火车的车头形状问题

Lawi

我是个火车迷..可是知识有限..答不出这问题.很想知道个中道理

朋友:车头做到平,风阻不是很厉害吗
我:会啊,所以快车就做成子弹头咯
朋友:那为什么现在还会有平头车存在?
我:可能是通勤车需要更多空间去装乘客而不愿意浪费空间吧
朋友:不会差很多吧?
我:可能他们衡量的标准是,普通车开到100多,平均速度才30多,没必要吧.子弹头用在开200多那些好些
朋友:我还以为减少风阻比装乘客的空间更重要呢..
我:站在经济效益的角度平头的还可以存在吧
朋友:为什么平头会便宜很多?
我:平头节省空间?
朋友:不是只是车头的问题吗?为什么子弹头会装得少?
我:那我们再从其他角度想想,比如说平头方便承载车头的装备
朋友:设备也可以放在子弹头嘛
我:...就是啊,子弹头在60年代就有了,比现在很多平头的车辆还早.我不懂了

我想到最能接受的原因是子弹头成本高,对于短距离低速度的通勤车根本不值得吧....
专业人士的答案是什么呢?...我很需要...

安琪

呵呵，关键是个值不值得的问题，列车运行阻力与速度的平方成正比，设计的时候，需要做个计算，看风阻力占总阻力的比例，如果在低速区段，简单头型可以满足，出于施工的考虑，一般就不做流线了……

Lawi

我和朋友的疑问就是这两个.
1,平头终究是要产生阻力的,难道真的小得可以忽略?
2,把火车头造成风阻小的设计会贵得让生产者不愿意整吗?
另外什么是施工考虑?

wheremylove

可能是工艺问题吧，把铁皮或者复合材料弄成方盒子形状总比弄成子弹头简单得多吧？
我认为更深层次的原因在于速度不很高的情况下坡道附加阻力很容易就超过风阻。

hakutaka

这里首先要注意概念：固有正面风阻不管是流线型还是纯平头，都有，他只取决于车身断面截面积。流线型越好，空气扩散顺畅，减小的不是固有正面风阻而是由于前面空气被压缩后的扰流引起的附加正面风阻。
其次，具体问题具体分析，所有问题不能简单归结到空气阻力占的比例上。主要有以下几个方面：
1。车辆应用类别
2。车辆构造类别
3。车辆速度等级
4。环境要求等级
1。主要是说列车用途，如果是地铁列车或者需要和地铁直通的车。由于地铁隧道相对狭小（长大隧道必须尽量节约成本），排风困难，分机械，机械协助和自然三种方式。在此区间的列车一般要做成纯平头，甚至比较兜风的头型。这样，列车活塞效果最显著，能有效对隧道换气，节约通风设备开销。如果是地面运行常速车（120以内），空气阻力占的比例小，如果他不通过小断面隧道（不论长短），就不必设计成流线型。尤其是动力分散车，设计成流线型是要减少定员的。
2。指动力分散和动力集中两大派别含动车组。对于动力分散，机械阻力大（新型直驱车除外），完全动力分散车车速达到250km/h空气阻力仍然不占大头（以500系外形）；而动力集中车，机械阻力明显小，在车速200空气阻力就已经是很大的大头（TGV-A基准），此时，必然对其头型变化的临界速度产生明显影响。
3。高速车，常速车，准高速车和路面车。前三个好理解不说了，但是要注意，速度高了，空旷地平头的冲击波大，而不是空气阻力（空气阻力大头取决于列车断面面积平均值），这样列车交会就会发生问题，比如玻璃破碎等等。路面车指有轨电车，细心的人不难发现运行速度非常低的他们经常也是流线型（新车），从技术角度上看，这是界限加宽造成的。因为有轨电车曲线半径经常很小，因此头尾界限加宽很厉害，如果做成尖尖的流线型，就能有效避免列车一过，其他车辆乱躲的情况。这是一个反其道行之的例子：铁路小曲线界限要加宽，那么有轨电车界限不能太加宽，那么就在头尾炒点的地方削减界限成为流线型。
4。环境友好性要求。这个问题是混合的，经常不是单纯出现的。一般列车，高速运行，流线型差就会出大量噪音，这不仅包括头型，还包括其他外边面（含受电弓）的平顺程度，这个的正面例子是500系反面例子是TGV。同等速度下的总车外噪音峰值（标况测定），TGV比500系高20db左右（74 vs 93 程度）。车外噪音太大，通过城市要限速，旅行速度就不易提高否则附近居民就要起来反对。比较明显的是日本的反对新干线噪音的运动，而现行的例子是500系下行六甲隧道出来通过西明石以前限速275，而不是300。因为当地是一类地区标况噪音峰值限制70分贝，500系跑300km/h会发出超过70分贝的噪音超过规定于是被限速。而对于有轨电车的新车一般做成流线型，也有取悦于民众的意思，这也是环境要素之一。老车一般是侧切式样，而流线型因为现在时髦，所以就着时髦好看做成流线型，就同时满足了技术上和环境的要求。
    一般说来许多因素互相制约，互相限制，缺少哪个忽略哪个，都不能设计出一个完整的好车。

Lawi

受益非浅啊..虽然未有时间完全参透.但迟些我回去跟我朋友研究一下...
看到头象,又想,这台683系运营速度是属于常速的级别的,那做成尖头又是因为路线的什么因素呢?..湖西线上应该有681系和223系一起开的,他们速度等级相近,后者算是平头的话,前者的尖头是不是意味着681系的头有什么别的功能呢

hakutaka

如果这么看的话世纪里边包含一个误解。681，683都是准高速设计（160km/h），和223不同。681最初的目的很明确北越急行线区按160跑的准高速窄轨车。这里边同样混有环境问题。前边说过，日本对于车外噪音的要求是世界最严苛的，而相同速度等级隧道净空面积却是世界最小的，再加上阻力影响（隧道内头尖一些能减少不少阻力，还能减少微压波发生的机会，这比明线区效果来得明显）这就决定了681，683必须用尖头。
北陆线湖西线的683-0番台属于预留160km/h，只差在制动效能上边，在普通线路上也就是681的大功率版和车内改良版。最新投入用来替代485系hakutaka的683系是完全对应160km/h的，由于683先天设计就比681改良许多，所以隧道里漏气（口哨音）等现象也就少很多了。