城市轨道车辆车体材料选择
城市轨道车辆车体材料选择
专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘 要〗城市轨道交通车辆的车体选材，是关系到运营的“安全、可靠、快速、轻量、经济 、适用”的重大因素之一。
对耐候钢、不锈钢、铝合金车体的材料和结构特点进行分析、比较。
探讨了针对城市轨道交通特点和对车辆的要求，合理选择车体材料问题。
对不同材料车体的发展动向作了介绍。
〖关键词〗城市轨道车辆，车体，材料选择车体是车辆结构的主体。
车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆外观、寿命和检修制度；车体的重量，则关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式(动拖比)。
以上所述都直接影响运营质量和经济效益。
车体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。
故车体选材一开始就成为选择城轨系统时必须同时考虑的诸多重大要素之一。
1 轨道车辆的车体结构和材料1.1 车体和车体结构的分类车体结构按使用的主要材料可分为普通碳钢车(现已停产)、高耐候结构钢(耐候钢)车、车辆专用经济不锈钢(不锈钢)车和铝合金车。
按承载方式分类，有底架承载、侧壁承载、整体承载三种方式。
按结构形式分，有板梁组合结构、开口型材与大型中空型材组合结构以及大型中空型材结构三种形式。
这些结构又同时属于整体承载结构。
从板与梁(柱)、梁(柱)与梁(柱)之间的结合方式来分，有焊接、铆接、螺柱(钉)粘结连接或混合连接结构。
我国和日本大多采用焊接结构。
焊接-铆接或焊接-螺栓(钉)连接在欧洲应用较多。
整体承载结构，即所有车体承载构件和外板都参与承载，这样能充分发挥所有承载零部件的承载作用，有效地减轻车体重量。
特别是板梁组合结构，原则上可按照有限元法的车体强度 、刚度计算结果来分配材料：强度不足部位补强，刚度不足部位补刚，强度刚度富余的部位将材料去掉，从而收到最佳的轻量效果。
1.2 耐候钢车体耐候钢车体采用板梁组合整体承载全焊接结构。
制造厂先将购进的冷轧定尺板材或将热孔卷料开卷、矫平，切断的板材经磷专业知识分享版使命：加速中国职业化进程化预处理。
城轨车辆车体结构
表面处理技术
表面预处理
去除车体表面的油污、锈蚀等杂质，确保表面处理质量。
喷涂工艺
采用先进的喷涂设备和工艺，确保涂层均匀、附着力强、耐腐蚀性 好。
表面装饰
根据设计要求，对车体表面进行装饰处理，如贴膜、喷绘等。
质量检测与评估方法
无损检测
采用射线、超声、磁粉等 无损检测方法，对车体焊 缝进行内部缺陷检测。
刚度。
满足强度要求
对关键承载部位进行强度校核，确 保车体在各种工况下都能安全可靠 地运行。
考虑疲劳强度
针对车体在运行过程中受到的交变 载荷，进行疲劳强度设计和评估。
耐撞性设计考虑
能量吸收结构
在车体前端设置能量吸收区域， 通过塑性变形吸收碰撞能量，保
护乘客安全。
防爬装置
在车体侧面设置防爬装置，防止 在侧面碰撞时车辆相互攀爬，降
现状
目前，城轨车辆车体结构已经实现了轻量化、高强度、耐腐 蚀等目标。同时，为了满足不同城市的需求，车体结构也呈 现出多样化的特点，如A型车、B型车、C型车等。
未来趋势与挑战
未来趋势
未来城轨车辆车体结构将继续向轻量化、高强度、节能环保等方向发展。同时， 随着新材料、新工艺的不断涌现，车体结构的设计和制造将更加精细化和个性化 。
低事故严重性。
紧急疏散通道
确保在碰撞事故发生后，乘客能 够迅速安全地疏散到车外。
04 关键部件及连接技术
车门系统
车门类型
01
包括塞拉门、内藏门、外挂门等，不同类型的车门具有不同的
开启方式和结构特点。
车门驱动方式
02
主要有气动、电动和人力驱动三种方式，现代城轨车辆多采用
电动驱动方式。
车门控制系统
城市轨道交通车辆技术《第三章 城市轨道交通概论 车辆系统 -二 车体 (2)》
侧墙承载结构：侧、端墙与底固接形成一个整体，由侧、端墙与底架共同承担载荷。
整体承载结构：底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，各局部结构均参与承受
载荷。
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〔二〕车体结构
二 车体
整体承载
整体承载结构的车体的骨架是由很多轻巧的纵向杆件及横向杆件组成一个个结构环，
再与金属包板组焊在一起后具有强大的强度和刚度。。
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的制造过程中完成整车需要的内装、布线、布管的预组装并，共六页。
内容总结
二 车体。普通碳钢车体、高耐候结构钢车体、不锈钢车体和铝合金车体。早期的城轨车辆车体材料根本上是碳素钢〔包括普通 低碳钢和耐候钢〕，目前主要使用铝合金和不锈钢。底架承载结构：全部载荷由底架承担。整体承载结构的车体的骨架是由很多轻 巧的纵向杆件及横向杆件组成一个个结构环，再与金属包板组焊在一起后具有强大的强度和刚度。我国和日本大多采用焊接结构， 欧洲多采用焊接—铆接或焊接—螺栓连接结构。分为一体化设计和模块化设计
〔5〕车体的组合方式
二 车体
分为一体化设计和模块化设计。
一体化设计也称为整体焊接结构，即底架、侧墙、端墙和车顶均为焊接而成，然后这四大部件组装时也采 用焊接工艺。一体化设计是先制造车体
结构的车顶、侧墙、底架、端墙、司机室等部件，然后进行
整个车体总成焊接，最后进行内装、布管、布线。
模块化设计是将整个车体分为假设干个模块，在每个模块
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〔二〕车体结构
二 车体
〔3〕车体的制造工艺
焊接、铆接、螺栓连接或混合连接结构。
我国和日本大多采用焊接结构，欧洲多采用焊接—铆接或焊接—螺栓连接结构。
〔4〕车体的结构形式
有板梁组合结构、开口型材与大型中空型材组合结构、
城市轨道车辆车体分析和结构说明
城市轨道车辆车体分析和结构说明首先，城市轨道车辆的车体通常由铝合金或不锈钢材料构成，这些材料具有较轻的重量和高的强度，能够提供良好的结构支撑和碰撞吸能性能。
车体结构以箱型结构为主，具有强度高、刚性好的特点，能够抵抗外部冲击和扭曲变形。
此外，车体采用分割式结构设计，方便维修和更新车辆的各个组件，降低了维护成本。
其次，城市轨道车辆的车体结构包括车头、车体和车尾三个部分。
车头通常配备了自动驾驶系统和防撞装置，以保证列车在行驶过程中能够准确无误地运行，同时提供紧急制动功能，确保乘客的安全。
车体部分由若干车厢组成，车厢之间通过连接节进行连接。
车厢内部设有座椅、扶手、垂直支撑杆等设施，以提供乘客的座位和站立空间，并通过各种装饰和灯光设计，提供舒适和宜人的乘坐环境。
车尾部分通常安装有备用能源设备和故障排除系统，以应对紧急情况和故障发生时的处理。
另外，为了提高乘客的安全性和舒适性，城市轨道车辆还采用了一系列的防振、减噪和减震设计。
例如，车轮和轨道之间安装了减震橡胶垫，用于减少车辆和轨道之间的冲击和振动。
车厢底部和车体的结构也采用了一些减震和吸震材料，以降低乘客的震动感和噪音。
车厢内的扶手和座位也采用了防滑和减振材料，提供更好的乘车体验。
此外，城市轨道车辆还配备了先进的空调和通风系统，以保持车厢内的舒适温度和空气流通。
车体上还安装了紧急开门装置和灭火设备，确保乘客在紧急情况下的安全疏散和火灾防控。
总之，城市轨道车辆的车体设计和结构旨在提供乘客的安全、舒适和便利性。
通过采用适当的材料和结构设计，车体具有较轻的重量和高的强度，能够抵抗冲击和变形。
同时，车体还配备了各种防振、减噪和减震设计，以提供更加舒适的乘车环境。
通过不断改进和创新，城市轨道车辆的车体设计和结构将进一步满足乘客的需求，并为城市交通提供更加高效和智能的解决方案。
城市轨道交通车辆车体及内饰
城市轨道交通简称为城轨。
城轨车辆车体按材料不同，可分为耐候钢车体、不锈钢车体、铝合金车体三种。
城轨车辆的车体采用由车底架、侧墙、车顶、端墙（驾驶室）四大部分组成的封闭筒形薄壳整体承载结构。
1,底架列车底架就是由各种纵向钢梁和横向钢梁组成的长方形构架。
它承托着车体，是车体的基础。
车底架上部车体及承载物的全部重量，并通过上、下心盘将重量传给行走部。
在列车运行时，它还承受机车牵引力及列车运行中所引起的各种冲击力及其它外力。
2,侧墙钢制车体的侧墙由边梁、立柱、窗立柱和墙板等零部件组成。
在车门周围设有门边立柱和横梁进行补强。
铝合金车体的侧墙，左右各有五个车门和四个车窗，而侧墙的上部又与车顶部件组合在一起。
3、车顶。
钢制车体的车顶，由边梁、弯梁、纵向梁、顶板和车顶端部组成。
不锈钢车体的车顶有波纹顶板、车顶弯梁、侧顶板、空调机组平台等几部分组成。
铝合金车体的车顶，两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝型材，中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成形的车顶板，其长度与车顶等长，车顶组装时仅仅留下几条与车顶等长的纵向长焊缝。
4、端墙。
地铁车辆两端的驾驶室端墙设有端门，在端门两边设有立柱进行补强外，其他结构基本与侧墙结构类似。
其余端墙基本农贯通道，端板安装在两侧墙板和车顶之间，用于连接贯通道。
城轨车辆内饰。
客室车箱结构。
客室车箱一般由客室座椅、扶手、屏风、车窗、车门和其他设备构成的。
1.客室座椅。
现在城轨车辆的客室座椅都采用新型的防火材料，大多由钢骨架支撑的玻璃制品，采用符合人体工程学习的造型，座椅颜色以蓝色为主。
每个座椅宽为430mm，按2个座位或6个座位为一组，固定在车体侧墙上，没有与地板连接。
列车的供暖设备装在座椅下，保证暖空气覆盖车箱底部，避免头顶热风造成乘客燥热、头晕。
2.扶手和屏风。
水平、垂直扶手和侧边屏风由抛光的不锈钢材料制成。
以某地铁车辆为例，每节A车的扶手有：14个连续的从顶板到地板的垂直扶手，13个水平扶手与垂直扶手连接，10个屏风在每节车的右侧，9个对称的屏风在车的左边（由于ATC室的存在）1个水平拉手，22个把手。
城市轨道车辆-车体
❝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: ❝03 A 024❝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。
地铁车辆车体结构设计方案
地铁车辆车体结构设计方案一、引言地铁车辆作为城市轨道交通系统中的重要组成部分，其车体结构设计方案的合理性和可靠性对于确保列车运行的安全性和乘坐舒适性至关重要。
本文将分析和探讨地铁车辆车体结构设计方案的相关要素，并提供一个综合可行的设计方案。
二、车体材料选择地铁车辆车体材料的选择是保证车体结构强度和轻量化的关键。
一般而言，地铁车辆的车体由钢材、铝合金和复合材料构成。
钢材具有强度高、耐久性好的特点，但重量较大；铝合金具有轻量化、耐蚀性好的特点，但成本较高；复合材料具有轻量化、抗腐蚀性好的特点，但制造工艺复杂。
综合考虑成本、强度和轻量化等因素，建议使用铝合金作为地铁车辆车体的主要材料。
三、车体结构设计1.车体长度和宽度：根据地铁运营的需求和站台长度等因素，确定车体的长度和宽度。
一般而言，地铁车辆的长度应控制在100米左右，宽度约为3.2米。
2.车体强度设计：地铁车辆需要经受各种复杂的力学、热学和振动环境的考验，因此车体的强度设计至关重要。
在车体设计过程中，需要进行有限元分析，确定车体结构的各主要部位的受力状况，并通过材料选择、优化设计等手段确保车体强度满足要求。
3.车体外形设计：地铁车辆的外形设计既要满足美观的要求，又要考虑乘客上下车、站台对接等操作的便利性。
因此，车体外形应具备流线型，减少阻力；车门位置应合理设置，方便乘客进出和站台对接；车体表面颜色要与城市环境相协调，提高城市形象。
4.车体连接方式设计：地铁车辆的车体连接方式通常有焊接和螺栓连接两种。
焊接连接方式简单，但在生产和维修过程中较难进行拆卸和更换；螺栓连接方式方便拆卸和更换，但需要注意连接点的强度和稳定性。
在车体结构设计中，根据实际情况选择合适的连接方式。
四、车体附件设计地铁车辆的车体附件包括车门、车窗、座椅等。
这些附件的设计要考虑到乘客的安全和舒适性，同时也要满足车体结构的强度和重量要求。
车门应具备快速开闭和安全防夹功能；车窗应具备隔热、防眩光功能；座椅应具备舒适、耐久的特点。
城市轨道交通车辆构造车体
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(3)整体承载结构 在板梁式侧、端墙上固接由金属板、金属梁组焊接而成 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。
钢制车体整体承载结构
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车体的一般结构形式：
1—缓冲梁(端梁) 2—枕梁 3—小横梁 4—大横梁 5—中 梁 6—倒梁 7—门柱 8—侧立柱 9—上侧梁 10—角柱 11—车顶弯梁 12—顶端弯梁 16页/共7页
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7)城市轨道交通车辆主要用于城市内交通，所以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 (1)底架承载结构 全部载荷由底架来承担的车体结构，称底架承载结构， 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， 称侧墙和底架共同承载结构，也称侧墙承载结构。
城轨交通车辆车体—不锈钢车体
一、不锈钢车体的发展
1.日本不锈钢 车体的发展
u 1992年，日本制造了新一代不锈钢车辆，其底架及车体仍以原有轻型不锈钢车体结构为 基础,但其外墙板为自动点焊，并对外板补强后的形状与布置加以改进，避免了补强筋突 出，改为平板外表面，车体结构骨架更易于作业，部件件数大大减少，提高了精度。
u 近几十年来，日本的不锈钢车辆车体制造技术一直位于世界前列，日本国内的新干线高速 列车、城轨交通车辆均广泛使用不锈钢车体，同时日本也联合其他国家合作制造对外出口 的不锈钢车辆，我国曾进口日、韩合造的不锈钢车辆用于高速铁路。
四、轻量化不锈钢车体材料的特点
2.物理性能
u 另外，不锈钢材料的热膨胀系数约为钢的115倍，使 得同样的热量条件下其变形比普通钢材变形要大很多。 因此，不锈钢车体制造工艺中一般避免采用电弧满焊， 多采用电阻点焊工艺。
五、不锈钢车体在设计和制造中应注意的问题
不锈钢车体具有耐腐蚀性较好、不用修补、使用寿命长等优 点，因此，使用不锈钢材料做车体，在保证强度、刚度的条件 下，板厚可以大大减小，从而实现车体的轻量化。但在设计、 制造中尚需注意许多问题，如不锈钢选材、不锈钢制造技术、 不锈钢结构焊接工艺的研究、不锈钢材料疲劳特性和寿命的实 验、结构优化设计、刚度的问题、防腐蚀的问题等。
一、不锈钢车体的发展
2.我国不锈钢 车体的发展
u 目前我国的城轨交通车辆制造厂都能生产出性能良好的不锈钢车体，下面以中车集团 长春轨道交通车辆制造公司（以下简称中车长春公司）对不锈钢车体的研发为例进行 介绍。
u 1995年，中车长春公司开始进行铁道车辆和城轨交通车辆不锈钢车体的研制，在第 一阶段，与韩进集团联合开发轻量化不锈钢车辆30辆，投入我国南方衡广铁路运营， 经过六七年的实际运营考核，证明该不锈钢车辆比碳钢车辆具有质量轻、耐腐蚀等明 显的优势。
城市轨道交通车辆构造 车体
任务一 车体的结构
三、基本参数 分别以A型车和B型车举例来说明车体的基本参数，具体参 数见表2-1、表2-2所示。
表2-1 上海地铁1、2号线车辆车体规格
基本参数
两端车钩连接中心
有驾驶室
线长度
无驾驶室
车体最大宽度
车顶中心线距轨面高度
客室地板面距轨面高度
车门高
车门宽
两转向架中心距(定距)
长度 24140 mm 22800 mm 3000 mm 3800 mm 1130 mm(1500 mm) 1800mm(1860 mm) 1300mm(1400 mm) 15700 mm
3800 mm
12600 mm 800 kN 650 kN
2012 mm 1550 mm
任务二 铝合金车体
一、铝合金的材料特性
1.质轻，更容易实现车体的轻量化。 2.强度好。纯铝的抗拉强度约为80 MN/m2，是低碳钢的1/5。 3.耐蚀性能好。铝合金的特性之一是接触空气时表面会形成 一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，所以耐蚀性能好。 4.加工性能好。车辆用型材挤压性能好，二次机加工、弯曲 加工也较容易。 5.易于再生。铝的熔点低(660°C)，再生简单。在废弃处理 时也无公害，有利于环保，符合可持续发展战略。
任务三 不锈钢车体
二、不锈钢车体的结构
1．车顶 车顶由波纹顶板、车顶弯梁、车顶边梁、侧顶板、空调
机组平台等几部分组成，车顶骨架几何模型如图2-9所示。
图2-9 车顶骨架几何模型
任务三 不锈钢车体
2．侧墙 侧墙骨架几何模型如图2-10所示。
图2-10 侧墙骨架几何模型图
任务三 不锈钢车体
3．端墙 端墙分端顶板，板材为SUS301L-DLT，门上立柱和补强
城市轨道车辆的组成
城市轨道车辆的组成以城市轨道车辆的组成为题，我们将介绍城市轨道车辆的各个部分以及其功能。
一、车体结构城市轨道车辆的车体通常由钢材制成，具有足够的强度和刚度来承受车辆的运行和载荷。
车体外部通常采用铝合金或不锈钢面板进行装饰，以提高车辆的美观性和耐腐蚀性。
车体内部则设计有座椅、扶手、车门等设施，以提供乘客的舒适感和便利性。
二、动力系统城市轨道车辆的动力系统通常由电动机、牵引系统和能源供应系统组成。
电动机负责提供车辆的动力，通常采用交流电机或直流电机。
牵引系统则将电动机的动力传输到车轮上，通常采用齿轮传动或牵引电缆传动。
能源供应系统则提供电能给电动机，通常通过接触网或第三轨供电。
三、制动系统城市轨道车辆的制动系统用于控制车辆的速度和停车。
常见的制动系统有机械制动、电阻制动和电子制动等。
机械制动通常采用摩擦制动或电磁制动，通过摩擦力或电磁力来减速或停车。
电阻制动通过将电动机的旋转能量转化为电能来减速或停车。
电子制动则通过控制电动机的电流来实现减速或停车。
四、辅助设备城市轨道车辆的辅助设备包括通信设备、监控设备、空调设备、照明设备等。
通信设备用于车辆之间的通信和与控制中心的通信。
监控设备用于监视车辆的运行状态和乘客的安全。
空调设备用于调节车辆内部的温度和湿度，以提供乘客的舒适感。
照明设备用于照亮车辆内部和外部环境。
五、安全设备城市轨道车辆的安全设备主要包括紧急制动系统、火灾报警系统和紧急疏散设备等。
紧急制动系统用于在紧急情况下迅速停车，以保证乘客的安全。
火灾报警系统用于监测车辆内部的温度和烟雾，一旦发现火灾，会自动报警并采取相应的措施。
紧急疏散设备包括紧急出口、灭火器等，用于在紧急情况下疏散乘客和灭火。
六、车辆控制系统城市轨道车辆的控制系统用于控制车辆的运行和停车。
常见的控制系统有自动驾驶系统和人工驾驶系统。
自动驾驶系统通过车载计算机和传感器来实现车辆的自动控制，可以实现列车的自动驾驶和自动停车。
人工驾驶系统则由驾驶员来控制车辆的运行和停车。
城轨交通车辆车体—车体材料的选用
一、国内外地铁车辆车体材料选用的现状
铝合金的比重只相当于普通钢的1/3，弹性模量也只有钢的1/3， 在保证车体同等强度的条件下，车体自重最大可减轻50%；而且铝合 金的耐腐蚀性好，可以延长车辆的使用寿命。因此，许多国家都在积 极开发和生产铝合金车。法国于1896年将铝合金用于铁道客车车窗上 。1905年，英国铁路电动车的外墙板采用了铝合金。美国在1923年至 1932年有700辆电动车和客车的侧墙与车顶采用铝合金。1952年伦敦 地铁、1954年加拿大多伦多地铁车辆均采用了铝合金车体。20世纪60 年代以来，德国科隆、波恩铁路的市郊电动车组也相继实现了车体铝 合金化。
一、国内外地铁车辆车体材料选用的现状
日本从1962年的山阳地铁2000系开始采用铝合金车体，至1999年 累计生产约1万辆。法国、德国、英国和俄罗斯等国在高速铁路车辆上 都采用了铝合金车体。20世纪90年代以来，意大利米兰地铁、奥地利 维也纳地铁以及新加坡地铁都采用了铝合金车体。近年来，我国地铁 车辆车体也采用了铝合金材料，上海地铁1、2号线及明珠线，广州地 铁1、2、3号线，深圳地铁1、4号线，南京地铁1号线等都采用了铝合 金车体车辆。
任务五 车体材料的选用
城轨交通车辆车体选用何种材料不但影响车体的强度和刚度，直接关 系车辆运行的安全性和乘客的舒适性，而且关系到车辆的载客能力和能耗 大小，也关系到车辆检修工作量和使用寿命，并且影响到车辆采购费和运 营维修费的高低。因此，选择地铁车辆车体材料时，不但要考虑车辆采购 价格，还要考虑车辆长期运行时的运营和维修费用。
一车辆车体材料有耐候钢、不锈钢和铝合金三 种。自1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁线以来，地铁车辆长 期采用普通钢车体。因为普通钢车体强度低、质量大、能耗高、腐蚀 重、维修量大、使用寿命短，自20世纪50年代开始，人们开始用不 锈钢和铝合金取代普通钢车体。
城市轨道交通车辆技术《车体材料应用》
❖ 6．易于维修。
❖ 7．有利于环境的改善〔隔热、隔音性能提高〕。
❖ 8．有利于提高舒适度〔减振等〕。
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车体材料应用
❖ 车体材料 ❖ 车体结构按使用的主要材料可分为普通碳素钢车体、高耐候结构钢车体、不
锈钢车体、铝合金车体。 ❖ 1．钢制车体。 ❖ 20世纪80年代以前的钢制车体主要采用普通碳素钢，自重较大，使用 过程中
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内容总结
车体材料应用。车体的结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料，因此，对车体构 件和装饰所使用的材料应考虑的主要因素如下：。3．具有耐老化、耐污染、耐磨耗及耐光照等特性 。车体结构按使用的主要材料可分为普通碳素钢车体、高耐候结构钢车体、不锈钢车体、铝合金车 体。3．铝合金车体。采用铝合金车体，其自重相比钢制车体可减30%～40、性能和技术经济指标主要取决于车体材料， 因此，对车体构件和装饰所使用的材料应考虑的主要因素如 下：
❖ 1．具有构件所要求的高强度和刚度。 ❖ 2．质量轻。 ❖ 3．具有耐老化、耐污染、耐磨耗及耐光照等特性。 ❖ 4．耐火、阻燃。 ❖ 5．施工容易且价格廉价。
城市轨道交通车辆构造-车体
城市轨道交通车辆构造-车体引言城市轨道交通是现代城市公共交通系统的重要组成部分，其中车体是车辆的重要组成部分之一。
本文将介绍城市轨道交通车辆构造中车体的相关内容，包括车体的结构、材料、设计要求等方面的内容。
1. 车体结构城市轨道交通车辆的车体结构一般包括车顶、车侧、车底、车端四个部分。
下面将对这四个部分进行详细介绍。
1.1 车顶城市轨道交通车体的车顶主要用于安装车辆的控制系统、通风系统等设备，保证车内的正常运行和乘客的舒适度。
车顶一般采用铝合金或碳纤维等轻质材料制作，以减轻整个车体的重量。
1.2 车侧车体的车侧是车辆的外壳部分，起到保护乘客和车辆内部设备的作用。
车侧一般由钢板制成，并在表面进行防腐处理和喷涂防尘漆。
车侧上还设有车门，方便乘客上下车。
1.3 车底车体的车底是支撑整个车体的基础部分，一般由钢材制成，并设置有悬挂装置和缓冲装置，以减少车辆在运行过程中的震动和噪音。
车底还安装有电动机和传动装置等重要组件。
1.4 车端车体的车端是车辆的前后部分，连接车厢和司机室。
车端一般采用钢材制作，并加强结构以保证载客安全。
车端还设有防撞装置和部分车辆控制设备。
2. 车体材料城市轨道交通车体的材料选择对车辆的性能和耐用性有重要影响。
以下是常用的车体材料：2.1 钢材钢材是城市轨道交通车体最常用的材料之一。
它具有强度高、抗震性好、成本低等优点，能够满足车体的强度和刚度要求。
但钢材的重量较大，需要进行防腐处理来延长使用寿命。
2.2 铝合金铝合金是一种轻质高强度的材料，被广泛应用于城市轨道交通车体的制造中。
它具有重量轻、抗腐蚀性好等优点，可以有效减轻整个车体的重量，并提高车辆的运行效率。
2.3 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种高强度、轻质的材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
它被广泛应用于高速列车等特殊领域，可以显著提高车体的强度和刚度，同时减轻车体的重量。
3. 车体设计要求城市轨道交通车辆的车体设计要满足以下几个方面的要求：3.1 强度和稳定性车体需要具备足够的强度和稳定性，能够承受列车在运行过程中的惯性力和外部碰撞等作用，保证乘客和车辆的安全。
轨道交通轨道板材料选择
轨道交通轨道板材料选择随着城市的拓展和人口的增长，轨道交通在现代城市中扮演着愈发重要的角色。
无论是地铁、有轨电车还是高铁，其安全性和可靠性都是至关重要的。
而选择合适的轨道板材料就是确保轨道交通运行顺利的基础。
在本文中，我将探讨轨道交通轨道板材料的选择，并从材料的性能、成本和环保性等多个角度进行分析。
首先，轨道板材料的力学性能至关重要。
轨道交通的运营过程中，轨道板需要承载机车和列车的重量，同时还要抵抗周围环境对轨道板的影响。
因此，材料的强度和刚度是选材的重要指标。
目前，常用的轨道板材料有钢轨道和混凝土轨道。
钢轨道因具有较高的强度和刚度，在高速列车运行时，能够更好地保持形状并保证列车的平稳行驶。
而混凝土轨道则具有较好的抗冲击性和抗温度变化能力，在部分地区的地铁线路中得到广泛应用。
根据具体的使用环境和运营需求，选择具备合适力学性能的轨道板材料将有助于确保轨道交通的安全与顺畅。
然而，除了力学性能外，轨道板材料的耐久性也是需要考虑的因素之一。
由于轨道交通运营时间长，轨道板需要能够长时间持续运行而不失效。
钢轨道相较于混凝土轨道在这方面占据一定的优势，因为钢材具有较好的耐久性和耐腐蚀性，能够有效抵抗外界的侵蚀和磨损。
然而，钢轨道也存在一些缺点，比如易受氧化和疲劳产生裂纹等问题。
相比之下，混凝土轨道在耐久性方面还需要进一步提升。
因此，在材料的选择过程中，需要综合考虑轨道板的寿命和维修成本等因素，确保选择的轨道板材料能够满足预期的使用寿命。
除了力学性能和耐久性以外，轨道板材料的成本也是决策的一个重要考量因素。
不同材料的选用将直接影响轨道交通的建设和运营成本。
传统的钢轨道由于制造和安装成本较高，而且对地基、轨道线路等要求较高，使得轨道交通的经济性受到一定的制约。
相比之下，混凝土轨道的制造和施工成本相对较低，且对线路的要求更加灵活，因此在一些城市的地铁建设中得到了较为广泛的应用。
在考虑成本时，还需将轨道板材料的使用寿命、维修成本等因素纳入考虑，以全面评估材料选择带来的经济效益。
城市轨道车辆车体材料选择
城市轨道车辆车体材料选择摘要：对于城市轨道车辆车体来说，其材料质量的好坏对于整个车体的安全性有着至关重要的影响，更是与载客能力、使用寿命、能耗大小等多个方面有着直接的关系。
因此，加强对车体材料的合理选择是十分有必要的，一旦选择的车体材料不合适，不仅将会降低车辆的运行效率，还很容易发生运行故障，这就大大增加了车辆维修成本，缩短了车辆的使用寿命。
所以，我们在对车体材料进行选择时，要对车体材料质量进行严格的把关，具体根据实际需要，选择合适、优秀的车体材料，确保车辆高效、安全的运行。
为此，就对城市轨道车辆车体材料选型进行了研究讨论，并得出以下相关结论，以供参考。
关键词：城市轨道车辆车体材料选型不锈钢地铁车辆的车体结构除底架外，其余部件材料基本上都采用不锈钢板，其制造工艺方法主要为电阻点焊，车体结构在各个工况下产生的应力、变形和模态、结果表明该不锈钢车体的强度满足要求。
车体是车辆结构的主体。
车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆外观、寿命和检修制度；车体的重量，则关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式（动拖比）。
车体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。
故车体选材一开始就成为选择城轨系统时必须同时考虑的诸多重大要素之一。
一、车体材料的选择关系到列车的因素可以说，车体材料的选用是否合理，对于整个车体的强度与刚度有着直接的关联，更是车辆行驶安全性的有效保障，良好的车体材料，能够有效提高车辆的舒适性以及载客能力，减少车辆维修次数，大大延长了车辆的使用寿命。
由此，我们可以看出，车体材料的选择与列车的方方面面有着密不可分的联系。
因此，城市轨道车辆车体材料进行选型时，除了要考虑价格因素以外，还要着重考虑到车辆在长期运行过程中，所需要的运营成本和后期维修费用。
二、关于轨道车辆车体材料探讨1.关于目前我国城市轨道车辆车体选材的倾向问题，目前我国城市轨道交通车辆的车体选材，似乎出现了铝合金热，相比之下在我国地铁车上沿用了30多年的耐候钢有受到冷落的倾向。
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专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘 要〗城市轨道交通车辆的车体选材，是关系到运营的“安全、可靠、快速、轻量、经济 、适用”的重大因素之一。
对耐候钢、不锈钢、铝合金车体的材料和结构特点进行分析、比较。
探讨了针对城市轨道交通特点和对车辆的要求，合理选择车体材料问题。
对不同材料车体的发展动向作了介绍。
〖关键词〗城市轨道车辆，车体，材料选择车体是车辆结构的主体。
车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆外观、寿命和检修制度；车体的重量，则关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式(动拖比)。
以上所述都直接影响运营质量和经济效益。
车体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。
故车体选材一开始就成为选择城轨系统时必须同时考虑的诸多重大要素之一。
1 轨道车辆的车体结构和材料1.1 车体和车体结构的分类车体结构按使用的主要材料可分为普通碳钢车(现已停产)、高耐候结构钢(耐候钢)车、车辆专用经济不锈钢(不锈钢)车和铝合金车。
按承载方式分类，有底架承载、侧壁承载、整体承载三种方式。
按结构形式分，有板梁组合结构、开口型材与大型中空型材组合结构以及大型中空型材结构三种形式。
这些结构又同时属于整体承载结构。
从板与梁(柱)、梁(柱)与梁(柱)之间的结合方式来分，有焊接、铆接、螺柱(钉)粘结连接或混合连接结构。
我国和日本大多采用焊接结构。
焊接-铆接或焊接-螺栓(钉)连接在欧洲应用较多。
整体承载结构，即所有车体承载构件和外板都参与承载，这样能充分发挥所有承载零部件的承载作用，有效地减轻车体重量。
特别是板梁组合结构，原则上可按照有限元法的车体强度 、刚度计算结果来分配材料：强度不足部位补强，刚度不足部位补刚，强度刚度富余的部位将材料去掉，从而收到最佳的轻量效果。
1.2 耐候钢车体耐候钢车体采用板梁组合整体承载全焊接结构。
制造厂先将购进的冷轧定尺板材或将热孔卷料开卷、矫平，切断的板材经磷专业知识分享版使命：加速中国职业化进程化预处理。
车体 的外板(一般厚为2mm)，是将预处理后的板材用缝焊机接宽接长； 梁柱则将预处理后的板材 (一般厚2.5mm)剪切下料、轧压、冷弯或拉延成型。
对于像底架边梁、车顶侧板那样大型板梁，一般可采用冷弯型材(厚3～6 mm)。
板和梁(柱)间采用点焊或塞焊，梁柱间采用弧焊(用焊条或二氧化碳气体保护焊)。
车体采用大部件组装方式：将底架、侧墙、车顶、端墙部件预先组成后再组成车体。
经变形矫正(打平)后的车体送到油漆工序。
底漆、面漆涂完后钢结构车体才算完成(也可在车辆总成涂面漆)。
在车体设计开始，梁柱布置完成后用三维有限元法进行车体强度计算。
在头一辆车体制造完工后，进行强度试验。
车体的强度试验属于形式试验，即同种车只试验一台，在油漆前进行。
车体需经钢结构强度试验通过后才能批量投产。
与铝合金、不锈钢车体相比，耐候钢车体有材料费、制造费低以及工艺性好、造型容易的明显优势，但也存在重量较大、耐腐蚀性不大好而导致运用成本高的劣势。
1.3 不锈钢车体不锈钢车体结构与耐候钢车体一样也是采用板梁组合整体承载全焊结构。
由于使用的板材更薄(车体外板厚0.4～1.2mm ，梁柱厚0.8～3mm)，须采用大量薄板(一般为0.8mm)轧压成补强(刚)型材与外板点焊连接形成空腔，借以提高外板的刚度、强度。
这是不锈钢车的结构特征之一。
为了不降低板材强度和减小变形，应尽量采用点焊。
特别是强度级高的材料不允许任何形式的弧焊。
梁柱之间采用平面或立体接头、点焊。
板的拼接采用搭接缝焊。
采用接触焊代替弧焊是不锈钢车的又一特征和技术关键。
新型不锈钢车体采用超低碳(C ＜0.03%)的SUS301L 车辆专用经济不锈钢，通过压延率的不同分成LT 、DLT 、ST 、MT 、HT 5个强度级。
SUS301L 的改性压延状态机械性能代号HT 的屈服点在 961 Ｎ／mm ２以上，拉伸强度在1275 N/mm ２以上(超过耐候钢一倍以上)。
但其纵向弹性模量(E)却只有钢的85%(钢的 E ＝２．０６×１０ ５ N/mm ２，不锈钢的 E ＝１．７６×１ ０ ５ Ｎ／mm ２)，这意味着不锈钢车体比同样结构(当然结构是有很大不同的)的耐候钢车刚度要小。
刚度下降将导致舒适性下降。
这就是不锈钢车体设计时尽量设法增大刚度的原因。
不锈钢车体制造过程中虽然不必进行防腐保护，完工后也不需涂漆，但为了提高装饰性，板材自带线条或梨皮点状装饰。
车辆制造厂家可自己进行某种修饰，也可用彩色胶膜装修。
由于车体表面装饰大多是原材料带有的，因此在焊接前的加工过程中要贴膜保护，在制造的全过程要小心操作。
专业知识分享版使命：加速中国职业化进程为了降低制造成本或提高工艺性，对这种车体上没有腐蚀倾向的部位，通常采用普通钢或耐候钢，如牵引梁、枕梁、侧门内立柱的下部(距地板面300mm 以上)内端墙立柱等。
因此，即使轻量化不锈钢车体也大约有30%的普通钢或耐候钢。
不锈钢车体比耐候钢车体大约可轻30%～40%，另外还不需涂漆(干膜油漆重量大约200～300kg/车)。
不锈钢车体的制造工艺性远不如钢车，不能采用弧焊；特别是不锈钢成形困难，因此不锈钢车体的前端造型若特别复杂或数量很少时，不得不采用钢材或玻璃钢制造(涂漆)。
由于现在生产的不锈钢车体大量采用点焊，密封性不如连续焊，因此不适用于频繁进出隧道等导致车内外压差大的高速车车体。
日本最新的不锈钢车体是1993年完成的209系电车采用的两种形式的结构：一种是侧墙外板为平板、内部仍然采用压型型材的骨架(含补强)，但板厚进一步减小(侧墙外板厚1.2mm ， 车顶、地板波纹板厚0.6mm ，弯梁、立柱厚1mm)；另一种形式采用SUS304材料的内外双层板点焊结构，内板上带有凸起代替骨架。
东日本旅客铁道(株)、新日本制铁(株)、东急 车辆制造(株)等三家公司最近共同试制出了“不锈钢双层复合板车体”，其目的在于能像铝合金中空型材车体那样减少零部件数量和焊接工作量，以降低制造成本和提高外板平滑性，提高产品质量。
预计4～5年后这种新车将会投入使用。
1.4 铝合金车体铝合金车体从结构形式上可分为：板梁、大型开口型材和大型中空闭口型材及其组合形式。
板梁式铝合金车体在结构形式上类似于耐候钢车体，但为了提高断面系数，防止板材由于剪力产生失稳现象，因此加大板厚(一般取钢板的1.4倍，最薄用到2mm)。
铝合金车体的薄板焊接非常困难，技术水平要求高，而且变形大矫正困难，因此必须采用接触焊。
开口型材将板、梁合成一体，简化了车体制造工艺，提高了质量，但成本也相应增加。
铝合金车体目前普遍采用的结构是大型桁架式中空型材组焊式(一般采用自动弧焊)。
专业知识分享版使命：加速中国职业化进程大型中空型材组焊式车体制造时，只需将型材沿车体长度方向对接连续自动弧焊。
由于车体零件数量少、焊接工作量少，且容易实现自动化，大大降低了车体制造成本，提高了产品质量。
但与此同时，由于大型型材需要能力为8000～10000t 的大型挤出设备和大型模具，因此制品成本昂贵，设计断面变化也受到制约。
另外，由于多余金属只能靠机械加工的办法去掉，工艺复杂，成本高，所以大型中空型材结构的车体要比板梁式、大型开口型材式车体略重一些。
铝合金结构的变形校正(通常也采用火焰校正)非常困难。
因此不管什么结构形式，都必须千方百计用工装卡具来限制焊接变形。
铝合金车体的主要材料是A1～Mg 系(5000系)、A1～Mg ～Si 系(6000系)和A1～Zn ～Mg 系(7000 系)合金。
铝合金车体的特点是利用铝的相对体积质量约为普通钢的1/3这一点来减轻车体自重。
铝合金车体的自重一般可达到普通钢车体的1/2。
铝合金车体的弱点是铝的纵弹性模量小，约为普通钢的1/3，因而往往使车体刚度下降。
一般铝合金车体比普通钢车体、不锈钢车体的刚度都要小。
这是铝合金车体设计时加大板厚和尽量加大车体断面以提高车体抗弯刚度的重要原因。
铝合金车体的另一个不尽人意处就是耐腐蚀性能差，不能像不锈钢那样达到不用涂漆的程度。
不涂漆的铝合金车体虽然也有，但用过一段时间后，由于大气中的腐蚀条件(如水、洗涤剂 的作用以及运用环境中与金属粉尘接触)，表面总会出现面蚀、点蚀、变色，影响美观，故大部分车都涂漆。
铝合金车体设计中还应注意的是：由于铝的熔点低，在地板下面吊装的高压大电流的发热设备(如制动电阻箱等)应加装隔热板，以防车辆火灾的发生。
铝合金车体的车辆一旦发生火灾事故，将会引发更大的灾难。
当然，采用其他材料的车体也必须加隔热板。
铝合金车体的最新结构是车顶、侧墙无梁柱的桁架式中空型材结构，有的在面板、肋板上还贴防震吸音材或填充(半填充)聚氨脂泡沫(型材挤压过程中发泡)，大大提高了防震隔音效果。
日本700系新干线车就采用此项技术。
形状复杂的铝合金车体前端也有采用钢质或骨架用钢、蒙皮用玻璃钢的结构。
车下设备吊装也有采用钢梁。
铝型材之间采用摩擦搅拌焊接(FSW ：Friction Stir Welding)。
这是一项很有前途的工艺。
日本JR 九州815系近郊形交流电动车已采用这种先进方法。
专业知识分享版使命：加速中国职业化进程1.5 车体新材料结构的开发国外车体新材料新结构的研制开发日新月异。
第二代轻量不锈钢车体和蜂窝材铝合金车体在10年前就已问世。
底架边梁用爆炸连接材料、底架用不锈钢、侧墙车顶端墙用铝合金的 混合材料车体在10年前也通过了鉴定。
超轻量的碳纤维增强塑料(CFRP)车体也已试制出来。
另外以普通钢、不锈钢车体为对象的外板为平板、外板的内侧为桁架式大型轧压型材、二者 点焊一起的少零部件高精度的板式轻量结构也正在开发中。
面向小型车，正在开发不用板结 构而用骨架承载、内外板材料可以自由选取的重量轻、成本低的车体也正在开发研究中。
在我国，车体材料的开发研制也从未间断过。
70年代的铝合金车体铁道车辆、90年代的不锈钢软卧车和铝合金的地铁车就已研制出来，现正在正常运行。
10年前，玻璃钢的前端也已 装到了大铁路动车组的车头上。
现在大断面铝型材和车辆经济不锈钢SUS301L 国内已完成研制，可以批量投产。
2 车体合理选材车体选材的一般作法，是在确保安全可靠的前提下，以经济特性为基础，结合城市线路条件和车辆条件进行经济技术论证，综合分析比较，从大局出发作出选择。
城市轨道交通与干线铁路交通在涉及的地域范围上大不相同，特别是在我国。
城市轨道交通车辆是针对地方乃至于十几公里或几十公里范围设计的，车辆结构和材料应该、也有可能做到在不违背国家相关法规、强制性标准的前提下充分体现地方性和本线路特色。
另一方面，每种材料都有各自的特点。
车体选材若能在熟悉各种材料的基础上，将针对线路、车辆和针对材料特点结合起来并兼顾长远和近期效果的话，选材一定会合理。