CRH2型动车组车体结构概述

CRH2型动车组车体结构概述

高速动车组比传统机车车辆的运营速度有大幅度增加，这要求动车组车体结构的设计需考虑：

(1)为了减小空气阻力，车体外形需设计成流线型；

(2)为了提高乘坐舒适度，车体需采用气密结构；

(3)为了降低能耗，车体需采用轻量化设计。

由于铝合金材料的密度低(只有钢材的l/3左右)，质量较轻，具有强度大、刚度好的特点，所以在高速动车组车体上得到了广泛应用。

3.1.1车体承载结构特点

由于车体需要承受旅客的质量和各种设备的质量，以及动车组在运行过程中的纵向、横向、垂向和扭转等载荷，所以车体需有足够的强度和刚度。高速动车组车体采用铝合金筒形整体承载结构，能够达到足够的强度和刚度，同时实现结构轻量化。

筒形铝合金车体结构的最大优点是工艺性好、减轻车辆自重、降低能耗、减少运行成本和维护成本。近年来车体大量采用大型、中空、薄壁的铝合金挤压型材，实现了纵向大幅度自动焊接工艺，提高了质量和生产效率。

3.1.2车体用铝合金材料

高速动车组铝合金车体材料主要有5000系、6000系和

7000系。5000系铝合金是变形铝一镁系合金；6000系铝合金是变形铝一镁一硅系合金；7000系铝合金是变形铝一锌系合金。

CRH2型动车组车体用铝合金材料需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能优、耐腐蚀性强等特性，主要采用了5000系的5083、6000系的6N01、7000系的7N01等。这些合金的主要机械性能如表3.1所示。

表3.1CRH2型动车组车体用主要铝合金材料主要机械性能

各种铝合金材料的具体技术特征如下：

(1)5083是非热处理合金中强度最大的高耐腐蚀性合金，适合于焊接结构。但其挤压加工性较差，难以得到薄壁及中空型材。

(2)6N01是中等强度的耐腐蚀性铝合金，挤压加工性、加压淬火性均比较优良，能制造出复杂形状的大型薄壁型材，且耐腐蚀性、焊接性较好。

(3)7N01也是焊接结构用铝合金，其强度高，并且通过

常温时效处理，焊接部分的强度能够恢复到接近于母材的强度，且耐腐蚀性非常好。

新一代高速动车组车体结构创新设计 惠美玲

新一代高速动车组车体结构创新设计惠美玲 摘要：为满足固速度提升带来的车体评价标准改变，新一代高速动车组车体在CRHs型动车组成熟结构基础上进行结构优化设计。仿真和试验结果表明，新一代高速动车组车体结构在轻量化、强度、振动模态、空气动力学和动应力测试等方 面具有优异的性能，结构安全可靠。 关键词：高速动车组;车体结构;轻量化;振动模态;空气动力学 1车体结构优化设计 车体由司机室(仅头车)、底架、侧墙、车顶和端墙组成。司机室采用接近旋转抛物体特征的流线形造型，车体表面进行平顺化设计，具有空气动力学性能;底架 为边梁承载的无中梁形式铝合金焊接结构，车下设备采用横梁滑槽吊挂方式，便 于设备安装;侧墙和车顶为大型超薄中空铝合金型材的通长拼焊结构;端邮牵枕缓 使用高强度铝合金型材烨接结构，强化局部承载能力，根据车内设备布置的需求，端墙分为固定式和活动式两种。 1.1司机室结构 司机室结构由头部骨架、气密隔墙及焊件、窗骨架及电线支架和焊件组成。 头部骨架由纵骨架和横骨架相互插接组焊而成，外部焊接蒙皮。为提高成型精度，所有铝合金板梁均采用数控加工，外敷蒙皮采用分幅模压和涨拉成型工艺。车窗、车门三维骨架由铝合金挤压型材经模具加工后制成，保证门窗安装精度和承载强度。 为满足因速度提升带来的气密载荷值增加，司机室结构主要改动如下: (1)增加司机室蒙皮板厚; (2)改进气密隔墙，板梁结构改为双层中空型材。为更好的提升车体空气动力 学性能，对司机室轮廓进行了截面优化，为旋转抛物体特征的楔形结构，纵断面 双拱形、水平断面扁梭形。 1.2底架 底架结构主要由牵引梁、枕梁、缓冲梁、边梁、横梁和双层中空地板等结构 组成。边梁及地板由长大铝合金型材纵向焊缝整体拼接而成;中部与端部地板保留 高度差，为空调风道，内装、转向架及车下设备保留设计空间;车下安装设备采用 特殊螺栓吊挂方式，保证运用安全和安装方便。 为满足EN 12663中纵向压缩力( 1 500kN)的要求，底架部位的优化设计主要在于: (1)增加牵引梁刀把位置上下翼面的寬度和补板; (2)在高低地板处连接部位增加纵向梁，使该部位有更大的传力截面，降低该 部位因高低差导致的应力集中; (3)底架边梁结构由原来的口字形结构改为桁架结构，增加边梁的承载刚度。 1.3侧墙结构 侧墙结构主要分为头车侧墙和中间车侧墙。由于头车同机室车头造型的需要，头车侧墙长度要比中间车侧墙短些。头车和中间车侧墙上设有侧门开口和窗开口，不同的是侧门开口位置及窗开口的大小和位置有所不同。为了满足运背需要，侧 墙上还设有车号显示开口、目的地显示开口等。 为了满足高速列车士6kPa的气密载荷要求，侧墙结构主要改动如下: (1)侧墙门袋处门口两侧结构由单板凸筋加补结构改为中空型材; (2)侧墙和边梁连接部位的侧墙型材轮廓线改为圆滑过渡，增加该部位型材的

动车组铝合金车体结构整体刚度的影响因素分析

动车组铝合金车体结构整体刚度的影响因素分析 发表时间：2019-12-30T13:26:38.197Z 来源：《科学与技术》2019年 15期作者：孙爱军张宁宁孙洪沿[导读] 经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。 摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。动车组以其运行平稳、速度快等优点被越来越多的人所青睐。目前,国际上的高速列车大部分采用轻质铝合金作为车体的材料,我国200km/h和300km/h级的动车组车体结构也采用了铝合金这种轻质材料。铝合金车体的制造技术和传统的车体制造有很大不同。传统的通常是钢质车体结构蒙车皮,铝合金车体主要包括闭式铝合金型材焊接结构和梁板结构。闭式型材结构的铝合金车体制造主要用到弧焊焊接技术,多应用于高速列车。梁板结构铝合金车体应用于重庆的单轨车,主要用电阻焊和弧焊的方法制造。本文就动车组铝合金车体结构整体刚度的影响因素展开探讨。 关键词：动车组；铝合金车体；刚度协调；设计原则 引言 高速动车组车体整体结构刚度决定着车体整体自振频率、部件刚度决定着车体强度特性与局部振动频率、部件间刚度协调性控制着应力集中程度，进而决定着车体疲劳寿命。与传统的板梁组合车体结构不同，高速动车组铝合金车体枕梁与底架没有焊接关系，枕梁仅与底架边梁借助螺栓连接，故车体垂向载荷要经由底架边梁通过枕梁传递到转向架支撑位置;车体纵向拉、压载荷通过底架前端一面由连接型材向地板传递，一面由边梁向侧墙传递，导致位于车体传力路径上的部件应力集中现象突出。同时，车体铝合金型材的焊接热影响区强度远远低于母材强度，这些问题已成为高速动车组车体结构设计的难点。所以，高速动车组车体设计新方法的研究势在必行。 1 铝合金车体结构特殊性 为满足不同运营线路需求，铝合金车体主结构开口具有多样性。例如:为适应城市内多站点、短距离和客流量大的特点，铝合金地铁车侧门开口数量较多且尺寸较大;而城际动车组和高速动车组由于城间载客人数较少顾侧门开口少，虽两者侧门开口数量相同，但就其开口尺寸和位置而言，高速动车组车体侧门开口尺寸小且位于底架端部裙板上方，可大大提高刚度，城际动车组车体侧门开在远离端部车体底架上方，其刚度相对较薄弱;城际动车组和铝合金地铁车车顶开有两个空调安装座安装口，而地铁车车顶空调安装口较大，高速动车组车顶开有一个空调安装口，其尺寸最小。 2 车体侧门的位置 尽管车体侧墙缺口大小对车体抗弯刚度的灵敏性较低，但是，若车体侧门距离端墙很近，纵向传力路径上的刚度是严重不连续的。所以，承受纵向压缩载荷之后的车体端部变形会主要集中在端墙和侧门立柱区域，致使侧门门角、端门门角及侧门立柱设备安装孔等位置存在着严重的应力集中现象。尤其是承受窗腰带高度端部纵向载荷时，侧门缺口不仅会造成纵向载荷无法传递到侧墙，也对端墙与底架连接处形成较大的弯矩，致使端门门角处应力值偏大。当侧门无法远离端墙时，则需要有内端墙和纵向加强梁结构，以缓解压缩载荷对侧门的纵向挤压。 3 动车组铝合金车体制造流程 在进行铝合金车体制造时,首先要根据图纸由下料工段准备材料,之后再将材料运送给相应工段进行部件的生产组焊,然后将车顶、底架、侧墙、端墙等组焊好的部件送到总成工段焊接,焊接总成后再进行车体的调修、检查和交验。整个过程中,车顶、底架以及侧墙的制造和车体总成是比较重要的工序。动车组铝合金车体制造过程中主要需要自动焊接设备、铝合金加工设备,从制造到交付要经过装配———焊接———打砂———涂装———组装———调试等程序。 4 车体支撑位置对刚度的影响 某动车组与试验车车体的最大垂向载荷、车体长度、断面型材和车辆定距，两车接近，并且两车主结构开口数量及尺寸相同，但其相当弯曲刚度为1．61×1015N·mm2，不满足相当弯曲刚度指标。对于车体而言，可以将其简化为两端外伸梁，如图1所示，其中L1代表两端底架外伸长度，L2为车辆定距，W为车体上的单位长度载荷，B和D点相当于车体支撑点。理论上，由式(1)可知，支撑点之间的距离L2决定着中央位置的垂向挠度．在受到相同均布载荷作用下等截面的两种车体，车体长度和车辆定距相同的情况下，底架边梁中央位置的垂向挠度应相同，但实际上动车组铝合金车体侧墙均有缺口(侧门、侧窗和新风口等)，属于变截面问题。由于车体开口位置不同，故车体每一段截面的横截面积不同，导致横截面惯性矩不同，每一段刚度也不同。

动车组车辆构造与设计课后习题答案(商跃进)

第一章动车组基础知识 1.简述高速铁路特点及其列车划分方式。 a)特点：（1）速度快，旅行时间短。 （2）客运量大。 （3）准时性好，全天候。 （4）安全舒适可靠。 （5）能耗低。 （6）污染轻。 （7）效益高。 （8）占地少。 b)划分方式：普通列车：最高运行速度100一160 km／h； 快速列车：最高运行速度160—200 km／h； 高速列车：最高运行速度≥200km／h。 2.简述动车组的定义、类型及关键技术。 (一)定义：动车组：亦称多动力单元列车，是由动车和拖车或全部动车长期固定联挂在一起运行的铁路列车。 (二)类型：1.按牵引动力的分布方式分：①动力分散动车组②动力集中动车组 2.按动力装置分：①内燃动车组(DMU) ②电力动车组(EMU) ： 3.按服务对象分：①长途高速动车组②城轨交通动车组 (三)关键技术：动车组总成、车体、转向架、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、牵引控制系统、列车网络 控制系统、制动系统。 3.简述动车组车辆的组成及其作用。 ①车体：容纳运输对象之所，安装设备之基。 ②走行部（转向架）：车体与轨道之间驱动走行装置。 ③牵引缓冲连接装置：车体之间的连接装置。 ④制动装置：车辆的减速停车装置。 ⑤车辆内部设备：服务于乘客的车内固定附属装置。 ⑥车辆电气系统：车辆电气系统包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。按其作用和功能可分为主电 路系统、辅助电路系统和控制电路系统3个部分。 4.解释动车组车辆主要技术指标及其标记的含义。 ①.自重：车辆本身的全部质量。 ②.载重/容积：车辆允许的最大装载质量和容积。 ③.定员：以座位或铺位计算。（定员=座席数+地板面积*每平方米地板面积站立人数。） ④.轴重：车轴允许负担的最大质量（包括车轴自重）。 ⑤.每延米轨道载重：车辆总质量/车辆全长（站线有效利用指标）。 ⑥.通过最小曲线半径：调车工况能安全通过的最小曲线半径。 ⑦.构造速度：安全及结构强度允许的最大速度。 ⑧.旅行速度：路程/时间，即平均速度。最高试验速度，最高运行速度。 ⑨.持续速度：在全功率下能长时间连续运行的最低速度称为持续速度。 ⑩.轮周牵引力：动轮从牵引电动机获得扭矩，通过轮轨相互作用在轮周上产生的切向反力。 ?.粘着牵引力：机把受粘着条件限制而得到的牵引力，称为粘着牵引力 ?.持续牵引力：在全功率下，对应于持续电流的引力称为持续牵引力。 ?.车钩牵引力：克服动车本身的运行阻力以后，传到车钩处用于牵引列车运行的那部分牵引力。 ?.标称功率：各牵引电动机输出轴处可获得的最大输出功率之和。 ?.车辆全长、最大高度、最大宽度：车辆两端车钩钩舌内侧距离（19.8m/29.7m)；车顶最高点至轨

CRH2型高速动车组车辆车体结构总体设计

XX工程学院 车辆工程系 本科毕业设计（论文） 题目：C R H2型高速动车组车辆车体结构总体设计 专业：机械设计制造及其自动化 （城市轨道车辆） 班级：城轨081学号：215080301 学生姓名： 指导教师：副教授 起迄日期：2012.3～2012.6 设计地点：车辆工程实验中心

摘要 随着科技和生活水平的提高，城市之间的距离越来越小，高速动车作为一种新的交通工具，正逐步代替原有的交通。本文对CRH2型200km/h的高速动车组车体结构进行了总体设计。根据国内外高速动车的发展概况和最新研究成果，以及为实现列车车体气密性和轻量化为目的，完成了CRH2型动车组的车体结构总体设计。基本编组方案采用2动2拖，整车由8辆车组成，主要对头车车体进行了详细研究。首先，是对车体的材料选择，经过对耐候钢，不锈钢和铝合金的比较可以看得出，采用铝合金是最合适的。它可以降低车重，提高车辆加速度，降低运能消耗、牵引及制动能耗，减轻了对线路的磨耗及冲击,扩大了运输能力。其次是对车体的结构进行选择，主要以双壳结构为主，并引入了模块化的概念，把铝合金车体分成若干模块，包块底架模块，侧墙模块，车顶模块，端部模块和车体附件等五大部分，每一种模块单独加工，互不影响。最后把所有模块整合在一起，组成铝合金车体。 关键词：车辆工程；高速动车组；车体；铝合金

ABSTRACT With the technology and the improvement of living standards, the distance between the cities getting shorter and shorter. High-speed EMU as a new means of transport is replacing the existing traffic gradually. This paper introduces the design of overall body structure for 200 km/h of CRH2 EMU. According to the development overview and the latest research results of domestic and foreign high-speed EMUs, as well as to achieve the air tightness and weight of train for purpose, completing the design of overall body structure for the 200km /h EMU. 2M2T is selected as the basic formation program and it’s made up of eight vehicles, mainly taking some study on the rival car body. First of all, the choice of body material, compared with weathering steel, stainless steel and aluminum alloy, aluminum alloy is the most suitable. It can reduce the vehicle weight and improve vehicle acceleration. It also can reduce consumption of transport capacity, traction and braking, and even can reduce wear on the line and the impact, expand the transport capacity. Secondly, choose the structure of the body, mainly double-shell structure. It introduces the modular concept, the aluminum alloy body is to be divided into several modules, including block chassis modules, side-wall modules, roof modules, the end modules and annex to the bottom of vehicle, each module processes separately. Finally, form the aluminum alloy body with all modules together. Keywords: Vehicle Engineering; High-speed EMU; Body structure; Aluminum alloy

CRH2型动车组车体结构概述

CRH2型动车组车体结构概述 高速动车组比传统机车车辆的运营速度有大幅度增加，这要求动车组车体结构的设计需考虑： (1)为了减小空气阻力，车体外形需设计成流线型； (2)为了提高乘坐舒适度，车体需采用气密结构； (3)为了降低能耗，车体需采用轻量化设计。 由于铝合金材料的密度低(只有钢材的l/3左右)，质量较轻，具有强度大、刚度好的特点，所以在高速动车组车体上得到了广泛应用。 3.1.1车体承载结构特点 由于车体需要承受旅客的质量和各种设备的质量，以及动车组在运行过程中的纵向、横向、垂向和扭转等载荷，所以车体需有足够的强度和刚度。高速动车组车体采用铝合金筒形整体承载结构，能够达到足够的强度和刚度，同时实现结构轻量化。 筒形铝合金车体结构的最大优点是工艺性好、减轻车辆自重、降低能耗、减少运行成本和维护成本。近年来车体大量采用大型、中空、薄壁的铝合金挤压型材，实现了纵向大幅度自动焊接工艺，提高了质量和生产效率。 3.1.2车体用铝合金材料 高速动车组铝合金车体材料主要有5000系、6000系和

7000系。5000系铝合金是变形铝一镁系合金；6000系铝合金是变形铝一镁一硅系合金；7000系铝合金是变形铝一锌系合金。 CRH2型动车组车体用铝合金材料需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能优、耐腐蚀性强等特性，主要采用了5000系的5083、6000系的6N01、7000系的7N01等。这些合金的主要机械性能如表3.1所示。 表3.1CRH2型动车组车体用主要铝合金材料主要机械性能 各种铝合金材料的具体技术特征如下： (1)5083是非热处理合金中强度最大的高耐腐蚀性合金，适合于焊接结构。但其挤压加工性较差，难以得到薄壁及中空型材。 (2)6N01是中等强度的耐腐蚀性铝合金，挤压加工性、加压淬火性均比较优良，能制造出复杂形状的大型薄壁型材，且耐腐蚀性、焊接性较好。 (3)7N01也是焊接结构用铝合金，其强度高，并且通过

高速动车组车辆车体结构总体设计

摘要 随着科技和生活水平的提高，城市之间的距离越来越小，高速动车作为一种新的交通工具，正逐步代替原有的交通。本文对CRH2型200km/h的高速动车组车体结构进行了总体设计。根据国内外高速动车的发展概况和最新研究成果，以及为实现列车车体气密性和轻量化为目的，完成了CRH2型动车组的车体结构总体设计。基本编组方案采用2动2拖，整车由8辆车组成，主要对头车车体进行了详细研究。首先，是对车体的材料选择，经过对耐候钢，不锈钢和铝合金的比较可以看得出，采用铝合金是最合适的。它可以降低车重，提高车辆加速度，降低运能消耗、牵引及制动能耗，减轻了对线路的磨耗及冲击,扩大了运输能力。其次是对车体的结构进行选择，主要以双壳结构为主，并引入了模块化的概念，把铝合金车体分成若干模块，包块底架模块，侧墙模块，车顶模块，端部模块和车体附件等五大部分，每一种模块单独加工，互不影响。最后把所有模块整合在一起，组成铝合金车体。 关键词：车辆工程；高速动车组；车体；铝合金

ABSTRACT With the technology and the improvement of living standards, the distance between the cities getting shorter and shorter. High-speed EMU as a new means of transport is replacing the existing traffic gradually. This paper introduces the design of overall body structure for 200 km/h of CRH2 EMU. According to the development overview and the latest research results of domestic and foreign high-speed EMUs, as well as to achieve the air tightness and weight of train for purpose, completing the design of overall body structure for the 200km /h EMU. 2M2T is selected as the basic formation program and it’s made up of eight vehicles, mainly taking some study on the rival car body. First of all, the choice of body material, compared with weathering steel, stainless steel and aluminum alloy, aluminum alloy is the most suitable. It can reduce the vehicle weight and improve vehicle acceleration. It also can reduce consumption of transport capacity, traction and braking, and even can reduce wear on the line and the impact, expand the transport capacity. Secondly, choose the structure of the body, mainly double-shell structure. It introduces the modular concept, the aluminum alloy body is to be divided into several modules, including block chassis modules, side-wall modules, roof modules, the end modules and annex to the bottom of vehicle, each module processes separately. Finally, form the aluminum alloy body with all modules together. Keywords: Vehicle Engineering; High-speed EMU; Body structure; Aluminum alloy

CRH2型动车组车体结构

CRH2型动车组车体结构 3.2.1车体结构及主要技术参数 CRH2型动车组采用4动4拖共8辆车编组形式，车体结构主要分为头车车体和中间车车体两种。头车车体由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件及司机室头部结构组成，中间车车体由底架、侧墙、车顶、端墙及车体附件组成。车体质量见表3.2，车体的主要技术参数见表3.3。 表3.2CRH2型动车组各车辆车体质量表 3.2.2车体结构特点 CRH2型动车组车体结构主要是以中空型材为主构成的车体结构称为双壳结构。双壳结构相对于单壳结构，车体质量稍重。但中空型材具有截面刚度高的特性，可以去掉在单壳结构中必须使用的加强材，从而减少零件数量，降低成本。但过度追求高速动车组的轻量化将对乘坐舒适性和列车空气动力学性能有不利影响。近年来，由于更加重视乘坐舒适性，车体结构也不单纯追求轻量化，而是合理控制车体结构的质量。因此，高速动车组的车顶及侧墙部车体结构均开始使用双壳结构，适当增加车体质量以改善车辆的舒适性。 表3-3CRH2型动车组车体主要技术参数

双壳结构型材带有中空腔，典型结构参见图3.1所示的侧墙顶部型材。地板采用单壳结构型材，如图3.2所示。CRH2型动车组车体结构如图3.3所不。

CRH2型动车组车体结构具有以下特点： (1)车体断面：宽幅车体，车体横断面最大宽度为3380mm，高3700mm，地板面距离轨面为1300mm，设备舱底板距离轨面为200mm。车体横断面如图3.4所示。 (2)车体结构采用双壳结构，大幅减少零件数量，虽相对于单壳结构较重，但其刚性高，降噪效果好，乘坐舒适性高。 (3)质量比钢制车体轻，大幅降低轴重，从而降低运营成本。 (4)车体使用铝合金材料，可回收，对环境损害低，寿命周期成本低。 (5)防腐性好，可以实现无涂装设计。 (6)采用不燃性材料，防火性能好。