CRH5 系列及部分衍生型号中风挡下凹的头型基于何种考虑而设计？

CRH5系列动车组及其部分衍生型号，其车头部分的风挡下凹设计，并非凭空想象，而是基于一系列严谨的工程学和空气动力学考虑，旨在提升动车组的整体性能和运行安全性。这种设计在很多高速列车上都能见到，它背后蕴含着不少科学原理。

首先，我们得从空气动力学的角度来审视这个问题。高速运行的列车，尤其是动车组，会与空气产生巨大的摩擦和相互作用。如果车头设计过于平直，当列车高速前进时，会在车头正面形成一个高压区，同时在车头顶部和侧面产生复杂的气流分离。这种不均匀的气流分布不仅会增加空气阻力，消耗更多能量，还可能产生不利的振动和噪音，影响乘客的舒适性。

CRH5系列的风挡下凹设计，实际上是一种优化气流过渡的手段。想象一下，当列车高速运行时，空气会沿着车头表面流动。这个下凹的设计，就像一个平缓的坡道，引导空气从车头正面更顺畅地过渡到车头顶部和侧面。

降低正面压力： 通过一定的下凹角度，可以将部分迎面而来的空气稍微向上或向两侧疏导，避免了空气在车头正面的过度堆积，从而减小了正面迎风压力。
抑制气流分离： 在车头顶部和侧面，下凹的设计可以帮助延缓气流的分离，使其更紧密地贴合车体表面流动。这能够显著减少因气流剧烈分离而产生的涡流，从而降低空气阻力和潜在的振动。
减少升力： 高速列车在运行时，车头设计不当容易产生向上的升力。这个下凹设计也在一定程度上影响了车头顶部的气流速度和压力分布，有助于减小不必要的升力，增加列车在轨道上的稳定性。

除了空气动力学，结构强度与连接可靠性也是一个重要的考量。CRH5系列是引进技术进行消化吸收再创新的成果，其风挡部分需要连接动车组的动力车厢和拖车。

连接结构的优化： 风挡的作用不仅仅是“好看”或“减阻”，它更是实现车厢之间平稳连接的关键。这个下凹的设计，能够为风挡结构本身提供更好的支撑和缓冲空间。在列车运行过程中，车厢之间不可避免地会有微小的相对位移和形变。下凹设计可以为连接机构留出一定的活动余量，同时将部分受力分散到更坚固的结构区域，提高连接的稳定性和可靠性。
便于维护与更换： 铁路车辆的维护是持续且关键的。这样的设计在一定程度上也考虑到了风挡部件的安装、拆卸和更换的便利性，使得维修人员能够更有效地进行工作。

再者，我们也不能忽视人机工程学和内部空间布局。

驾驶室视野： 驾驶室是列车运行的“心脏”，司机的视野至关重要。风挡的形状和倾角直接影响着司机的观察角度。下凹的设计，在保证正面视野的同时，也可能为驾驶室内部的仪表布局、操作台设计以及乘坐舒适度提供更合理的设计空间。
内部设备安装： 动车组的车头内部往往集成了大量的设备，包括控制系统、转向架区域等。风挡的形状会直接影响到这部分内部空间的可用性，下凹设计可能有助于更好地布置这些设备，同时保证一定的维护通道。

最后，历史沿革与技术积累也起着一定作用。CRH5系列的设计，是基于欧洲成熟的动车组技术（主要是德国和加拿大的一些成熟技术）。在这些技术发展过程中，类似的“低鼻”或“下凹”风挡设计已经被证明是有效的，并且在实际运营中表现良好。因此，在引入和改进技术时，也会借鉴和采纳这些已经被验证过且成熟的设计方案。

总而言之，CRH5系列动车组风挡的下凹头型，是空气动力学优化、结构强度保障、人机工程便利以及技术借鉴等多方面因素综合权衡的结果。它并非一个简单的造型设计，而是为了让动车组能够更安全、高效、舒适地在铁轨上驰骋而进行的精妙工程设计。

• 这个东西更像CRH3系列和主导这个系列的唐厂的一种传统设计“虫挡”的变种。通过一个较大的凸起和与玻璃间的凹陷改变气流方向，防止飞虫拍在风挡上。

• CJ1和CJ2是基于CRH3平台开发的，除了跟CRH5系列外观有一点像没什么关系。

• CJ1的干线版就是CRH3A，3A风挡是平的，似乎司机视野一说也不太可靠。动车组的视野差距本身很大，CRH1、CRH2的视野明显比CR400BF开阔。

• 坊间流传凹头风阻小这个说法，但没有确切的证明。一个间接证据是西门子把CJ2的头型抄回德国了（唐车工程师确认是CJ2更早）。

其他带有虫挡的设计：

没怎么研究过这些车辆，无端猜测下。

这个内凹槽是为了改变气流方向，使之能以更小的角度以减小气流对前挡玻璃的冲击力。

另外还有一点，我注意到前挡玻璃如果要往前延伸至车辆自然轮廓面，玻璃需要做大，那么这个前挡玻璃作为直面空气阻力，后背又没有支撑结构的部件，肯定是越大越贵，所以为了节约成本，这玩意就只能往小了做。

晒点图，试图从中找出一些规律。

大而化之地说，前挡为了抵抗巨大的迎面风阻，基本上都是外凸，以这种近似鸡蛋壳的结构，抵抗空气阻力绰绰有余，不然近似的汽车前挡玻璃也不会一直用了接近一个世纪。但是这玩意毕竟受力点有限，所以其成本至少应该是面积的两次方，越大则越贵。所以，我截取的几种车的前挡除了3C以外都不算大，目测宽均不超过2米，高也不超过2米，就是为了节约成本。