城市轨道交通车辆构造 车体

任务二 铝合金车体
二、铝合金车体的特点
铝合金车体具有如下优点： 1．能大幅度降低车辆自重，在车辆长度相同的条件下，与 碳素钢车体相比，铝合金车体的自重降低大约30%～35%， 强度重量比约为碳素钢车体的2倍。碳素钢车体、不锈钢车 体、铝合金车体的重量之比约为10：8：6。 2．具有较小的密度及杨氏模量，所以铝合金对冲击载荷有 较高能量吸收能力，可降低振动，减少噪声。 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。 4．采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可减少连接 件的数量和重量。 5．减少维修费用，延长使用寿命。
7000系列
Al Zn(0.5%~6.1%) Mg(0.1%~2.9%) Cu(0.1%~2.0%)
焊接性和耐腐蚀性差，强度最高。应 用 在 承 载 载 荷 很 大 的 Al-Zn-Mg 合 金 的 焊 接 接 头 效 率 高 ，牵枕缓部件。 代 表 合 金 有 7005A 、 7005 、 7178 、 7N01、7003等
任务二 铝合金车体
（3）防撞设计 车体底架的前端设有能量耗散区，其上开有数排椭圆孔， 当车辆受到迎面意外撞击时，它能产生较大的塑性变形， 吸收纵向冲击能量，起到保护司机、乘客和车体的作用。
2.侧墙 （1）组成 侧墙铝合金结构采用分块结构。 （2）作用 侧墙是决定车体高度的重要部件，侧墙与底架、车顶连 接在一起，共同承受和传递来自车体的载荷。
任务二 铝合金车体
图2-7 上海地铁车辆A型车架车点（尺寸单位：mm）
任务二 铝合金车体
四、铝合金车体结构
图2-8所示为深圳地铁7号线车辆铝合金的鼓形断面， 鼓形断面可以使车辆在圆形隧道内获得最大截面积(或称之 为充塞比)，增大车内空间，另一方面有利于提高车辆在圆 形隧道内的活塞效应，加强隧道的自然通风能力。车体由 底架、侧墙、车顶、端墙和司机室等预先装配好的模块组 成，车体总装配时，用螺栓将这些预装配好的模块按顺序 联结在一起。
任务二 铝合金车体
图2-8 车体断面图
任务二 铝合金车体
1.底架 （1）组成 底架是车体的基础结构，底架结构模块采用大断面铝合金 挤压型材焊接结构，由地板、边梁、牵枕缓、端梁等组成。
（2）作用 ①承受车体上部载荷以及因各种原因而引起的横向力和走 行部传递来的各种振动和冲击，并传递列车的牵引力和制动 力； ②底架上的主横梁用于走行部的连接并传递其载荷； ③牵引梁用于安装车辆的车钩缓冲器，用来传递车辆间的 牵引力和制动力。
部载荷并传递给整个车体；承受因各种原因而引起的横向力 和走行部传来的各种振动和冲击；
底架中部断面较大并沿其纵向中心线贯通全车的梁称为 中梁，它是底架的骨干。底架两侧边沿的纵向梁称为侧梁， 侧墙固定其上。底架两端部的横向梁称缓冲梁(或称为端梁)， 端墙固定其上。在转向架的支承处设有枕梁，为横向梁中断 面最大的梁。在两枕梁之间设有两根以上的大横梁。为了吊 挂设备，铺设地板，底架上还设有若干小横梁和纵向辅助梁， 同时达到了增强底架强度和刚度的目的，其中，中梁和枕梁 承担载荷最大，因而最为重要。
梁材料均为强度等级最高的SUS301L-HT，门角处采用 SUS301L-DLT，端墙的板、梁均采用点焊结构，骨架几何模 型如图2-11所示。
二、车体的基本特征与结构
1.车体特征 （1）城轨车辆一般为电动车组。 （2）车内设置的座位数量少、车门数量多且开度大，服 务于乘客的车内设备简单。 （3）重量、轴重小。 （4）车辆轻量化。 （5）防火设计。 （6）对车辆的隔音和降噪有严格要求。 （7）用于城市内交通，车辆外观造型和色彩必须考虑城Hale Waihona Puke Baidu市文化、环境美化，与城市景观相协调。
强 度 较 高 ， 代 表 合 金 有 5052 、 结 构 侧 板 、 骨 架 和 顶 板
5083和5N01等。
使用。
6000系列
Al Mg(0.45%~1.5%) Si(0.2%~1.2%)
耐腐蚀性和强度好，挤压加工性 铝合金车体广泛使用的 能 较 好 ， 代 表 合 金 有 6005A 、 一种挤压型材。 6061、6063和6N01等。
任务一 车体的结构
表2-2 天津滨海轻轨车辆车体规格
基本参数
两端车钩连接中
有驾驶室(DK38)
心线长度
无驾驶室(DK39)
车体最大宽度
车辆高度(轨面到车顶高度、新轮、不含受 电弓)
转向架中心距
可承受纵向压缩荷载为
最大纵向拉伸荷载为
车门高
车门宽
长度 19000 mm 19500 mm 2800 mm
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
任务一 车体的结构
模块化结构的缺点 ①模块化结构的个别部件(如司机室框架)采用了部分钢材 制造，各部件之间又采用了钢制螺栓连接，所以车体自重 要比全焊结构稍重； ②为保证隔热、隔声性能，组装后，内部需喷涂隔声阻尼 浆和安装玻璃棉或其他隔热、隔声材料； ③车体结构在使用中仅对表面涂装进行必要的维修，在正 常工况下可以满足使用寿命30年的要求。
不锈钢
材料
C(max) Si(max) Mn(max)
Ni
Cr
S(max) P(max) N(max)
SUS301L 0.03
1.00
2.00 6.00~8.00 16.00~18.00 0.030 0.045 0.20
SUS304
0.08
1.00
2.00 6.00~10.50 16.00~20.00 0.030 0.045
-
任务三 不锈钢车体
奥氏体不锈钢SUS301L在进行冷压延加工时，如将加工 量（也称压延率）的范围控制在5%～20%，可以得到不同等 级的材料，SUS301L一般分为五个强度等级：
1.SUS301L-LT 2.SUS301L-DLT(1/4H) 3.SUS301L-ST(1/2H) 4.SUS301L-MT(3/4H) 5.SUS301L-HT(H)
任务一 车体的结构
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。
任务一 车体的结构
图2-1 整体承载结构车体
任务一 车体的结构
模块化车体结构
模块化车体设计是将整个车体分为若干个模块，如图 2-2所示，在每个模块的制造过程中完成整车需要的内装、 布管与布线的预组装(见图2-3)并解决相互之间的接口问 题。各模块完成后即可进行整车组装。每一模块的结构部 分本身采用焊接，而各模块之间的总成采用机械连接，如 图2-4所示。
任务一 车体的结构
图2-5 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；13—端立柱；14—端斜撑
任务一 车体的结构
图2-6 车体结构三维图
任务一 车体的结构
（1）底架 底架是车体中一个重要的部件。主要作用是承受车体上
任务一 车体的结构
模块化结构的优点 ①容易保证整车质量； ②有利于国产化的实施； ③可以改善劳动条件，降低施工难度，可以减少工装设备， 简化施工程序，提高劳动效率，降低生产成本； ④维修方便。
任务一 车体的结构
模块化结构的优点 ①容易保证整车质量； ②有利于国产化的实施； ③可以改善劳动条件，降低施工难度，可以减少工装设备， 简化施工程序，提高劳动效率，降低生产成本； ④维修方便。
城市轨道交通车辆构造
主讲 杨明明 E-mail 315753414@qq.com
项目二 车体
任务一 车体的结构 任务二 铝合金车体 任务三 不锈钢车体
项目二 车体
重难点： 1.车体的分类与结构组成； 2.车体的基本特征； 3.铝合金车体的优点； 4.铝合金车体的架车作业； 5.铝合金车体的结构； 6.不锈钢车体的优点； 7.不锈钢车体的结构； 8.不锈钢车体与铝合金车体的优缺点。
任务二 铝合金车体
3.车顶 车顶结构由车顶侧梁 (左和右)、车顶板 (3 块) 和 空调 机组安装槽 (2 块)组成。
4.端墙 端墙采用的是铝型材焊接结构，端墙板采用搅拌摩擦焊接 工艺和自动焊工艺，铝型材材料为6005A-T6。
5.Tc车前端 前端墙是由前端铝结构、玻璃钢外罩组成的流线型前端。 前端铝结构门立柱和门上横梁为弯铝型材焊接结构，其它 部分采用铝板焊接结构。
任务一 车体的结构
图2-2 车体模块组成 1-底架模块；2-侧墙模块；3-端部模块；4-车顶模块；5-牵引梁模块；
6-枕梁模块
任务一 车体的结构
图2-3车顶模块 l-顶板吊架；2-顶板槽梁；3-空调风道；4-隔音、隔热材料；5-内部
装饰；6-灯带；7-出风；8-顶板悬挂
任务一 车体的结构
图2-4模块化车体组成 1-车顶模块；2-螺栓；3-侧墙模块；4-底架模块
板等。
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。
任务一 车体的结构
（2）侧墙和端墙 侧墙与底架、车顶连接在一起，共同承受和传递来自车
体的载荷。侧墙由杆件、墙板和门窗组成。 端墙安装在客室的两端头，起作用是连接客室车体和贯
通道的联结体。端墙结构与侧墙基本相同，除端梁外，还设 有角柱、端立柱、上端梁和墙板等。
（3）车顶 车顶结构包括车顶弯梁、车顶横梁、车顶端弯梁及车顶
任务三 不锈钢车体
一、不锈钢材料的特性
用于不锈钢车体的材料应具有强应力，焊接性、辊轧 成形性、冲压性等加工性能良好。符合上述条件的不锈钢 通常有两种：奥氏体不锈钢SUS301L、SUS304。
两种不锈钢的主要化学成分和机械性能如表2-4所示。
任务三 不锈钢车体
表2-4 不锈钢材料的主要化学成分（不包括铁）（单位：%）
目前，铝合金车体主要使用5000系列、6000系列、7000系列 的铝合金。3个系列铝合金材料的特性及用途见表。
任务二 铝合金车体
表2-3 城市轨道交通车辆常用铝合金材料的特性与用途
铝合金种类
主要成分
特性
轨道车辆的主要用途
5000系列
Al Mg(0.2% ~ 5.6%)
耐腐蚀性、焊接性、成型性很好，常 在 轨 道 车 辆 的 板 梁 式
任务一 车体的结构
一、车体的类型
1.按使用主要材料可分为普通碳素钢车体、铝合金车体 和不锈钢车体三种。
2.按照车体结构有无驾驶室，可分为带驾驶室车体和无 驾驶室车体两种。
3.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。
4.按照车体结构工艺不同可分为一体化结构和模块化结 构。
任务一 车体的结构
任务二 铝合金车体
三、铝合金车体架车作业
按不同的修程规定其架车点，架车点如图2-7所示。 1.整车架起(带转向架)顶车点号为：3、4、5、6
2.无转向架架车的顶车点号可为：1、2、7、8或1、2、5、6 或3、4、7、8或3、4、5、6，亦可用三点架车，其顶点号为： l、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。