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1、1,动车组车体技术,教师：丁莉芬 单位：机电学院机车车辆研究所 E-Mail：,2,1 CRH1车体结构介绍,动车组车体技术,2 CRH2车体结构介绍,3 CRH5车体结构介绍,3,1 CRH1车体结构介绍,在车头结构中使用碳钢,建造得以吸收撞击能量,驾驶室为变形区,4,设计 自身支持的钢材设计, 内部构架提供硬度. 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,车体结构,B-End,B-End,端部车结构,5,底架结构,车体结构,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
2、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梁上。在车体的入口处可以安装一个固定踏板，活动踏板的支座置于底梁下面。,6,侧墙内部结构,车体结构,整个侧墙由不锈钢制成，由冷拉侧柱和滚压成型的纵向梁通过电焊形成框架，再通过点焊在外面包上平板。侧墙盖住底梁使外表面状态较好。侧墙上开有开口，用于固定车窗。车门柱、车门安装托架等也是侧墙
3、的一部分。,7,端墙结构,车体结构,由不锈钢制成，它由车内过道每侧都有的两个车端立柱、角柱、横梁、车顶弯梁和外部平面覆层组成。车端立柱焊接在缓冲梁上。车端立柱与底架连接牢固以防撞击变形。,8,不锈钢车顶由纵向的支撑、外面盖上波纹覆板组成。Tp型车上一端转向架部位的车顶上面部分有一个凹槽，用于安装高压设备和受电弓。所有车辆的车顶中央都有空调设备的部件。Mc型车车顶一端的转向架的上面另有一个较小的位置，用于安装司机室用的紧凑型空调设备。车顶组装成一个单元，在安装了大型车内设备如地板后，再和其他构件焊在一起。车顶弯梁和侧立柱之间通过点焊连接，焊接通过一个纵向的槽完成，槽在随后被盖住。车顶接缝部分形成
4、上侧梁，在结构上非常重要。为了提高外表面的状况，整个接缝藏在一个非结构性的盖板后面。,车体结构,车顶结构,9,前部结构,1. 缓冲器盒 2. 底架前部 3. 前面上部结构 4. 车体安装板,车体结构,The front structure is bolted on to the carbody,10,一个车组和一个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.,抗撞击结构,车体结构,计算机模拟撞击后车体图形,11,2 CRH2车体结构介绍,车体断面构造图,12,底架组成包括：支持车体重量和转向架相接的枕梁；传达前后方向力的侧梁、端梁、中
5、梁；支持客室设备和乘客等并吊装地板下机器的横梁。枕梁对应于无摇枕转向架，采用厚壁中空型材构成宽800MM、高200MM的箱形，具有抗扭和抗弯曲的高度刚性。横梁上面作为气密地板，使用由带加强肋的铝板整体成型的大型型材，在前后位转向架之间作为地板托和风道托有向上的加强肋结构，在车端部为确保风道断面积用向下的加强肋结构，地板托和风道道均用焊接。此外在厕所和洗面室下部考虑配管为无加强肋的气密地板。,底架,13,侧墙结构使用大型中空桁架结构的压制型材，以省略客车内侧的侧立柱。同型型材间的焊接在车体长度方向采用连续焊接。但侧墙和车体、侧墙和侧梁间的结合在车内侧用点固焊，车外侧用连续焊。此外，在腰部、行李架
6、部和车顶侧部用压型材料整体组装有内装材安装用的帘轨。关于侧窗，为减少车体费用和备品而统一化。关于侧部的出入口，考虑低噪音化，作为噪音对策对侧门的柱门采用压制型材的形状。在侧门袋部为确保侧门的拉开空间，使用在外板上整体成形的带筋压制型材（单层结构）。,侧墙结构,14,车端有厕所、洗面室的端墙使用t4外板，构架较少。并设有搬入厕所FRP单元用的开口。在搬入该单元后，用螺栓安装T2.5铝外板和构架焊接成的隔断板，并充填密封材料以保持气密。车端无厕所和洗面室的端墙为T2.5外板和型材构架组成的焊接结构。此外，由于超高压电缆从地板下移到车顶之故，为避免干扰起见，将E226型前位的脚手架位置移向车体中心。
7、,端墙结构,15,车顶结构由大型中空压制型材所组成，以省略客车内的弯梁。相同型材在车体长度方向连续焊接，和侧墙的结合在车内侧采用点固焊；在车外侧为连续焊。为安装低噪音绝缘子、直接头等，车端部部分为低车顶。此外由于在4-5号车间设置有倾斜5的电缆头，因此车顶结构的端部成倾斜状。,车顶结构,16,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。,头车的车体,17,18,头部排障装置的结构，由排雪板和缓冲器所组成。排雪板具有运行除雪结构，排雪板为连结车体的打开角度为72.73，辅助角55，在排雪板下部还设有辅助排障装
8、置。缓冲器是5片铝板合成的多层结构，位于排雪板的后方，通过变形吸收冲击能量。在全体验查时，需卸下一部分，以免影响分解作业。,头部排障装置,19,3 CRH5车体结构介绍,20,中间车结构,CRH5车体主要包括中间车和带司机室的头车两种车型,3 CRH5车体结构介绍,21,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,22,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。,23,24,CRH5空气动力学车头,25,司机室外壳由最小厚度为40毫米的三明治聚酯层组成（其中有30毫米夹层泡沫）。 挡风玻璃周边外壳的厚度为100
9、毫米，以承担空气动力学造成的冲击。 司机室外壳上预埋内装安装件和防寒材固定钉。 司机室外壳上安装有前挡风玻璃、司机室侧窗、远光灯。,司机室外壳,26,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。,27,底架结构,28,29,枕梁：枕梁由焊在底架边梁上的8个枕梁座组成，枕梁座由型材机加工而成。转向架摇枕用螺栓固定于枕梁座底平面的螺套孔，安装简单、方便。,30,31,端部缓冲梁组成：,中间车的端部缓冲梁由端梁、4根牵引梁、围板、斜梁等组成，牵引梁在转向架区域圆弧过渡，充分考虑了转向架的各种活动。,32,33
10、,34,侧墙：8个车的侧墙共有4种，它们分别是：头车侧墙、中 间车侧墙、餐车侧墙和残疾人车侧墙。头车侧墙有1个司 机室门和1个塞拉门，中间车侧墙有2个塞拉门，餐车侧 墙有1个上货门和1个塞拉门，残疾人车侧墙仅比中间车 侧墙少了1个窗口。头车侧墙焊接件有区间显示屏座、紧急制动装置座、压力传感器套管、门上部加强板等，中间车侧墙焊接件有区间显示屏座、紧急制动装置座,35,36,侧墙： 侧墙断面由纵向放置的4种挤 压铝型材组成。型材材质6005A- T6，厚度为50 mm，蒙皮厚度为 2.5 mm，内筋厚度为2.5 mm。为 了解决焊接收缩问题，每块型材 的公差为（-1，+3），侧墙组成 后公差控制在
11、（0，+6）。型材由 上到下开有3排T型槽，用来安装 防寒及内饰件。,37,车顶：8个车的车顶共分6种，MH车和M2S车相同，2个头 车的相同。除了头车车顶在车头端和中间车有明显区别 外，中间车车顶的变化仅在于车顶焊接件的区别。,车顶型材：由纵向放置的4种、共7块挤压型材对称排列、组焊而成。型材材质为6005A-T6，厚度为50 mm,蒙皮厚度为3 mm，内筋厚度为2.5 mm。车顶外部开了4排T型槽，内部开了4排滑槽，用于内装及设备的安装。,38,39,40,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
12、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。,41,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。,CRH5铝合金车体具有如下主要结构特点：,42,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
13、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。,43,车体头部防撞击设计：车体结构的耐撞击吸能结构设计是CRH5车体承载结构的特色技术之一，CRH5动车组的动力头车的前端预留了安装耐撞击吸能结构支架，在需要时可以加装吸能元件。 强大的底架边梁：利用强大的底架边梁来悬挂自重较大和能产生强烈振动的底架悬挂部件，避免地板型材刚度不足容易发生振颤、传递振动噪声和产生疲劳等问题。有利于优化底架承载结构，减轻地板型材重量。,44,三、密封性,(一) 压力波对旅客舒适性的影响车外压力的波动会反应到车厢内，使旅客感到不舒
14、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进行了研究。影响旅客舒适度的压力指标有两个：一是压力变化的最大值，另一个是压力变化率的最大值。,45,英国铁路舒适性指标,46,日本铁路采用的舒适度耳感极限图,47,德国的试验研究表明，压力波对旅客舒适的影响除了取决于空气压力波变化的幅度(Pa)和压力上升或下降的梯度(Pa/s)之外，还取决于发生该波动的频繁性。图中曲线为大多数乘客“正好还没有不舒适感觉”的压力变化与所需时间的关系。,48,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
15、高速列车曾采用压力从4000Pa降至1000Pa的时间大于50s(车辆通过台和空调设备关闭)。现在，德国、意大利等国家采用压力从3600Pa降至1350Pa的时间大于18s。,（二）对车辆压力密封性的要求,49,我国在200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定中要求：整车落成后的密封性能试验，要求达到车内压力从3600Pa降至1350Pa的时间大于18s；车体结构的密封性能要求压力从3600Pa降至1350Pa的时间须大于36s；组成后的车窗、车门、风挡应能在4000Pa的气动载荷作用下保持良好的密封性,50,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
16、的密封技术主要有： 1.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。,（三）车体的密封技术,51,2.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(我国“高速列车密封技术暂行规定”确定组成后的车窗应能承受6000Pa的气动载荷，)不会造成变形和破坏。 3.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挡，并注意处理好渡板处的密封问题。,52,4.空调环控设备设立压力控制：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。 5.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必要的密封措施。 6.车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。,53,（四）密封性能试验,
