动车组车体与车内设施课件

,项 目,动车组车体与车内设施,高速铁路,项 目动车组车体与车内设施 高速铁路,1,车体是供旅客乘坐的地方。为了使旅客在高速运行条件下拥有较好的乘座舒适度，高速铁路客车车体必须具有质量轻、运行阻力小、重心低、气密性和隔音性能好、防火措施严格等特点。根据内部设施和乘座舒适度的不同，高速铁路客车的客室有多种布置形式，在客室中还设有其他设施，如快餐厅、小卖部、酒吧、电话间、哺乳室及影像娱乐室等。目前，在我国线路上运行的高速铁路客车均采用8辆编组构成的动车组形式，也可在运营需要时由2列8辆短编组连挂成1列16辆长编组，一般包括一等座车、二等座车、餐车、为残疾人使用而设置的座车等车型。在客室座席的安排与布置上，列车普遍采用单面可旋转座椅，这样无论列车向哪个方向运行，旅客通过调节座椅的朝向，均可面朝列车前进的方向。该座椅布置方式的另一个优点是座椅后背的倾斜角度可调节，使旅客乘坐较舒适，同时也避免了双向座椅面对面带来的尴尬。,延迟符,车体与车内设施,车体是供旅客乘坐的地方。为了使旅客在高速运行条件下拥有较好的,2,列车空气动力学是高速铁路客车设计不可回避的重要课题，特别是车体外形设计与列车空气动力学密切相关。列车头型设计非常重要，好的头型设计可以有效地减小运行空气阻力、列车交会压力波和解决高速列车运行稳定性的问题。因此，在车体外形设计上必须考虑以下几个方面：,（1）车体横截面设计成腰鼓型。主要考虑列车交会压力波及气动侧向力、侧滚力矩的作用。,（2）车体外表面平整、光滑。车体外表面尽量减少突出物，如车体侧门采用塞拉门，它可与车体外表面保持平滑一致。,（3）车辆底部形状对空气阻力的影响很大，为了避免车体地板下部设备部件外露，普遍采用封闭外罩，以减小阻力。列车流线型的车体外形如,图3,-,1,所示。,延迟符,1,.1 高速铁路客车车体,1.流线型的车体外形,列车空气动力学是高速铁路客车设计不可回避的重要,3,延迟符,延迟符,4,延迟符,1,.1 高速铁路客车车体,减轻列车质量是降低高速列车对牵引功率的需求，实现高速运行的重要措施；同时也是减轻轴重，减小轮轨作用力的需要。实现结构轻量化的途径主要有两个：一是采用新材料，二是合理优化结构设计。当前高速列车的车体结构通常采用不锈钢或铝合金材料制造。车体结构采用不锈钢进行制造，可以不考虑腐蚀预留量，从而达到减重的目的。据估计，用不锈钢制造的车体结构可以比用普通钢制造的车体结构减轻质量30%40%。,为了进一步减轻质量，改善隔声性能，以及便于设计、制造，国外已开始试用纤维增强塑料夹层结构代替金属制造车体。纤维增强塑料具有质轻、比强度高、疲劳强度高、裂纹扩展速率低、结构阻尼性好、隔热性和耐蚀性好等优点。其缺点是弹性模量低，抗弯扭刚度比金属差，价格高。若用碳素纤维制造车体，则会比铝合金车体减重30%，这是下一代高速铁路客车车体的理想材料。,2.轻量化设计,延迟符1.1 高速铁路客车车体减轻列车质量是降低高速列车对,5,为了提高乘座舒适度，控制振动和噪声，车体应具有合理的动态特性。随着车速的提高，由线路不平顺引起的随机激扰频域加宽，导致车辆垂向和横向的振动加速度增大，并通过转向架作用于车体，以较高频率激励出车体的弹性振动。为了降低车内噪声，一方面要削弱噪声源发出的噪声强度，如在车轮上安装消音器，开发弹性车轮，采用流线型车体外形并保持车体外形的光滑平整，以及采用橡胶风挡减少撞击声，等等；另一方面要提高车体的隔音性能，如在车体金属表面涂刷防振阻尼层，以减小固体声；另外，可以采用双层墙结构，使其隔音量增加45 dB；此外，还可采用带空气层的双层车窗，以提高车窗的隔音量。,1,.1 高速铁路客车车体,3.动态特性合理,为了提高乘座舒适度，控制振动和噪声，车体应具有合理的动态特性,6,提高了车体的气密性,延迟符,1,.1 高速铁路客车车体,4.提高了车体的气密性,为了降低压力波动的反应，必须提高车体的气密性。高速列车通过隧道或在运行中与其他列车会让时，车体表面将受到变化幅度为正负数千帕的瞬时压力。压力波动反映到车厢内，旅客会感到不适。为了解决这个问题，必须提高车体的气密性，使车厢内的压力不受车体外部压力的影响。,提高了车体的气密性延迟符1.1 高速铁路客车车体4.提高了,7,（1）车体金属结构采用连续焊，不能施焊的部位用密封胶密封。,（2）车窗的结构要保证密封的可靠性与耐久性，承受压力波时不变形，不被破坏。,（4）对空调环控设备设立压力控制，如在客室进排气风口安装压力保护阀，在排气风道中安装带节气阀的排风机，安装压力保护通风机，主要目的是既保证正常的通风换气，又保证车内压力变化在允许范围内。,（5）采用密封式集便厕所。,延迟符,1,.1 高速铁路客车车体,为了达到上述目的，高速铁路客车车体应进行如下密封处理：,4.提高了车体的气密性,（3）侧门采用密封性良好的塞拉门，通过台、风挡、端墙门都采用密封结构。,（6）对直通车外的管路和电缆孔采取密封措施。,（1）车体金属结构采用连续焊，不能施焊的部位用密封胶密封。（,8,安全,延迟符,1,.1 高速铁路客车车体,5.注重安全,在保证乘座舒适度的前提下，更要注重安全。从被动安全性考虑，为了降低车辆碰撞事故的损失，车体需采用耐撞性设计。高速旅客列车的行车速度远远高于普通列车，因而高速旅客列车的碰撞速度一般也较高。传统列车的设计是考虑车体结构不受损伤，其所受载荷由最恶劣条件下的载荷值乘以一定的安全系数而确定，车体结构在此载荷下不允许有永久变形，但对能量吸收没有特殊要求。这种结构设计将车体设计成一个近似的刚性体，当发生列车碰撞事故时，碰撞能量完全由车体自身来消化，车体不但可能被严重挤压或被其他物体贯穿，而缩小了旅客的生存空间，而且会产生,较大的加速度脉冲，使旅客有遭受车内其他设备或行李打击的可能性，使旅客与车内设备发生二次碰撞的危险性变大。为了使事故造成的损失最小化，在设计车辆时需要考虑车辆的耐撞性，并根据耐撞性的设计思想研制对车体能起较好防护作用的耐碰撞车体结构。耐撞性车体的设计主要是指耐撞性车体吸能结构的设计，应使该结构在满足正常运行的条件下具有足够的强度和刚度，并具有良好的传递纵向力的性能，即当在高速下发生碰撞事故时，结构能在一定冲击力下产生较大的变形，并能吸收足够的冲击动能，将冲击动能尽可能地转化为结构的塑性变形。,安全延迟符1.1 高速铁路客车车体5.注重安全在保证乘座舒,9,为保证列车的密封性及减小车内噪声，高速铁路客车都采用固定车窗，且车体均采用气密性好的结构，这就必须要很好地解决车内的通风换气问题。当外界气温变化时，车内应保持一定的温度和相对湿度，为旅客创造舒适的旅途生活条件。车内空气环境控制系统通常称为空气调节系统，它是列车的“呼吸器官”，其设置的主要目的是在任何气候和行驶条件下，通过强迫通风、人工制冷和采暖的方法调节车内的温度、湿度、气流速度等参数指标，从而为旅客提供舒适的车内环境。车内空气环境控制系统为实现上述目的，通常由通风系统、制冷系统（空气冷却系统）、供暖系统、空气加湿系统和自动控制系统组成，另外还包括车内空气压力波动控制系统、应急系统等。,延迟符,1,.2 高速铁路客车车内设施,1.车内空气环境控制系统,为保证列车的密封性及减小车内噪声，高速铁路客车,10,（1）通风系统。,通风系统的作用是将车外的新鲜空气吸入并与车内的再循环空气混合，在滤清灰尘和杂质后，压送分配到车内，同时排出车内多余的污浊空气，以保证车内空气的洁净度及合理的流动速度和气流组织。通风系统通常由通风机组、空气过滤器、新风口、送风道、回风口、回风道及排废气口等组成。,（2）制冷系统。,制冷系统的作用是在夏季对进入车内的空气进行降温、减湿处理，使夏季车内空气的温度与相对湿度保持在规定的范围内。为保证制冷系统安全、有效地工作，制冷系统除配置有压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置外，还配有贮液器、干燥过滤器、气液分离器等辅助设备。夏季，通风机将吸入的车内外的混合空气经蒸发器冷却后送入车内，以达到降温的目的。由于蒸发器的表面温度通常低于空气的露点温度，因此空气中的部分水蒸气就凝结成了水滴，使空气在被蒸发器冷却的同时也得到了减湿处理，从而保证了夏季客室内的空气湿度在要求的范围内。,延迟符,1,.2 高速铁路客车车内设施,1.车内空气环境控制系统,（1）通风系统。通风系统的作用是将车外的新鲜空气,11,（3）供暖系统。,供暖系统的作用是在冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热，以保证车内空气的温度维持在规定的范围内。供暖系统通常由空气预热器和空气加热器组成。冬季，通风机将吸入的车内外空气经过空气预热器的预热后送入车内，同时，车内加热器对车内的空气进行加热，以补偿车体和门窗的热损失。,（4）空气加湿系统。,空气加湿系统的作用是在冬季车内空气的相对湿度较低时对空气进行加湿，以保证车内空气的相对湿度维持在规定的范围内。目前，我国不在一般车辆的空调装置中设置加湿系统，仅在某些高级公务车及有特殊要求的车辆上才设此系统。加湿最简单的方法是采用电极加湿器。,（5）自动控制系统。,自动控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调地工作，以使车内的空气参数控制在规定的范围内，同时对空调装置起到自动保护作用。控制系统一般由各用电设备的控制电器、保护元件及仪表等组成。,延迟符,1,.2 高速铁路客车车内设施,1.车内空气环境控制系统,（3）供暖系统。供暖系统的作用是在冬季对进入车内,12,高速铁路客车在通过隧道或两列车会车时，车外的空气压力会大幅度变化。例如，列车进入隧道时会产生“活塞”效应，列车前部的墙板所承受的空气压力大大增加，而列车尾部处于负压作用下，该压力的变化与行车速度、列车长度、隧道长度、列车与隧道的断面积比有关。两趟列车在隧道内会车时，车外的空气压力变化最大，当行车速度为200 km/h时，车外的空气压力变化为3.2（头部正压）-4.9（尾部负压）kPa；当行车速度为280 km/h时，车外的空气压力变化为3.9-5.9 kPa。,由于车体结构不能做到完全密封，因此车内的空气压力会随着车外空气压力的变化而上下波动。车内的空气压力对乘座舒适度，尤其是“耳感不适”有很大影响。当车内的空气压力在-0.2 kPa以下时，开启车门时会有“耳感不适”的现象产生；当车内的空气压力在0.2 kPa以上时，同样也会存在开启车门时的“耳感不适”的现象；若车内的空气压力超过0.5 kPa，则车门一打开，旅客将感到极度不适。,延迟符,1,.2 高速铁路客车车内设施,2.空气压力波动控制系统,高速铁路客车在通过隧道或两列车会车时，车外的空气,13,为了减少压力波的影响，保证乘座舒适度，一方面，高速车辆必须采取良好的空气压力密封措施，列车空调装置的进（排）气口应避开低压区或涡流区布置；另一方面，需要加装可控的间歇或连续作用式进（排）气控制装置，以便在车外的空气压力发生变化时调节进（排）气口的工作状态，防止车内的空气压力变化过大，并保持一定的正压（一般不小于30 Pa）。另外，处于列车前部的车体在外界正压力的作用下排气阻力增加；处于列车尾部的车体在外界负压的作用下，新风风机的进风阻力增大。为了保证列车在车外空气压力变化很大的情况下仍能正常地进行通风换气，同时避免通过换气口将车外空气压力的变化传入车内，引起旅客“耳感不适”，国外高速铁路客车的通风换气装置都被设计成可控式，我国CRH2型动车组也在空调系统中采用了连续换气装置。,延迟符,1,.2 高速铁路客车车内设施,2.空气压力波动控制系统,为了减少压力波的影响，保证乘座舒适度，一方面，高,14,长期以来，铁路客车普遍采用直排式卫生系统，在列车运行中飞溅出的污物不仅污染铁路沿线的环境，而且造成轨道及其零部件严重锈蚀、道床板结，危害线路，并且，直排式卫生系统也不能满足高速列车较高的气密性要求。因此，目前高速铁路客车普遍采用真空式的密封卫生系统，该系统包含一个车下悬挂的污物箱，用来收纳列车运行过程中产生的污物。目前，国内外铁路客车普遍采用的真空集便系统主要包括以下几种类型：,