动车组车辆构造与设计第04章车体结构与车内设备 -车体结构教材

1、兰州交通大学机电学院机车车辆系兰州交通大学机电学院机车车辆系商跃进商跃进第第1节节 车体结构车体结构 第第2节节 典型的车体结构典型的车体结构第第3节节 车体附件车体附件第第4节节 车内装备及总体布置车内装备及总体布置第第5节节 典型的动车组总体布置典型的动车组总体布置一、概述一、概述二、车体组成二、车体组成三、车体相关技术三、车体相关技术1. 车体的用途车体的用途2. 车体的重要性车体的重要性3. 车体要求车体要求4. 车体车体类型类型 容纳之所：容纳之所：旅客乘坐、旅客乘坐、乘务员操纵、检修人员维修的场所。乘务员操纵、检修人员维修的场所。 安装之基：安装之基：主要用来安装各种机械、电气设备

2、主要用来安装各种机械、电气设备 遮风挡雨（密封隔声）遮风挡雨（密封隔声）：除牵引电机外，几乎所有的大型电气：除牵引电机外，几乎所有的大型电气设备都安装在车体内，避免了风沙雨雪的侵袭。设备都安装在车体内，避免了风沙雨雪的侵袭。 承载传力：承载传力： 在运行中，车体除了将转向架产生的牵引力和制动在运行中，车体除了将转向架产生的牵引力和制动力传递到车钩，对列车进行牵引和制动外，还要承受垂直载荷、力传递到车钩，对列车进行牵引和制动外，还要承受垂直载荷、水平方向的冲击载荷和侧向力的作用。水平方向的冲击载荷和侧向力的作用。 车体车架是机车的骨架，它既是各种设备，如柴油机、变压器等的车体车架是机车的骨架，它

3、既是各种设备，如柴油机、变压器等的安装基础，又要传递各个方向的力。即：安装基础，又要传递各个方向的力。即：1. 有足够的强度和刚度。即在允许的设计结构速度内，保证车体骨架结有足够的强度和刚度。即在允许的设计结构速度内，保证车体骨架结构不发生破坏和较大变形，以确保运行安全和正常使用构不发生破坏和较大变形，以确保运行安全和正常使用 ，以保证运行，以保证运行的安全和平稳性；的安全和平稳性；(刚强足）刚强足）2. 为了提高速度，必须减轻车体的自重，而且要求在各个方向上做到重为了提高速度，必须减轻车体的自重，而且要求在各个方向上做到重量匀称、重心低量匀称、重心低。 (轻量化）轻量化）3. 车体结构必须提

4、供足够的空间保证设备安装、检查、保养以及检修更车体结构必须提供足够的空间保证设备安装、检查、保养以及检修更换的便利。换的便利。 (空间够）空间够）4. 车体必须纳人国家规定的机车车辆限界尺寸中车体必须纳人国家规定的机车车辆限界尺寸中。（限尺寸）。（限尺寸）5. 完好的空气动力学外形：头尾部细长流线型，裙板平滑过渡，受电弓完好的空气动力学外形：头尾部细长流线型，裙板平滑过渡，受电弓良好的空气动力学性能良好的空气动力学性能。（阻力低）。（阻力低）6. 严格的气密性要求：连续焊缝，气密性风挡。严格的气密性要求：连续焊缝，气密性风挡。 （密封好）（密封好）7. 严格的防火要求：耐火材料，防火设备严格的

5、防火要求：耐火材料，防火设备。（防火严）。（防火严）8. 在满足车体基本功能和空气动力学车体外形的基础上，应使车体外形在满足车体基本功能和空气动力学车体外形的基础上，应使车体外形设计美观、大方，富有时代气息设计美观、大方，富有时代气息。 （外观美）（外观美）（1）按材质分按材质分（2）按制造工艺分按制造工艺分（3）按承载特点按承载特点分分（4）按结构形式分）按结构形式分钢木混合结构钢木混合结构全钢结构全钢结构u 普通碳素钢车体u 耐候钢车体u 不锈钢车体u 铝合金车体。钢结构车体按制造工艺上分钢结构车体按制造工艺上分铆接结构铆接结构焊接结构焊接结构（现代车辆车结构基本上采用全钢焊接结构。）（现

6、代车辆车结构基本上采用全钢焊接结构。）车体按照其承载特点可分为：车体按照其承载特点可分为：底架承载结构底架承载结构（平车）（平车） 底架侧墙共同承载结构底架侧墙共同承载结构（敞车）（敞车）整体承载结构整体承载结构（客车、罐车、棚车）（客车、罐车、棚车）骨架骨架+蒙皮方式蒙皮方式挤压型材方式-动车组车体1.1.车体总体组成车体总体组成2.2.骨架骨架+ +蒙皮蒙皮车体组成车体组成3.3.挤压型材挤压型材车体结构车体结构 车体金属结构由底架、侧墙、车顶、前端墙（或车头）、后端墙底架、侧墙、车顶、前端墙（或车头）、后端墙以及波纹地板地板或空心型材加强的地板所构成的一个带门窗切口的薄壁筒形整体承载薄壁

7、筒形整体承载结构结构。 考虑高速运行时的空气动力学影响，对现代中高速动车组的头部车体结构有两个基本要求：1. 做成流线型外形，2. 同时整列车的车体全部为密封型结构。车体的一般结构1缓冲梁(端梁)2枕梁3小横梁4大横梁5中梁6倒梁7门柱8侧立柱9上侧梁10角柱11车顶弯梁12顶端弯梁13端立柱14端斜撑c70敞车虚拟装配中间车车体模块组成1底架模块2侧墙模块3端部模块4车顶模块 5牵引梁模块6枕梁模块 根据模块化概念可以把整个车体分解成以下几个部分根据模块化概念可以把整个车体分解成以下几个部分:1 个底架模块个底架模块 、1 个车顶模块、个车顶模块、8 个侧墙模块个侧墙模块 、2个端部模块个端

8、部模块(不带司机室车辆不带司机室车辆)或或 1 个端部模块和个端部模块和1 个司机室模块个司机室模块(带司机室车辆带司机室车辆), 1车顶模块2螺栓3侧墙模块4底架模块枕梁枕梁端部结构端部结构 底架底架:底架是车辆的重要承载部件 , 通常整个底架划分 2个和 1 个。底架通常采用整体焊接结构。底架模块的牵引梁 、枕梁、缓冲梁和各车下悬挂件安装梁构成整个框架 ,牵枕缓结构 、地板与底架侧梁之间采用焊接方式连接组成。地板地板:地板采用 5 块纵向与车体等长的闭口薄壁挤压铝型材组焊而成, 相邻地板型材两边设有插口 ,插口处的焊接坡口与型材同时挤压出来 。由于地板承受的载荷较大, 所以地板型材的厚度较

9、大,一般为 50 70 mm 。地板型材的横断面为桁架式蜂窝结构.侧梁侧梁:底架侧梁采用与车体等长 、多孔闭口挤压型材 ,壁厚一般为4 6 mm 。牵枕缓结构：牵枕缓结构：牵枕缓结构为重要受力部件, 采用 7005-T6 高强度铝合金材料 。牵引梁上安装车钩缓冲装置, 用厚铝板焊接成“工”形截面的鱼腹形结构；缓冲梁也为鱼腹形结构 ,中间开有车钩通过孔,外部安装扰流板。中间模块中间模块牵枕缓牵枕缓封闭横断面，结束于驾驶室封闭横断面，结束于走道装配车身外侧纵梁 / 车架型材焊接接头底架底架的横截面的横截面车身外侧纵梁地板铆钉1顶板吊架2顶板槽梁3空调风道4隔音、隔热材料5内部装饰6灯带7出风口8顶

10、板悬挂 车顶模块通常采用整体焊接结构 , 车顶模块由连续的双面纵向铝型材与 2 个开口的车顶侧梁连续焊接而成。车顶侧梁延伸至与车辆端部的接口。车顶侧梁在整个长度上与侧墙模块进行机械连接 , 与端部模块的接口处进行机械连接 ,接口处用专用粘接密封剂进行处理 。 车顶模块的设计主要考虑车顶附属设备的安装位置和密封性能 。车顶的T 形槽结构为顶板、灯具和空调系统的送风道提供安装位置。车顶结构预留空调和受电弓设备的安装平台 , 并在相应部位进行必要的加固。每个车顶模块预装隔热/隔声材料、送风道、照明装置和内装饰板,然后与侧墙模块和端部模块联接 。 侧墙设有车门、连续车窗带。侧墙采用厚 3 mm 的中空

11、挤压型材(总厚 50 mm)插接而成, 纵向对接接头采用 MIG 自动焊接, 组装之后切割 侧门口、窗口。在型材的车内侧设有滑槽 ,以安装车门机构或其他车内设备。动车车体侧墙侧墙型材，合金状态6005A-T6 端墙对于车体的抗扭滚能力起显著作用 。端部模块具有三种功能 :一是为车辆贯通道以及车端设备提供安装支持 ;二是将车顶 、底架 、侧墙模块有机地联结成一个整体;三是在车辆发生碰撞过程中, 参与能量的吸收。因此, 端部模块要求具有较高的强度和刚度 ,采用大型铝型材焊接结构,通过螺栓方式与车顶 、底架 、侧墙进行联结, 构成封闭的整体承载结构。地铁车辆端部设有大断面的贯通道, 端墙面积比较小,

12、 故采用闭口型材结构 。中间体模块结构框架外部用玻璃钢罩板包裹, 与整个车体形成风格一致的设计效果 。地铁车辆车速低，司机室模块一般采用小流线型造型。司机室模块为铝合金框架整体式螺栓联接结构，外部由玻璃钢罩板包裹，满足空气动力学的要求。 高速动车组司机室由六部分组成，即司机室前端、司机室后框、司机室左侧墙、司机室右侧墙、司机室车顶和司机室前窗玻璃安装框（见图5）。司机室采用较大截面的有压筋的墙顶板与梁柱组焊而成，梁柱多为开口型材。1、车辆轻量化的意义、车辆轻量化的意义2、车辆轻量化的设计原则、车辆轻量化的设计原则3、轻量化车辆的关键技术、轻量化车辆的关键技术4、车体结构的轻量化技术、车体结构的

13、轻量化技术 5、车内设备的轻量化技术、车内设备的轻量化技术（1）可因）可因减少材料减少材料消耗量而消耗量而降低降低了制造了制造成本成本；（2）可）可减少减少牵引牵引动力动力的的消耗消耗同时也同时也减少减少制动时产生的制动时产生的热能和粉尘热能和粉尘，还还减缓减缓了洞内了洞内温度温度的的上升上升；（3）可）可减少减少对轨道线路的对轨道线路的压力压力，从而，从而减轻线路减轻线路的的损耗损耗，降低降低线路的线路的维修费用维修费用；（4）可以）可以提高运行速度提高运行速度，缩短缩短乘客的乘客的旅行时间旅行时间减小旅客减小旅客的乘车的乘车疲疲劳劳。间接间接地地提高提高人们的人们的工作效率工作效率；（5）

14、车辆轻量化，尤其是簧下质量的减轻，不仅）车辆轻量化，尤其是簧下质量的减轻，不仅减小轮轨间的作用减小轮轨间的作用力力而且而且减小减小了了洞内噪声洞内噪声，减小环境污染减小环境污染。 (1)采用比强度高的材料采用比强度高的材料作为车体结构的承载件。有作为车体结构的承载件。有效地利用材料的强度和刚度保证设计要求。效地利用材料的强度和刚度保证设计要求。 (2)采用变截面采用变截面的方法的方法(改变结构截面形状改变结构截面形状)提高结构提高结构刚度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。刚度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。 (3)尽量减少独立部件的数量尽量减少独立部件的数量，使用长尺寸构件。这，使用

15、长尺寸构件。这样可以减少焊缝数量，提高焊接自动化水平，保证焊接样可以减少焊缝数量，提高焊接自动化水平，保证焊接质量，提高车体结构的抗疲劳强度。质量，提高车体结构的抗疲劳强度。 (4)车辆轻量化设计必须满足技术条件的要求和使用性车辆轻量化设计必须满足技术条件的要求和使用性能。应能。应减少减少制造和维修制造和维修费用费用，降低降低生产生产成本成本。（1）车体材质的选择）车体材质的选择 （2） 车体结构轻量化车体结构轻量化（3）转向架轻量化）转向架轻量化（4）内部设备轻量化）内部设备轻量化（5）车钩缓冲装装置轻量化）车钩缓冲装装置轻量化 普通速度车体结构的自重在普通速度车体结构的自重在14t左右，左

16、右，而国外高速客车车体结构重量为而国外高速客车车体结构重量为10t左右。左右。总体上看，实现结构轻量化的主要途径总体上看，实现结构轻量化的主要途径有两个：有两个：(1)、采用新材料，、采用新材料，(2)、合理优化结构设计。、合理优化结构设计。 首选铝台金首选铝台金 因为铝合金的比重约为钢的因为铝合金的比重约为钢的1/3。另外，铝合金耐腐蚀能力强可以省去油漆工序，减轻车辆。另外，铝合金耐腐蚀能力强可以省去油漆工序，减轻车辆自重。而且其挤压性能好，可以制成筒型挤压型材整体焊接结构而使车体结构轻量化。自重。而且其挤压性能好，可以制成筒型挤压型材整体焊接结构而使车体结构轻量化。与一般钢与一般钢结构相比

17、，人工费节省约结构相比，人工费节省约40%，车辆重量减少约，车辆重量减少约30%；其次是不锈钢其次是不锈钢 由于不锈钢的耐腐性能好，可以不用考虑因为锈蚀而增加金属的厚度；由于不锈钢的耐腐性能好，可以不用考虑因为锈蚀而增加金属的厚度；第三种材料是耐候钢第三种材料是耐候钢最差的材质是碳素钢最差的材质是碳素钢 其自重最大，价格最便宜，抗腐蚀性最差其自重最大，价格最便宜，抗腐蚀性最差 。n日本100系动车组，采用耐候钢（SPA），车体钢结构自重仅为10.3tn我国的“168”客车，也采用耐候钢制造，车体钢结构自重为13.113.2t 第一种，第一种，铝板和实心型材结构铝板和实心型材结构 车体由铝板和实

18、心型材铝板和实心型材通过铆铆钉、连续焊焊接进行连接连接。第二种，第二种，板条骨架结构板条骨架结构 车体由铝板和纵向加固件铝板和纵向加固件应用气体保护焊的溶焊而成。第三种，第三种，大型开口型材结构大型开口型材结构 车体由板皮和纵向加固件板皮和纵向加固件组成组成高强度大型大型开口型材整体结构开口型材整体结构通过焊接焊接。第四种，第四种，大型空心截面结构大型空心截面结构 车体结构为与车体等长的大型中空型材与车体等长的大型中空型材通过自动连续焊接连续焊接互相连接。（1）车体采用铝合金整体承载筒形）车体采用铝合金整体承载筒形结构结构 （2）车体的断面形状可分为鼓形断）车体的断面形状可分为鼓形断面、梯形断

19、面和矩形断面。面、梯形断面和矩形断面。（3）底架、侧墙和车顶采用大型空）底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材拼焊而成。心截面的挤压铝型材拼焊而成。中空挤压型材，长度可达车体全中空挤压型材，长度可达车体全长。长。（4）整体装配车体）整体装配车体 车体基本由车体基本由6大部件即地板、大部件即地板、车顶、两个端墙及两个侧墙装配车顶、两个端墙及两个侧墙装配而成。而成。 铝合金车体经过了近铝合金车体经过了近50年的发展，先后经历了板梁年的发展，先后经历了板梁结构铝合金车体、板梁和型材混合结构铝合金车体、完结构铝合金车体、板梁和型材混合结构铝合金车体、完全闭式的大型中空型材结构铝合金车体全闭式的大

20、型中空型材结构铝合金车体3个发展过程。个发展过程。(1) BAH(1) BAH板的特点：板的特点：钎焊蜂窝（BHA板）具有质量小、耐高压、刚性好、噪声小的优良特性，是今后车辆比可不少的材料，但尚需解决成本高的问题。 （2 2） BAHBAH板的结构：板的结构：BAH板的芯保持表里2片面板的一定间隔。芯是将薄板材进行弯曲加工而成的部件,大多制成有六角圆柱的空间,采用钎焊使两端与面板内部成T字形连接。面板板厚为0.81.2mm,芯的板厚为0.2mm,芯的高度为3070mm,六角形的蜂窝内径为30mm左右。单体尺寸,最大宽度1200mm,最大长度3200mm。（3） BAH板的性质：板的性质：刚性高

21、,适合轻量结构。减振、隔音性能良好。 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内设备约占客车总重量的20，轻量化具有重要意义。，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，其重量由原钢制的钢合制

22、或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的56kg分别降为分别降为32kg和和24kg， 聚碳酸脂（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）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、，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。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.其它设备的轻量化其它设备的轻量化 如日本如日本100系采用直流牵引电机，每台重量为系采用直流牵引电机，每台重量为825kg(功率为功率为230kw)，而，

23、而300系采系采用交流感应电机后，每台重量仅为用交流感应电机后，每台重量仅为390kg(功率增至功率增至300kw)。 德国（德国（ICE3）的主变压器铁芯采用优质铁铝合金，使导磁率提高）的主变压器铁芯采用优质铁铝合金，使导磁率提高45倍，又将倍，又将铜编线改为铝编线，冷却使用硅油，这样其总重由铜编线改为铝编线，冷却使用硅油，这样其总重由11.5吨降为吨降为7吨等等。吨等等。1 1、轨道车辆火灾的特点、轨道车辆火灾的特点2 2、轨道车辆发生火灾事故的原因、轨道车辆发生火灾事故的原因3、防火系统设计原则、防火系统设计原则4 4、轨道车辆防火措施、轨道车辆防火措施（1）救护不及时）救护不及时 车厢

24、内发生火灾时，司机无法知道车厢内发生情况不能及时停车进行救护；（2）疏散慢）疏散慢 列车运送的旅客多客流量大（尤其在春节前后，有的线路超员150，高峰时超员200以上，）列车内一旦发生火灾，旅客拥挤到车门时，车门不能迅速打开及时疏散旅客，加大了人员伤亡。 （3）燃烧速度快）燃烧速度快 当车厢被打开后由于列车运行时产生的风力不断地吹进车厢里使火源借助风力迅速蔓延形成一条运动着的火龙，20分钟内就能把一个车厢烧毁。 （4）空间受限制）空间受限制 救护由于列车运行线路复杂（有时在地面线路上运行，有时在高架线路上运行，有时在山洞或地下隧道内运行 ），救护人员和设备不能及时赶到现场进行抢救，错过了救火的

25、最佳时机。（1969年11月，北京公主坟与万寿路之间的地铁区间，一辆地铁客车空车运行时，由于电器故障着火，因烟气中毒，造成3人死亡，多人受伤。） 第一是电气故障（第一是电气故障（ 由于车辆或车站线路上的电气由于车辆或车站线路上的电气故障而产生的电气火源，如短路，接触点焊住、起弧、故障而产生的电气火源，如短路，接触点焊住、起弧、过热等。过热等。 第二是采用内燃牵引专用列车时发动机排气管第二是采用内燃牵引专用列车时发动机排气管喷出的火星，机件过热等。喷出的火星，机件过热等。 第三是人为因素（包括乘客带入的易燃、易爆第三是人为因素（包括乘客带入的易燃、易爆物品和吸烟烟头所产生的火源。）物品和吸烟烟头

26、所产生的火源。）n系统集成：系统集成：防火措施按区域配套，通过列车网络构成防火系统的集成响应、信号传递和信息显示；n预防为主：预防为主：所有材料与器件的选用以防止不会发生火燃或防止火种蔓延为主体，将火情发生因素压到最小程度，达到预防火灾的要求；n应急对策：应急对策：一旦火灾发生，有严格的分级应急对策，将火灾限制在区域内，限制在低等级火警之下；n以人为本：以人为本：一切应急对策均以“以人为本”为出发点，防止措施的最终手段要以实现旅客的安全转移为目的。 高速列车防火系统设计原则：系统集成、预防为主、应急对策、系统集成、预防为主、应急对策、以人为本。以人为本。（6）车内应设有灭火相辅助照明设备：）车

27、内应设有灭火相辅助照明设备：辅助照明灯由苦电池供电，在列车停运时能供给辅助照灯工作12小时。机器间要装有温度传感器式的火情遥控探测装置，能随时反映工作间的温度情况。每节车厢要没有有线电话或无线电话，当发生情况时能及时与司机通话。 （7）加强车内的巡回检查，引导旅）加强车内的巡回检查，引导旅客安全疏散：客安全疏散：做到火灾早期发现，早期扑救引导旅客安全疏散。当列车在隧道内发生火灾时，首先将着火车厢的旅客疏散到相邻车厢避难，再关闭车门、车窗等，列车可以连挂着着火车厢继续运行，拖出隧道灭火。当隧道内和列车有关设备损坏，列车难以继续运行停在隧道内时，应根据隧道中设备和地形情况，将旅客疏散到较安全的地方

28、。（1）结构抗火：）结构抗火：除按常温条件核算车体的强度和刚度外，还要按350c C的条件核算强度和刚度，这样才能够保证在失火初期各结构不变形，为旅客的疏散提供保证。（2）车辆难燃化：）车辆难燃化：车辆难燃化是列车防火、灭火及旅客能否来得及琉散的关键，在设计车辆时不同部位应采用不同等级的防火材料来提高列车的防火性能。 （3）车门设计应有利于乘客的疏散：）车门设计应有利于乘客的疏散：外端门应设计成手动、风动的横向拉门，侧门为自动外塞门。车上其它各种门在发生火灾时都能手动打开，车门和车窗上的玻璃要设计成活动的。（4）隔断火源：）隔断火源：车上使用的电气拒要用金属制作，远离热源和油箱；电缆中间要没有

29、分线接头并保留l0的备用线，经过热源处要加防护套。（5）防止火灾蔓延：）防止火灾蔓延：车辆间壁板中间要加0.5mm金属板；动车机房和客室间要设防火门：电缆穿过隔墙处要加设热涨管；通风管道和暖气管罩内壁要用金属制作。1.选用耐火材料选用耐火材料 车辆使用的耐火材料，主要指阻燃、低烟、低毒的高分子材料和耐火涂料。车辆使用的耐火材料，主要指阻燃、低烟、低毒的高分子材料和耐火涂料。 如英国和法国规定，通过海峡隧道区间列车的内装饰和包覆材料，必须采用阻燃无毒的酚醛纤维增强塑料（FRP）材料。国内目前也在大力开发车辆上使用的酚醛玻璃钢材料，用来制造车内设备、装饰板、通风管道等。 国外车辆为了提高窗帘隔热和

30、耐火程度，采用聚酯纤维上喷镀不锈钢或采用玻璃纤维做基底的纺织窗帘布。根据车型和部位不同选择不同等级的防火、防烟毒材料。根据车型和部位不同选择不同等级的防火、防烟毒材料。 例如，法国TGV高速列车车体材料的防火、防烟毒等级远高于速度200km/h的VTU、VU系列车；车顶部位高于侧墙和地板。 卧车包间的隔墙全部采用防火板包上，隔墙里添加阻燃材料；采用阻燃风卧车包间的隔墙全部采用防火板包上，隔墙里添加阻燃材料；采用阻燃风挡。在两头端门关闭时保证挡。在两头端门关闭时保证10min内不致火灾蔓延至邻车内不致火灾蔓延至邻车.2.车门有自动和手动开关功能，失火时能安全疏散旅客；车窗上设有应急手柄或备有应车

31、门有自动和手动开关功能，失火时能安全疏散旅客；车窗上设有应急手柄或备有应急手锤，平时手锤封在盒内，火警时操纵应急手柄打开车窗或用手锤把窗玻璃击碎。急手锤，平时手锤封在盒内，火警时操纵应急手柄打开车窗或用手锤把窗玻璃击碎。 1.设置烟雾探测及失火警报装置。烟雾报警器在明火设置烟雾探测及失火警报装置。烟雾报警器在明火火灾发生前作出预警，并与地面防火系统联防；火灾发生前作出预警，并与地面防火系统联防；2.手动报警器。在每个拖车乘务室内设一个具有明显手动报警器。在每个拖车乘务室内设一个具有明显标志的失火警报按钮；标志的失火警报按钮；3.灭火装置。在每个拖车、动车的明显处各设一个灭火装置。在每个拖车、动

32、车的明显处各设一个6L便携式喷雾灭火器和一个便携式喷雾灭火器和一个6kg干粉灭火器。干粉灭火器。失火警报信号可以由自动或手动发出，失火警报信号可以由自动或手动发出，自动分预警、报警和紧急报警三级，通过网络传递；自动分预警、报警和紧急报警三级，通过网络传递；手动报警为一级，通过连线传递。手动报警为一级，通过连线传递。1. 密封技术密封技术2. 隔声降噪技术隔声降噪技术（1）对车体密封性能的要求）对车体密封性能的要求（2） 车体的密封技术车体的密封技术o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降至降至100

33、0Pa的时间必须大于的时间必须大于50s。o欧洲高速列车曾采用压力从欧洲高速列车曾采用压力从4000Pa降至降至1000Pa的时间大于的时间大于50s(车辆通过台和车辆通过台和空调设备关闭空调设备关闭)。o德国、意大利等国家采用压力从德国、意大利等国家采用压力从3600Pa降至降至1350Pa的时间大于的时间大于18s。o我国在我国在200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定中要求：中要求：n 整车落成后的密封性能试验，要求达到车内压力从整车落成后的密封性能试验，要求达到车内压力从3600Pa降至降至1350Pa的时间大于的时间大于18s

34、；n 车体结构的密封性能要求压力从车体结构的密封性能要求压力从3600Pa降至降至1350Pa的时间须大于的时间须大于36s；n 组成后的车窗、车门、风挡应能在组成后的车窗、车门、风挡应能在4000Pa的气动载荷作用下保持良好的密封性的气动载荷作用下保持良好的密封性 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的密封技术主要有：1.连续焊：连续焊：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。2.固定窗：固定窗：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

35、后的车窗应能承受6000Pa的气动载荷，)不会造成变形和破坏。3.塞拉门：塞拉门：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。4.进排控：进排控：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.集便器：集便器：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.出厂验：出厂验：车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。（1）车内

36、噪声控制）车内噪声控制（2）列车运行噪声控制）列车运行噪声控制-车外车外（3）噪声控制技术）噪声控制技术o车内噪声的标准极限值车内噪声的标准极限值p德国铁路规定，速度为德国铁路规定，速度为250km/h时，一等车噪声不超过时，一等车噪声不超过65dB(A)，二等车不超过，二等车不超过68dB(A)。p国际铁路联盟（国际铁路联盟（UIC）规定：客车车内噪声应小于）规定：客车车内噪声应小于65dB(A)。在隧道里，噪声可宽限在隧道里，噪声可宽限5dB(A)。在过道、厕所、其噪声水。在过道、厕所、其噪声水平不能超过平不能超过75dB(A)。 德国在联邦铁路城间特快列车德国在联邦铁路城间特快列车ICE

37、技术任务书中，对高速列车运行噪声作了技术规定：距技术任务书中，对高速列车运行噪声作了技术规定：距铁路中心线铁路中心线25m处，当列车运行速度为处，当列车运行速度为250km/h时，列车通过的最大声级不得高于时，列车通过的最大声级不得高于88dB(A)；列车运行速度为列车运行速度为280km/h时，通过的最大声级不得高于时，通过的最大声级不得高于89dB(A)。 日本多年来投入了大量人日本多年来投入了大量人力物力财力降低新干线铁路噪力物力财力降低新干线铁路噪声，效果显著。目前日本新干声，效果显著。目前日本新干线距铁路中心线距铁路中心25m处列车通过处列车通过最大声级为：最大声级为： 高架桥、高路

38、堤区段高架桥、高路堤区段6575dB(A)，达到了新干线环境，达到了新干线环境噪声标准限值。即：噪声标准限值。即： 居民住宅室外的最大噪声级居民住宅室外的最大噪声级70dB(A)； 工业，商业区或有少量居民居工业，商业区或有少量居民居住混合区的室外住混合区的室外75dB(A)。 A、 噪声源噪声源B、 降噪措施降噪措施C、 隔声措施隔声措施 控制措施：为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声控制措施：为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声源发出噪声的强度，另一方面要提高车体的隔声性能。源发出噪声的强度，另一方面要提高车体的隔声性能。隔声降噪！隔声降噪！高速列车的声源主要是：高速列车的声源主要是：n轮轨噪

39、声（碰撞、摩擦声）；轮轨噪声（碰撞、摩擦声）；n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；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；n风挡等构件的撞击声。风挡等构件的撞击声。n列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。车内噪声一般由以下几部分组成：车内噪声一般由以下几部分组成：n车体外部传入车内的噪声，一般称之为空气声；车体外部传入车内的噪声，一般称之为空气声；n由于各种原因导致的车体内表面结构振动，特别是薄壁结构振动产生的辐由于各种原因导致的车体内表面结构振动，特别是薄壁结构振动产生的辐射声，一般称之为

40、结构振动噪声；射声，一般称之为结构振动噪声；n各种车内设备、系统各种车内设备、系统(如空调通风系统，各类管道等如空调通风系统，各类管道等)，作为振源、声源所，作为振源、声源所产生的噪声；产生的噪声；n上述各类噪声在车厢内部传播与反射所形成的混响声等组成。上述各类噪声在车厢内部传播与反射所形成的混响声等组成。在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，可有效地降低在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，可有效地降低轮轨噪声；轮轨噪声；车体外形设计成流线形，车体表面平整、光滑都有利车体外形设计成流线形，车体表面平整、光滑都有利于减小空气与车体的摩擦声；于减小空气与车体的摩擦声；采用橡胶风挡，可减小撞击声；采用橡胶

41、风挡，可减小撞击声；在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声、在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声、驱动装置等设备的振动噪声。驱动装置等设备的振动噪声。采用双层墙结构，可增加隔声量采用双层墙结构，可增加隔声量45 dB(A)。所谓双层墙，就是指地。所谓双层墙，就是指地板、侧墙、车顶等多层结构，在层间采用橡胶垫隔开，一方面起隔振板、侧墙、车顶等多层结构，在层间采用橡胶垫隔开，一方面起隔振作用，同时使声波不能通过金属螺钉（声桥）传递，有效地提高了车作用，同时使声波不能通过金属螺钉（声桥）传递，有效地提高了车体的隔声性能；体的隔声性能；在车体金属（如地板）表面涂刷防振阻尼层，使钢结构

42、的声频振动转在车体金属（如地板）表面涂刷防振阻尼层，使钢结构的声频振动转化为热能消散，减少了声波的辐射和声波振动的传递，从而减少车内化为热能消散，减少了声波的辐射和声波振动的传递，从而减少车内噪声；噪声；采用双层车窗，减少从侧面传入车内的噪声；采用双层车窗，减少从侧面传入车内的噪声；车内选用吸声效果好的高分子聚合材料；车内选用吸声效果好的高分子聚合材料；提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。 法国法国TGVA高速列车，通过各种隔声措施，速度达高速列车，通过各种隔声措施，速度达300km/h时客室时客室内噪声值为内噪声值为66 dB(A)。一、一、

43、日本车辆车体日本车辆车体二、二、 欧洲车辆车体欧洲车辆车体三、中国车辆车体三、中国车辆车体四、四、 城市轨道车辆车体城市轨道车辆车体1、 发展发展2、 300系3、The production processes of a Series 700 Shinkansen train1.200系开始就采用铝合金结构的车体，板梁式结构。系开始就采用铝合金结构的车体，板梁式结构。2.300系高速动车组的车体铝合金结构底架边梁采用大型中空挤压型材，系高速动车组的车体铝合金结构底架边梁采用大型中空挤压型材，地板采用大塑开口型材。地板采用大塑开口型材。3.500系高速电动车组的车体大部分使用大型挤压铝型材，采

44、用通长的系高速电动车组的车体大部分使用大型挤压铝型材，采用通长的纵向焊缝连接，但侧墙外板和地板在日本乃至全世界首次使用了纵向焊缝连接，但侧墙外板和地板在日本乃至全世界首次使用了30 mm厚的钎焊铝合金蜂窝板。厚的钎焊铝合金蜂窝板。4.700系高速电动车组的车体采用大型开口或闭口挤压型材，采用通长系高速电动车组的车体采用大型开口或闭口挤压型材，采用通长的纵向焊缝连接，彻底取消了钢制车体的横梁和立柱等。的纵向焊缝连接，彻底取消了钢制车体的横梁和立柱等。 1.Development 2.nose structure3. end structure 4. under-frame structure5.

45、side structures6.roof structure1、德国、德国ICE高速动车组车体高速动车组车体2、法国、法国TGV高速动车组车体高速动车组车体 德国的德国的ICE系列高速列车均采用铝合金车体。铝合金车体已发展为由大型中空系列高速列车均采用铝合金车体。铝合金车体已发展为由大型中空挤压铝型材组焊而成的新结构型式。挤压铝型材组焊而成的新结构型式。 ICE3型动车组车体结构（图型动车组车体结构（图3-17）是在）是在ICE2拖车车体（图拖车车体（图3-18）的基础上改）的基础上改进的，它完全是无骨架和没有薄墙板的铝合金复合式结构型材。由于要在地板下进的，它完全是无骨架和没有薄墙板的铝合

46、金复合式结构型材。由于要在地板下方安装牵引传动装置，因此车体要有足够的静力学强度。方安装牵引传动装置，因此车体要有足够的静力学强度。8辆车编组辆车编组ICE3型动车组型动车组长度长度200m(国际联运要求国际联运要求)，每辆车的长度为，每辆车的长度为24.775m，头车长度稍长，为，头车长度稍长，为25.675m。车体全部由大型挤压铝合金型材焊接而成，没有支柱、横梁内部通过。车体全部由大型挤压铝合金型材焊接而成，没有支柱、横梁内部通过台和通道尺寸与台和通道尺寸与ICE2相同，特别注意降低车体质量，减少车体结构辐射噪声水平。相同，特别注意降低车体质量，减少车体结构辐射噪声水平。 图图3- 17

47、ICE3型车体型车体 图图3- 18 ICE2型车体型车体 法国第一代和第二代高速动车组法国第一代和第二代高速动车组的车体均采用钢制型材，第三代和第的车体均采用钢制型材，第三代和第四代高速动车组车体改用铝合金型材。四代高速动车组车体改用铝合金型材。 第三代是指第三代是指TGV-2N型拖车。减型拖车。减重是重是TGV-2N型动车组设计的着力点，型动车组设计的着力点，车体材料采用铝合金型本代替了钢制车体材料采用铝合金型本代替了钢制材料，使得载客量增加了材料，使得载客量增加了45，而车，而车体结构质量只有体结构质量只有8190kg，比单层的，比单层的TGV-A拖车的钢制车体结构质量还轻拖车的钢制车体

48、结构质量还轻12。从总质量分配来看，车体结构。从总质量分配来看，车体结构占占24，转向架总成占，转向架总成占19，设备占，设备占38.5，旅客占，旅客占18.5。 TGV-2N型拖车车体结构的分解型拖车车体结构的分解图如图图如图3-15所示。车体结构主要由一所示。车体结构主要由一个车体底架、两个侧墙、两个端埔、个车体底架、两个侧墙、两个端埔、一个车顶、一个中层地板和两个内部一个车顶、一个中层地板和两个内部结构组成。结构组成。（一）（一） 我国干线客车的发展我国干线客车的发展（二）（二） 25型客车车体结构型客车车体结构（三）动车组车体（三）动车组车体 21型客车是中国自行设计第一代主型客车，型

49、客车是中国自行设计第一代主型客车，1953年年开始生产，开始生产，1961年停止生产。车长年停止生产。车长219745 m，车宽，车宽30045m，构造速度，构造速度80100km/h，车辆自重，车辆自重48/45t。YZ21硬座车原设计为二、二人座，定员为硬座车原设计为二、二人座，定员为88名。名。22型客车是中国铁路第二代主型客车，型客车是中国铁路第二代主型客车，1959年生产年生产1994年停止生产。车体长年停止生产。车体长236m，车宽，车宽3105m，构，构造速度造速度120 kmh。25型客车型客车第三代主型客车第三代主型客车动车组动车组 25型客车车体钢结构为全钢焊接结构，由底架

50、、侧墙、车顶和端墙型客车车体钢结构为全钢焊接结构，由底架、侧墙、车顶和端墙等四部分焊接而成薄壁筒形车体结构。壳体内面或外面用纵向梁和横向等四部分焊接而成薄壁筒形车体结构。壳体内面或外面用纵向梁和横向梁、柱加强，形成整体承载的合理结构。梁、柱加强，形成整体承载的合理结构。c70敞车虚拟装配 底架由牵引梁、枕梁、缓冲梁、下围梁（或称下侧梁）、枕梁间底架由牵引梁、枕梁、缓冲梁、下围梁（或称下侧梁）、枕梁间的纵向金属波纹地板及枕外金属平地板等组成的纵向金属波纹地板及枕外金属平地板等组成图3.5 YZ25G型硬座车底架1缓冲梁；2牵引梁；3端梁；4枕梁；5侧梁（下边梁）；6枕外横梁；7横梁；8纵向加强梁

51、；9纵梁；10加强板 侧墙外表面为平板无压筋，在平整的外墙板内侧焊有垂直立柱侧墙外表面为平板无压筋，在平整的外墙板内侧焊有垂直立柱和水平纵向梁，形成板梁式平面承载结构。和水平纵向梁，形成板梁式平面承载结构。 车顶由上边梁、车顶弯梁、车顶纵向梁、空调机组安装座平台、车顶由上边梁、车顶弯梁、车顶纵向梁、空调机组安装座平台、水箱盖等组成钢骨架。在骨架的外面焊有车顶板，共同组成车顶钢水箱盖等组成钢骨架。在骨架的外面焊有车顶板，共同组成车顶钢结构。结构。图3.8 YZ25G型硬座车车顶1侧板；2中顶板；3纵梁；4车顶弯梁；5水箱盖；6防寒材；7车顶横梁；8平顶结构 客车车体钢结客车车体钢结构的两外端，通

52、常构的两外端，通常称外端墙。称外端墙。外端墙外端墙有有2 根强大的折棚根强大的折棚立柱、立柱、2 根角柱、根角柱、2 根位于端门两侧根位于端门两侧的门边立柱，还有的门边立柱，还有位于端门立柱和角位于端门立柱和角柱之间的乙形立柱。柱之间的乙形立柱。1、CRH1车体车体 2、CRH2车体车体3、CRH3车体车体4、CRH5车体车体（1）CRH1车体特点车体特点 （2）CRH1车体横断面图车体横断面图 （3）组件特点）组件特点（4）车下设备舱）车下设备舱 （5）头车前部结构）头车前部结构 CRH1动车组有Mc、 Tp、 M和 Tb 4种类型的车体，但一般为1种头（尾）车型和1种中间车型。在车头结构中

53、使用碳钢建造得以吸收撞击能量驾驶室为变形区 设计设计自身支持的钢材设计自身支持的钢材设计, , 内部构架提供硬度内部构架提供硬度. .材料材料不锈钢不锈钢, , 除了冲击座除了冲击座, , 车体摇枕车体摇枕, , 车头是由车头是由碳钢做成的碳钢做成的钢结构分为钢结构分为: :车体为不锈不锈钢筒状壳体，包括：钢筒状壳体，包括：底架底架侧墙侧墙车顶车顶 端墙端墙前部结构前部结构二级结构二级结构( (安装部分安装部分) )头车车体结构中间车车体结构 底架结构底架结构 侧墙内部结构侧墙内部结构 端墙结构端墙结构 车顶结构车顶结构 前部结构前部结构 抗撞击结构抗撞击结构 头车前部结构头车前部结构 车下设

54、备舱车下设备舱 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。 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

55、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的一部分。 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。 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

56、随后被盖住。车顶接缝部分形成上侧梁，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。1. 缓冲器盒 2. 底架前部 3. 前面上部结构 4. 车体安装板计算机模拟撞击后车体图形一个车组和一个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. Deformation zone变形区变形区CRH1车头前部结构主要包括导流结构、开闭机构、排障器。 车下设备舱（图3-25和图3-26）的主要功能就是根据车体总体设计要求，合理布置和安装主变压器箱、逆变器箱、蓄电池箱、蓄电池充电器箱、空调单元、制动单元或制动模块、主压缩机

57、模块、110V和400V分线箱、污物箱、过滤器箱、信号线槽、电力线槽、管路布置及下部脚蹬等设备。 CRH2动车组车体采用大型中空宽幅大型中空宽幅铝合金挤压型材铝合金挤压型材（双壳）结构，它由底架、车顶、侧墙和端墙四大部分组成，它们首先各自采用不同形状的双面中空铝合金挤压型材焊接成部件，然后将各部分组焊成完整的车体结构。（1） 底架底架（2）地板）地板（3）车顶）车顶（4） 侧墙侧墙（5）外端墙）外端墙（6）头车的车体）头车的车体（7）前头排障装置）前头排障装置（8）头部开闭装置结构）头部开闭装置结构 底架组成包括：支持车体重量和转向架相接的枕梁；传达前后方向力的底架组成包括：支持车体重量和转向

58、架相接的枕梁；传达前后方向力的侧梁、端梁、中梁；支持客室设备和乘客等并吊装地板下机器的横梁。侧梁、端梁、中梁；支持客室设备和乘客等并吊装地板下机器的横梁。(1) 中梁中梁(牵引梁牵引梁)：由端梁和枕梁联结，并安装车钩、缓冲器。(2) 枕梁：在转向架中心上，和侧梁联结，安装转向架的结构。枕梁：在转向架中心上，和侧梁联结，安装转向架的结构。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。( (3) 侧梁：侧梁：侧梁是左右外侧面的纵向部件，能足够支承车体负荷、地板下设备负荷的结构。并有侧裙一体式结构或侧裙组装式结构。在转向架附近有安装抗摇头减

59、振器的结构，还设有千斤顶支承座。(4) 横梁：横梁：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。(5) 地板承板：地板承板是在车体纵向延长的型材，地板承板：地板承板是在车体纵向延长的型材，支承地板结构。支承地板结构。 地板要对客室内的负荷有足够的强度，并从地板下、地板中间考虑有足够隔地板要对客室内的负荷有足够的强度，并从地板下、地板中间考虑有足够隔声的结构。在地板中有空调装置用风道等的结构。声的结构。在

60、地板中有空调装置用风道等的结构。 车顶是车体上部构件、受电弓、受电弓罩及特车顶是车体上部构件、受电弓、受电弓罩及特高压联通电缆、有可能安装电缆罩的结构，并在车高压联通电缆、有可能安装电缆罩的结构，并在车端部有高压母线连接装置及安装连接装置罩的结构。端部有高压母线连接装置及安装连接装置罩的结构。 车顶结构由大型中空压车顶结构由大型中空压制型材所组成，以省略客车制型材所组成，以省略客车内的弯梁。相同型材在车体内的弯梁。相同型材在车体长度方向连续焊接，和侧墙长度方向连续焊接，和侧墙的结合在车内侧采用点固焊的结合在车内侧采用点固焊；在车外侧为连续焊。；在车外侧为连续焊。 为安装低噪音绝缘子、为安装低噪