鐵路運(yùn)輸客運(yùn)的高速化已經(jīng)成為現(xiàn)代交通運(yùn)輸領(lǐng)域的趨勢。高速鐵路是龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，被稱作大國技術(shù)，集合了多學(xué)科、多領(lǐng)域的高新技術(shù)，集中展示綜合國力、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和自主創(chuàng)新能力。高速列車是高速鐵路的關(guān)鍵子系統(tǒng)，與高速鐵路其他五個(gè)子系統(tǒng)（工務(wù)工程、通信信號(hào)、牽引供電、運(yùn)營調(diào)度、旅客服務(wù)）之間存在輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系、流固關(guān)系、電磁兼容等典型耦合關(guān)系。其中，高速列車是高速鐵路的核心技術(shù)之一，其自身也是多學(xué)科、多系統(tǒng)、多部件的集成。高速列車融合了系統(tǒng)集成技術(shù)、高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)、高強(qiáng)輕型車體結(jié)構(gòu)技術(shù)、交流傳動(dòng)技術(shù)、復(fù)合制動(dòng)技術(shù)、減阻降噪與密封技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、空調(diào)通風(fēng)技術(shù)等一系列當(dāng)代最新技術(shù)成果。其中，高速列車總體設(shè)計(jì)是各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入及貫穿主線，目的是確保高速鐵路各子系統(tǒng)之間、高速列車自身各系統(tǒng)之間的相互兼容、整體優(yōu)化。
在學(xué)生培養(yǎng)和知識(shí)傳播過程中，教材建設(shè)是必不可少的重要環(huán)節(jié)，尤其是在現(xiàn)代技術(shù)與知識(shí)不斷更新的狀況下，編寫動(dòng)車組車體實(shí)踐的教材顯得尤為迫切。青島四方機(jī)車車輛股份有限公司聯(lián)合北京交通大學(xué)車輛工程專業(yè)，以高速動(dòng)車組設(shè)計(jì)制造流程及方法為基礎(chǔ)，并結(jié)合北京交通大學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫了本教材。
本書作為車輛工程專業(yè)卓越工程師計(jì)劃系列教材之一，主要介紹了車體結(jié)構(gòu)、車體附屬設(shè)備、設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)方法和檢修技術(shù)等內(nèi)容。全書分為8章。第1章介紹了高速動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、部件結(jié)構(gòu)；第2章介紹了車鉤緩沖裝置、前罩開閉機(jī)構(gòu)、前頭排障裝置、受電弓導(dǎo)流罩、車下設(shè)備艙、防爬裝置等車體附屬設(shè)備；第3章介紹了車體性能設(shè)計(jì)驗(yàn)證與相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)；第4章介紹了頭型設(shè)計(jì)方法、空氣動(dòng)力學(xué)仿真分析技術(shù)，以及氣動(dòng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)、氣動(dòng)噪聲風(fēng)洞試驗(yàn)、動(dòng)模型試驗(yàn)和空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)車線路試驗(yàn)等試驗(yàn)驗(yàn)證方法；第5章介紹了被動(dòng)安全的相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、吸能元件與結(jié)構(gòu)，以及被動(dòng)安全性能驗(yàn)證方法；第6章介紹了車體鋁合金材料的特點(diǎn)及分類、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及焊接、鉚接、螺紋連接和膠接等連接技術(shù)；第7章介紹了車體強(qiáng)度剛度試驗(yàn)、車體模態(tài)試驗(yàn)、車鉤緩沖裝置試驗(yàn)、前罩開閉機(jī)構(gòu)試驗(yàn)等型式試驗(yàn)；第8章介紹了車體、車鉤緩沖裝置、前罩開閉機(jī)構(gòu)、前頭排障裝置、受電弓導(dǎo)流罩、車下設(shè)備艙的檢修技術(shù)。
本書主編為田愛琴。參加編寫的有陳文賓、段浩偉、杜健、趙士忠、陳書翔、郭志成。陳文賓編寫了1.1節(jié)，2.1節(jié)，第3章，6.1節(jié)、6.4〖FGS〗～〖FGN〗6.7節(jié)；陳書翔編寫了1.2節(jié)，2.2節(jié)、2.4節(jié)、2.7節(jié)；趙士忠編寫了1.3〖FGS〗～〖FGN〗1.5節(jié)，2.5節(jié)，第5章，第7章；杜健編寫了1.6節(jié)，2.3節(jié)，第4章；郭志成編寫了2.6節(jié)，第8章；段浩偉編寫了6.2節(jié)、6.3節(jié)。
青島四方機(jī)車車輛股份有限公司周建樂與北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院吳作偉副教授在百忙中審閱了全稿，并提出了許多重要的修改意見。在此，對他們的工作和幫助表示衷心的感謝！
北京交通大學(xué)，青島四方車輛研究所有限公司，戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司，青島四方機(jī)車車輛股份有限公司技術(shù)中心、技術(shù)工程部、國家工程實(shí)驗(yàn)室、科技發(fā)展部等單位為教材的編寫提供了資料和幫助，在此表示衷心的感謝！
由于水平有限，時(shí)間倉促，疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。
目 錄
第1章 車體結(jié)構(gòu)1
1.1 概述1
1.1.1 鋁合金車體發(fā)展過程1
1.1.2 不銹鋼車體發(fā)展過程3
1.1.3 中國鐵路高速動(dòng)車組車體4
1.2 底架6
1.3 車頂7
1.4 側(cè)墻8
1.5 端墻9
1.6 司機(jī)室10
1.6.1 司機(jī)室結(jié)構(gòu)10
1.6.2 板梁蒙皮結(jié)構(gòu)10
1.6.3 前窗骨架組成10
1.6.4 氣密墻11
1.6.5 材料選擇11
1.6.6 仿真計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證12
1.6.7 制造工藝流程13
第2章 車體附屬設(shè)備14
2.1 概述14
2.2 車鉤緩沖裝置14
2.2.1 柴田式車鉤緩沖裝置15
2.2.2 歐系車鉤緩沖裝置18
2.3 前罩開閉機(jī)構(gòu)20
2.3.1 結(jié)構(gòu)形式簡介20
2.3.2 機(jī)構(gòu)組成20
2.3.3 工作原理20
2.3.4 玻璃鋼前罩21
2.3.5 設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)21
2.4 前頭排障裝置22
2.4.1 CRH1型動(dòng)車組排障裝置22
2.4.2 CRH2型動(dòng)車組排障裝置23
2.4.3 CRH3型動(dòng)車組排障裝置23
2.4.4 Velaro動(dòng)車組排障裝置24
2.5 受電弓導(dǎo)流罩25
2.6 車下設(shè)備艙27
2.6.1 設(shè)計(jì)原則及指標(biāo)27
2.6.2 結(jié)構(gòu)組成28
2.7 防爬裝置34
第3章 車體性能設(shè)計(jì)試驗(yàn)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)35
3.1 車體強(qiáng)度剛度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)35
3.1.1 基于仿真的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)36
3.1.2 連接件的等強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)36
3.1.3 剛度匹配設(shè)計(jì)技術(shù)36
3.2 車體剛度仿真分析36
3.3 車體強(qiáng)度剛度試驗(yàn)驗(yàn)證37
3.3.1 靜強(qiáng)度剛度試驗(yàn)驗(yàn)證37
3.3.2 氣密強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證37
3.3.3 疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證38
3.4 動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)38
3.4.1 國外標(biāo)準(zhǔn)38
3.4.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)40
3.5 氣動(dòng)性能研究及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)40
3.5.1 國外標(biāo)準(zhǔn)42
3.5.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)42
第4章 氣動(dòng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)44
4.1 概述44
4.2 頭型設(shè)計(jì)45
4.2.1 車體斷面形狀45
4.2.2 截面面積及截面面積變化率45
4.2.3 長細(xì)比45
4.2.4 縱斷面及水平斷面形狀46
4.2.5 鼻錐引流46
4.2.6 轉(zhuǎn)向架側(cè)罩47
4.2.7 駕駛艙傾角47
4.2.8 司機(jī)視野、司機(jī)室結(jié)構(gòu)及空間限制47
4.2.9 開閉機(jī)構(gòu)及車鉤等附件空間關(guān)系47
4.3 空氣動(dòng)力學(xué)仿真分析48
4.3.1 概述48
4.3.2 流場求解方法49
4.3.3 網(wǎng)格生成技術(shù)53
4.4 氣動(dòng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)55
4.4.1 概述55
4.4.2 模型加工標(biāo)準(zhǔn)55
4.4.3 風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)57
4.4.4 風(fēng)洞試驗(yàn)內(nèi)容60
4.4.5 風(fēng)洞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系61
4.5 氣動(dòng)噪聲風(fēng)洞試驗(yàn)61
4.5.1 概述61
4.5.2 試驗(yàn)技術(shù)的基本原理及方法62
4.6 動(dòng)模型試驗(yàn)65
4.6.1 試驗(yàn)概述65
4.6.2 試驗(yàn)系統(tǒng)組成及功能66
4.6.3 動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)基本原理67
4.6.4 列車氣動(dòng)特性試驗(yàn)用模型68
4.7 空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)車線路試驗(yàn)68
4.7.1 試驗(yàn)概述68
4.7.2 試驗(yàn)原理及方法69
4.7.3 試驗(yàn)評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)71
第5章 被動(dòng)安全72
5.1 概述72
5.2 標(biāo)準(zhǔn)對比分析75
5.2.1 各國標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍75
5.2.2 國外碰撞標(biāo)準(zhǔn)對比分析76
5.3 吸能元件與結(jié)構(gòu)79
5.3.1 吸能元件79
5.3.2 吸能結(jié)構(gòu)80
5.4 被動(dòng)安全性能驗(yàn)證80
第6章 車體材料與連接技術(shù)81
6.1 概述81
6.2 鋁合金材料特點(diǎn)及分類81
6.2.1 鋁合金材料特點(diǎn)81
6.2.2 鋁合金材料分類82
6.2.3 鋁合金材料的熱處理82
6.2.4 動(dòng)車組用鋁合金材料83
6.3 動(dòng)車組用鋁合金材料性能要求及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)84
6.3.1 技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)84
6.3.2 性能評定標(biāo)準(zhǔn)85
6.4 焊接86
6.4.1 概述86
6.4.2 焊接種類87
6.4.3 焊接接頭類型92
6.4.4 焊接質(zhì)量93
6.4.5 可焊性94
6.5 鉚接95
6.5.1 分類95
6.5.2 工藝過程95
6.6 螺紋連接95
6.6.1 螺紋連接的基本類型96
6.6.2 螺紋連接的防松96
6.6.3 螺紋連接的強(qiáng)度97
6.7 膠接97
6.7.1 膠接的應(yīng)用97
6.7.2 膠接工藝98
第7章 型式試驗(yàn)99
7.1 車體強(qiáng)度剛度試驗(yàn)99
7.1.1 被試車體主要技術(shù)參數(shù)和材質(zhì)99
7.1.2 試驗(yàn)工況及試驗(yàn)方法100
7.1.3 試驗(yàn)結(jié)果的評價(jià)方法105
7.2 車體模態(tài)試驗(yàn)105
7.2.1 標(biāo)準(zhǔn)分析105
7.2.2 試驗(yàn)方法107
7.2.3 試驗(yàn)內(nèi)容109
7.3 車鉤緩沖裝置試驗(yàn)110
7.3.1 試驗(yàn)內(nèi)容110
7.3.2 試驗(yàn)方法110
7.3.3 試驗(yàn)評價(jià)112
7.4 前罩開閉機(jī)構(gòu)試驗(yàn)112
7.4.1 強(qiáng)度試驗(yàn)112
7.4.2 氣缸可靠性試驗(yàn)113
7.4.3 高低溫試驗(yàn)113
7.4.4 外觀、尺寸檢測試驗(yàn)113
7.4.5 稱重檢驗(yàn)114
7.4.6 機(jī)構(gòu)開閉功能試驗(yàn)114
第8章 車體檢修技術(shù)115
8.1 修程115
8.2 車體結(jié)構(gòu)檢修115
8.3 車鉤緩沖裝置檢修116
8.4 前罩開閉機(jī)構(gòu)檢修116
8.5 前頭排障裝置檢修116
8.6 受電弓導(dǎo)流罩檢修117
8.7 車下設(shè)備艙檢修117
參考文獻(xiàn)119
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