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。
CRH2型动车组车体结构与车辆设施简介
3. 焊接电源 MIG ：直流电源，外特性可能是下降外特性（用于 小电流，短路过渡、变速送丝）或平特性（用于 大电流，喷射过渡，等速送丝） TIG ：交流或直流。电弧工作在平直区或略上升， 一般用恒流电源。
4. 焊接材料 氩气、钨极（纯钨、钍钨、铈钨）、填料或焊丝 （一般与母材同成分）
5. 焊接工艺 焊前准备：除油、氧化膜，加强焊缝反面 的保护 焊接规范：电流、电压、速度、电极、气 流量 TIG焊：一般用直流正接，以保护钨极；焊Al、 Mg 时，采用交流，因为要利用阴极破碎作 用，去除氧化膜。 MIG焊：用直流反接，提高效率。
二、摩擦搅拌焊（FSW）， • 其原理是在让金属制滚子旋转的同时沿连接线前 进，铝合金因摩擦热软化，滚子的旋转又形成拖 拉，产生塑性流动而进行连接。
2、车体外形设计
外形设计的要求： • 空气阻力 • 压力波动 • 噪声
减小空气阻力的措施
• 列车外表面光滑并流线化 • 增大列车头部的长细比：即列车前端鼻部 长度与其衔接的一般截面等效半径之比， 一般达到3以上。 • 列车底部安装裙边整流罩 • 受电弓及其基座流线型化 • 列车密封，消除间隙
一、氩弧焊
氩弧焊又称氩气体保护焊。 就是在电弧焊的周 围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区 之 外
1. 特点 保护效果好，适于焊活泼金属（如 铝、钛）、电弧稳定、飞溅很小； 成本较高、熔深较浅
2. 分类： 非熔化极氩弧焊（TIG）：0.5-5mm薄板 熔化极氩弧焊（MIG）：用于>7mm板
• 非熔化极氩弧焊：电弧在非熔化极 ( 通常是钨极 ) 和工件之 间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的 惰性气体 ( 常用氩气 ) ，形成一个保护气罩，使钨极端头， 电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧 化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性 能非常好。
《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
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一、车体的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。
• 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。
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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。
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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
第二章 动车组车体技术
第一节 车体结构的空气动力学设计 第二节 体的轻量化设计 第三节 车体的密封隔声技术
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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
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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:
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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.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。
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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
线性地减小。
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(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)。
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3.动车组通过隧道时的表面压力
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%
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(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
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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
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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。
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。
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头部长度与阻力系数对应关系
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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。
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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
(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 精选课件
(c)设导流板方案 11
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。
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
• 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。
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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
精选课件 大型中空挤压铝型材与开口 23 型材的混合结构
CRH2型头车制 造
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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。
• 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；
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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；