车辆工程绪论

1、车辆工程绪论车辆工程绪论 主要内容主要内容: : 1.课程的主要内容与学习的目的课程的主要内容与学习的目的2.基本概念基本概念3.我国铁道车辆发展概况我国铁道车辆发展概况 4.高速铁路概况高速铁路概况5.我国铁路运输的发展方向我国铁路运输的发展方向1.1.教学目的与教学目的与课程主要内容课程主要内容 教学目的教学目的了解国内外铁道车辆的现状及发展概况；掌握了解国内外铁道车辆的现状及发展概况；掌握铁道车辆总体结构；初步掌握对铁道车辆运行性铁道车辆总体结构；初步掌握对铁道车辆运行性能和结构强度分析的基本方法。能和结构强度分析的基本方法。教材：教材： 严严隽耄隽耄 主编主编，车辆工程车辆工程（第三版

2、），（第三版）， 西南交通大学出版社，西南交通大学出版社， 2008年年参考书：参考书：城市轨道交通车辆；动车组总体及转向架，城市轨道交通车辆；动车组总体及转向架，动车组构造与原理；动车组构造与原理；7070吨级货车新技术吨级货车新技术课程主要内容课程主要内容: : 铁道车辆基本知识铁道车辆基本知识转向架转向架结构原理及基本部件（结构原理及基本部件（货车转向架、客车转货车转向架、客车转向架、摆式列车及城市轨道交通车辆转向架向架、摆式列车及城市轨道交通车辆转向架）铁道车辆的运行性能铁道车辆的运行性能车端连接装置车端连接装置货车车体、客车车体货车车体、客车车体车辆结构强度车辆结构强度车辆总体设计车

3、辆总体设计2.基本概念基本概念 铁道车辆是铁道运输的运载旅客或货物的工具。铁路干线的铁道车辆地铁车辆、轻轨车辆、有轨电车、悬挂式和跨座式单轨车磁悬浮车厂矿、林区运行的铁道车辆、建筑工地及矿井中运送土石等的翻斗小车、工厂车间内运送物料的有轨车辆、旅游设施中的缆车铁道运输是指列车在钢轨上行驶的运输方式。客车客车25G型：型：最高运营速度，最高运营速度，120km/h25K型：型：最高运营速度，最高运营速度，140km/h25T型：型：最高运营速度，最高运营速度，160km/hCRH2：最高运营速度，最高运营速度，200km/h货车货车敞车棚车平车罐车武汉轻轨车武汉轻轨车天津地铁车天津地铁车重庆单轨

4、车重庆单轨车悬垂式单轨车悬垂式单轨车有轨电车有轨电车列车（车辆）动车组（动车拖车）机车与车辆列车（机车车辆）动车组：动车组：由若干由若干动车动车和和拖车拖车组成，在正常使用寿命周期内始终以固定编组组成，在正常使用寿命周期内始终以固定编组运行的一组列车。运行的一组列车。机车：机车：仅提供牵引动力仅提供牵引动力车辆：车辆：装载旅客或货物，动车可提供牵引动力装载旅客或货物，动车可提供牵引动力CRH6型动车组型动车组 时速时速200200公里级的公里级的CRHCRH6A6A型动车组最高运营速度型动车组最高运营速度220220公里公里/ /小时、试小时、试验速度验速度250250公里公里/ /小时，以小

5、时，以“大站停大站停”的模式运营；而时速的模式运营；而时速160160公里的公里的CRHCRH6F6F型动车组最高运营速度型动车组最高运营速度160160公里公里/ /小时、试验速度小时、试验速度180180公里公里/ /小小时，以时，以“站站停站站停”模式运营。具有快速停车和启动、大载客容量的模式运营。具有快速停车和启动、大载客容量的特点。特点。时速时速200200公里级别的公里级别的CRHCRH6A6A车型定员载客量车型定员载客量586586人（座席），超员人（座席），超员载客量载客量15061506人。座位采用人。座位采用2+22+2布置。布置。时速时速160160公里级别的公里级别的C

6、RHCRH6F6F车型定员载客量达车型定员载客量达15451545人（包括座席及人（包括座席及站席，按每平方米站立站席，按每平方米站立4 4人计算），超员载客量达人计算），超员载客量达21102110人（包括座人（包括座席及站席，按每平方米站立席及站席，按每平方米站立6 6人计算）。列车采用纵向座椅布置，人计算）。列车采用纵向座椅布置，格局与地铁车厢类似；格局与地铁车厢类似；5 5号车厢设残疾人乘坐空间，列车不设卫生号车厢设残疾人乘坐空间，列车不设卫生间。间。2015年3月1日起实施的城际铁路设计规范规定：城际铁路城际铁路是指专门服务于相邻城市间或城市群相邻城市间或城市群，旅客列车设计速度设计

7、速度200公里公里/小小时及以下的时及以下的快速、便捷、的交通设施。 城际铁路线路长度一般介于50公里-200公里之间；城际铁路车站间距一般为10公里-50公里。京津城铁等城际高速铁路从城铁领域划归到区域铁路领域。城际铁路2014年1月1日起实施的铁路安全管理条例（附则）规定：高速铁路是指设计开行时速250250公里公里以上（含预留），并且初期运营时速200200公里公里以上的客运列车专线铁路（简称客运专线或客专）。当前各国当前各国新建的高速铁路,大多把最高速度定位在250350km/h。 高速铁路 3. 我国铁道车辆发展概况我国铁道车辆发展概况 铁路是我国的主要运输方式铁路是我国的主要运输方

8、式 铁道车辆是旅客和货物的直接载运工具铁道车辆是旅客和货物的直接载运工具1949-1957年仿制阶段年仿制阶段1958-1977年独立设计制造阶段年独立设计制造阶段1978-1996年较快发展时期年较快发展时期1997以后迅速发展时期以后迅速发展时期我国铁路六次大提速我国铁路六次大提速 19971997年年4 4月月1 1日零时，中国铁路第一次提速。提速列日零时，中国铁路第一次提速。提速列车最高运行时速达到了车最高运行时速达到了140140公里；全国铁路旅客列车旅行速公里；全国铁路旅客列车旅行速度由度由19931993年的时速年的时速48.148.1公里，提高到时速公里，提高到时速54.954

9、.9公里；首次公里；首次开行了开行了快速列车快速列车和和夕发朝至夕发朝至列车。列车。 19981998年年1010月月1 1日零时，第二次提速。快速列车最高运日零时，第二次提速。快速列车最高运行速度达到了时速行速度达到了时速160160公里；全国铁路旅客列车平均旅行速公里；全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速度达到时速55.255.2公里，公里，直通快速直通快速、特快客车特快客车平均时速达到平均时速达到71.671.6公里。公里。 2000 2000年年1010月月2121日零时，第三次大面积提速在陇海、日零时，第三次大面积提速在陇海、兰新、京九、浙赣线顺利实施，初步形成了覆盖全国主要兰新、京

10、九、浙赣线顺利实施，初步形成了覆盖全国主要地区的地区的“四纵两横四纵两横”提速网络。全国铁路旅客列车平均时速提速网络。全国铁路旅客列车平均时速达到达到60.360.3公里。公里。特快旅客列车特快旅客列车、快速旅客列车快速旅客列车、普通旅客普通旅客列车列车。 2001年10月21日零时，第四次大面积提速调图开始实施，铁路提速延展里程达到1300013000公里公里，使提速网络覆盖全国大部分省区市。这次提速调图，全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速时速61.661.6公里公里；进一步增开了特快列车，树立了夕发朝至列车等客货运输品牌的形象。 2004年4月18日零时，第五次大提速开始实施。这次提速调

11、图，几大干线的部分地段线路基本达到时速时速200200公里公里的要求；提速网络总里程1650016500多公里多公里；全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速时速65.765.7公里公里。此外，在此次大提速中，全国共开行了19对直达特快列车，最高时速160km/h，进一步缩短了列车运行时间，从而提高运输效率。 2007年4月18日零时，全国铁路第六次大提速正式开始。这次，除原有的列车大部分提高速度外，将新增“D”字头的动车组。北京、上海、广州等城市将开行“D”字头的动车组城际快车。乘坐“D”字头列车，将比原有班次更为快速的到达目的地。 20072007年年4 4月月1818日，中国高速铁路实施了日

12、，中国高速铁路实施了第第6 6次大提速，最高运营时速首次达到次大提速，最高运营时速首次达到250250公公里；里；20082008年年8 8月月1 1日，京津城际高速铁路开通日，京津城际高速铁路开通运营，最高运行时速运营，最高运行时速350350公里；公里；20092009年年2 2月月2626日，运营里程达到日，运营里程达到10681068公里的武广高铁投入公里的武广高铁投入运营，最高运营时速运营，最高运营时速350350公里，平均旅速达到公里，平均旅速达到340340公里；公里；20102010年年9 9月月2828日，沪杭高铁试运行日，沪杭高铁试运行最高时速达到最高时速达到416.641

13、6.6公里，更是创下世界铁路公里，更是创下世界铁路运营试验最高速。运营试验最高速。 主型客车主型客车2121型型2222型型2525型型2121型客车型客车 是中国铁路自行设计生产第一代主型铁路中国铁路自行设计生产第一代主型铁路客车，客车，19531953年开始生产，年开始生产，19611961年停止生产。共年停止生产。共生产生产31103110辆。辆。 21 21型客车车长型客车车长21.9745m21.9745m，车宽，车宽3.0045m3.0045m，构造速度构造速度8080100km/h100km/h。 22 22型客车型客车 2222型客车是中国铁路第二代主型铁型客车是中国铁路第二代

14、主型铁路客车。路客车。19561956年开始设计、试制，年开始设计、试制，19591959年年生产，生产，19941994年停止生产。据统计至年停止生产。据统计至19921992年年底共生产了约底共生产了约26,00026,000余辆。余辆。 22 22型客车车体长型客车车体长23.6m23.6m，车宽，车宽3.105m3.105m，构造速度，构造速度120km/h120km/h。YZYZ2222型硬座车型硬座车 25 25型客车型客车 2525型客车是中国铁路第三代主型客车。型客车是中国铁路第三代主型客车。2525型客车是用于中国铁路车长型客车是用于中国铁路车长25.525.5米的铁米的铁路

15、客车。路客车。2525型客车有为多个系列。型客车有为多个系列。2020世纪世纪9090年代开始逐渐替代年代开始逐渐替代2222型客车系列，用于型客车系列，用于干线长途列车和各大城市之间特快列车，干线长途列车和各大城市之间特快列车，成为中国铁路客车的主型产品。成为中国铁路客车的主型产品。25B25B型客车型客车25G25G硬卧车：硬卧车：最高运营速度，最高运营速度，120km/h120km/h 最高试验速度，最高试验速度，140km/h140km/h25Z25Z软座二等车：构造速度，软座二等车：构造速度，160km/h 160km/h 25K25K硬座车：构造速度硬座车：构造速度 ，160 km

16、/h160 km/h25T25T软座车：构造速度，软座车：构造速度，180 km/h180 km/h 由加拿大庞巴迪公司提供技术及授权由加拿大庞巴迪公司提供技术及授权BSPBSP制造，制造，20022002年起生产。年起生产。 25T25T硬卧车硬卧车 由长春由长春轨道客车、唐轨道客车、唐山轨道客车及山轨道客车及南京浦镇车辆南京浦镇车辆厂按照厂按照BSPBSP提提供的图纸制造，供的图纸制造，20042004年起生产。年起生产。 25T25T硬卧车硬卧车4.高速铁路概况高速铁路概况5.15.1世界常用铁路速度等级划分：世界常用铁路速度等级划分： 100100120120 km/hkm/h 为常速

17、；为常速； 120 120160160 km/hkm/h 为中速；为中速； 160 160200200 km/hkm/h 为准高速为准高速( (或称快速或称快速) )； 200 200400400 km/hkm/h 为高速；为高速； 400 400 km/hkm/h 以上为超高速。以上为超高速。 5.2 5.2 高速铁路客运特点高速铁路客运特点 (1) (1)节约旅行时间节约旅行时间武广客运专线武广客运专线20092009年年1212月月2626日正式运营，全长约日正式运营，全长约1068.81068.8公里，公里，3 3小时小时1616分。分。 沪杭城际高速铁路，沪杭城际高速铁路，20102

18、010年年1010月月2626日开始运行，设日开始运行，设计时速计时速350350公里公里/ /小时，小时，3838分钟。分钟。 (2)(2)安全和舒适安全和舒适 19851985年联邦德国铁路、公路和民航运输的事故率（每百万年联邦德国铁路、公路和民航运输的事故率（每百万人公里的伤亡人数）之比大致为人公里的伤亡人数）之比大致为1:24:0.81:24:0.8。公路大轿车的事故。公路大轿车的事故率为铁路的率为铁路的2.52.5倍。倍。 日本对日本对2020世纪世纪7070年代以来所发生的旅客生命财产事故分析表年代以来所发生的旅客生命财产事故分析表明，汽车事故是铁路事故的明，汽车事故是铁路事故的1

19、5701570倍，飞机事故是铁路事故的倍，飞机事故是铁路事故的6363倍。倍。(3)(3)准时性准时性 1000km 1000km内乘坐高速列车比乘坐飞机化时间少，高速列车内乘坐高速列车比乘坐飞机化时间少，高速列车正点率高，日本平均误点正点率高，日本平均误点0.80.8分。分。(4)(4)能源消耗低能源消耗低( (每人公里消耗能源比每人公里消耗能源比) ) 高速铁路高速铁路 小汽车小汽车 飞机飞机 1 1 5.79 5.79 5.255.25(5)(5)占用土地少占用土地少 一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.31.3倍倍1.61.6

20、倍。倍。 一个大型飞机场占地面积相当于一个大型飞机场占地面积相当于1000km1000km双线高速铁路。双线高速铁路。(6)(6)运输能力运输能力 日本东海道新干线年运量日本东海道新干线年运量1.71.7亿人次，是航空亿人次，是航空1010倍，高倍，高速公路速公路5 5倍，但运输成本只是其倍，但运输成本只是其1/51/5及及2/52/5。 (7) (7)环境污染轻环境污染轻 污染物排放量（污染物排放量（g/g/人公里人公里) ) 小汽车小汽车 高速列车高速列车 CO CO 9.30 0.06 9.30 0.06 NO NOX X 1.70 0.43 1.70 0.43 CH 1.10 0.03

21、 CH 1.10 0.03 (8)(8)效率和效益效率和效益 日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在1212以上，以上，一般在一般在1010年之内即可还请全部贷款，其社会收益率也在年之内即可还请全部贷款，其社会收益率也在2020以上。以上。 据日本资料，旅客由于从既有线改乘新干线高速列车，据日本资料，旅客由于从既有线改乘新干线高速列车，每年可节约旅行时间每年可节约旅行时间3 3亿小时，即每年节省的时间效益相当亿小时，即每年节省的时间效益相当于当时修建东海道新干线所需的全部费用。于当时修建东海道新干线所需的全部费用。 法国一条高速铁路的效益是一条法国一条

22、高速铁路的效益是一条6 6车道高速公路的车道高速公路的3 3倍多。倍多。 5.3 5.3 高速列车高速列车我国高速列车我国高速列车蓝箭蓝箭” 数量：数量：8 8列列 八列八列“蓝箭蓝箭”高速动车组经广深线运营数年技术已经成熟。沈大线高速动车组经广深线运营数年技术已经成熟。沈大线( (沈沈阳至大连阳至大连) )新订了四列，经前任铁道部领导认可、并支付了预付款后，新订了四列，经前任铁道部领导认可、并支付了预付款后，20032003年被封停，价值数千万元的配套进口部件废弃在库房，订单被取消。年被封停，价值数千万元的配套进口部件废弃在库房，订单被取消。19991999年年研制，研制，200km200k

23、mh h动力集中型高速列车，与瑞典动力集中型高速列车，与瑞典X2000X2000车辆相近，最高试验速车辆相近，最高试验速度达到度达到249km249kmh h。“先锋号先锋号” 数量：数量：1列列 “先锋号先锋号”高速动车组作为国家重点科技攻关项目，不但完成了研制和运行考高速动车组作为国家重点科技攻关项目，不但完成了研制和运行考核，还按程序通过了国家验收。在有望小批量投产，供进一步提速运营时，被无限期核，还按程序通过了国家验收。在有望小批量投产，供进一步提速运营时，被无限期封存。封存。2001年研制，年研制，200kmh动力分散型高速列车，与日本新干线车辆相近，最高动力分散型高速列车，与日本新

24、干线车辆相近，最高试验速度达到试验速度达到292kmh。“长白山长白山” 数量：数量：2 2列列 “长白山长白山”高速动车组高速动车组20032003年研制完成即被就地年研制完成即被就地封存。封存。20052005年用来进行了年用来进行了2 2次次“提速提速200200公里公里/ /小时综合试小时综合试验验”( (目的是考核新线路并非考核车辆目的是考核新线路并非考核车辆) )，在成渝线试验，在成渝线试验后即被封存。后即被封存。20032003年研制，年研制，200km200kmh h动力分散型高速列动力分散型高速列车，与德国车，与德国ICE3ICE3车辆相近，最高试验速度达到车辆相近，最高试验

25、速度达到224km224kmh h。 中华之星中华之星 “中华之星中华之星”电动车组是中国自行设计，拥有自主知识产权的高速电动车组是中国自行设计，拥有自主知识产权的高速电力动车组，是采用交流传动系统、电力动车组，是采用交流传动系统、动力集中型电动车组动力集中型电动车组。设计时速为。设计时速为每小时每小时270270公里，满座载公里，满座载726726名旅客。名旅客。20022002年年1111月月2727日，日，“中华之星中华之星”电动电动车组冲刺试验创造了最高速度每小时车组冲刺试验创造了最高速度每小时321.5321.5公里的当时公里的当时“中国铁路第一速中国铁路第一速”（该纪录直到（该纪录

26、直到CRHCRH2 2在在20082008年年4 4月月2424日于京津客运专线上进行高速测试时日于京津客运专线上进行高速测试时才被打破）。才被打破）。 “中华之星中华之星”于于20052005年年8 8月月1 1日正式投入服务，来往沈阳至山海关日正式投入服务，来往沈阳至山海关之间，运营临时准高速班次，配属沈阳铁路局。列车营运最高速度限制之间，运营临时准高速班次，配属沈阳铁路局。列车营运最高速度限制在在160km/h160km/h。全程。全程400400公里用时公里用时3 3小时。小时。20062006年年8 8月月2 2日，日，“中华之星中华之星”完成完成了最后一次营运任务，车辆已停驶。了最

27、后一次营运任务，车辆已停驶。 “奥星奥星” 数量：数量：3台台 “奥星奥星”高速电力机车，高速电力机车，2005年在完成年在完成100万公里万公里运行考核后，既不允许继续使用，也不允许回厂拆解研运行考核后，既不允许继续使用，也不允许回厂拆解研究。究。2001年研制，年研制，200kmh客运电力机车，功率客运电力机车，功率4800kW，最高试验速度达到，最高试验速度达到240kmh。“天梭天梭” 数量：数量：1台台 “天梭天梭”高速电力机车，运行了高速电力机车，运行了10万公里。万公里。2002年年研制，研制，200kmh客运电力机车，功率客运电力机车，功率4800kW。我国和谐号动车组我国和谐

28、号动车组CRH-CRH-中国高速铁路，英文全称（中国高速铁路，英文全称（CHINA CHINA RAILWAY HIGH-SPEEDRAILWAY HIGH-SPEED）目前已知有）目前已知有CRHCRH1 1，CRHCRH2 2，CRHCRH3 3，CRHCRH5 5。CRHCRH1 1庞巴迪庞巴迪- -四方生产，原型是加拿大庞巴四方生产，原型是加拿大庞巴迪为瑞典迪为瑞典ABAB提供的提供的ReginaRegina。200200公里级别公里级别（营运速度（营运速度200KM/h200KM/h，最高速度，最高速度250KM/h250KM/h）。）。 CRHCRH2 2南车四方（联合日本川崎）生

29、产。南车四方（联合日本川崎）生产。200200公公里级别（营运速度里级别（营运速度200km/h200km/h，最高速度，最高速度250km/h250km/h），），CRHCRH2 2已生产提速至已生产提速至300km/h300km/h以上的车型。以上的车型。 CRHCRH3 3型动车组是中国北车唐山轨道客车有限责型动车组是中国北车唐山轨道客车有限责任公司联合德国西门子生产，原型任公司联合德国西门子生产，原型ICE3, 300ICE3, 300公公里级别（营运速度里级别（营运速度330KM/h330KM/h，最高速度，最高速度380KM/h380KM/h）。）。 CRHCRH5 5北车长春客车

30、厂（联合法国的阿尔斯通）北车长春客车厂（联合法国的阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3SM3型。型。200200公里级别（营运速度公里级别（营运速度200km/h200km/h，最高速度，最高速度250km/h250km/h）。）。国外高速列车国外高速列车年份年份/年年国家国家车车 种种速度速度/(km/h)备备 注注1963日本日本新干线新干线256第一个发展高速铁路技术的国家，轮轨第一个发展高速铁路技术的国家，轮轨1965西德西德Class103机车机车200第二个发展高速铁路技术的国家，轮轨第二个发展高速铁路技术的国家，轮轨1972法国法国TGV001318第三个发展高速铁路技术的国家，轮轨第三个发展高速铁路技术的国家，轮轨各国典型试验速度各国典型试验速度 世界各国及地区高速铁路网世界各国及地区高速铁路网国家或国家或地区地区高速路网高速路网总长总长/km定期营运定期营运最高试验速度最高试验速度日本日本2 459300、275、260 km/h（轮轨）（轮轨）581 km/h（磁悬浮）（磁悬浮）443 km/h（轮轨）（轮轨）法国法国1 700320、300、280、210 km/h574.8 km/h德国德国1 290300、280、250、230km