动车组车体新技术

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1、动车组车体新技术动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 动车组车体新技术第 六 组 组 员：李 兴 辉 郭 亚 洲 理 陈 动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 流线形车体结构随着列车运行速度的提高，周围空气的动力作用 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，这就是高速列车的空气动力学问题。 1、动车组运行中列车承受表面压力当动车组在空旷地带直线行驶时 空气绕流列车外表面。从风洞试验 结果来看，列车表面压力可以分 为三个区域：头车鼻尖部位正对来流方向 为正压区；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，接近

2、与车 身连接处的顶部与侧面处，负压达到最大值；头车车身、 拖车和尾 车车身为低负压区。因此，在动车（头车）上布置空调装置及冷 却系统 进风口时，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变化，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。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 流线形车体结构 2、动车组会车时列车承受表面压力 、当一列车 与另一列车会车时，将在两列相对运行列车一侧的侧墙上引 起压力 波（压力脉冲）。这是由于相对运动的列车车头对空气的挤压， 将在与 之交会的另一

3、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。随着会车列车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急 剧增大。这一压力波动产生的冲击力可造成门窗密封的破坏，车窗玻 璃 破碎。压力波传入车内会引起乘客耳感不适以及影响周围环境等3、动车组通过隧道时列车承受表面压力 、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。压力 波幅值的变动与列车速度、列车长度、堵塞系数(列 车横截面积与隧 道横截面积的比值)、头型系数(又称长细比，即车头 前端鼻形部位长 度与车头后部车身断面半径之比 )以及列车侧面和隧道

4、 侧面的摩擦 系数等因素有关，其中以堵塞系数和列车速度为重要的影响 参数。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿(1)当列车驶入隧道瞬间，由于空气的压缩性及列车壁和隧道壁限 制了空 气侧向流和向上流的空间，使紧贴车头前的空气受到压缩并 随列车向前 流动，造成列车前方的空气压力突然升高，产生压缩波。 被列车排挤的 另一部分空气则通过环状空间向列车后方流动。随着 列车的进一步驶入 隧道，环状空间长度逐步增大，使车前隧道空间 的空气压力继续升高， 即压缩波的强度继续增大，直到列车全部进 入隧道为止。该波以声速向 前传播。波前方的空气流速为零，而波后方 的空气以一定的流速随着列 车向前流动。压缩

5、波传播到出口后，一 部分以膨胀波形式反射回来，另 一部分以微气压波形式传出隧道出 口。(2)当列车尾端进入隧道后，由于车尾产生的负压低于大气压力， 原先经 过环状空间流到隧道入口外的空气改变流向，流入列车后方 的隧道空间， 而且隧道外的空气也流入该空间。由于经环状空间流 入车后隧道空间的 空气流量小于列车所排挤开的空气流量，于是在 列车尾端形成了低于洞 口外大气压的压力，即产生膨胀波，该波沿 隧道以声速向出口方向传播。 传播到出口端后，大部分以压缩波形 式反射回来，沿隧道长度方向向进 口端传播。 (3)由于壁面摩擦不断 消耗波的能量，以及波在隧道两端和列车两端处多 次反射和传递使 得压缩波和膨

6、胀波相互重叠，所以压缩波和膨胀波的强 度逐渐衰减。 同时，各种传递波和反射波的叠加，形成了隧道内空气压 力随时间 变化而波动。 (4)对于一系列前后相继的隧道空气压缩波，后面的波 速比前面的波速 快，最终可能叠加在一起而形成激波动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿流线形车体结构 4、列车风当列车高速行驶时，在线路附近产生 空气运动，这就是列车风。当列 车以时速 200 公里行驶时，在轨面 以上 0.814 米、距列车 1.75 米处的空气运 动速度将达到 17 米/秒， 当列车以这样或更高的速度通过车站时，列车风 对人和物的危害就 不可忽视。高速列车通过隧道时，在隧道中所引起的纵 向气

7、流速度 约与列车速度成正比。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道中。铁路规定，在列车速度高于 160 公里/小时行驶时不允许铁路员工进入隧道。列车速度稍低时，也 不允 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。5、运动列车受力列车运行中受到多个力的作用，其中有空气阻 力、升力、横向力以及 纵向摆动力矩、扭摆力矩和侧滚力矩等。针 对上述动车组所受空气动力， 必须进行满足空气动力学特性的动车 组外型设计。对于高速动车组来说， 列车头型设计非常重要，好的 头型设计可以有效地减少运行空气阻力、列 车交会压力波，动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲

8、文稿 流线形车体结构可以解决好运行稳定性等问题。一般来说，动车和拖车的车体长、宽、高需要根据内部布置的 要 求由设计任务书规定，所以车身的外形设计主要是横断面形状设 计。 动车组车身横断面形状设计有以下特点： 整个车身断面呈鼓形，即 车顶为圆弧形，侧墙下部向内倾斜 （5左右）并以圆弧过渡到底架，侧 墙上部向内倾斜（3左右） 并以圆弧过渡到车顶。这不仅能减少空气阻力，而且有利于缓解列 车 交会压力波及横向阻力、侧滚力矩的作用。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

9、备。车体表面光滑平整，减少突出物。如 侧门采用塞拉门；。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿流线形车体结构扶手为内置式；脚蹬做成翻板式， 使侧门关闭时可以包住它。两车 辆连接处采用橡胶大风挡，与车 身保持平齐， 避免形成空气涡流动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 密封技术动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 高速动车组车体密封技术压力波的作用 （一）对列车的作用 将车 辆看成有多个泄漏出（诸如车窗、脚 蹬门、车辆连接部、端墙门、空 调设备和厕所设 备等）的弹性封闭容器，如果容器内部压力和外 部 压力之间存在差异，则会出现两种情况：1.车 体变形； 2.由于泄漏 而造成

10、的内外压力平衡。 （二）对旅客的影响 高速列车在会车时，特 别是在隧道内高速 会车时，车体表面将承受正负数千帕的瞬时压力 变化。如果列车不密封，则压力波辉传到车厢内， 旅客会感到不舒 服，轻者耳膜受压迫，重者头晕 恶心，甚至耳膜破裂。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 高速动车组车体密封技术高速动车组的密封措施 高速动车组所 采取的密封措施主要涉及到车体结构 车窗、车门、（ 车体结构、 、 （侧 高速动车组所采取的密封措施主要涉及到车体结构、车窗、车门、 （侧 端墙门）、通过台、空气系统和厕所设备。）、通过台 门、端墙门）、 通过台、空气系统和厕所设备。 1.车体密封 车体密封 对车

11、体要进行 计算与试验，车体应能承受规定的压力（士6000Pa）。现代高速动车组 车体的总体结构师由铝合金大型挤压型材制成，筒形车体由 地板、 侧墙和车顶组成，三部分焊接在一起，从设计上就是整体密封的，因 此车体的密封主要取决于焊接工艺，在车体的结构焊接完成后要按照 上述方 法进行漏气检查和气密性试验，来保证车体的密封性要求。 直通车下山的管 路和合电缆穿孔等都要采取密封措施。 2.车窗密封 车窗密封 由于车厢内要求压力密封，因此高速动车组车窗不需要考 虑开关问题。从外形看来，高速动车组的车窗一般是看不见的窗框， 但实际上是有窗框的。 为了达到外观的要求，需采用粘合剂将玻璃 粘到窗框中去。车窗玻

12、璃是顺着 压力的方向，从外向里安装，然后 用螺栓拧紧。螺栓的缝隙最后用有弹性的 填料充填盖严，德国的高 速动车组ICE的车窗结构(见图717)就是典型的示例。同时，要求 车窗在规定的压力一(6000Pa )下不损坏、不变形。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 高速动车组车体密封技术 3.侧门密封 侧门密封现代高速动车组的侧门一般 采用 塞拉门，必须就有良好的密 封性能。于常用的斜面密封塞拉 门不同， 高速动车组用的高压密 封塞拉门，还必须具有如下的密 封要求：(1) 就有一个环绕的密封面，也 就是实现所谓的“密封盖”原则， 以避免 密封面偏移； (2)采用双重密封(双缘密封), 他能

13、够在高压和低压两种 情况下 具有相同的密封性能； (3)门扇就有走狗的钢度和强度， 以 保证密封处不偏移； (4)附加闭锁或止动装置。 CRH3 的列车车门动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 高速动车组车体密封技术 4.通过台 通过台高速动车组的通过台 是两个车厢之间 的连接通道，是人员来往的必经之路， 因此对其密 封性也有严格的要求。通 过台一般分为外套式的通过台和波纹 折棚 式的通过台。 外套式通过台在车体的外墙加一个外 套连接。由于这 种外套在换挂时的男 的较大，造成不必要的麻烦，因此这 种外套式 的通过台在高速动车组上已 很少使用。 波纹折棚式通过台在高速动 车组上得 到广泛

14、的应用。波纹折棚安装在中间 缓冲车钩的横向构件 上，将中间缓冲 车钩所属的空间全部包围起来。整个 通过台为密封 性结构。 CRH3 列车的连接处动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿高速动车组车体密封技术 5.端墙门密封 端墙门密封由于通过台 进行了密封，端墙门似乎就不用密封了。但是，对于机车牵 引的高 速列车，在列车编组时，最前边和最后面的端墙门还得进行密封。对 于高速动车组，由于她没有尾车，车厢的两头都挂在动力车上，因此 也必须 有密封的通过台，以便动力车上的人员能够进入车厢。另外， 由于机械控制 车不是密封的，所以通往车厢的端墙门也必须是密封 的。 端墙门的密封要比侧门容易多，这种

15、门表面看起来与其他自动 化的端墙 门并无多大区别，只是将强一些密封措施，例如转动手把 的密封要比传统车 门上的好一些；门框上多安装一条能充气的橡皮 管，能充气鼓起来密封；通 过手控密封开关，可以给密封软管充气； 门关闭密封后被门闩暂时锁住等。6. 空调装置密封 空调装置密封空调装置的主要功能之一就是将新鲜空气连续输入车厢，吧污浊 的空气 排出车外。因此在装置上开有一个进气口和一个或几个排气 口，空气的运送 通过一个进气风机和一个排气风机。空调装置密封 的目的是防止车外的空气 压力波从进气口进入车内。解决的方法基 本上有三种：(1)采用过压保护阀 在空气的进出口个个安装一个阀门 当车内外压差超过

16、规定值时，两个阀 门同时关闭。在此期间进排气 中止。这种方法的缺点是：如果阀门关不时间 过长，旅客会感到不 舒服。动车组空气动力学，密封技术及噪声防治演讲文稿 高速动车组车体密封技术(2) 采用节流阀控制空压机 ) 空气压缩机安装 在排气口，是两个气口在全压差的情况下，空气流动方向 与原来保 持不变。通过节流阀来控制空气流量，并使其相等。 (3)采用过压保 护风机 ) 过压保护风机起空压机的作用，它具有坡度较大的特性曲 线，从而使其 输送的而空气流量不受车内为压差的影响。在理想情 况下，每台进排气风机 的空气流量保持不变，因此车外进入车内的 空气流量和车内排出车外的空气 流量也是一个常数。 空调装置密封 最常采用的方法是第一种，也有采用两种方法组合的方案， 列入德 国铁路的高速动