新一代高速动车组车体结构创新设计.pdf

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1、新一代高速动车组车体结构创新设计安治业：中国铁路总公司安全监督管理特派员武汉办事处，工程师，湖北武汉，450070赵红伟：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，工程师，山东青岛，266111田爱琴：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，高级工程师，山东青岛，266111摘要：为满足因速度提升带来的车体评价标准改变，新一代高速动车组车体在cRH型动车组成熟结构基础上进行结构优化设计。仿真和试验结果表明，新一代高速动车组车体结构在轻量化、强度、振动模态、空气动力学和动应力测试等方1车体结构优化设计面具有优异的性能，结构安全可靠。关键词：高

2、速动车组；车体结构；轻量化；强车体由司机室(仅头车)、底架、侧墙、车顶和度；振动模态；空气动力学端墙组成。司机室采用接近旋转抛物体特征的流线形造型，车体表面进行平顺化设计，具有空气动力学性能；中图分类号：U266．2文献标识码：A底架为边梁承载的无中梁形式铝合金焊接结构，车下设文章编号：1001—683X(2014)1O一0042—05备采用横梁滑槽吊挂方式，便于设备安装；侧墙和车顶为大型超薄中空铝合金型材的通长拼焊结构；端部牵枕缓使用高强度铝合金型材焊接结构，强化局部承载能力，根据车内设备布置的需求，端墙分为固定式和活动式两

3、种。CRH2A原型车体设计速度为275km／h，轴重14t，车车体强度按EN12663《铁路应用一铁路车辆车体结体为整体承载的薄壁筒形结构，由大型超薄中空铝合金构要求》标准设计，气密强度按±6kPa设计。整备状态型材焊接而成。车体结构成熟先进，设计寿命20年，已下车体振动频率大于10Hz，保证车体和转向架的垂向主经过了近l5年的线路运行考核，依然保持着良好性能。频共振峰错开。车体结构满足1200万km或20年使用寿新一代高速动车组车体结构在CRH型动车组车体基础命的要求。上进行改进设计，保持原车型主体结构形式和轻量化、1．1司

4、机室结构大刚度、等强度的特点。新一代高速动车组速度提升至司机室结构由头部骨架、气密隔墙及焊件、窗骨架350km／h，轴重提升至15t，由此带来气密强度、振动冲及电线支架和焊件组成。头部骨架由纵骨架和横骨架相击、空气动力学等问题，在车体结构设计中，经过数值互插接组焊而成，外部焊接蒙皮。为提高成型精度，所计算、台架及线路试验等多种手段，循环优化，对车体有铝合金板梁均采用数控加工，外敷蒙皮采用分幅模压强度、气密强度、局部模态、气动外形及外表平顺化等和涨拉成型工艺。车窗、车门三维骨架由铝合金挤压型方面进行改进设计，全面予以解决。材经模

5、具加工后制成，保证门窗安装精度和承载强度。．42．‘二苎cH

6、ESERA／／_AYs2014／10为满足因速度提升带来的气密载荷值增加，司机室结构改为中空型材；结构主要改动如下：(2)侧墙和边梁连接部位的侧墙型材轮廓线改为(1)增加司机室蒙皮板厚；圆滑过渡，增加该部位型材的刚度，同时提高车体菱形(2)改进气密隔墙，板梁结构改为双层中空型材。模态频率。为更好的提升车体空气动力学性能，对司机室轮廓为了提高车体模态和局部模态，底架地板由原来的进行了截面优化，为旋转抛物体特征的楔形结构，纵断单板凸筋结构改为双层中空型材；提高局部模态频

7、率，面双拱形、水平断面扁梭形(见图1)。型材内壁敷热熔性减振材料，衰减车体振动和噪声，提升乘客乘坐舒适度。1．4车顶结构车顶结构主要由7块大型通长中空挤压型材焊接而成。通长挤压型材上适当位置设通长的T形槽或焊接铆接连接骨架，用于顶板等内装部件的安装。侧顶处的两块型材为变截面设计。在车顶工作的人员每隔750mm施加1O0kg集中载荷时，车顶结构具有足够强度，以支撑图1头车三维形线图该载荷而不会产生永久性变形。1．2底架为满足气密载荷值的提升，车顶结构主要改动如下：底架结构主要由牵引梁、枕梁、缓冲梁、边梁、横(1)车顶结构型材中部

8、改为变截面，增加了车顶梁和双层中空地板等结构组成。边梁及地板由长大铝合刚度，控制车顶垂向变形；金型材纵向焊缝整体拼接而成；中部与端部地板保留高(2)侧顶圆弧处改为变截面设计，增加该部位刚度差，为空调风道、内装、转向架及车下设备保留设计度，显著提升侧墙和车顶刚度，控制其在气密载荷作用空间；车下安装设备采用特殊螺栓吊挂方式，保证运用下的变形量。安全和安装方便。1．5端墙结构为满足EN12663中纵向压缩力(1500kN)的要端墙结构分为带活门的端墙结构和固定端墙结构，求，底架部位的优化设计主要在于：主要由门框、端角柱、端顶弯梁和端

9、墙板(中空型材)(1)增加牵引梁刀把位置上下翼面的宽度和补板；等组成。端角柱和门框为型材焊接结构，端顶弯梁为拼(2)在高低地板处连接部位增加纵向梁，使该部位有焊结构。中空铝型材之间相互插接，端角柱和门口立柱更大的传力截面，降低该部位因高低差导致的应力集中；采用搭接结构，侧顶圆