城市轨道交通铝合金车体

城市轨道交通铝合金车体

铝合金车体和不锈钢车体是目前使用最多的两种新型材料车体结构，铝合金车体和不锈钢车体均属于轻型整体承载结构，主体材料分别是铝合金型材、不锈钢板材等，通常采用模块化结构或焊接组装。铝合金和不锈钢车体都有材料密度小、比强（结构的最大承载力与所耗材料重量之比）大的优点，在满足车体强度和刚度的条件下自重轻而倍受青睐。

1、铝合金材料的特性

（1）质轻且柔软，能轻量化制造。

（2）强度好。

（3）耐蚀性能好。

（4）加工性能好。

（5）易于再生。

根据铝合金车体结构及制造、运用情况，选择材料时应遵循以下原则：从轻量化方面考虑，要求强度、刚度好，而重量轻；从寿命方面考虑，要求耐蚀性、表面处理性、维护保养性好；从制造工艺方面考虑，要求焊接性、挤压加工性、成型加工性高。根据以上原则，铝合金车体主要使用5000系列、6000系列、7000系列的铝合金。

2、铝合金车体的特点

（1）能大幅度降低车辆自重，与碳素钢车体相比，铝合金车体自重减轻30％～35％，比强约为碳素钢车体的2倍。

（2）有较小的密度，铝合金对冲击载荷有较高能量吸收能力。

（3）运用大型中空挤压型材，提高车辆密封性能，提高乘坐舒适性。

（4）采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，减少了连接件的数量和重量。（5）减少维修费用，延长使用寿命。

3、铝合金车体的形式

（1）纯铝合金车体。纯铝合金车体可分为四种形式：

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、金属惰性气体点焊等进行连接。

②车体结构是板条骨架结构，用气体保护的熔焊作为连接方法。

③在车体结构中应用整体结构，板皮和纵向加固件构成高强度大型开口型材。

④车体采用空心截面的大型整体型材，结构简单。

（2）混合铝合金车体。城轨车辆除纯铝合金车体外，还有钢底架的混合铝合金车体。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。其作用有两点：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。

4、铝合金车体的结构

铝合金车体鼓形结构的断面简图，这种结构有质量轻、承载量大、外形美观等优点。

（1）底架。底架是车体的基础结构，底架结构模块包括地板、边梁、枕梁、牵引梁组件。

（2）侧墙。侧墙由上墙板、下墙板、窗间墙板组成。

（3）车顶。车顶结构由车顶侧梁、车顶板和空调机组安装槽组成，B车车顶结构还包括受电弓安装槽。

（4）端墙（中间端）。端墙安装在客室的两端头，其作用是作为联结客室车体与贯通道（或司机室）的联结体，其结构包括地板、贯通道框架、侧墙部件。5、铝合金材料使用中应注意的问题

铝合金车体有许多优点，但在设计、制造中尚需注意许多问题。使用铝合金材料的车体多为焊接结构，且在大气条件下工作，因此要求铝合金材料不仅应具

有适当的强度和刚度，还要求有良好的焊接性能，特别是焊缝性能要接近母材性能水平。铝合金的比重只相当于钢的1/3，弹性模量也只有钢的1/3。材料的刚度与弹性模量有关，因此，铝合金车体的设计不能采用钢质车体的结构形式，而应该充分利用新型铝合金的性能特点，采用大型中空挤压型材。