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对我国铁路客车车体性能的分析

摘要：本文介绍了体概况。

25型客车的发展，分类以及构造，同时还分析了我国CRH系列动车组的结构特点，从而总结出我国铁路车辆车体性能的发展以及总关键词：25型客车；CRH动车组；结构；性能

0 引言

铁路客车是指载运旅客的车辆，为旅客提供服务的车辆以及挂运在旅客列车中的其他用途的车辆。客车分旅客运送、旅客服务和特殊用途等3种车辆。目前，中国铁路客车根据用途的不同，主要有如下几种：硬座车、软坐车、硬卧车、软卧车、行李车、餐车、邮政车、试验车。

中国拥有旅客乘坐车39438辆，其中硬座车17148辆、硬卧车11738辆、软座车676辆、软卧车2421辆。在这些客车中，有18573辆为空调车，占44．4%。

现代客车车体为薄壁筒形结构。其材质已由普通钢发展为低合金钢、不锈钢以及铝合金。这种结构和材质不仅大大提高了车体的强度、刚度和耐腐蚀性，而且降低了车辆的自重，提高了车辆运行的安全性，节约了维修费用和牵引动力消耗，为提高列车运行速度创造了有利条件。25型客车

1.1 概况

25型客车是中国铁路第三代主型客车，最初于1964-1966年研制了新型车长25.5米客车组，也就是“25.5米轻型高速列车组”，于1966-1969年设计制造，车体材质为低合金钢，采用KZ2型转向架，采用盘型制动,空心车轴,空气弹簧等技术，构造速度为160KM/H。列车组采用空调装置，集中供电。该批车用于广深铁路等线，因当时转向架技术不成熟，使用中出现不少问题。

1978-1985年铁道部科技规划中研制车长25.5米客车，车体为无中梁，平直墙结构，材质是耐候钢，采用209型转向架，构造速度为160km/h，发电车集中供电，1980-1980年投入运用。1986年铁道部下达25.5米新型空调客车研制要求，采用单元式空调机组的集中供电空调客车。使用206型转向架，构造速度为140KM/H，用于京广线列车，这批车由于不 符合要求并不成功。此后，1987年开始利用国外贷款以及国外技术制造集中供电空调客车。自1990年代开始，根据铁路客车升级换代的要求相继研制生产了一系列车长25.5米的25型客车投入运营。

1.2 车体布局

单层25型客车：硬座车为32座位布局，共118个座位；软座车为22座位布局，共72/80个座位；硬卧车共有11/10（带播音间的硬卧车）个开敞式间隔，每间隔左右两边有上中下三个铺位，定员66/60人；软卧车有9间房，每间左右两边各设上下两个铺位，定员36人。以上四个车种都配有配电室、乘务员室、储藏室、电开水炉间，设洗脸间及两个厕所。而餐车有12张餐台，可供48人同时就餐；

双层25型客车：双层硬座车和双层软座车的座位布局与单层车一样，分别为22和22方式。双层硬卧车定员80/76(带播音间）人，两端部各一中间层包间，三层铺，每间6人；上下层均为9个包间，均为双层铺，端部包间2人，其它8个包间均为4人。双层软卧车定员50人，与硬卧车结构基本相同，两端部各一中间层包间，为双层铺，每间4人；下层7个包间，为双层铺，每间4人；上层包间7间，为单层铺，每间2人。双层餐车的上下层共 有14张桌子，可同时容纳72人就餐。

1.3 车体结构

25型客车系列车体长25.5m，车体宽度3.105m，车体高度4.433m，通过最小曲线半径145m。25型客车系列结构上的特点有：车体为全焊接结构，由底架、侧墙、端墙和车顶组成。车体钢结构采用高强度、耐腐蚀的低合金钢（耐候钢）制成。车体结构系用无中梁无压筋薄壁筒形整体承载结构，其中底架、侧墙和车顶形成一个封闭筒形结构，承载特点为整体承载结构，底架采用无中梁结构。车体木结构：在配电室、乘务员、以及二位走廊地板采用厚20mm胶合板，上铺3mm阻燃橡胶地板。通过台、机房、冷却室地板用4mm扁豆型花纹铝板。厕所地板采用带不锈钢便器的仿理石玻璃钢制品，油炉室地板为带斜度的钢板。机房的墙板和顶板采用1.5mm多孔铝板，具有吸音作用。1.3.1 底架

底架采用无中梁结构，由牵引梁，枕梁、缓冲梁、端梁、侧梁、枕外横梁、枕内横梁、悬挂纵梁及波纹地板组成，如图1所示。

底架自上心盘中心岛缓冲梁间的中梁称为牵引梁，牵引梁由30a槽钢制成，其端部加高，以便组装钩缓装置。枕梁由厚8mm、间距350mm的两块腹板以及厚10mm、宽600mm的下盖板，厚8mm、宽600,mm的上盖板组焊成箱形结构。端梁由钢板压成槽形截面。缓冲梁由钢板压成不等边槽形截便，其中央部分与牵引梁端部相互组焊在缓冲梁与端梁间有两根角断面的纵向梁。侧采为18a型槽钢制成，为加强两侧梁的连接，设有由钢板压成槽形的枕外，枕内横梁。底架中部还设有各种悬吊纵梁，以悬挂空气制动装置。由以上各梁组成的钢骨架上，铺有梯形波纹地板。

图1-1 底架

1.3.2 侧墙

侧墙由立柱、侧门柱、顺梁及侧墙板等组成。

立柱由钢板压制而成，其截面为凹形，槽口内填有隔热材料。侧门柱采用Z形断面压型柱。上侧梁为不等边槽形截面梁。车体侧墙板采用耐大气腐蚀的平钢板。为了保证平钢板的稳定，侧墙板内侧设有加强梁。

车窗有两种形式，一种是固定式，另一种是下开式。下开式车窗由下固定窗和上活动窗组成。上活动窗顶部设有均衡机构，窗上装有锁闭和开启装置。

图1-2 侧墙

1.3.3 车顶

车顶由上边梁。车顶弯梁、车顶纵向梁、空调机组安装座平台、水箱盖等组成钢骨架，车顶两端部制成平顶，中部为弧顶。车顶板由侧顶板和中顶板两部分组成。侧顶板是冷轧型钢，将雨檐与小圆弧板及纵向梁为一体制造成型，从而提高了侧顶板的平整度，提高了小圆弧部分的抗弯刚度和强度，还简化了工艺。

车顶钢结构是由纵横梁件组成的空间梁系，其上焊有曲面金属包板组成的梁板结构，共同承受作用于上面的载荷。

图1-3 车顶

1.3.4 端墙

客车车体钢结构的两外端，通常称为外端墙。

外端墙有两根强大的槽钢24b制成的折棚立柱；两根位于端门两侧的乙型门边立柱；两根钢板压制成折角形的角柱，这些立柱的上段与车顶的顶端的顶端梁相焊接，下端焊在底架缓冲梁的上翼缘。角柱采用Z形角柱，Z形截面的端立柱和端门柱，截面较大的槽钢风挡柱，横梁由钢板压成的角形结构，端墙板焊在其外。在外端墙内外面还焊装有一些如电线槽、角铁、电力连接器、连接插座、风挡缓冲杆座、扶手等附件。

图1-4 端墙CRH动车组

CRH动车组列车的全称为“China Railway High-speed”，意为“中国铁路高速”，它是自中国铁路第六次大提速（2007.4.18）以来的主力车型。从2007年4月18日起，全国统一开行了CRH列车。后来由于政治原因，所有的CRH动车组都被起名为“和谐号”。列车的车厢带有动力装置系统，形成动力分散形式。车次首字母为“D”或“C”，它们分别是“动”字或“城”字的拼音首字母简写。新型动车组具有技术先进、安全可靠、乘坐舒适以及环保等特点，时速均为200km/h以上。此外，CRH动车组均可重联，即两列连挂运行，可以增加载客数量。

动车组的引进为我国的铁路运输业带来了更大的发展空间,为我国铁路事业的跨越式发展 提供更好的机遇。而具有如此影响的主要原因是动车组的速度和动车组车体较其他普通车型的舒适度,在技术上引进了国外的先进技术,为我国的运输企业带来了新的生机。时速200km/h动车组项目是为我国铁路旅客运输提高水平、提高速度、提高档次、提高运输效率而实施的重大举措, 也是为进一步提升我国铁路车辆制造业水平、加快制造业的发展、迎头赶上世界先进水平、实现行业跨越式发展而做出的战略决策。动车组为动力分散、交流传动的电动车组, 通过全面技术引进, 最终实现国内制造,具有先进、成熟、经济、适用、可靠的特点。项目的实施为我国车辆公司实现装备技术现代化,打造国内公司品牌创造了难得的机遇。

2.1 CHR1 2.1.1 概述

CRH1型电动车组，是中华人民共和国铁道部为国营铁路进行第六次提速，向庞巴迪订购的高速列车车款之一。2007年2月1日，CRH1正式开始在广深线投入服务，首航车次为T971次，由广州东出发前往深圳。2.1.2 车体结构

设计时，采用自身支持的钢材设计, 内部构架提供硬度，材料选用不锈钢, 除了冲击座车体摇枕，车头是由碳钢做成的。钢结构分为:底架、侧墙、车顶、端墙前部结构。2.1.2 底架

包括两个纵向的边梁及与其相连的横梁、缓冲梁（与车钩相连接）和枕梁，其下部适于安装底架设备。在车体枕梁之间的中间位置，底架和一些横向的Z形梁相连。波纹底板通过点焊焊接在横梁的下缘上。每个车体枕梁包括两个加固的表面以便和二系悬挂配合，二系悬挂安装在横向的箱形梁上，箱形梁上还装有不同的支座，以安装车体和转向架之间的连接和减振装置。车体枕梁主要由低合金高抗拉强度钢制成，再通过电弧焊焊接在底梁上。在车体的入口处可以安装一个固定踏板，活动踏板的支座置于底梁下面。2.1.3 侧墙 整个侧墙由不锈钢制成，由冷拉侧柱和滚压成型的纵向梁通过电焊形成框架，再通过点焊在外面包上平板。侧墙盖住底梁使外表面状态较好。侧墙上开有开口，用于固定车窗。车门柱、车门安装托架等也是侧墙的一部分。2.1.4 端墙

由不锈钢制成，它由车内过道每侧都有的两个车端立柱、角柱、横梁、车顶弯梁和外部平面覆层组成。车端立柱焊接在缓冲梁上。车端立柱与底架连接牢固以防撞击变形。2.1.5 车顶

不锈钢车顶由纵向的支撑、外面盖上波纹覆板组成。Tp型车上一端转向架部位的车顶上面部分有一个凹槽，用于安装高压设备和受电弓。所有车辆的车顶中央都有空调设备的部件。Mc型车车顶一端的转向架的上面另有一个较小的位置，用于安装司机室用的紧凑型空调设备。车顶组装成一个单元，在安装了大型车内设备如地板后，再和其他构件焊在一起。车顶弯梁和侧立柱之间通过点焊连接，焊接通过一个纵向的槽完成，槽在随后被盖住。车顶接缝部分形成上侧梁，在结构上非常重要。为了提高外表面的状况，整个接缝藏在一个非结构性的盖板后面。

2.2 CRH5 2.2.1 概述

CRH5型动车组，是中华人民共和国铁道部为中国铁路第六次提速，引进自法国阿尔斯通的高速列车车款。该车型采用动力分布式设计，以同厂的Pendolino宽体摆式列车为基础，但不会装设摆式功能，车体以芬兰铁路的SM³动车组为原型，营运速度为200公里以上，为数60组，每组8节。在2004年10月10号所签定的合同下，阿尔斯通会提供3列车完全的样车（意大利组装）和6列可拆装的版本样车（以散件形式付运，由中方负责组装）。2.2.2 车体结构

CRH5车体主要包括中间车和带司机室的头车两种车型，中间车是基础车，由底架、侧墙、车顶、外端墙、内端墙几大部件组成，头车由中间车演变而来，包括底架、侧墙、车顶、外端墙、内端墙、走廊墙和空气动力学端部结构几部分。2.2.3 底架

底架由端部缓冲梁组成、枕梁和刚性支座、脚蹬组成、焊接构架、底架焊接件等组成。底架焊接件主要有牵引电机止挡、废排箱架、接地螺母等。

图2-1 底架

2.2.4 侧墙

8个车的侧墙共有4种，它们分别是：头车侧墙、中间车侧墙、餐车侧墙和残疾人车侧墙。头车侧墙有1个司机室门和1个塞拉门，中间车侧墙有2个塞拉门，餐车侧墙有1个上货门和1个塞拉门，残疾人车侧墙仅比中间车侧墙少了1个窗口。

头车侧墙焊接件有区间显示屏座、紧急制动装置座、压力传感器套管、门上部加强板等，中间车侧墙焊接件有区间显示屏座、紧急制动装置座。

墙断面由纵向放置的4种挤压铝型材组成。型材材质6005A-T6，厚度为50 mm，蒙皮厚度为2.5mm，内筋厚度为2.5mm。为了解决焊接收缩问题，每块型材的公差为（-1，+3），侧墙组成后公差控制在（0，+6）。型材由上到下开有3排T型槽，用来安装防寒及内饰件。2.2.5 车顶

8个车的车顶共分6种，MH车和M2S车相同，2个头车的相同。除了头车车顶在车头端和中间车有明显区别外，中间车车顶的变化仅在于车顶焊接件的区别。

车顶型材由纵向放置的4种、共7块挤压型材对称排列、组焊而成。型材材质为6005A-T6，厚度为50mm,蒙皮厚度为3mm，内筋厚度为2.5mm。车顶外部开了4排T型槽，内部开了4排滑槽，用于内装及设备的安装。2.2.6 内端墙

为满足EN12663要求的车体强度，车顶端部设加强结构，它由横梁、纵梁、盖板等构成，材料为6082-T6。在横梁下焊接内端墙，增加整车刚度。

内端墙由门柱、墙板、连接件组成。它的作用是：加强车体结构；安 装塞拉门机构。3 综合分析

我国铁路客车经过几十年的发展，尤其是近年来通过引进国外技术和自主创新，铁路客车车体结构技术已取得了长足进步。但不可否认，与国外先进技术相比还存在不少差距。因此，还需在合理设计车体结构外形尺寸与断面形状，车体结构设计平台化、模块化、轻量化，开发混合复合材料车体结构以及采用新的制造工艺等方面进行深入研究。

3.1 车体轻量化

科学技术的进步促进了铁路高速化的发展，然而客车轻量化车体结构是我国铁路实现高速的关键技术之一，通过以上对铁路25型客车和CHR型动车组车体结构可分析出，不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，可实现车体无涂装，与普通碳素钢相比，车体重量可减轻10%到20%。

3.2 合理设计车体结构外形尺寸与断面形状

在一定的限界条件下，车体结构外形尺寸与断面形状是相互关联的。因此，应合理设计车体结构外形尺寸和断面形状，尽可能增大车内空间，增加载客能力或提高乘坐舒适度（增加乘客活动空间）。在特定区域运用的车辆，可根据该区域的限界进行车体结构外形尺寸和断面形状设计，以充分利用限界。心得体会

我国的高速铁路正在蓬勃发展，朝着速度快、社会效益好、安全系数高、节约能源、有利于环保的综合性目标前进，通过本学期的《现代车辆工程》课程的学习，让我一个非车辆专业的学生了解到了我国铁道车辆的基本知识，例如铁道车辆的代码，货车及客车转向架的机构原理，还有货车，客车的车体结构特点等等，对我国铁道车辆的发展有了一个比较清晰的掌握，扩展了自己的知识面，为今后专业课的学习打好了基础。在学习过程中，我还是遇到了很多的问题，比如206型转向架和209型转向架的区别等等，幸好得到了同学的帮助和老师的指导，在这里感谢老师的悉心教导，让我们度过了这八周快乐又有极大收获的学习时光。