动车组车辆构造与设计核心知识点

动车组车辆构造与设计核心知识点

1强度分析的目的

（1）进行结构参数设计，确定最优方案

（2）分析结构损坏原因，寻找改进途径

2强度计算的内容

（1）受力分析

研究运行过程中，零部件所承受的载荷及其组合。

（2）应力计算

以材料力学、弹性力学等为基础，用有限元法确定零部件的应力、应变及稳定性等。

（3）强度评价

确定评价强度、刚度和耐久性的方法和指标，并进行评价。

3作用在车体上的载荷

垂向静载荷，垂向动载荷，侧向力，纵向力及其组合，扭转载荷，修理时加于车辆上的载荷,

特种载荷

4应力计算方法有：解析法；有限元法

5强度设计方法

静强度设计：n=。b/。＜[n]（不断裂）；n=。s/。＜[n]（不发生塑性变形）

疲劳强度设计：n=0-1/0＜[n]（无限寿命）；n=。-IN/。＜[n]（安全寿命）

损伤容限设计;可靠性设计;优化设计

6车辆结构试验的类型

（1）车辆结构强度试验

车辆结构强度试验主要测定车辆结构在各种载荷作用下的强度、刚度和稳定性，从应力状态

和变形的观点来评价车辆结构的合理性。它主要包括：车辆静强度试验；车辆动强度试验；

车辆纵向冲击强度试验；车辆零部件破坏强度试验。

（2）车辆动力品质试验

车辆动力品质试验主要测定车辆在运用过程中与线路间的相互作用力，车辆振动特性及车辆

的动态特性参数等。它主要包括：车辆平稳性试验；车辆脱轨稳定性和倾覆稳定性试验；车

辆特性参数测定试验。

（3）车辆结构的可靠性和耐久性试验

车辆结构的可靠性和耐久性试验的主要目的是确定车辆可靠性指标的数值，查明出现故障的

时间规律性，确定结构的疲劳强度等。它主要包括：车辆及其构件的振动疲劳试验；车辆纵

向冲击疲劳试验。

车辆强度试验目的及要求

试验目的

（1）鉴定车辆及其主要零部件的强度、刚度和稳定性等设计质量

（2）检验车辆及其主要零部件的制造质量。

要求

⑴试验加载应最大限度地模拟试件实际运用时的受力状态。

⑵试验载荷应不小于基本作用载荷值，但鉴定标准仍须按基本作用载荷换算。

⑶试验对象的制造质量应具有代表性。其机械性能、化学成分、金相组织、铸件壁厚、外

型尺寸及钾焊质量等技术状态均应符合有关图纸及技术文件的规定。

零部件强度试验类型

1、车体静强度试验;2、车体刚度试验;3、转向架主要零部件静强度试验;4、转向架主要零部

件疲劳试验

7车辆强度规范的特点和要求

车辆强度规范的特点：强制性；时效性；适用性

要求：（1）强度规范规定了对车辆结构的实际要求、载荷和环境条件以及研制程序。

（2）强度规范对结构设计规定为三级载荷：使用载荷、试验载荷和设计载荷。

1设计任务书的内容包括6项：

（1）产品用途（客运/货运、高速/普速）；

（2）基本技术条件（轨距、构造速度、限界等）；

（3）主要技术参数（固定轴距、车辆定距等）；

（4）车辆零部件的型式与要求

•车体型式与要求；

•转向架的型式与要求；

•制动装置的型式与要求；

•车钩缓冲装置的型式与要求；

•车辆设备的型式与要求（客车的供电设备、采暖及空调设备、卫生

及给水设备等）

（5）材质要求；（6）其他要求。

2车辆设计从设计的前后顺序，一般可分为三个阶段：

A、方案设计；B、技术设计；C、施工设计

3车辆设计类型及设计内容

动车组设计的内容包括动车组总体设计、总成设计和零件设计。

1.总体设计又称为总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的要

求；

2.总成设计，主要任务是满足整列车设计对总成功能和布置的要求；

3.零件设计，主要任务是满足总成的设计要求并解决强度、寿命和生产技术问题。

1、国际上根据铁路线路允许运行的最高时速对列车作如下划分：

•普通列车：最高运行速度100-160km/h；

・快速列车:最高运行速度160—200km/h；

•高速列车：最高运行速度2200km/h»

高速铁路一般指营运时速200公里以之铁路系统。

2、（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）占地少。（8）效益高。

3、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。

4、1按牵引动力的分布方式分

发动机分布在不同的车辆上，称为动力分散动车组。

发动机集中在一两个车辆上的动车组，称为动力集中动车组。

2按动力装置分

内燃动车组（DMU）：内燃动车组按传动方式又分为电力传动和液力传动两种

电力动车组（EMU）：电动车组按电流制又分为直流和交流两种

3按服务对象分

•长途高速电动车组（国外的动车组：日本新干线、德国IC臼型、

法国TGV、欧洲之星；中国大陆的动车组：蓝箭号、中华之星、中原之星、

长白山号）

•城市轨道交通动车组（地铁、轻轨、独轨、新交通动车组等）

5、CRH,中国高速铁路，英文全称（ChinaRailwayHigh-Speed）目前已知有'CRHLCRH2,

CRH3,CRH5o车次代号的首字母为"D"或"C"（分别是"动"字或"城"字的拼音首字母简写）。

1.CRH1：庞巴迪-四方-鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的Regina。200

公里级别（营运速度200km/h,最高速度250km/h）

2.CRH2：南车四方（联合日本川崎）生产。200公里级别（营运速度200km/h,最高

速度250km/h）

3.CRH3：北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。300公里级别（营运速度

330km/h,最高速度380km/h）。

4.CRH5：北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3

型。200公里级别（营运速度200km/h,最高速度250km/h）。

CRH2和CRH5具备提速至300km/h的条件。

6、日本700系动车组、法国TGV动车组、德国ICE动车组

7轨道交通车辆的基本特点轨道交通车辆的基本特点自导向、低阻力、编成列、限尺寸

8动车组车辆的主要技术特点：优良的空气动力学外形、车体结构轻量化、高性能转向架技

术、复合制动技术、密接式车钩缓冲装置

9车辆方位规定；我国铁路规定，在客货车辆上以制动缸活塞杆推出的方向为第一位，另一

端为第二位。手制动机都安装在第一位。车辆的车轴。车轮、轴箱、车钩、转向架和其他零

件的位置，都是由第一位车端数起，顺次数到第二位车端（图3.3_04车辆定位标记）

10C0-C0,表示机车为两台三轴转向架，动轴为单独驱动，如DF11。

BO-BO,表示机车为两台二轴转向架，动轴为单独驱动，如DSS8。

BO-BO-Bo,表示机车为三台二轴转向架，动轴为单独驱动，如SS4。

2（BO-BO）,表示2节BO-BO型机车重联，如SS4。

11车辆定距：相邻转向架中心距

转向架固定轴距：转向架前后车轴中心距

12线路类型

a按运量分

I级铁路：在路网中起骨干作用，远期客货运量215Mt者-；

H级铁路：在路网中起骨干作用或起联络作用，远期客货运量在7.5~15Mt之间者；

III级铁路：为某一区域服务具有地区运输性质的铁路，远期客货运量＜7.5Mt者。

b按用途分：正线、站线、段管线、岔线、特别用途线。

13线路构造

线路纵断面构造;上下坡段和竖曲线及平道

线路平面构造;直线、曲线、缓和曲线和道岔

轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等。

14钢轨：我国目前的钢轨标准长度有12.5m和25m两种。另外，有“无缝”钢轨。

15轮对:走行导向。

轴箱：降低摩擦阻力，化滚动为平动。

一系悬挂装置：用以固定轴距，保持轮对正确位置，安装轴承等。缓冲轴箱以上部

分的振动，以减轻运行中的动作用力。

构架:安装基础。

二系弹簧悬挂：也叫车体支承装置:是车体与转向架的连接装置。

基础制动装置:是制动机产生制动力的部分。

电机驱动装置:将电能变成机械能转矩，通过降低转速，增大转矩，将牵引电动机的

功率传给轮对。

16轴箱与构架的连接方式通常称为轴箱定位。轴箱定位也就是轮对定位,即约束轮对与构架

之间的相互位置。

随着列车速度的进一步提高，高速转向架的结构形式逐步趋于类同，它们的主要特点是：无

摇枕、空气弹簧悬挂，有回转阻尼、加装弹性定位等

踏面需要做成一定的斜度，其作用是：1、便于通过曲线2、可自动调中3、踏面磨耗沿宽

度方向比较均匀

17高速机车车辆采用整体碾钢车轮的原因

（1）车轮产生很大的离心力，有可能破坏轮箍的结合强度。因此，不能采用冷缩轮箍，有

必要改用整体车轮。

（2）闸瓦传热散热不良将引起制动时轮箍温升过高，为了防止发生弛缓事故，有必要改用

整体车轮。

（3）轮心辐板要开设穿入连杆销的孔，辐极强度被削弱，难以保证轮箍与轮心的配合强度。

18轴箱装置类型

滑动轴承轴箱

滚动轴承轴箱：圆柱滚动轴承轴箱（目前客车常用）；

圆锥滚动轴承轴箱（目前货车、高铁常用）

轴箱装置组成；轴承、轴箱体、密封件

19弹性悬挂装置分类

按位置分；

•一系悬挂装置：在轮对与构架之间的弹簧悬挂装置，称为一系悬挂装置，也称为轴

箱悬挂装置。

•二系悬挂装置：在车体和构架之间的弹簧悬挂装置，称为二系悬挂装置，也称为中

央系悬挂装置。

在动车组弹簧悬挂装置中，通常采用两系弹簧悬挂系统.从轮对开始向上包括轮对

到一系悬挂装置以下部分的质量称为转向架的簧下质量。簧下质量直接影响轮轨之间的动

力作用。簧下质量越大，轮轨之间的动力作用越大，反之，越小。

按作用分；弹簧减振装置按其主要作用的不同，大体上可分为三类：

1.缓冲装置：主要起缓和冲动的弹簧装置；（中央弹簧、轴箱弹簧）

2.减振装置：主要起衰减振动的减振装置；（垂向、横向、纵向和抗蛇行减振器）

3.定位装置：主要起定位作用的定位装置。（轴箱定位、中央定位、抗侧滚扭杆）

一系；均匀轴载、缓冲减振、轮对定位

二系；支撑车体配重量、纵横传力定位置、缓冲减振提性能

轴箱；承载、传力、转平、降阻。

弹性悬挂装置作用；均载定位、缓冲减振.

轴箱与构架的连接方式，称为轴箱定位

二系悬挂装置分类；

⑴按中央弹簧跨距分：内侧悬挂、中心悬挂和外侧悬挂。

（2）按载荷传递形式分：心盘集中承载、心盘部分承载和非心盘承载。

⑶按中央悬挂装置的结构分：有摇动台、无摇动台、无摇枕转向架。

构架作用；固定轴距、传各向力、联系部件

20转向架构架就设计和制造工艺而言，分为铸钢构架和焊接构架。焊接构架又可分为钢板

焊接构架和压型钢板焊接构架。

（2）根据轴箱及其定位装置的结构，构架又分为有导框式和无导框式。构架采用无导框轴箱

定位方式时不需要开切口，可避免强度削弱，同时避免了构架与轴箱间的摩擦副。近代干线

电力机车，尤其是高速电力机车越来越广泛地采用无导框式钢板焊接结构的转向架构架。

⑶根据构架的结构形式，转向架构架有封闭式和开口式（或H式）构架之分。

21构架主要由左右侧梁，一根或几根横梁以及前后端梁组.而成。

22制动常见术语；

1、“制动”：人为地制止物体的运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动，均可称之

为

“制动”。

2、“缓解”；对已经施行制动的物体，解除或减弱其制动作用，均可称之为缓解。

3、“列车制动装置”：为使列车能施行制动和缓解而安装与列车上的一整套设备，总称为

“列

车制动装置”。通常包括基础制动装置和制动机两部分。

4、“闸”：“制动”与“制动装置”均简称为“闸”，施行制动既可简称为“上闸”，亦

可简

称为“下闸”，使制动得到缓解简称为“送闸”。

23制动的意义；减速、停车保安全；提速、增重提效益

制动的实质是将列车动能转化为其他形式的能并消耗掉.现代列车大多数同时具备电气制

动和空气制动两套制动系统。

24电机驱动装置作用；实现能量转换，产生轮对驱动力距。

（用高转速、小扭矩的牵引电机驱动低转速、大阻力的动轴）

组成；牵引电机、传动齿轮箱、电机悬挂装置

通常把牵引电动机在车上的安装称为电机悬挂。

25CRH1；5辆动车和3辆拖车组成，转向架为两轴无摇枕"H”型构架转向架，一系悬挂为

钢

弹簧转臂定位，二系悬挂采用空气弹簧；轴箱定位装置为转臂式；轴箱垂向减振器：安装在

轴箱外侧，在构架端部和转臂之间。

CRH2；采用无摇枕H形构架；轴箱采用转臂式定位；

•电机采用架悬结构；

CRH3;H型焊接构架/转臂轴箱定位/空气弹簧

CRH5;拉杆轴箱定位方式