第4章高速铁路车辆(345节-11级-2).ppt

车体结构的优化设计 在保证车体强度和刚度的基础上，应充分利用等强度理论和结构的有限元分析程序，对车体结构进行优化设计，以减轻车辆自重。国内外经验证明，通过优化计算，车体结构重量可显著降低。如日本100系动车组，采用耐候钢(SPA)，车体钢结构自重仅为10.3t，而我国的“168”客车，也采用耐候钢制造，车体钢结构自重为13.1~13.2t，这说明，在我国车体设计中，需要进一步优化结构设计以减轻自重。 * (1)车体结构的优化设计 日本100系动车组，采用耐候钢（SPA），车体钢结构自重仅为10.3t 我国的“168”客车，也采用耐候钢制造，车体钢结构自重为13.1～13.2t * 车内设备材料，首先应满足功能要求和防火阻燃要求，装饰板应反映时代感，车内设备约占客车总重量的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、卫生设备等等，均可选用轻合金或高分子工程材料和复合材料，使设备重量大大减轻。 仅座椅一项，日本采用铝－钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的56kg分别降为32kg和24kg， 聚碳酸脂（PC）板材作为透明车窗材料，重量约为同厚度玻璃的1/15，而且透光、耐压、耐冲击均较普通玻璃好，能方便地制作车辆通长的车窗。 2.车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板，工程塑料顶板等。 3.其它设备的轻量化 如日本100系采用直流牵引电机，每台重量为825kg(功率为230kw)，而300系采用交流感应电机后，每台重量仅为390kg(功率增至300kw)。 德国（ICE3）的主变压器铁芯采用优质铁－铝合金，使导磁率提高4－5倍，又将铜编线改为铝编线，冷却使用硅油，这样其总重由11.5吨降为7吨等等。 * 1.车体的密封性能 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。 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2.5KPa左右的正压、尾部为2.0KPa左右的负压； 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：速度200km/h时，头部正压为3.2KPa、尾部负压为4.9KPa； 速度为280km/h时，头部正压为3.9KPa、尾部负压为5.5KPa。 (2) 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，车内压力由4000Pa降至1000Pa的时间必须大于50s。 欧洲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。 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 2.车体的隔声性能 (1)高速列车的噪声源 高速列车的声源主要是： 轮轨噪声（碰撞、摩擦声）； 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； 风挡等构件的撞击声。 列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。 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达到下列指标： （1）车辆各部不得有渗漏水的现象。 （2）在关闭门窗及空调设备对外开口的情况下，车内外压力差由4000Pa降至1000Pa的时间应大于50s。（见表1-2） 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。 车辆密封的实现主要通过以下几个方面： 车体结构的密封：连续焊接的方式。 固定车窗的密封：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，有好的弹性、结合性、耐气候性、抗冲击性及足够的粘接强度。 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。 移动车门的密封：密封胶条实现。 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