朱峰
摘 要：介绍了我国和世界高速铁路的发展概况，我国自主生产的动车组的基本结构，车体构造、车体技术及动车组的基本组成，各部件功能，主要讲解了CRH2型动车组的车体结构及车体技术，和各型号动车组的主要技术参数。
关键词：组成；结构；参数；功能
中图分类号：U266.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0052-02
作为现代化铁路的代表，动车组列车具有的方便快捷，舒适环保等特点得到广大人们的喜爱，通过本论文论述动车组的车体结构及车体技术，制造出更加舒适，更加人性化的列车。
1 动车组行车标志
动车组运行方向首端司机室头灯向前显示白色灯光，动车组运行方向尾部司机室头灯向后显示红色灯光。
动车组无动力回送时及被推行时，运行方向首端司机室向前显示白色灯光，运行方向尾部司机室向后显示红色灯光，不用挂边灯。
2 动车组外观及编组
以CRH2为例：CRH2动车组两头车长25700mm、中间车长25000mm、总长201.4米、车宽3380mm、车高3700mm。CRH2动车组以4辆动车和4辆拖车共8辆车构成一个编组。
3 动车组的基本组成
动车组的组成与普通列车大体相同，具体内容如下：（1）车体：动车组的车体可分为两种，带司机室和不带司机室。车体是容纳旅客和司机的地方，又是安装和连接其他部位和设备的主体，是非常重要的组成部分。（2）转向架：动车组转向架也分为两种，动力转向架和非动力转向架，动力转向架在动车上，非动力转向架在拖车上。转向架是承受车体重量，并且直接与轨道接触，牵引车辆在轨道上行驶，动车组转向架同样是动车组安全舒适运行的保证。（3）连接缓冲装置：连接缓冲装置也就是减缓连接部位的冲击力等外力，由于动车的速度快，编组列车之间的作用力强，缓解列车之间的作用力就至关重要。动车组的连接缓冲装置可以实现机械连接、高压电气连接、辅助系统和供电连接以及控制系统连接。（4）制动装置：由于动车组列车的高速度，普通的制动装置就不能保证列车的安全制动。动车组采用的是电气制动与空气制动的复合制动。动车组制动系统包括动力制动系统、空气制动系统、电子防滑器和基础制动装置等。（5）车辆内部设备：车辆内部设备是指为旅客服务的车内固有设备，例如车内的座椅、门窗、电气、饮水、空调、取暖、行李架等。（6）牵引传动系统：牵引传动系统包括主电路、高压设备、受电弓、主断路器、其他高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及电传动系统的保护等。（7）辅助供电系统：用于动车组用电设备的供电，由辅助供电系统提供，包括冷却通风机。空气压缩机、水泵电机、油泵电机、采暖设备、应急用电、维修用电、通信及其控制等。
4 CRH2型动车组车体结构
采用车体轻量化的优点在于：（1）减轻自重降低运行阻力，节省牵引和制动能量。（2）减少车体对轨道的压力，从而减少车轮对轨道的摩擦。（3）降低车辆和线路的维修保养。（4）减少车辆材料的消耗。基于以上几点，要想做到车体的轻量化，选用材料就是关键，目前世界上的动车组车体普遍使用的是铝合金材料。CRH2车体用铝合金材需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能优、耐腐蚀性持特性，主要采用了5000系合金的5083、6000系合金的6N01、7000系合金的7N01等。
CRH2型动车组的车体可以分为两种形式，即头车车体和中间车体。两个透彻的车体结构基本相同，各中间车体的结构也大体相同，都采用大型中空铝合金挤压型材焊接而成，车体结构是由底架、侧墙、车顶、端墙、车下设备舱、头部排障装置、司机室和客室地板结构等组成。
（1）底架：CRH2车体底架分头车底架和中间车底架。头车底架由车身底架和车头底架两部分组成，中间车底架只有车身底架。（2）侧墙：CRH2车体侧墙采用大型中空挤压型材，不设车内侧立柱，头车与中间车侧墙结构相同但纵向长度不同。型材之间的焊接为在车体长度方向上连续焊接的方式，侧墙与车顶的联结采用车内侧、车外侧连续焊接，侧墙和底架边梁之间的联结采用车内侧点固焊接，车外侧连续气密焊接。（3）车顶：车顶是车体上部结构，是受电弓、高压电缆等车顶设备的安装基础。CRH2车体车顶由大型中空挤压型材构成，车顶型材之间的焊接采用在车体长度方向连续焊接。车顶和侧墙的连接采用车内侧、车外侧连续焊接结构。（4）端墙：头车车体一侧带有端墙，中间车两侧均带有端墙。端墙根据车辆卫生间和洗脸间的布置主要分为两种结构形式，即分体式和整体式两种。（5）车下设备舱：出于保护设备及改善列车空气动力学性能的考虑，CRH2设有车下设备舱。设备舱主要由侧盖板、盖板安装件和托座等组成。侧罩由铝合金型材和板材等组装而成，通过螺栓连接到底架上。侧罩在车长方向分块组装，根据车下设备的需要，不同的部位设有通风口和检查门。（6）头部排障装置：CRH2在头车车体的前端设置结构坚固的排障装置。该装置能在排障时撞飞障碍物，绝不允许卷入物品钻入转向架下。当列车以200km/h运行时，可以排除高250mm，质量100kg以下的障碍物。静态强度可满足137kN的要求。排障板距轨面的高度是150mm以上。（7）司机室：CRH2头车车体前端为司机室头部结构，它以骨架外壳结构为基础。头部结构按车头断面形状变化将纵骨架形成环状，与横向骨架叉接组焊，骨架外焊接铝制外板。（8）客室地板结构：地板要对车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的隔音结构。地板结构为下部气密地板和上部蜂巢状地板组成的双层结构，在地板中有空调风道和座位配线的空间。
5 动车组车体技术
5.1 列车空气动力学
列车在高速运行当中，空气对列车的运行会产生相当大的影响。而且随着列车速度的提高，不仅仅空气对列车的影响增大，高速运行中的列车所产生的周围的空气变化同样会对周围环境产长影响，这就需要研究高速列车的空气动力学问题。
5.2 动车组头形设计
由于高速列车所带来的空气阻力等问题，动车组头型的设计就显得至关重要。好的头型可以有效的减少空气对列车运行的阻力，还能解决运行稳定性等问题。
头部纵向对称面上外形轮廓线，要满足司机室净空高、前窗几何尺寸、玻璃形状，以及瞭望等条件。还应做到的是尽可能降低该轮廓线的垂向高度，使头部趋于扁形，这样做可以减少冲击，改善尾部涡流影响。同时，端部的鼻锥部位设计成椭圆形状，这样做可以减少列车运行时的空气阻力。
5.3 动车组车身外形设计
动车组必须具有完善的气动外形，以使其具有良好的空气动力学性能。列车练好空气动力学性能的实现主要通过车体外形的特殊设计实现的。（1）头尾部为细长，呈流线型。（2）车身断面为鼓形，及车顶为圆弧形，侧墙下部向内倾斜以圆弧形过渡到底架，上部同样向内倾斜，以圆弧形过渡到车顶。（3）列车下部设有导流罩，且能够方便开启。（4）列车纵断面尽量使用平滑过渡方式，形状不一致是应加过渡区段。（5）采用与车身横断面形状相吻合的裙板遮住车下设备，以减少空气阻力，也能防止高速运行下溅起的沙石打坏车下设备。（6）列车表面光滑平整，无明显的凸出和凹陷。（7）两车辆连接处采用橡胶大挡风，与车身保持平齐，避免形成空气涡流。（8）列车受电弓外形具有良好的空气动力学性能。
5.4 车体结构的轻量化技术
轻量化主要有三大优点：一是节能；二是减小对轨道的破坏；三是改善振动噪声引起的环境问题。节能主要体现在牵引和制动消耗的能量上，重量越轻，所需牵引和制动功率就越小。列车超重，对轨道的振动冲击越严重，易造成轨道的破坏。重量越大，振动噪声越大。
要想实现车体的轻量化，主要有2个办法：一是选用新型的轻质材料，而是优化结构设计。目前车体轻量化材料一般选用耐候钢车体、不锈钢车体、铝合金车体等。
5.5 车内设备的轻量化技术
车内设备首先要满足防火阻燃的要求之后再考虑轻量化。车内设备约占车体总质量的20%，所以车内设备轻量化对车体轻量化具有重要意义。
车内设备均可采用轻合金或高分子工程材料或复合材料，使设备重量大大减轻。
5.6 转向架结构轻量化技术
降低转向架自重是高速转向架技术开发的一个重要方面，它对改善车辆振动性能和减小轮轨之间的动力作用均有显著效果。国外高速转向架轻量化的主要措施之一是采用无摇枕结构，此外还有很多轻量化措施。
通过对车体结构、转向架结构、车内设备及其它设备在选材和优化结构设计上采取措施，可使车辆自重（轴重）明显减轻。
6 车体气密性及隔音技术
6.1 车体气密性
我们在坐车时经常会产线这样的状况，当列车驶入隧道时，我们会感到耳鸣，甚至感到疼痛。这是因为高速列车再通过隧道时，车体结构上要承受较大的交变压力载荷。这种压力变化还会引起车内压力的变化，从而使乘客产生耳鸣、疼痛感，严重时甚至会击穿耳膜。所以高速车辆必须保证良好的气密性。
6.2 隔音技术
减少车内的噪音，一是减少噪声源发出的噪声强度，二是提高车体的隔音性能。（1）消弱噪声源发出的噪声强度：在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，这样可以有效的降低轮轨摩擦产生的噪声；车体外形设计成流线型，车体表面平整、光滑都有利于减小空气与车体的摩擦声；采用橡胶风挡，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音、驱动装置等设备的振动噪音。（2）提高车体隔音性能：采用双层墙结构，可增加隔音量；在车体金属表面涂刷防震阻尼层，使钢结构的声频震动转化为热能消耗掉；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；而且提高车体气密性也可以起到隔音作用。
7 防火安全技术
7.1 防火系统设计原则
在全封闭、高速的的动车组列车上如果发生火灾，情况会是非常危险的。所以动车组上的防火技术非常重要。
高速列车防火系统设计原则是：系统集成、预防为主、应急对策、以人为本。
7.2 防火结构设计
（1）要选用防火阻燃的材质：车辆使用的耐火材料，主要是指阻燃、低烟、低毒的高分子材料和耐火涂料；根据车型位的不同选择不同等级的防火、防烟毒材料。（2）紧急设备：车门除自动开关外应设有手动开关，车窗上应设有应急手锤，发生事故时旅客可自行脱离现场。
7.3 火灾预测和灭火装置设计
（1）车体内应设有烟雾报警器，并与地面防火系统联防。（2）每个拖车乘务室应设置一个手动的火灾报警按钮。（3）每个列车内应设有一个6L便携式喷雾灭火器和一个6kg干粉灭火器。
8 结语
高速铁路以其安全、舒适、快捷的优点深得人心，符合现代人出行的需要。再加上动车组的节能环保，必将在未来快速发展，成为人们出行的首选交通工具。中国人口众多，客流量大，高速铁路的发展必将改善客流密度，使人们出行不在困难，加快经济发展，使我们的国家更加富强。
