高速列车外形为空间自由曲面，影响因素众多，结构造型困难，其中头型设计是一项十分复杂、难度很大的综合性问题，已经成为新车型研发的瓶颈。随着运行速度的不断提升，高速列车空气动力学效应也逐渐成为影响列车安全性、舒适性、节能和环保特性等的重要因素，头型气动性能的影响尤为显著。
图4-2-1 高速列车基本结构
（一）头型设计指标
1．安全性
安全性是设计中需要考虑的首要因素。影响高速列车运行安全性的主要因素包括：气动升力、交会侧向力及横风效应等对运行稳定性的影响；表面压力和交会压力波对车体强度的影响；隧道效应；横风效应等。高速列车对周围环境安全的影响包括：列车诱导风对路边职工和铁路设施的影响；隧道效应对隧道内设施和隧道内运行列车的影响等。
2．舒适度
随着列车速度的提高，旅客乘坐舒适度的问题日渐突出。对乘坐舒适度产生影响的主要因素有车内噪声、车体局部结构及车内设备振动、列车交会引起的车内压力波动，以及列车交会、通过隧道、遭遇强风等过程中对列车平稳性和乘坐舒适度的影响。
3．节能(www.xing528.com)
列车阻力系数随速度的提升而快速增长，列车运行速度为300 km/h时，气动阻力已占列车总阻力的75%，随着列车速度的进一步提高，气动阻力成为列车总阻力的主要部分。通过设计理想的气动外形，有效降低气动阻力，成为高速列车节能降耗的一项有力措施。
4．环保
列车对环境的影响问题，一直受到高度关注。高速列车对环境的影响包括气动噪声、隧道出口微气压波、列车风等。以最小的环保代价实现运行速度的最大提升，是高速列车头型设计需要考虑的重要课题。
周围环境安全的影响包括：列车诱导风对路边职工和铁路设施的影响；隧道效应对隧道内设施和隧道内运行列车的影响等。
（二）高速列车头型形状参数与气动性能的关系
高速列车头型形状参数主要包括长细比、横截面积、截面变化率、纵断面形状、水平断面形状等，高速列车头型外形限制因素主要包括司机视野、设备布置、车内空间、附属设备空间、设计和制造工艺成本、制造技术等。
头型长细比对高速列车气动性能的影响显著。在头型流线化设计中，一般要求长细比达到3以上。图4-2-2为日本新干线高速列车长细比表。
图4-2-2 日本新干线各型号高速列车
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