生重要影响。 横向力横向力 动车组运行中遇到横向风时，车辆将受到横向力和动车组运行中遇到横向风时，车辆将受到横向力和力矩的作用，当风载荷达到一定程度时，横向力及其力矩的作用，当风载荷达到一定程度时，横向力及其侧滚力矩、扭摆力矩将影响车辆的倾覆安全性。侧滚力矩、扭摆力矩将影响车辆的倾覆安全性。 就车辆形状而言，车顶越有棱角，其阻力越大。通就车辆形状而言，车顶越有棱角，其阻力越大。通过风洞试验研究认为，最佳的车体横断面形状应当是：过风洞试验研究认为，最佳的车体横断面形状应当是：车体侧面平坦，且上下渐内倾车体侧面平坦，且上下渐内倾( (可以降低升力可以降低升力) )、顶部顶部稍圆稍圆、车顶与车体侧

30、面拐角处完全修圆车顶与车体侧面拐角处完全修圆( (可以降低力可以降低力矩矩) )。 3.23.2动车组头型设计动车组头型设计 对于高速动车组来说，列车头型设计非常重要，好的头型对于高速动车组来说，列车头型设计非常重要，好的头型设计可以有效地减少运行空气阻力，列车交会压力波和解决设计可以有效地减少运行空气阻力，列车交会压力波和解决好运行稳定性等问题。好运行稳定性等问题。 (1)(1)头型设计的基本要求头型设计的基本要求阻力系数阻力系数 一些高速铁路发展比较早的国家，通过试验研究和理论计一些高速铁路发展比较早的国家，通过试验研究和理论计算，明确提出了各自的列车阻力系数指标。算，明确提出了各自的列车

31、阻力系数指标。 头型系数（长细比）头型系数（长细比） 长细比，即车头前端鼻形部位长度与车头后部车身断面半长细比，即车头前端鼻形部位长度与车头后部车身断面半径之比。径之比。 头、尾车阻力系数与流线化头部长细比直接有关，高速列头、尾车阻力系数与流线化头部长细比直接有关，高速列车头部的长细比一般要求达到车头部的长细比一般要求达到3 3左右或者更大，如图所示：左右或者更大，如图所示： 0系新干线列车系新干线列车, 1964年，年，220km/h100系新干线列车系新干线列车, 1985年，年，230km/h500系新干线列车系新干线列车, 1997 1997年，年，300km/h300km/h 300

32、系新干线列车系新干线列车, 1992 1992年，年，270km/h270km/h （2 2）动车组头部流线化设计）动车组头部流线化设计 头部纵向对称面上的外形轮廓线，要满足司机室头部纵向对称面上的外形轮廓线，要满足司机室净空高、前窗几何尺寸、玻璃形状，以及了望等条净空高、前窗几何尺寸、玻璃形状，以及了望等条件。在此基础上，尽可能降低该轮廓线的垂向高度，件。在此基础上，尽可能降低该轮廓线的垂向高度，使头部趋于扁形，这样可以减小压力冲击波，并改使头部趋于扁形，这样可以减小压力冲击波，并改善尾部涡流影响。同时，将端部鼻锥部分设计成椭善尾部涡流影响。同时，将端部鼻锥部分设计成椭圆形状，可以减少列车运

33、行时的空气阻力，如图所圆形状，可以减少列车运行时的空气阻力，如图所示。示。设导流板方案设导流板方案 二拱方案二拱方案一拱方案一拱方案头车外形比较头车外形比较3.33.3动车组车身外型设计动车组车身外型设计 动车组车身横断面形状设计有以下特点：动车组车身横断面形状设计有以下特点：（1 1）整个车身断面呈鼓形，即车顶为圆弧形，侧墙下整个车身断面呈鼓形，即车顶为圆弧形，侧墙下部向内倾斜（部向内倾斜（5 5o o左右）并以圆弧过渡到底架，侧墙上左右）并以圆弧过渡到底架，侧墙上部向内倾斜（部向内倾斜（3 3o o左右）并以圆弧过渡到车顶。左右）并以圆弧过渡到车顶。 下图为德国下图为德国ICEICE动车组

34、车身断面形状。这不仅能减小动车组车身断面形状。这不仅能减小空气阻力，而且有利于缓解列车交会压力波及横向力、空气阻力，而且有利于缓解列车交会压力波及横向力、侧滚力矩的作用。侧滚力矩的作用。车体断面比较车体断面比较 （2 2）车辆底部形状对空气阻力的影响很大，为了避免车辆底部形状对空气阻力的影响很大，为了避免地板下部设备的外露，采用与车身横断面形状相吻合地板下部设备的外露，采用与车身横断面形状相吻合的裙板遮住车下设备，以减少空气阻力，也可防止高的裙板遮住车下设备，以减少空气阻力，也可防止高速运行带来的沙石击打车下设备。速运行带来的沙石击打车下设备。 （3 3）车体表面光滑平整，尽量减少突出物。如侧

35、门采车体表面光滑平整，尽量减少突出物。如侧门采用塞拉式；扶手为内置式；脚蹬做成翻板式，使侧面用塞拉式；扶手为内置式；脚蹬做成翻板式，使侧面关闭时可以包住它。关闭时可以包住它。 （4 4）两车辆连接处采用橡胶大风挡，与车身保持平齐，两车辆连接处采用橡胶大风挡，与车身保持平齐，避免形成空气涡流。避免形成空气涡流。 4. 4.车体的密封隔声技术车体的密封隔声技术 车体的密封隔声性能车体的密封隔声性能 车体的密封技术车体的密封技术 车内噪声控制技术车内噪声控制技术4.14.1车体的密封隔声性能车体的密封隔声性能（1 1）车体的密封性能）车体的密封性能压力波对旅客舒适性的影响压力波对旅客舒适性的影响 车

36、外压力的波动会反应到车厢内，使旅客感到不舒车外压力的波动会反应到车厢内，使旅客感到不舒服，轻者压迫耳膜，重则头晕恶心，甚至造成耳膜破服，轻者压迫耳膜，重则头晕恶心，甚至造成耳膜破裂。许多国家先后在压力波对旅客舒适性的影响方面裂。许多国家先后在压力波对旅客舒适性的影响方面进行了研究。进行了研究。 国外高速列车的运用实践表明，没有交会列车时，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：头部受头、尾车外面的气流压力变化为：头部受2.5KPa2.5KPa左右左右的正压、尾部为的正压、尾部为2.0KPa2.0KPa左右的负压；左右的负压； 有交会列车时特别在隧道内会车时，车

37、外气流压力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：速会大幅度变化，对进入隧道列车的气流测定结果：速度度200km/h200km/h时，头部正压为时，头部正压为3.2KPa3.2KPa、尾部负压为、尾部负压为4.9KPa4.9KPa；速度为速度为280km/h280km/h时，头部正压为时，头部正压为3.9KPa3.9KPa、尾部负压为、尾部负压为5.5KPa5.5KPa。 对车体密封性能的要求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，日本高速列车密封试验，要求将车体所有开启部位堵塞，车内压力由车内压力由4000Pa4

38、000Pa降至降至1000Pa1000Pa的时间必须大于的时间必须大于50s50s。 欧洲高速列车曾采用压力从欧洲高速列车曾采用压力从4000Pa4000Pa降至降至1000Pa1000Pa的时间大于的时间大于50s(50s(车辆通过台和空调设备关闭车辆通过台和空调设备关闭) )。现在，德国、意大利等。现在，德国、意大利等国家采用压力从国家采用压力从3600Pa3600Pa降至降至1350Pa1350Pa的时间大于的时间大于18s18s。 我国在我国在200km/h200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定暂行规定中要求：中要求： 整车落成后的密

39、封性能试验，要求达到车内压力从整车落成后的密封性能试验，要求达到车内压力从3600Pa3600Pa降至降至1350Pa1350Pa的时间大于的时间大于18s18s； 车体结构的密封性能要求压力从车体结构的密封性能要求压力从3600Pa3600Pa降至降至1350Pa1350Pa的时间的时间须大于须大于36s36s； 组成后的车窗、车门、风挡应能在组成后的车窗、车门、风挡应能在4000Pa4000Pa的气动载荷作的气动载荷作用下保持良好的密封性用下保持良好的密封性 。（2 2）车体的隔声性能）车体的隔声性能高速列车的噪声源高速列车的噪声源 高速列车的声源主要是：高速列车的声源主要是：v轮轨噪声（

40、碰撞、摩擦声）；轮轨噪声（碰撞、摩擦声）；v空气沿车体表面流动产生的摩擦声和受电弓与接触网导线空气沿车体表面流动产生的摩擦声和受电弓与接触网导线的摩擦声；的摩擦声；v风挡等构件的撞击声。风挡等构件的撞击声。v列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。国外高速列车运行噪声的控制国外高速列车运行噪声的控制 德国在联邦铁路城间特快列车德国在联邦铁路城间特快列车ICEICE技术任务书中，对高速技术任务书中，对高速列车运行噪声作了技术规定：距铁路中心线列车运行噪声作了技术规定：距铁路中心线25m25m处，当列车处，当列车运行速度为运行速度为250km

41、/h250km/h时，列车通过的最大声级不得高于时，列车通过的最大声级不得高于88dB(A)88dB(A)；列车运行速度为；列车运行速度为280km/h280km/h时，通过的最大声级不得时，通过的最大声级不得高于高于89dB(A)89dB(A)。（3）车体的密封技术）车体的密封技术 列车的密封需要从车体结构和部件上给以考虑。当前列车的密封需要从车体结构和部件上给以考虑。当前世界各国在高速列车上采用的密封技术主要有：世界各国在高速列车上采用的密封技术主要有： 车体结构采用连续焊缝以消除焊接气隙；对不能施车体结构采用连续焊缝以消除焊接气隙；对不能施焊的部位，必须用密封胶密封。焊的部位，必须用密封

42、胶密封。 采用固定式车窗，车窗的组装工艺要保证密封的可采用固定式车窗，车窗的组装工艺要保证密封的可靠性和耐久性，同时保证在压力波造成的气动载荷下靠性和耐久性，同时保证在压力波造成的气动载荷下(我我国国“高速列车密封技术暂行规定高速列车密封技术暂行规定”确定组成后的车窗应确定组成后的车窗应能承受能承受6000Pa的气动载荷，的气动载荷，)不会造成变形和破坏。不会造成变形和破坏。 侧门采用密封性能良好的塞拉门；头、尾的端门要侧门采用密封性能良好的塞拉门；头、尾的端门要采用可充压缩空气的橡胶条；通过台风挡采用橡胶大风采用可充压缩空气的橡胶条；通过台风挡采用橡胶大风挡，并注意处理好渡板处的密封问题。挡

43、，并注意处理好渡板处的密封问题。空调环控设备设压力控制：如在客室进排气风口安空调环控设备设压力控制：如在客室进排气风口安装压力保护阀，在排气风道中装设带节气阀的排风装压力保护阀，在排气风道中装设带节气阀的排风机，安装压力保护通风机等，主要目的是既保证正机，安装压力保护通风机等，主要目的是既保证正常的通风换气又保证车内压力变化在限值之内。常的通风换气又保证车内压力变化在限值之内。厕所、洗脸室的水不能采用直排式，而要通过密封厕所、洗脸室的水不能采用直排式，而要通过密封装置排到车外；对直通车下的管路和电缆孔应采取装置排到车外；对直通车下的管路和电缆孔应采取必要的密封措施。必要的密封措施。车辆出厂前都

44、要通过整车气密性、水密性试验车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。（4 4）车内噪声控制技术）车内噪声控制技术 为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声源发出噪声为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声源发出噪声的强度，另一方面要提高车体的隔声性能。的强度，另一方面要提高车体的隔声性能。削弱噪声源发出噪声强度的措施削弱噪声源发出噪声强度的措施: : 在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，可有效地降在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，可有效地降低轮轨噪声低轮轨噪声； 车体外形设计成流线形，车体表面平整、光滑都有车体外形设计成流线形，车体表面平整、光滑都有利于减小空气与车体的摩擦声；利于减小空气与车体的摩擦声；

45、 采用橡胶风挡，可减小撞击声；采用橡胶风挡，可减小撞击声； 在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声、驱动装置等设备的振动噪声。声、驱动装置等设备的振动噪声。提高车体隔声性能的措施提高车体隔声性能的措施 采用双层墙结构，可增加隔声量采用双层墙结构，可增加隔声量4 45 dB(A)5 dB(A)。所谓。所谓双层墙，就是指地板、侧墙、车顶等多层结构，在层双层墙，就是指地板、侧墙、车顶等多层结构，在层间采用橡胶垫隔开，一方面起隔振作用，同时使声波间采用橡胶垫隔开，一方面起隔振作用，同时使声波不能通过金属螺钉（声桥）传递，有效地提高了车体不能通过金属螺

46、钉（声桥）传递，有效地提高了车体的隔声性能；的隔声性能； 在车体金属（如地板）表面涂刷在车体金属（如地板）表面涂刷防振阻尼层防振阻尼层，使钢，使钢结构的声频振动转化为热能消散，减少了声波的辐射结构的声频振动转化为热能消散，减少了声波的辐射和声波振动的传递，从而减少车内噪声；和声波振动的传递，从而减少车内噪声； 采用双层车窗，减少从侧面传入车内的噪声；采用双层车窗，减少从侧面传入车内的噪声； 车内选用吸声效果好的高分子聚合材料；车内选用吸声效果好的高分子聚合材料； 提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。 5. 5. 防火安全技术防火安全技术 防火系统

47、设计原则防火系统设计原则 防火结构设计防火结构设计 火灾预测和灭火装置设计火灾预测和灭火装置设计 火灾发生时的对策火灾发生时的对策5.15.1防火系统设计原则防火系统设计原则 高速列车防火系统设计原则：系统集成、预防为主、高速列车防火系统设计原则：系统集成、预防为主、应急对策、以人为本。应急对策、以人为本。 系统集成：系统集成：防火措施按区域配套，通过列车网络构防火措施按区域配套，通过列车网络构成防火系统的集成响应、信号传递和信息显示；成防火系统的集成响应、信号传递和信息显示； 预防为主：预防为主：所有材料与器件的选用以防止不会发生所有材料与器件的选用以防止不会发生火燃或防止火种蔓延为主体，将

48、火情发生因素压到最火燃或防止火种蔓延为主体，将火情发生因素压到最小程度，达到预防火灾的要求；小程度，达到预防火灾的要求； 应急对策：应急对策：一旦火灾发生，有严格的分级应急对策，一旦火灾发生，有严格的分级应急对策，将火灾限制在区域内，限制在低等级火警之下；将火灾限制在区域内，限制在低等级火警之下； 以人为本：以人为本：一切应急对策均以一切应急对策均以“以人为本以人为本”为出发为出发点，防止措施的最终手段要以实现旅客的安全转移为点，防止措施的最终手段要以实现旅客的安全转移为目的。目的。5.25.2防火结构设计防火结构设计（1 1）选用耐火材料）选用耐火材料 车辆使用的耐火材料，主要指阻燃、低烟、

49、低毒车辆使用的耐火材料，主要指阻燃、低烟、低毒的高分子材料和耐火涂料。的高分子材料和耐火涂料。 如英国和法国规定，通过海峡隧道区间列车的内装如英国和法国规定，通过海峡隧道区间列车的内装饰和包覆材料，必须采用阻燃无毒的酚醛纤维增强饰和包覆材料，必须采用阻燃无毒的酚醛纤维增强塑料（塑料（FRPFRP）材料。）材料。 国内目前也在大力开发车辆上使用的国内目前也在大力开发车辆上使用的酚醛玻璃钢材酚醛玻璃钢材料料，用来制造车内设备、装饰板、通风管道等。，用来制造车内设备、装饰板、通风管道等。 国外车辆为了提高窗帘隔热和耐火程度，采用国外车辆为了提高窗帘隔热和耐火程度，采用聚酯聚酯纤维上喷镀不锈钢纤维上喷

50、镀不锈钢或采用或采用玻璃纤维做基底玻璃纤维做基底的纺织窗的纺织窗帘布。帘布。 根据车型和部位不同选择不同等级的防火、防烟毒根据车型和部位不同选择不同等级的防火、防烟毒材料。材料。 例如，法国例如，法国TGVTGV高速列车车体材料的防火、防烟毒等高速列车车体材料的防火、防烟毒等级远高于速度级远高于速度200km/h200km/h的的VTUVTU、VUVU系列车；车顶部位高系列车；车顶部位高于侧墙和地板。于侧墙和地板。 卧车包间的隔墙全部采用防火板包上，隔墙里添加卧车包间的隔墙全部采用防火板包上，隔墙里添加阻燃材料；采用阻燃风挡。在两头端门关闭时保证阻燃材料；采用阻燃风挡。在两头端门关闭时保证10

51、min10min内不致火灾蔓延至邻车；内不致火灾蔓延至邻车；（2 2）车门有自动和手动开关功能，失火时能安全疏散车门有自动和手动开关功能，失火时能安全疏散旅客；车窗上设有应急手柄或备有应急手锤，平时手锤旅客；车窗上设有应急手柄或备有应急手锤，平时手锤封在盒内，火警时操纵应急手柄打开车窗或用手锤把窗封在盒内，火警时操纵应急手柄打开车窗或用手锤把窗玻璃击碎。玻璃击碎。 5.3火灾预测和灭火装置设计火灾预测和灭火装置设计（1）设置烟雾探测及失火警报装置。烟雾报警器在明设置烟雾探测及失火警报装置。烟雾报警器在明火火灾发生前作出预警，并与地面防火系统联防；火火灾发生前作出预警，并与地面防火系统联防；（2

52、）手动报警器。在每个拖车乘务室内设一个具有明手动报警器。在每个拖车乘务室内设一个具有明显标志的失火警报按钮；显标志的失火警报按钮；（3）灭火装置。在每个拖车、动车的明显处各设一个灭火装置。在每个拖车、动车的明显处各设一个6L便携式喷雾灭火器和一个便携式喷雾灭火器和一个6kg干粉灭火器。干粉灭火器。5.45.4火灾发生时的对策火灾发生时的对策（1 1）火警等级）火警等级 失火警报信号可以由自动或手动发出，自动分预警、失火警报信号可以由自动或手动发出，自动分预警、报警和紧急报警三级，通过网络传递；手动报警为一报警和紧急报警三级，通过网络传递；手动报警为一级，通过连线传递。级，通过连线传递。（2 2）失火对策）失火对策 按照预警、报警和紧急报警三级分别采取相应的处按照预警、报警和紧急报警三级分别采取相应的处置措施，目标是将火灾限制在区域内，限制在低等级置措施，目标是将火灾限制在区域内，限制在低等级火警之下，最终要实现旅客的安全转移。火警之下，最终要实现旅客的安全转移。CRH2型动车组车体结构1. 1.车体结构及主要技术参数车体结构及主要技术参数 4 4动动4 4拖。拖。 头车：头车：底架、侧墙、端墙、车顶、车体附件、司底架、侧墙、端墙、车顶、车体附件、司机室头部结构。机室头部结构。 中间车：中间车：底架、侧墙、端墙、车顶、车体附件。底架、侧墙、端墙、车顶、车体