城轨车辆车体材料的选择.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划城轨车辆车体材料的选择　　城轨车辆不锈钢车体结构优化　　【摘要】文章对轻量化不锈钢车体结构进行了介绍，并重点对车体选材、轻量化设计、激光焊等技术优化进行了分析，最后对不锈钢车体优点进行了总结　　【关键词】不锈钢车体；轻量化；激光焊　　目前，国内城轨车辆的材质主要有不锈钢和铝合金两种不锈钢车体由于强度刚度高、耐腐蚀能力强、维护保养成本低等突出优点，越来越受到国内轨道车辆制造企业的重视近几年，随着不锈钢车体轻量化设计取得显著成功，不锈钢车体广泛应用于城轨车辆产品，市场份额快速增长　　1.不锈钢车体结构　　不锈钢车体主要由车顶、底架、侧墙、端墙和司机室五大部件组成，五大部件在专门的总组装台位采用焊接方式联接成完整的车体　　2.各主要部件结构　　车顶　　车顶分为平顶和弧顶两部分，平顶用于安装空调和受电弓装置，弧顶由边梁与弯梁通过连接板点焊在一起，形成骨架结构，在弧顶上面铺设波纹板，板、梁间通过自动编程点焊连接平顶能支撑空调机组和内装部件以及检修人员的载荷，设计时充分考虑了平台的自身强度、刚度及其对车体总体强度、刚度的影响，确保能够顺畅传递纵向载荷，同时特别考虑平顶的平整度以确保水密性和平顶流水的顺畅。

　　空调平顶采用内嵌式安装结构，取消平顶板，减少焊接工作量，降低平顶重量平顶两侧设有集水槽，与排水管相连，平顶的雨水进入集水槽后，通过与之相通的排水管，从底架下部直接排出车顶风道、顶板等设备通过两根铝型材整体吊挂在车顶弯梁上，车顶没有多余的焊件，结构简单，检修维护方便　　底架　　底架采用无中梁结构，由牵引梁、枕梁、缓冲梁、边梁、横梁、波纹地板等组成底架两侧为两根不锈钢冷弯型钢边梁，在它们之间布置不锈钢主横梁，主横梁间距根据车下吊装设备需要进行调整，在主横梁上部铺设不锈钢波纹地板，可支撑AW3的乘客载荷不锈钢边梁与主横梁间采用连接板点焊连接牵引梁、枕梁为箱形组焊结构，受力稳定，能够有效传递各种载荷在底架设计时以安全、可靠为主，兼顾考虑轻量化边梁、缓冲梁、波纹地板等为不锈钢材料，牵引梁、枕梁、端部内边梁为耐候结构钢材料　　?城市轨道交通车辆-车体?王莲芝　　?城市轨道交通车辆的特殊要求　　?站距短，线路曲线半径小，坡度大；客流量大而集　　中，乘客上下车频繁，高峰时会超载；　　?车辆一般有较高的起动加速度和制动减速度；　　?车辆遵循减少能耗、减少发热原则，尽量减轻自重，选择效率高的传动系统；?运转密度较高，为确保安全行车，通信信号比较复　　杂，车载通信信号设备及车辆的控制系统，应有良好　　的适应能力。

　　?车辆编号　　?为了识别车辆，在车辆的侧面标有车辆编号，车辆编号包含了线路、车辆类型等信息，例如，三号线第24列车的A车编号为：03A024，其含义为:?03A024　　?第一节概述　　?一、车体的作用与分类　　?车体是容纳乘客和司机驾驶(对于有司机室的车辆)的部分，又是安装和连接其他设备及组件的基础　　?按照车体所使用的材料可分为碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体三种，早期的城轨车辆车体材料基本上是碳素钢(包括普通低碳钢和耐候钢)，目前主要使用铝合金和不锈钢　　?按照车体结构有无司机室可分为带司机室车体和无司机室车体两种按照车体尺寸可分为A型车车体、B型车车体和C型车车体，如广州地铁一、二号线和深圳地铁车辆采用了A型车；广州地铁三、四号线和天津滨海轻轨采用了B型车　　?按照车体结构工艺不同可分为一体化结构和模块化结构如：广州地铁一号线车辆采用的是一体化结构，而二号线采用的则是模块化结构城市轨道车辆车体特点　　?有拖车、动车之分；　　?座位少、车门开度大、服务设备简单；　　?重量限制严格，要求轻量化；　　?防火及隔噪要求高；　　?车体结构特点　　?车体结构设计上是整体承载的轻量化结构，采用大断面铝合金挤压中空型材、模块化设计制造而成，使整车重量轻，能耗低，充分发挥了车体各个构件中的强度，并大大提高了车体整体刚度。

　　?车体的材料　　?要求：具有一定的强度和刚度；耐腐蚀性，采用轻　　量化设计　　?材料：碳素钢车体；不锈钢车体；铝合金车体　　?南京地铁一号线概况　　南京地铁一号线主线南起奥体中心，北至迈皋桥，形成南京主城区中轴线的快速交通走廊一号线总长公里，其中地下线公里，地上线公里，设16座车站(地上车站5座，分别为：小行站、安德门站、中华门站、红山动物园站、迈皋桥站；地下站11座，分别为：西延部分的奥体中心站、元通站、中胜站和南北向主线的三山街站、张府园站、新街口站、珠路站、鼓楼站、玄武门站、新模范马路站、南京站站)车辆基地设在小行，控制中心设在珠路　　?线路　　?地铁一号线正线为双线，列车运行采用双线单向右侧行车奥体中心往迈皋桥站为　　上行，反之为下行　　?a)专用线最大坡度28‰，全长　　?b)正线及辅助线采用60Kg/m钢轨，小行基地采用50Kg/m钢轨，轨距为1435±26mm　　mm　　?c)正线采用60Kg/m钢轨的9号道岔小行基地采用50Kg/m钢轨的7号道岔.　　?小行基地　　?小行基地位于南京地铁一号线小行站～安德门区间的右侧，占地30公顷采用西端　　与正线小行站连接与正线平行的非贯通式布置，远期规划东端与共青团路站连接形成贯通式布置。

西端南侧与材料总库连接，以D1信号机为界　　?小行基地内设有停车列检库、洗车库、不落轮镟修库、月修静调库、定修库、架修　　库、内燃机车库　　?车辆　　?南京地铁一号线车辆为法国ALSTOM公司设计的Metropolis系列产品，是目前地铁　　车辆家族中载客量最大的一种，目前正被亚洲的新加坡和上海等地采用　　?一号线车辆共计20列，120辆车其中第一列车在法国ALSTOM公司生产，其余　　的19列车由法国ALSTOM和南京浦镇车辆厂合作在南京生产每列车采用6辆编组，4动2拖方式每辆车定员载客平均310人，全列车定员载客1860人　　?列车编组　　?采用3种不同的车型：　　?A车：带有一个司机是的驾驶拖车　　?B车：装有受电弓，两端各有1个半永久性牵引杆的动车　　?C车：两端各有1个永久性牵引杆和1个半自动车钩的动车　　?一列车由两个单元组成，每个单元3节车：A-B-C，6节车编组的方式是A-B-C-C-B-A　　?列车载客容量　　?按照下面的设计准则计算载客量：　　?定员负载：AW2=6人/㎡　　?超载：AW3=9人/㎡　　?车辆主要尺寸　　?列车长度≦140　　?车辆最大宽度3m　　?客室内乘客站立区最小高度　　?列车动力性能：　　?最高运行速度80km/h　　?反向退行最大速度10km/h　　?车辆寿命：　　每年运行距离125，000km，设计寿命30年。

　　在30年的寿命期内，车体结构件无需要重修或加固；30年后车辆重新装配，仍可运用　　苏州市轨道交通一号线是一条东西走向的线路，起点位于吴中区木渎镇北侧的金山路，线路全长公里，车站共计24座，全部为地下车站　　车站明细：木渎-金枫路-汾湖路-玉山路-苏州乐园-塔园路-滨河路-西环路-桐泾北路-广济南路-养育巷-乐桥-临顿路-相门-东环路-中央公园-星海广场-金鸡湖西-科文博览中心-时代广场-星湖街-南施街-星塘街-钟南街　　?苏州地铁1号线项目为两动两拖四辆编组的列车，采用B型全焊铝合金车体　　列车设计不仅充分考虑苏州地理、人文、地铁运用环境，　　同时在设计过程中严格按照标准化、模块化、低噪音、高防火要求进行列车车辆车门按等间距门进行设计，以满足实现站台屏蔽门的结构要求　　?车体结构　　?车体结构形式分为带独立司机室的拖车和带受电弓平顶的　　?动车　　?车体为B型铝合金全焊结构，包括司机室和牵枕缓结构；　　?独立司机室与客室主体铝结构通过螺栓进行连接；　　?车体结构设计满足EN12663《铁路车辆车体结构要求》标准中归　　?属P-Ⅲ类规定要求　　?车体主结构为整体承载的大断面铝合金挤压型材的轻量化焊接结　　?构。

车体主要由一个底架、两个侧墙、两个端墙和一个车顶六大部件组成，各模块和模块间均采用焊接连　　?接，结构使用寿命大于30年　　?车体在静强度试验时，在承受各种最大垂直和横向载荷的同时还　　?应承受沿车钩中心线施加的纵向静态作用力：纵向压缩力为950kN　　?；纵向拉伸力为大于640kN　　?车体结构有如下特点：　　?1）车顶、底架、侧墙板采用大型中空铝合金型材拼焊，长焊缝，实现自动机械手焊　　接　　?2）司机室作为在25km/h速度碰撞的吸能结构，与后部铝合金车体全部采用螺栓连　　接，一旦碰坏便于更换并能实现司机室内装与设备的预组装　　?3）墙板外侧直接粘接窗玻璃，与门窗构成一条窗带　　?4）空调机组安装顶沉入车顶，可使空调机组外形与车顶一致，提供了很好的外观造　　型　　?5）在铝合金型材上预先设计内装安装槽作为预留内装接口，便于内装的安装6）底架边梁、侧墙、车顶边梁为主纵向传力结构，宽厚的中空型材侧墙结构提供了　　车顶与底架的牢固连接，具有极强的垂向刚度与扭转刚度　　?7）车体刚度在AW0载荷工况下上挠度≤10mm，在AW3载荷工况下车体上挠度≥　　0mm，在各种载荷下不妨碍车门运动　　?二、车体的基本特征与结构　　?城轨车辆是用作城市或近郊客运的专门客运交通工具，因而车体有它独自的　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?　　?特征：1．车体的基本特征(1)城轨车辆一般为电动车组，有单节、双节、三节式等，有头车(及带有司机室的车辆)和中间车，以及动车与拖车之分，其车体结构也就有其多样性。

2)由于城轨车辆是服务于城市内的公共交通，乘客数量多，旅行时间短，上下车频繁，因此车内设置的座位数量少、车门数量多而且开度大，服务于乘客的车内设备简单3)对车辆的重量限制较为严格，特别是高架轻轨，要求列车重量轻、轴重小，以降低线路设施的工程投资二、车体的基本特征与结构1．车体的基本特征(4)为减轻列车自重，车辆必须轻量化，对于车体承载结构一般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不锈钢等，采用整体承载筒形车体结构，车辆的其他辅助设施也尽量采用轻型材料和轻量化结构5)城轨车辆一般运营于城市人口稠密地区，并用于乘载旅客，所以对车辆的防火要求严格，特别是地铁车辆通常车体的结构采用防火设计，材料需经过阻燃处理6)对车辆的隔音和降噪有严格要求，以最大限度降低噪声对乘客和沿线居民的影响7)用于城市内交通，车辆外观造型和色彩必须考虑城市文化、环境美化，与城市景观相协调2．车体的结构形式按照车体结构承受载荷的方式不同，车体可分为底架承载结构、侧墙和底架共同承载结构和整体承载结构三类1)底架承载结构：全部载荷由底架来承担的车体结构，也称自由承载结构2)侧墙和底架共同承载结构：由侧、端墙与底架共同承担载荷的车体结构，也称侧墙承载结构。

其侧、端墙与底架等通过固接形成一个整体，具有较高的强度、刚度3)整体承载结构：在板梁式侧、端墙上固接由金属板、梁组焊而成的车顶，使车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形结构，此时车体各部分结构均参与承受载荷，因而称这种结构为整体承载结构，如图所示图钢制车。