地铁车辆车体材料选择
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
城市轨道交通车辆车体
城市轨道交通车辆车体车体可分为带司机室的车体和不带司机室的车体,不带司机室的车体主要是为乘客提供服务的公共场所,也是安装并连接车辆上其他设备、组件的基础结构;带司机室的车体还能安装司机操作台等装置。
1、城轨列车基本上是电动车组,有单节、双节、三节式等编组形式。
2、城轨车辆是城市内的公共交通系统,乘客的数量多,旅行时间短,上下车频繁,城轨车辆的座位数量少,车门数量多且开度大,车内服务设备简单。
3、城轨车辆的重量轻、轴重小,车辆采用轻量化设计。
4、城轨防火要求严格,采用防火设计,材料必须经过阻燃处理。
5、车辆的隔声和降噪要求高,对沿线居民的影响小。
6、车辆外观造型、色彩与城市文化、环境和景观协调。
一、车体的种类车体按不同的分类方式分为不同的类型。
1、按使用的材料分为碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体。
早期多使用碳素钢制造车体,目前主要使用铝合金和不锈钢材料制造车体。
2、按有无司机室可分为带司机室车体和不带司机室车体。
3、按尺寸分为3 m宽的A型车车体、2.8 m宽的B型车车体和2.6 m宽的C型车车体。
4、按车体结构工艺可分为一体化结构和模块化结构二、车体的结构形式按照车体结构承受载荷方式,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。
1、底架承载结构。
车体的全部载荷由底架承担的车体结构称为底架承载结构。
2、侧墙和底架共同承载结构。
由侧墙、端墙与底架共同承担载荷的车体结构称为侧墙和底架共同承载结构或侧墙承载结构,侧墙、端墙、底架等通过固接形成一个整体。
3、整体承载结构。
由图可知,车体结构是板梁式,侧墙、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,这种车体结构的各部分结构均承受载荷,因而称为整体承载结构。
三、车体结构城轨车辆车体底架是车体结构和设施的安装基础,承受城轨交通车辆的主要动、静载荷,因此要求底架必须具有足够的强度和刚度,底架也是城轨车辆生产制造和检修作业的重点。
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。
地铁车辆车体材料选择
城市轨道车辆车体材料选择〖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。
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,切断的板材经磷化预处理。
简析地铁车辆—铝合金车体
简析地铁车辆—铝合金车体摘要:简要介绍地铁车辆——铝合金车体结构,介绍铝合金车体的优缺点,以及如何保证铝合金车体结构强度及使用寿命。
关键词:车体;铝合金;结构0 引言车体是地铁车辆的主要承载结构,它支撑于转向架之上,保证旅客乘车安全。
车体底架下部及车顶上部安装电气设备,构成车辆主体。
它需要承受各种动静载荷、各种震动,并适应100km/h左右的速度运行;还要满足隔音、隔热、减震、防火等要求,确保在事故状态下尽可能保证旅客安全。
1 铝合金车体的介绍车体的结构组成根据所选用的材料略有不同,但是主要部件均是由底架、车顶、侧墙(左右侧各1个)、端墙等组成,其中带有司机室的车辆前端设司机室。
车体需要有足够的强度承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力,其主要有底架承载、侧壁承载、整体承载三种承载方式。
一般根据应用的材料,来选择合适的承载方式。
铝的密度大约只有钢的1/3。
铝及铝合金具有重量轻、耐腐蚀的特点,并且是热和电的良导体,是一种优点很多的材料。
铝合金按其添加合金元素的不同,可被分成从1000~7000系列的几种类型。
一般用于地铁车辆的铝合金材料主要是A1~Mg系(5000系)、A1~Mg~Si系(6000系)和A1~Zn~Mg系(7000 系)合金。
最初的铝合金车体是将原来钢制车辆的骨架与外板置换成焊接性能好的5000系合金,采用MIG焊接、MIG点焊与铆接连接的结构,随着强度更高,焊接性能更优的7000系合金的研制成功,底架部件中各种受力杆件广为采用,使车体进一步轻量化。
但是此时的铝合金车体仍然沿袭过去高耐候钢、不锈钢车体的模式,均是外板加骨架结构,为了内部设备安装及底架下部设备安装再加焊吊梁、吊架、二次骨架。
随着万吨乃至万吨级以上大型挤压机的问世,在7000系合金上实现了挤压型材大型化,制成了外板与骨架一体化的宽幅挤压型材车体。
大幅度降低了部件数量及连接焊缝长度,促进了焊接自动化。
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)。
城轨交通车辆车体—铝合金车体
二、铝合金车体的特点
铝合金车体的 特点如下:
u (3)可运用大型中空挤压型材进行气密性设计,提高车 辆密封性能,提高乘坐舒适性。
u (4)采用大型中空挤压型材制造的板块式结构,可减少 连接件的数量和质量。
u (5)减少维修费用,延长使用寿命。
三、铝合金车体的形式
1.纯铝合金车体
u (1)车体由铝板和实心型材制成,铝板和型材通过铝制铆 钉、连续焊接与金属惰性气体点焊等进行连接。除了车钩部分 及车体内的螺钉座使用碳素钢外,其他部位都使用比重仅为碳 素钢1/3的铝合金,实现了车体的轻量化。这些铝板和型材等 多为拉延材料(板材、挤压型材、锻造材料)。很多地方使用 大型挤压型材,进行热处理后,其机械性能有很大的提高。大 型挤压型材的组合使车辆制造时焊接大量减少,但制造成本增 大。
四、铝合金车体的结构
1.底架
u (4)牵引梁。牵引梁有两根纵梁和一根横梁,纵梁沿车体 纵向布置,其作用是把车钩力分布到地板和枕梁上;横梁 的作用是承载、提升和牵引,司机室下面(A车的前端) 的牵引梁较长且较宽,发生列车碰撞时,被压溃的车钩向 后运动,牵引梁能够向后微量压缩,避免车体损坏。
四、铝合金车体的结构
三、铝合金车体的形式
2.混合结构铝合 金车体
u 城轨交通车辆除纯铝合金车体外,还有钢底架的混合结构铝合 金车体。这种车体侧墙与底架的连接基本都采用铆接或螺栓连 接的方式,其作用一是可避免热胀冷缩带来的问题,二是取消 了成本很高的车体校正工序。
三、铝合金车体的形式
2.混合结构铝合 金车体
u 采用铝合金材料制造车体可最大限度地减轻车体自重,从而提高车 辆的加速度,降低运能消耗和牵引及制动能耗,减轻对线路的磨耗 及冲击,扩大输送能力。此外,铝合金车体还有以下优点:耐腐蚀 性好(但在潮湿的地方更容易被腐蚀,所以应特别注意排水和密 封),外墙板可不涂漆,不仅节能,还节省涂装费,而且不需设置 油漆场地,缩短制造周期,并可延长检修周期;可以采用长大宽幅 挤压型材,与一般钢结构相比,人工费节省约40%,车辆质量减轻 约30%。
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。
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺B型铝合金地铁车辆车体制造工艺一、引言地铁作为现代城市交通的重要组成部分,对于人们的出行和城市发展有着重要的影响。
B型铝合金地铁车辆以其轻量化、高强度和抗腐蚀等特点,成为地铁车辆制造的重要选择。
本文将介绍B型铝合金地铁车辆车体的制造工艺,以及其在地铁运营中的优势。
二、B型铝合金地铁车辆车体制造工艺1. 材料选择B型铝合金地铁车辆车体的制造首先要选择合适的材料。
常用的铝合金材料有6061和6063两种,它们具有良好的可加工性和强度,能够满足地铁车辆对轻量化和强度要求。
2. 钣金加工车体的制造主要通过钣金加工来实现。
首先,将铝合金板材切割成适当大小的零部件,然后进行弯曲、冲孔、焊接等加工工艺,最后将零部件进行组装。
钣金加工工艺需要高度精确的操作和控制,以确保车体的精度和质量。
3. 焊接工艺焊接是B型铝合金地铁车辆车体制造中的重要一环。
铝合金的焊接需要采用氩弧焊或激光焊等方法,以保证焊缝的质量和强度。
在焊接过程中,还需要注意控制焊接温度和速度,避免产生焊接变形和应力集中。
4. 表面处理车体的表面处理主要包括除油、除氧化和喷涂等工艺。
除油和除氧化可以去除车体表面的污染物和氧化层,保证喷涂的附着力和耐腐蚀性。
喷涂工艺可以采用静电喷涂或涂装等方法,使车体表面呈现出美观且耐用的涂层。
5. 质量检测地铁车辆的制造过程中需要进行严格的质量检测。
包括对材料、零部件和车体整体的尺寸、强度、密封性等性能进行检测。
通过质量检测,可以确保地铁车辆在使用过程中的安全和可靠性。
三、B型铝合金地铁车辆的优势1. 轻量化相比传统的钢铁车体,B型铝合金地铁车辆车体重量更轻,能够降低车辆的能耗和运营成本,同时减少地铁线路的磨损和振动。
2. 高强度B型铝合金具有优异的强度和刚度,能够有效抵抗外部冲击和振动,保证乘客的安全和舒适。
3. 抗腐蚀铝合金具有良好的耐腐蚀性,能够在潮湿和腐蚀环境中长期使用,并减少维护和修复成本。
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。
城轨交通车辆车体与车门—车体材料的选用
一、国内外地铁车辆车体材料选用的现状
目前,城轨交通地铁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。
一、国内外地铁车辆车体材料选用的现状
加拿大庞巴迪拉柏卡尔夫工厂于1982年至1992年累计生产的1 546辆客车中,不锈钢车占89%。韩国韩进重工业公司1995年生产了 250辆客车,不锈钢车占80%。韩国汉城(现更名首尔)地铁5号线和 釜山地铁均采用了不锈钢车体,莫斯科地铁也采用了不锈钢车体。我 国于1987年生产2辆RW2型不锈钢客车,1998年又与韩国合作生产了 30辆不锈钢客车,之后生产的大多为不锈钢车体和铝合金车体。
二、地铁车辆车体材料选用的依据
1.安全性 2.轻量化
4.工艺性 3.耐腐蚀性
不锈钢车体和铝合金车体各有优点与缺点,应在确保安全可靠的 前提锈 钢车体还是铝合金车体。
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。
地铁车辆车体结构设计方案
地铁车辆车体结构设计方案背景地铁作为城市交通的重要组成部分之一,其安全性和舒适性直接影响城市交通的发展和居民的出行体验。
其中,地铁车辆车体结构是保障车辆安全和行车舒适性的重要组成部分。
本文将对地铁车辆车体结构设计方案进行探讨。
设计原则设计地铁车辆车体结构需要考虑以下几个方面的原则:1.安全性:地铁车辆行驶在高速轨道上,要求车辆具有较强的抗震、抗风等能力,以保障车辆运行的安全性。
2.舒适性:车辆车体结构需要考虑乘客的舒适性,包括车厢宽度、座椅、空调、噪音等方面的设计。
3.节能性:车辆车体结构需要考虑节能减排的设计,包括轻量化、降低空气阻力等方面的设计。
4.维修性:车辆车体结构需要便于维修和保养,以保证车辆的正常运行。
设计方案1.车体材料选择:车辆车体骨架可以采用钢结构或铝合金结构。
钢结构的优点在于强度高,适用于高速运输和较大载重;铝合金结构的优点在于轻量化,适用于城市轻轨等速度较低、载重较小的地铁线路。
因此,车体材料选择需要根据具体的线路情况和运营需求来进行权衡。
2.隔音降噪技术:车辆车厢隔音降噪技术是保障地铁乘客乘坐舒适性的重要手段。
隔音降噪技术包括车体降噪设计、座椅降噪设计、门窗降噪设计等方面,需要在设计阶段进行精细化的考虑,并在生产过程中进行有效的控制。
3.空调系统设计:地铁车厢的车内环境需要具备适宜的温度、湿度和空气质量等要求,因此空调系统设计是车体结构设计中重要的组成部分。
空调系统的设计需要结合特定的气候条件和乘客需求,进行合理的设计和布局。
4.火灾保护设计:作为公共交通工具,地铁车辆需要具备较高的防火保护能力。
因此,车辆车体结构需要采用防火材料,并在车体内部设置灭火器和报警系统等设备。
5.车辆安全保护:车辆的安全保护是保障乘客安全和车辆设备完好的重要保障。
因此,车辆车体结构需要配备车载监控系统、安全门、灾难逃生门等设备,以提高车辆的安全性和乘坐的舒适度。
6.载重设计:车辆的载重设计需要保证乘客的舒适性和车辆的安全性。
地铁车车体结构的设计方法
地铁车车体结构的设计方法地铁作为现代城市交通的重要组成部分,其车体结构的设计至关重要。
一个合理、安全、高效的车体结构不仅能为乘客提供舒适的出行环境,还能确保地铁的稳定运行和长期使用。
下面我们就来详细探讨一下地铁车车体结构的设计方法。
首先,在设计地铁车车体结构之前,需要充分考虑地铁的运行环境和使用需求。
地铁通常在地下隧道中运行,空间相对有限,因此车体的尺寸和形状要适应隧道的规格,同时还要考虑到车辆的载客量、运行速度、线路条件等因素。
比如,对于客流量较大的线路,车体需要设计得更宽敞,以容纳更多的乘客;而对于运行速度较高的线路,车体的流线型设计就显得尤为重要,以减少空气阻力,提高运行效率。
材料的选择是车体结构设计的关键环节之一。
一般来说,地铁车体常用的材料包括铝合金、不锈钢和高强度钢等。
铝合金具有重量轻、耐腐蚀等优点,但成本相对较高;不锈钢强度高、耐磨损,但重量较大;高强度钢则在强度和成本之间取得了较好的平衡。
设计师需要根据具体的需求和预算,综合考虑材料的性能、成本和可加工性,选择最合适的材料。
车体的结构形式也是设计的重点。
目前,地铁车体主要有整体承载式和非整体承载式两种结构。
整体承载式车体将车体的底架、侧墙、车顶等部件焊接或铆接成一个整体,能够承受较大的载荷,具有较高的强度和刚度,但制造工艺较为复杂;非整体承载式车体则将车架和车身分开,车架承担主要载荷,车身主要起到围护和装饰作用,这种结构相对简单,但整体性能略逊一筹。
在实际设计中,需要根据地铁的运行条件和技术要求,选择合适的结构形式。
在设计过程中,还需要考虑到车体的防火性能。
地铁车厢内人员密集,一旦发生火灾,后果不堪设想。
因此,车体材料需要具备一定的防火性能,如不易燃烧、燃烧时不产生有毒气体等。
同时,车厢内还需要配备完善的消防设施,如灭火器、烟雾报警器等。
为了提高乘客的舒适度,车体的减震和降噪设计也不能忽视。
通过采用优质的减震装置和隔音材料,可以有效地减少车辆运行时的震动和噪音,为乘客创造一个安静、平稳的乘车环境。
A型地铁铝合金车体结构设计
A型地铁铝合金车体结构设计【摘要】车体是车辆结构的主体,车体强度、刚度关系到车辆运行的可靠性和安全性。
合理选择车体的材料和车体结构是保证地铁“安全、可靠、快速、轻量、经济、适用”运营的重要因素之一。
【关键词】材料;参数;车体结构1.A型地铁铝合金车体材料选择车体承载结构主要采用铝合金大型中空挤压型材6005A-T6、7005-T6、6063-T5及板材5083-H111、6082-T6系列,铝合金大型中空挤压型材耐腐蚀性高、易于焊接、密度小,同时还有抗拉强度高、屈服强度高的优点,因此在国外A型地铁车辆中被广泛应用。
A型地铁所使用的铝合金的强度数据,满足欧洲标准EN755-2及德国标准DIN 1748要求,热处理满足DIN EN515或相应的欧洲或国际标准的规定。
2.主要技术参数所设计的车体为采用大型中空铝合金挤压型材A型地铁鼓形车体;头车车体的主要技术参数如下:1)车辆长度:23619mm;2)车辆定距:15700mm;3)车辆宽度:3000mm;4)车辆高度:3760mm;5)车钩中心线至轨面的高度:720mm。
中间车车体的主要技术参数如下:1)车辆长度:21885mm;2)车辆定距:15700mm;3)车辆宽度:3000mm;4)车辆高度:3760mm;5)车钩中心线至轨面的高度:720mm。
3.A型地铁铝合金车体承载形式3.1 车体总成如图1、2所示,车体外形为鼓型,这样能很好的降低空气阻力,减少能源的消耗。
车体采用通长大断面铝合金中空挤压型材全焊接或部分铆接结构,由底架、车顶、侧墙、端墙、司机室等部分组成,底架、侧墙、端墙及车顶均承受载荷,能够承受垂直、纵向、横向、扭转等载荷。
车体由纵向长尺寸的挤压铝合金型材制造,不需要对接。
车体结构基本要求是进行轻量化设计,整体承载结构,底架无中梁。
司机室为框架结构,外部由玻璃钢罩板包裹,前端的玻璃钢罩板符合空气动力学要求。
司机室端部结构设计能满足意外撞车时的能量吸收。
地铁车辆车体结构设计方案
地铁车辆车体结构设计方案地铁作为城市快速交通工具之一,其车辆的车体结构设计尤为重要,不仅要满足行车安全要求,还要兼顾乘客的舒适性和实用性。
本文将从车体结构设计的角度,对地铁车辆的设计方案进行探讨。
车体外形设计地铁车辆的外形设计应考虑车体形状、尺寸、线条等因素,建立风阻系数模型并对车型进行优化设计,以降低车体阻力和噪音,提高车辆的能效。
在车体外形设计中,应注意以下几点:1.外形简洁大方车体外形应简洁大方,避免过于复杂的造型,以防给人压抑感和沉重感,也方便进行后期维护和检修。
2.整车结构紧凑化车体长度、宽度和高度应根据车辆的定位和使用要求进行合理配置,重心稳定位于车轴中央,车辆整体结构紧凑化,以降低车体耗能。
3.减小车体风阻系数车体风阻系数是影响车辆速度和能效的重要因素,应通过车身曲率优化、尽量减少边角,减小车顶、车门等凸起部位的面积,改善车辆通风和空气流动质量等措施来降低车体风阻系数。
车体结构设计地铁车辆的车体结构设计应充分考虑车体强度、耐久性、防火性能、安全性等因素,以保障车辆和乘客的安全,同时也要考虑车辆的使用寿命,降低维修成本。
在车体结构设计中,应注意以下几点:1.车体材质选用车体材质应选用强度高、刚度大、耐压性能好的材料,如铝合金、无缝钢管等,以保障车体的强度和耐久性。
2.车体防火设计地铁车辆应能够在一定的时间内有效抵御火灾,并确保乘客安全疏散。
车体防火性能应符合国家标准和相关规定,包括车体表面材料的燃烧性、车内灭火系统的配置等。
3.车体安全保障设计车体结构应能够吸收撞击能量,以保障车辆和乘客的安全。
车体安全保障设计应考虑车体布置、座椅结构、紧急疏散标志、应急通道等因素。
车内舒适性设计地铁车辆的车内舒适性设计是乘客对地铁服务质量的一个重要评价标准。
车内舒适性应包括噪音、震动、气味等因素的控制,以及座椅设计、通风空调系统等方面的考虑。
在车内舒适性设计中,应注意以下几点:1.噪音、震动控制车辆噪音、震动是影响乘客乘坐舒适性的关键因素,车辆制造商应对车辆噪音、震动进行科学设计,采用隔音材料、减震材料等措施来控制车辆噪音震动。
地铁车辆铝合金车体的铆接工艺
地铁车辆铝合金车体的铆接工艺随着城市快速发展,地铁交通作为城市交通的重要组成部分,得到了广泛的应用。
地铁车辆的制造是地铁交通系统中关键的环节之一,而地铁车辆的车体结构又是其中的重要组成部分。
铝合金车体的使用已经成为地铁车辆制造的主流,其轻量化、耐腐蚀等优点使得铝合金成为地铁车体制造的不二选择。
而铆接作为铝合金车体的主要连接方式,其工艺水平和质量直接影响着地铁车辆的安全性和可靠性。
一、铝合金车体的制造二、铆接工艺概述三、铆接工艺的具体操作1. 材料准备铆接工艺首先需要准备好各种所需的材料和设备。
包括铆钉、板材等连接件,以及铆接枪、冷却液等工作设备。
同时还需要对铆接工艺的工艺要求和操作规范进行培训,以确保铆接工艺的质量。
2. 预处理在进行铆接之前,需要对连接件和被连接件进行预处理。
主要包括对铝合金板材进行打孔,确保每个连接位置都有足够的预留空间和预留孔洞,以确保铆接的质量。
同时还需要对连接部位进行清洁处理,以去除表面的污垢和氧化物,以确保铆接的牢固性。
3. 铆接操作铆接操作的关键在于对板材的力度和温度的控制。
在进行铆接时,需要根据连接件和被连接件的材料厚度和硬度进行选择合适的铆接钉和铆接枪。
还需要控制铆接枪的使用时间和力度,确保在连接件和被连接件之间形成合适的拉力。
而对于板材的温度控制也是一个重中之重。
高温会导致铝合金材料软化,影响其力学性能;而低温则容易导致铆接时的开裂和气泡,影响铆接质量。
在铆接过程中需要对板材的温度进行监控和控制,以确保最终的铆接质量。
4. 质检铆接完成后,需要对铆接的质量进行检测。
主要包括对铆接拉力的测试和对铆接部位的外观检查。
通过对拉力的测试可以检测铆接的牢固性和可靠性,而外观检查则可以检测铆接过程中是否出现了气泡、裂纹等质量问题。
只有通过了质检,铆接工艺才能算是顺利完成。
四、铆接工艺存在的问题及改进方案在实际的铆接工艺中,可能会遇到一些问题,主要包括以下几个方面:1. 铆接拉力不足铆接拉力不足将影响车体的整体稳定性和使用寿命。
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
第三页,共四页。
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。
地铁培训资料--第二章--车体
地铁培训资料–第二章–车体
1.车体概述
地铁车辆是地铁运行的重要组成部分,车体是地铁车辆的主要部件之一,所以
了解车体是很重要的。
车体主要包括钢轨、驾驶室、车体壳体、车轮、扶手、车门、车顶等重要部件。
车体一般由高强度钢和铝合金制成,具有高强度和耐久性。
2.车体壳体
车体壳体是车体的骨架,由钢结构和铝合金等材料组成。
保证了车身整体的强
度和刚性。
车体壳体的长度、宽度和高度等尺寸也是设计中重要的参数之一。
车顶、侧壁、车门、驾驶室以及车轴箱等构件共同组成了车体壳体,车体壳体
同时也参与到车内空气的循环、车辆自重的支撑等重要的功能中。
3.车门
车门是地铁车厢内部客流进出的门,地铁车辆通常配备两个车门,因为通过两
个门进出乘客速度更快,同时可以更方便地进出比较拥挤的站点。
而现代地铁列车内部还有紧急门,是为了应对火灾等特殊情况设计的,可以为乘客提供安全避难的途径。
4.座椅和扶手
作为交通工具,在地铁列车内,座椅和扶手都是非常重要的设备,尤其是在高
峰期,更多的乘客需要依靠扶手来保持自身的平衡。
同时,座椅和扶手的设计也考虑到了如何最大程度地提高车辆的乘坐舒适性。
5.车轮和轴箱
作为地铁运行的轮子,车轮是必不可少的,一般地铁车辆采用空心的钢制车轮,通过提供后力在车轨上运行。
同时,为了支撑车轮,车轴箱也是重要的部件之一,它是通过固定在车体侧面上来支持车轮运动的。
通过上述对车体的介绍,相信读者已经对地铁车辆的基本构成有了一个初步了解。
对于地铁驾驶员和相关工作人员来说,更加深入的了解可以提高其在地铁培训和工作中的专业知识水平。
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城市轨道车辆车体材料选择〖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 =1.76×10 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。
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20 0~300kg/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)。
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。
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。
2.1 各种材料车体的特点碳钢车、铝合金车、不锈钢车车体的特点如表1所示。
2.2 对车辆要求的条件及其车体材料的选择根据对车辆要求的条件来选择车体材料,请参见表2。