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.ppt

2021/5/242021/5/241 1第四章 车体结构与车内装备第第第第1 1节节节节车体结构车体结构车体结构车体结构 第第第第2 2节节节节典型的车体结构典型的车体结构典型的车体结构典型的车体结构第第第第3 3节节节节车体附件车体附件车体附件车体附件第第第第4 4节节节节车内装备及总体布置车内装备及总体布置车内装备及总体布置车内装备及总体布置第第第第5 5节节节节典型的动车组总体布置典型的动车组总体布置典型的动车组总体布置典型的动车组总体布置2021/5/242021/5/242 2第第1 1节节 车体结构车体结构一、概述一、概述一、概述一、概述二、车体组成二、车体组成二、车体组成二、车体组成三、车体相关技术三、车体相关技术三、车体相关技术三、车体相关技术2021/5/242021/5/243 3一、概述1.1.车体的用途车体的用途车体的用途车体的用途2.2.车体的重要性车体的重要性车体的重要性车体的重要性3.3.车体要求车体要求车体要求车体要求4.4.车体车体车体车体类型类型类型类型2021/5/242021/5/244 41.车体用途车体用途容纳之所：容纳之所：容纳之所：容纳之所：旅客乘坐、旅客乘坐、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。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：安装之基：安装之基：主要用来安装各种机械、电气设备主要用来安装各种机械、电气设备主要用来安装各种机械、电气设备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）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：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。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：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、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。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：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：2021/5/242021/5/245 52.车体的重要性车体是车辆结构的主体，是供旅客乘坐和司机驾驶的部分。车体是车辆结构的主体，是供旅客乘坐和司机驾驶的部分。车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐、耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆的车体的防腐、耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆的外观、寿命和检修制度；外观、寿命和检修制度；车体的重量关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形车体的重量关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式（拖动比），所有这些都直接影响到运营质量和经济效益。式（拖动比），所有这些都直接影响到运营质量和经济效益。2021/5/242021/5/246 63.车体要求1.1.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，以保证运行，以保证运行的安全和平稳性；的安全和平稳性；的安全和平稳性；的安全和平稳性；(刚强足）刚强足）刚强足）刚强足）2.2.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、重心低量匀称、重心低量匀称、重心低。(轻量化）轻量化）轻量化）轻量化）3.3.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。换的便利。换的便利。(空间够）空间够）空间够）空间够）4.4.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）。（限尺寸）。（限尺寸）5.5.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）。（阻力低）。（阻力低）6.6.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。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）（密封好）（密封好）7.7.严格的防火要求：耐火材料，防火设备严格的防火要求：耐火材料，防火设备严格的防火要求：耐火材料，防火设备严格的防火要求：耐火材料，防火设备。（防火严）。（防火严）。（防火严）。（防火严）8.8.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）（外观美）（外观美）2021/5/242021/5/247 74.车体类型类型（1 1）按材质分按材质分（2 2）按制造工艺分按制造工艺分（3 3）按承载特点按承载特点分分分分（4 4）按结构形式分）按结构形式分）按结构形式分）按结构形式分2021/5/242021/5/248 8（1）按材质分按材质分钢木混合结构钢木混合结构钢木混合结构钢木混合结构全钢结构全钢结构全钢结构全钢结构uu普通碳素钢车体普通碳素钢车体uu耐候钢车体耐候钢车体uu不锈钢车体不锈钢车体uu铝合金车体。铝合金车体。2021/5/242021/5/249 9（2）按制造工艺分按制造工艺分钢结构车体按制造工艺上分钢结构车体按制造工艺上分钢结构车体按制造工艺上分钢结构车体按制造工艺上分 铆接结构铆接结构铆接结构铆接结构 焊接结构焊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。）（现代车辆车结构基本上采用全钢焊接结构。）（现代车辆车结构基本上采用全钢焊接结构。）（现代车辆车结构基本上采用全钢焊接结构。）2021/5/242021/5/241010（3）按承载特点按承载特点分分车体按照其承载特点可分为：车体按照其承载特点可分为：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底架承载结构底架承载结构（平车）（平车）（平车）（平车）底架侧墙共同承载结构底架侧墙共同承载结构底架侧墙共同承载结构底架侧墙共同承载结构（敞车）（敞车）（敞车）（敞车）整体承载结构整体承载结构整体承载结构整体承载结构（客车、罐车、棚车）（客车、罐车、棚车）（客车、罐车、棚车）（客车、罐车、棚车）2021/5/242021/5/241111（4）按结构形式分骨架骨架骨架骨架+蒙皮方式蒙皮方式蒙皮方式蒙皮方式挤压型材方式挤压型材方式-动车组车体动车组车体2021/5/242021/5/241212二、二、车体车体组成组成1.1.1.1.车体总体组成车体总体组成车体总体组成车体总体组成2.2.2.2.骨架骨架骨架骨架+蒙皮蒙皮蒙皮蒙皮车体组成车体组成车体组成车体组成3.3.3.3.挤压型材挤压型材挤压型材挤压型材车体结构车体结构车体结构车体结构2021/5/242021/5/2413131.1.车体总体组成组成车体金属结构由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）、后端墙以及波以及波纹纹地板地板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筒形整体承载薄壁筒形整体承载薄壁筒形整体承载结构结构结构结构。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：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：1.1.做成流线型外做成流线型外形，形，2.2.同时整列车的车体全部为密封型结构。同时整列车的车体全部为密封型结构。2021/5/242021/5/241414车体的一般结构车体的一般结构11缓冲梁缓冲梁(端梁端梁)22枕梁枕梁33小横梁小横梁44大横梁大横梁55中梁中梁66倒梁倒梁77门柱门柱88侧立柱侧立柱99上侧梁上侧梁1010角柱角柱1111车顶弯梁车顶弯梁1212顶端弯梁顶端弯梁1313端立柱端立柱1414端斜撑端斜撑2.2.骨架骨架骨架骨架+蒙皮蒙皮蒙皮蒙皮车体组成车体组成车体组成车体组成c70c70敞车虚拟装配敞车虚拟装配2021/5/242021/5/2415153.挤压型材车体结构中间车车体模块组成中间车车体模块组成11底架模块底架模块22侧墙模块侧墙模块33端部模块端部模块44车顶模块车顶模块 55牵引梁模块牵引梁模块66枕梁模块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:1:1个底架模块个底架模块个底架模块个底架模块、11个车顶模块、个车顶模块、个车顶模块、个车顶模块、88个侧墙模块个侧墙模块个侧墙模块个侧墙模块、2 2个端部模块个端部模块个端部模块个端部模块(不带司机室车辆不带司机室车辆不带司机室车辆不带司机室车辆)或或或或 11个端部模块和个端部模块和个端部模块和个端部模块和11个司机室模块个司机室模块个司机室模块个司机室模块(带司机室车辆带司机室车辆带司机室车辆带司机室车辆),),2021/5/242021/5/24161611车顶模块车顶模块22螺栓螺栓33侧墙模块侧墙模块44底架模块底架模块车体断面组成2021/5/242021/5/241717梁柱断面2021/5/242021/5/241818枕梁枕梁枕梁枕梁端部结构端部结构端部结构端部结构（1）底架模块 底架底架底架底架:底架是车辆的重要承载部件底架是车辆的重要承载部件,通常整个底架划分通常整个底架划分 2 2个和个和 11个。底架个。底架通常采用整体焊接结构。底架模块的牵引梁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、枕梁、缓冲梁和各车下悬挂件安装梁构成整个框架挂件安装梁构成整个框架,牵枕缓结构牵枕缓结构、地板与底架侧梁之间采用焊接方、地板与底架侧梁之间采用焊接方式连接组成。式连接组成。地板地板地板地板:地板采用地板采用 55块纵向与车体等长的闭口薄壁挤压铝型材组焊而成块纵向与车体等长的闭口薄壁挤压铝型材组焊而成,相相邻地板型材两边设有插口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插口处的焊接坡口与型材同时挤压出来。由于。由于地板承受的载荷较大地板承受的载荷较大,所以地板型材的厚度较大所以地板型材的厚度较大,一般为一般为 5050 70mm70mm。地。地板型材的横断面为桁架式蜂窝结构板型材的横断面为桁架式蜂窝结构.侧梁侧梁侧梁侧梁:底架侧梁采用与车体等长底架侧梁采用与车体等长、多孔闭口挤压型材、多孔闭口挤压型材,壁厚一般为壁厚一般为44 66mmmm。牵枕缓结构：牵枕缓结构：牵枕缓结构：牵枕缓结构：牵枕缓结构为重要受力部件牵枕缓结构为重要受力部件,采用采用 7005-T67005-T6高强度铝合金高强度铝合金材料材料。牵引梁上安装车钩缓冲装置。牵引梁上安装车钩缓冲装置,用厚铝板焊接成用厚铝板焊接成“工工”形截面的鱼腹形截面的鱼腹形结构；缓冲梁也为鱼腹形结构形结构；缓冲梁也为鱼腹形结构,中间开有车钩通过孔中间开有车钩通过孔,外部安装扰流板。外部安装扰流板。中间模块中间模块中间模块中间模块牵枕缓牵枕缓牵枕缓牵枕缓2021/5/242021/5/241919封闭横断面，封闭横断面，结束于驾驶室结束于驾驶室封闭横断面，封闭横断面，结束于走道结束于走道装配车身外侧装配车身外侧纵梁纵梁/车架车架底架断面底架断面型材焊接接头型材焊接接头底架底架底架底架的横截面的横截面的横截面的横截面车身外侧车身外侧纵梁纵梁地板地板铆钉铆钉2021/5/242021/5/24202011顶板吊架顶板吊架22顶板槽梁顶板槽梁33空调风道空调风道44隔音、隔热材料隔音、隔热材料55内部装饰内部装饰66灯带灯带77出风口出风口88顶板悬挂顶板悬挂（2）车顶模块车顶模块通常采用整体焊接结构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车顶模块由连续的双面纵向铝型材与22个开口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与端部模块的接口处进行机械连接,接口处用专用粘接接口处用专用粘接密封剂进行处理密封剂进行处理。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。车顶的TT形槽形槽结构为顶板、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、隔声材料、送风道、照明装置和内装饰板送风道、照明装置和内装饰板,然后与侧墙模块和端部模块联接然后与侧墙模块和端部模块联接。2021/5/242021/5/242121侧墙设有车门、连续车窗带。侧墙采用厚侧墙设有车门、连续车窗带。侧墙采用厚 3mm3mm的中空挤压的中空挤压型材型材(总厚总厚 50mm)50mm)插接而成插接而成,纵向对接接头采用纵向对接接头采用 MIGMIG自动焊自动焊接接,组装之后切割组装之后切割 侧门口、窗口。在型材的车内侧设有滑槽侧门口、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。以安装车门机构或其他车内设备。（3）侧墙模块）侧墙模块动车车体动车车体侧墙侧墙侧墙侧墙型材，合金状态型材，合金状态6005A-T66005A-T62021/5/242021/5/242222端墙对于车体的抗扭滚能力起显著端墙对于车体的抗扭滚能力起显著作用作用。端部模块具有三种功能。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一是为车辆贯通道以及车端设备提供安装支持供安装支持;二是将车顶二是将车顶、底架、底架、侧墙模块有、侧墙模块有机地联结成一个整体机地联结成一个整体;三是在车辆发生碰撞过程中三是在车辆发生碰撞过程中,参与参与能量的吸收。因此能量的吸收。因此,端部模块要求端部模块要求具有较高的强度和刚度具有较高的强度和刚度,采用大型采用大型铝型材焊接结构铝型材焊接结构,通过螺栓方式与通过螺栓方式与车顶车顶、底架、底架、侧墙进行联结、侧墙进行联结,构构成封闭的整体承载结构。地铁车辆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部设有大断面的贯通道,端墙面端墙面积比较小积比较小,故采用闭口型材结构故采用闭口型材结构。中间体模块结构框架外部用玻璃。中间体模块结构框架外部用玻璃钢罩板包裹钢罩板包裹,与整个车体形成风格与整个车体形成风格一致的设计效果一致的设计效果。（4）端墙模块）端墙模块2021/5/242021/5/242323（5）司机室模块司机室模块地铁车辆车速低，司机室模块一般采用地铁车辆车速低，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。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、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（见图司机室车顶和司机室前窗玻璃安装框（见图5 5）。）。司机室采用较大截面的有压筋的墙顶板与梁柱组焊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。而成，梁柱多为开口型材。2021/5/242021/5/242424（6）车体模块化结构的装配依依次次将将底底架架、侧侧墙墙、车车顶顶、端端部部中中间间体体、司司机机室室(带带司司机机室室的的车车辆辆)各各个个模模块块吊吊入入专专用用的的总总装装胎胎具具并并依依次次进进行行定定位位和和固固定定，检检查查车车体体长长度度、宽宽度度和和车体对角线尺寸。车体对角线尺寸。确确认认各各项项尺尺寸寸符符合合要要求求后后，再再各各个个模模块块的的结结合合面面使使用用粘粘接接密密封封剂剂，达达到到粘粘接和结合面密封的双重目的。接和结合面密封的双重目的。最后使用机械紧固件穿过预制安装孔将各个模块连接起来。最后使用机械紧固件穿过预制安装孔将各个模块连接起来。端端部部中中间间体体、司司机机室室模模块块与与车车体体结结构构的的联联结结采采用用标标准准的的10.910.9级级螺螺栓栓通通过过达达到到力力矩矩要要求求并并配配备备必必要要的的防防松松措措施施来来完完成成，螺螺栓栓直直径径一一般般选选用用16mm16mm至至20mm20mm之间，其紧固值完全可以达到设计要求。之间，其紧固值完全可以达到设计要求。底底架架、侧侧墙墙、车车顶顶模模块块之之间间的的联联结结采采用用高高等等级级的的10.910.9级级HuckHuck螺螺栓栓实实现现联联结结。螺螺栓栓直直径径一一般般选选用用8mm8mm至至12mm12mm之之间间。这这种种紧紧固固方方法法的的性性能能可可以以与与焊焊接接方方法相媲美，紧固后可以保持较高的夹紧力不会因振动而产生松动。法相媲美，紧固后可以保持较高的夹紧力不会因振动而产生松动。车车下下悬悬挂挂的的关关键键设设备备(如如牵牵引引辅辅助助逆逆变变器器、空空压压机机模模块块等等)与与底底架架各各吊吊装装横横梁梁的的联联结结采采用用12mm12mm至至18mm18mm之之间间HuckHuck螺螺栓栓实实现现联联结结，即即具具有有焊焊接接联联结结的效果，又可方便地实现设备的拆装作业，充分体现了模块化制造的特点。的效果，又可方便地实现设备的拆装作业，充分体现了模块化制造的特点。2021/5/242021/5/242525二、车体相关技术二、车体相关技术（一）车体轻量化（一）车体轻量化（一）车体轻量化（一）车体轻量化（二）车辆防火与安全（二）车辆防火与安全（二）车辆防火与安全（二）车辆防火与安全（三）车体的密封隔声技术（三）车体的密封隔声技术（三）车体的密封隔声技术（三）车体的密封隔声技术2021/5/242021/5/242626（一）车体轻量化（一）车体轻量化1 1、车辆轻量化的意义、车辆轻量化的意义、车辆轻量化的意义、车辆轻量化的意义2 2、车辆轻量化的设计原则、车辆轻量化的设计原则、车辆轻量化的设计原则、车辆轻量化的设计原则3 3、轻量化车辆的关键技术、轻量化车辆的关键技术、轻量化车辆的关键技术、轻量化车辆的关键技术4 4、车体结构的轻量化技术、车体结构的轻量化技术、车体结构的轻量化技术、车体结构的轻量化技术 5 5、车内设备的轻量化技术、车内设备的轻量化技术、车内设备的轻量化技术、车内设备的轻量化技术2021/5/242021/5/2427271、车辆轻量化的意义（1 1）可因）可因）可因）可因减少材料减少材料减少材料减少材料消耗量而消耗量而消耗量而消耗量而降低降低降低降低了制造了制造了制造了制造成本成本成本成本；（2 2）可）可）可）可减少减少减少减少牵引牵引牵引牵引动力动力动力动力的的的的消耗消耗消耗消耗同时也同时也同时也同时也减少减少减少减少制动时产生的制动时产生的制动时产生的制动时产生的热能和粉尘热能和粉尘热能和粉尘热能和粉尘，还还还还减缓减缓减缓减缓了洞内了洞内了洞内了洞内温度温度温度温度的的的的上升上升上升上升；（3 3）可）可）可）可减少减少减少减少对轨道线路的对轨道线路的对轨道线路的对轨道线路的压力压力压力压力，从而，从而，从而，从而减轻线路减轻线路减轻线路减轻线路的的的的损耗损耗损耗损耗，降低降低降低降低线路的线路的线路的线路的维修费用维修费用维修费用维修费用；（4 4）可以）可以）可以）可以提高运行速度提高运行速度提高运行速度提高运行速度，缩短缩短缩短缩短乘客的乘客的乘客的乘客的旅行时间旅行时间旅行时间旅行时间减小旅客减小旅客减小旅客减小旅客的乘车的乘车的乘车的乘车疲疲疲疲劳劳劳劳。间接间接间接间接地地地地提高提高提高提高人们的人们的人们的人们的工作效率工作效率工作效率工作效率；（5 5）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）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减小轮轨间的作用减小轮轨间的作用力力力力而且而且而且而且减小减小减小减小了了了了洞内噪声洞内噪声洞内噪声洞内噪声，减小环境污染减小环境污染减小环境污染减小环境污染。2021/5/242021/5/2428282、车辆轻量化的设计原则 (1)(1)采用比强度高的材料采用比强度高的材料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。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)(2)采用变截面采用变截面采用变截面采用变截面的方法的方法的方法的方法(改变结构截面形状改变结构截面形状改变结构截面形状改变结构截面形状)提高结构刚提高结构刚提高结构刚提高结构刚度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。度。采用最少的材料获得最大的刚度和强度。(3)(3)尽量减少独立部件的数量尽量减少独立部件的数量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，使用长尺寸构件。这，使用长尺寸构件。这，使用长尺寸构件。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。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)(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。应能。应能。应减少减少减少减少制造和维修制造和维修制造和维修制造和维修费用费用费用费用，降低降低降低降低生产生产生产生产成本成本成本成本。2021/5/242021/5/2429293、轻量化车辆的关键技术（1 1）车体材质的选择）车体材质的选择）车体材质的选择）车体材质的选择 （2 2）车体结构轻量化车体结构轻量化车体结构轻量化车体结构轻量化（3 3）转向架轻量化）转向架轻量化）转向架轻量化）转向架轻量化（4 4）内部设备轻量化）内部设备轻量化）内部设备轻量化）内部设备轻量化（5 5）车钩缓冲装装置轻量化）车钩缓冲装装置轻量化）车钩缓冲装装置轻量化）车钩缓冲装装置轻量化2021/5/242021/5/2430304、车体结构的轻量化技术 普通速度车体结构的自重在普通速度车体结构的自重在普通速度车体结构的自重在普通速度车体结构的自重在14t14t左右，左右，左右，左右，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10t10t左右。左右。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：有两个：有两个：(1)(1)、采用新材料，、采用新材料，、采用新材料，、采用新材料，(2)(2)、合理优化结构设计。、合理优化结构设计。、合理优化结构设计。、合理优化结构设计。2021/5/242021/5/243131（1）车体材质的选择）车体材质的选择首选铝台金首选铝台金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1/31/3。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。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。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。与一般钢与一般钢与一般钢与一般钢结构相比，人工费节省约结构相比，人工费节省约结构相比，人工费节省约结构相比，人工费节省约40%40%，车辆重量减少约，车辆重量减少约，车辆重量减少约，车辆重量减少约30%30%；其次是不锈钢其次是不锈钢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；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 。2021/5/242021/5/243232（2）车体结构的优化设计n n日本日本100100系动车组，采用耐候钢（系动车组，采用耐候钢（SPASPA），车体），车体钢结构自重仅为钢结构自重仅为10.3t10.3tn n我国的我国的“168”168”客车，也采用耐候钢制造，车体钢客车，也采用耐候钢制造，车体钢结构自重为结构自重为13.113.113.2t13.2t2021/5/242021/5/243333（3）铝合金车体四种形式第一种，第一种，第一种，第一种，铝板和实心型材结构铝板和实心型材结构铝板和实心型材结构铝板和实心型材结构车体由车体由铝板和实心型材铝板和实心型材铝板和实心型材铝板和实心型材通过通过铆铆铆铆钉、连续钉、连续焊焊焊焊接进行接进行连接连接连接连接。第二种，第二种，第二种，第二种，板条骨架结构板条骨架结构板条骨架结构板条骨架结构车体由车体由铝板和纵向加固件铝板和纵向加固件铝板和纵向加固件铝板和纵向加固件应用气体保护焊应用气体保护焊的溶焊而成。的溶焊而成。第三种，第三种，第三种，第三种，大型开口型材结构大型开口型材结构大型开口型材结构大型开口型材结构车体由车体由板皮和纵向加固件板皮和纵向加固件板皮和纵向加固件板皮和纵向加固件组成组成组成组成高强度高强度大型大型大型大型开口型材整体结构开口型材整体结构开口型材整体结构开口型材整体结构通过通过焊接焊接焊接焊接。第四种，第四种，第四种，第四种，大型空心截面结构大型空心截面结构大型空心截面结构大型空心截面结构车体结构为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通过自动过自动连续焊接连续焊接连续焊接连续焊接互相连接。互相连接。2021/5/242021/5/243434（4）动车组车体结构特点（1 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）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结构结构（2 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）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、梯形断面和矩形断面。面、梯形断面和矩形断面。面、梯形断面和矩形断面。面、梯形断面和矩形断面。（3 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）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。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。长。长。（4 4）整体装配车体）整体装配车体）整体装配车体）整体装配车体车体基本由车体基本由车体基本由车体基本由6 6大部件即地板、大部件即地板、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。而成。而成。铝合金车体经过了近铝合金车体经过了近铝合金车体经过了近铝合金车体经过了近5050年的发展，先后经历了板梁年的发展，先后经历了板梁年的发展，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型中空型材结构铝合金车体全闭式的大型中空型材结构铝合金车体全闭式的大型中空型材结构铝合金车体3 3个发展过程。个发展过程。个发展过程。个发展过程。2021/5/242021/5/243535（5）典型结构(1)BAH(1)BAH(1)BAH(1)BAH板的特点：板的特点：板的特点：板的特点：钎焊蜂窝（钎焊蜂窝（BHABHA板）具有质量小、耐高压、刚板）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。成本高的问题。（2 2 2 2）BAHBAHBAHBAH板板板板的的的的结结结结构构构构：BAHBAH板板的的芯芯保保持持表表里里2 2片片面面板板的的一一定定间间隔隔。芯芯是是将将薄薄板板材材进进行行弯弯曲曲加加工工而而成成的的部部件件,大大多多制制成成有有六六角角圆圆柱柱的的空空间间,采采用钎焊使两端与面板内部成用钎焊使两端与面板内部成T T字形连接。字形连接。面面板板板板厚厚为为0.80.81.2mm,1.2mm,芯芯的的板板厚厚为为0.2mm,0.2mm,芯芯的的高高度度为为303070mm,70mm,六六角角形形的的蜂蜂窝窝内内径径为为30mm30mm左左右右。单单体体尺尺寸寸,最最大大宽宽度度1200mm,1200mm,最最大大长长度度3200mm3200mm。（3 3）BAHBAH板的性质：板的性质：板的性质：板的性质：刚性高刚性高,适合轻量结构。减振、隔音性能良适合轻量结构。减振、隔音性能良好。好。2 2 2 2、钎焊蜂窝板（、钎焊蜂窝板（、钎焊蜂窝板（、钎焊蜂窝板（BHABHABHABHA板板板板)1 1、鼻部结构、鼻部结构、鼻部结构、鼻部结构2021/5/242021/5/2436365、车内设备的轻量化技术车内设备材料，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内设备约占客车总重量的内设备约占客车总重量的2020，轻量化具有重要意义。，轻量化具有重要意义。，轻量化具有重要意义。，轻量化具有重要意义。1.1.车车车车内内内内设设设设备备备备如如如如门门门门、窗窗窗窗、行行行行李李李李架架架架、座座座座椅椅椅椅、供供供供水水水水设设设设备备备备、卫卫卫卫生生生生设设设设备备备备等等等等等等等等，均均均均可可可可选选选选用用用用轻轻轻轻合合合合金金金金或或或或高高高高分分分分子子子子工工工工程程程程材材材材料料料料和和和和复复复复合合合合材材材材料料料料，使使使使设设设设备备备备重重重重量量量量大大大大大大大大减减减减轻轻轻轻。仅仅仅仅座座座座椅椅椅椅一一一一项项项项，日日日日本本本本采采采采用用用用铝铝铝铝钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的56kg56kg分别降为分别降为分别降为分别降为32kg32kg和和和和24kg24kg，聚聚聚聚碳碳碳碳酸酸酸酸脂脂脂脂（PCPC）板板板板材材材材作作作作为为为为透透透透明明明明车车车车窗窗窗窗材材材材料料料料，重重重重量量量量约约约约为为为为同同同同厚厚厚厚度度度度玻玻玻玻璃璃璃璃的的的的1/151/15，而而而而且且且且透透透透光光光光、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。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。2.2.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