动车总体结构设计分析.docx
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动车总体结构设计分析
摘要
由于铁道运输具有速度快、运量大、耗能低、污染轻等诸多优点，因此一直都是世界各国现代化交通运输体系中最为重要的运输手段，在国民经济的发展过程中起着主要的作用，为了促进经济的发展，一直通过提升本国轨道交通技术装备现代化水平，不断提高机车车辆的运行速度。
在这方面要解决高速轮轨关系、高速转向架、大功率牵引、制动控制、可靠性和安全性等方面的设计理论和技术。
本次设计为动车总体的设计分析。
根据动车的特点，设计的动车主要内容包括：
不锈钢车体，最大限度地实现车体轻量化,并对车体内外要求设计及其校核；高速转向架是列车高速运行最重要的基础条件之一，主要考虑了轻量化和耐腐蚀设计,保证列车高速稳定运行时承担列车的减振减噪作用；作为承载结构，要保证结构的强度安全可靠性；选择高速列车的牵引系统，通过牵引控制系统不但可以提供高速列车的牵引力；而且要提供制动力；在选择列车速度不断提高的情况下，还必须在规定的时间和距离内停车，依靠传统的制动方法已经不能解决高速列车的制动问题，制动系统的好坏和制动能力的大小直接关系到列车能否安全运行。
通过动车具有先进、经济、适用、可靠的技术特点进行全文设计。
关键词高速；经济；可靠
Abstract
AsRailwaytransportwithhighspeed,largecapacity,lowenergyconsumption,lightpollution,andmanyotheradvantages,hasbeenoneofthemostimportantmeansoftransportintheworldofmoderntransportationsystem,andplaysamajorroleinthedevelopmentprocessofthenationaleconomy.Inordertohastenthespeedofeconomicdevelopment,wealwayshavetoupgradetechnologyofrailtransportation,modernizationlevelofequipmentandconstantlyimprovetheoperatingspeedoflocomotivesandrollingstock.Inthisfieilshouldpayourattentionstohastentheabilityofdesigntheoryandtechnologyofhigh-speedofwheel-track,high-speedofbogies,tractionpower,brakecontrol,reliabilityandsecurity.
Thislayoutisaboutanalysistotheoveralldesignofcardynamic.Accordingtothecharacteristicsofcardynamic,thisdesignmainlyincludes:
developmentofstainlesssteelbody;toachievethemaximumbodylightweightandhigh-speedtrainbogies’operationofputtingdownthevibrationandnoise;toensuresafetyandreliabilityofstrength;thechoiceofhigh-speedtraintractionsystemtoprovidehigh-speedtraintractionandprovidepoint-force;Choosethetrainspeedcontinuouslyimprovethecircumstances,itisalsonecessaryinasettimeanddistancefromtheparking,relyingonthetraditionalmethodofbrakinghasnotsolvetheproblemofhigh-speedtrainbraking,brakingandbrakingsystemwillhaveadirectbearingonthesizeofcapacityTrainscanruntosafety.Bymovingvehicleswithadvancedandmature,economic,applicable,reliablecharacteristicsofthetechnicaldesignofthe
Keywords:
high-speed;economy;reliable目录
第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.....1
1.1动车的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.....1
1.2现有动车的整体概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.2.1供电系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.3
1.2.2动车主要参数及配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2.3本章设计内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.7
第2章车体结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．...8
2.1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．....．8
2.1.1车体的简介....................................................8
2.1.2车体的主要参数................................................9
2.1.3车体主要材料..................................................9
2.2车体的主要结构......................................................9
2.2.1侧墙结构......................................................9
2.2.2端墙结构.....................................................13
2.2.3车顶结构.....................................................17
2.2.4车头结构.....................................................19
2.3小结...............................................................19
第3章车内主要装置设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．20
3.1车内环境的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．20
3.2车内部分装置设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.2.1车内环境设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．21
3.2.2室内地板设计.................................................23
3.2.3车窗车门结构设计.............................................24
3.2.4车座的设计...................................................25
3.2.5厕所、盥洗室设计..............................................27
3.3小结...............................................................27
第4章转向架选型......................................................28
4.1转向架的概述.......................................................28
4.2动车转向架的要求...................................................29
4.2.1概要.........................................................29
4.2.2转向架承载力要求.............................................29
4.2.3转向架的稳定要求.............................................30
4.3转向架的选择.......................................................31
4.3.1转向架的基本结构特征.........................................31
4.3.2转向架结构特点...............................................32
4.3.3转向架设计参数...............................................32
4.4小结...............................................................34
第5章制动系统选型....................................................36
5.1制动系统概述.......................................................36
5.1.1减速器.......................................................36
5.1.2制动系统的类别...............................................37
5.1.3动车制动系统设计要求.........................................38
5.2制动系统的制动控制.................................................39
5.3制动系统参数探讨...................................................43
5.3.1制动计算.....................................................43
5.3.2制动盘功率计算...............................................46
5.4小结..............................................................46
第6章电器装置选型...................................................47
6.1电器装置概要.......................................................47
6.1.1换气.........................................................47
6.1.2空气设备.....................................................47
6.2电气装置的供电系统.................................................48
6.2.1规格.........................................................48
6.2.2构造及其作用................................................49
6.2.3空调装置构成.................................................50
结论...................................................................54
致谢...................................................................55
参考文献...............................................................56
第1章绪论
1.1动车的概述
所谓动车就是由动力车和拖车或全部由若干动力车长期固定地连挂在一起组成的车组，1964年10月1日，世界第一条高速铁路——日本的东海道新干线正式投入运营，时速达到210km/h，突破了保持多年的铁路运行速度的世界纪录，从东京至大阪只需运行3小时10分钟。
之后，法国在1981年建成了它的第一条高速铁路TGV东南线，列车时速达到270km/h；后来又建成了TGV大西洋线，时速达到300km/h；1990年5月13日试验的最高速度已达到515.3km/h，可使运营速度达到400km/h。
生产力的发展，社会的进步，呼唤速度更快，容量更大的现代交通运输方式，这种需求为现代交通运输方式的发展提供了技术条件和市场；而现代交通运输的发展又大大促进了生产力的发展和社会进步。
运输市场的竞争最主要的就是速度的竞争，21世纪的航空业大发展，高速公路异军突起，高速铁路方兴未艾的社会背景，必须把速度作为参与市场竞争的主要手段，并努力提高自身的运行速度。
由于铁路运输具有速度快，运量大，能耗低，污染轻，安全性好等优点，因此一直都是世界各国现代化交通运输体系中最为总要的手段，在国民经济的发展过程中起着“中流砥柱”的作用。
世界上许多发达国家为了促进经济的发展，一直通过提升本国轨道交通技术装备现代化水平，不断提高机车车辆的运行速度，打造本国的高速列车。
高速列车是当今世界高新技术的集成，包括高速轮轨关系，高速转向架，大功率牵引，制动控制，列车运行控制，空气动力学工程，可靠性和安全性等高科技术。
动车主要在中国新建的300km/h速度等级的客运专线上运营，并能在中国铁路200km/h速度等级新建的客运专线上以200km/h速度级正常运行,下面将对动车的国内外的发展做简要的介绍。
1.国外动车的发展
1964年10月1日，世界第一条高速铁路东京——大阪的东海道新干线建成通车，最高速度210km/h；相继建成山阳、东北、上越、长野等新干线，形成了纵贯日本本土的高速铁路网，最高运行速度达到300km/h。
法国TGV高速列车，1969年11月，法国研制成功了第一代ETG型燃气轮动车组，最高试验速度达到248km/h。
最高速度300km/h，线路最高试验速度515.3km/h。
德国ICE高速列车于1985年试制成功2动3拖ICE/V试验型高速电动车组。
同年试验最高速度达317km/h。
1988年5月ICE/V型列车又在汉诺威——维尔茨堡新建高速线上创造了406km/h的世界速度最高记录。
瑞典X2000型摆式高速列车，首先是采用主动式倾摆车体技术；其次是采用径向自导向转向架技术；第三个技术是采用三相交流传动技术，这也是当今世界上高速列车普遍采用的先进技术。
韩国KTX、HST型高速列车，以310km/h的运行速度进行了试验后，280km/h的最高运营速度得到正式批准，路线为汉城——釜山。
2.我国动车的发展
从1998年我国第一列动车在南昌铁路局运营以来，目前已有几十列动车奔驰在全国万里铁道线上，成为铁路运输一道亮丽的风景。
动车的运营，不仅为我国中短途客运增加了一种新型的铁路交通工具，更重要的是它为铁路运输带来了新的活力。
动车虽然在我国真正投入商业运营的时间并不长，但其良好的发展前景已被国内外普遍看好。
国外经验表明，除了中长途运输外，在中短途运输、大城市近郊、大城市与卫星城市之间，铁路客运的作用仍然不可忽视。
随着我国城市化进程的持续发展和城市化水平的不断提高，城市的数量不仅要增加，城市的规模也在不断扩大，未来城际间的客运市场潜力巨大。
蓝箭：
由蓝、灰、白三色组成，型号为“蓝箭”的流线型交流传动电动车组由一个动力车、六个拖车（其中一辆为控制拖车）组成，设计最高时速为305公里。
中原之星：
是160km/h动力分散型交流传动电动车组是为了满足人们对舒适、快捷的旅客运输越来越高的要求而诞生的。
中华之星：
是采用交直交电力牵引，由分别编组在头部和尾部的两个动力车以前拉后推的方式推挽运行；列车由2辆动力车和9辆拖车组成，中间拖车包括2辆一等座车，6辆二等座车，最高运营速度为270km/h。
“先锋”号：
是我国第一列时速200公里的电动列车车组，“先锋”号是我国首列动力分散型交流传动电动车组，也是目前国内速度最高的电动车组。
它由两个单元组成，每个单元3节车厢，其中两节车自带动力，另一节车为拖车。
1.2现有动车的整体概括
1.2.1供电系统
以下是300km/h时动车的供电系统：
供电制式：
单相交流25kV、频率50Hz
供电方式：
AT2×25kV、直接1×25kV
接触网电压：
标称电压25kV；
长期最高电压27.5kV；
瞬时（5min）最高电压29kV；
设计最低工作电压20kV；
瞬时（10min）最低电压17.5kV。
接触网采用全补偿简单链型悬挂或全补偿弹性链型悬挂。
接触线额定张力：
不小于25kN。
接触线悬挂点高度：
5300mm。
接触线最低点高度：
不小于5150mm。
接触网结构高度：
不小于1400mm。
接触线高度变化:
CRH3能在满足250km/h条件的网下以250～300km/h运行，但有限制：
接触网名义高度为5300mm和接触网名义高度公差为-0mm/+30mm。
接触网跨距:
标准跨距60m。
最大跨距不小于65m。
最小跨距不小于8m。
高速正线接触线采用铜合金材质导线。
接触线最大风时对受电弓中心的偏移不大于400mm。
分相供电区长度23～58km。
相分段上的中性段总长度不大于190m,其中，无电区长度约为100m。
列车过分相为自动实施过分相作业。
1.2.2动车主要参数及配置
1．编组结构
动车由8辆车组成，其中4辆动车4辆拖车；首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，两列动车组可连挂运行，编成后结构如下图1-1。
图1-1编成结构
2．车辆尺寸及重量
总长：
201.4m
头车长度：
25.7m
中间车长度：
25m
车体宽度：
3.38m
车体高度：
3.7m
适应站台高度：
1.25m
编组总重为：
345t
3．车内布置
全列车有1辆一等车和7辆二等车。
一等车内座椅2+2布置，二等车2+3布置。
座席为旋转式可调靠背座席。
一等车座席宽475mm，座间距1160mm，过道宽600mm二等车座席宽440mm，座间距980mm，过道宽600mm。
全列车定员610人，一等车座席51人，二等车座席504人，二等座车/餐车座席55人，定员布置如下表1-1。
表1-1定员布置
车厢顺位
1
2
3
4
5
6
7
8
定员
55
100
85
100
55
100
51
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（1）车厢布置，在单号车厢内设卫生间、小便间和盥洗室，5号车为餐车、座合造车，设置咖啡机、微波炉、冰箱等，设置饮食用简易餐桌､椅子，设置可以提供饮食服务的区域，设置广播、联络电话设备。
（2）各车设有广播系统，设视频系统。
（3）单号车厢设有带滑门的坐式厕所、洗面室及带折叠门结构的小便室，在厕所设置节水型清水冲洗式污物处理装置的便器设备、洗手器、紧急呼叫按钮、厕所纸支架（带备用厕所纸盒）、镜子、垃圾桶、便座垫支架、物品架及排气装置；7号车坐式厕所还设置用于更换尿布的折叠床及带温水冲洗下身装置的便座；各厕所装有带检测传感器的臭氧发生除臭器；为残疾人设一个座式厕所；污物箱容积：
700升（两车一个）；水箱容积：
700升（两车一个）。
（4）门窗
客室分隔门设置使用光电开关检测的自动开关电动式分隔滑门；通道滑门，对于8辆编组，在2～8号车的通道车端部设置有防火性能的不锈钢材质的手动开关门（采用1mm的不锈钢板）,门在全开、全闭时可锁闭。
4．空调
空调装置采用准集中式空调系统，R22制冷剂。
具备空气高低压开关保护功能。
5．车端设备
（1）车钩缓冲装置
动车两端设有全自动车钩，带空气连接和电气连接器，可在司机室操纵两列动车组之间进行自动联挂,车辆间设密接式车钩装置、风挡及空气、电的连接设施等，主要技术参数如下：
压缩载荷：
约310t（约3040kN）
拉伸载荷：
约160t（约1570kN）
车钩中心高度：
轨道面上1000
mm。
救援回送时采用过渡车钩。
（2）车间连接风挡：
内风挡为密封式橡胶风挡。
衰减系数50kN/m/sec左右。
（3）其他连接:
包括高压/低压电缆、控制和通信线以及动车组空气管路。
6．车体结构
车体采用铝合金结构，车门处地板距轨面高度1300mm，侧门采用滑门，不设脚蹬。
动车组适应站台高度：
1100mm～1200mm。
7．转向架
转向架为两轴无摇枕转向架，一系悬挂采用单组钢弹簧及单侧拉板定位，二系悬挂采用空气弹簧及橡胶堆。
磨耗形车轮踏面。
主要技术参数如下：
最大轴重：
14t以下
固定轴距：
2500mm
车轮直径：
φ860mm （磨耗到限φ790mm）
动力转向架重量：
7.5t以下
拖车转向架重量：
7.0t以下
8．制动系统
紧急制动使各车产生按速度进行两级调整的纯空气制动作用：
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