1、第二章 車體第一節(jié) 概述一、概述車體是城市軌道交通中車輛中最重要的組成部件之一。 它支撐在轉(zhuǎn)向架上， 要保證旅客安 全。車體底架下部及車頂要安裝大量的機電設(shè)備， 構(gòu)成車輛的主體。 車體要承受各種動靜載荷、 各種振動并適應(yīng)車輛在最高速度下的運行； 還要隔音、 隔熱、防火， 在事故狀態(tài)下盡可能保證 旅客安全。車輛結(jié)構(gòu)的主體，是供旅客乘坐和司機駕駛的部分。車體由底架、兩側(cè)墻（包括車門、車 窗）、前后端墻、車頂?shù)?6 大部分組成。車體的強度、剛度，關(guān)系到運行安全可靠性和舒適性； 車體的防腐、耐腐能力、表面保護和裝飾方法，關(guān)系到車輛的外觀、壽命和檢修制度；車體的 重量關(guān)系到能耗、加減速度、載客能力乃至列

2、車編組形式（拖動比） ，所有這些都直接影響到 運營質(zhì)量和經(jīng)濟效益。車體的結(jié)構(gòu)形式、 性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)主要取決于車體材料。 因此對車體構(gòu)件和內(nèi)部裝飾 所使用的材料應(yīng)當(dāng)注意考慮諸多因素，其主要因素如下： 應(yīng)具有構(gòu)件所要求的高強度和剛性； 重量輕； 具有耐老化、耐污染、耐磨耗及耐光照等特性； 耐火、阻燃； 施工容易且價格便宜； 易于維修； 適合于環(huán)境的改進（隔熱、隔音性能提高） ； 適合于提高舒適度（減振等）地鐵車輛的車體與一般鐵路客車車體有許多相同之處， 但由于其特殊的用途， 又具有其自 身的特征： 一般為電動車組， 有四節(jié)編組和六節(jié)編組； 分別由拖車和動車組成； 車的兩端部設(shè)置 有司機室； 由

3、于屬于城市軌道交通范疇， 在車內(nèi)的平面布置上有其特征， 如座位少、 車門數(shù)量多 且開度大，內(nèi)部服務(wù)乘客的設(shè)備較為簡單等； 重量的限制較為嚴(yán)格，要求軸重小，以降低線路的工程投資； 為使車體輕量化， 對于車體承載結(jié)構(gòu)一般采用大型中空截面擠壓鋁型材， 或高強度復(fù) 合材料，或不銹鋼。對車體其它輔助設(shè)施也盡量采用輕型化材料； 對車體的防火性能要求高，在車體的結(jié)構(gòu)及選材上均采用防火設(shè)計和阻燃處理； 車輛的隔音和減噪有嚴(yán)格要求，以最大限度地降低噪音對乘客和沿線居民的影響； 車輛外觀造型和色彩具有美化和與城市景觀相協(xié)調(diào)的要求。二、類型及參數(shù)1. 類型車體結(jié)構(gòu)按使用的主要材料可以分為普通碳素鋼車體、 高耐候結(jié)構(gòu)

4、鋼 （耐候鋼） 車體、 不銹鋼車體和鋁合金車體。 按承載方式分，可以分為底架承載、側(cè)墻承載和整體承載三種方式。承載式結(jié)構(gòu)，即 所有車體承載件和外板都參與承載， 這樣能充分發(fā)揮所有承載零部件的承載作用， 有效地 減輕車體重量。特別是板梁組合結(jié)構(gòu)，原則上可按照有限元法的車體強度、剛度結(jié)果來分 配材料：強度不足的部位補強，剛度不足的部位補剛，強度剛度富余的部位將材料去掉， 從而收到最佳的輕量效果。按結(jié)構(gòu)形式分， 有板梁組合結(jié)構(gòu)、 開口型材與大型中空型材組合結(jié)構(gòu)、 大型中空型材結(jié)構(gòu) 三種形式。這些結(jié)構(gòu)都屬于整體承載結(jié)構(gòu)。從板與梁（柱） 、梁（柱）與梁（柱）之間的結(jié)合方式來分，有焊接、鉚接、螺栓（釘）

5、粘接連結(jié)或混合連接結(jié)構(gòu)。我國和日本大多數(shù)采用焊接結(jié)構(gòu)。焊接鉚接或焊接、螺栓（釘） 連接在歐洲應(yīng)用較多。按車體組合方式分， 可以分為一體化設(shè)計和模塊化設(shè)計。 如廣州地鐵一號線車輛采用的是 一體化設(shè)計，而二號線采用的則是模塊化設(shè)計。2. 二號線車輛的參數(shù) 廣州地鐵二號線車輛共有 3 種車型：帶有司機室和全自動車鉤的拖車（ A 車）、不帶半自 動車鉤并帶受電弓的動車（ B 車）以及帶有半自動車鉤的動車（ C 車）。運營時，由 A 、B、C 車組成固定的 6 車編組， A 車位于列車兩端，編成 A-B-C-C-B-A 的形式。A 車是帶司機室的拖車，車鉤連接面之間的長度 24390mm ，自重 35.

6、17t；B 車是動車，車鉤連接面長度為 22800mm ，自重 38.4t；C 車也是動車，長度及重量與 B 車相同。B 車通過半永久牽引桿與 A 車和 C 車相接， C 車與 C 車之間通過半自動車鉤相連，自動 車鉤裝在列車的兩端。每節(jié)車輛每側(cè)有 5 對外掛車門，車輛之間的通道可使列車內(nèi)的乘客分布均勻。廣州地鐵車輛寬3m，帶有48個座位，在正常狀態(tài)下可容納 288人，在客流高峰期當(dāng)負載 增加時可容納 310 人，最大超容量（超員載荷）可容納 432 名乘客。每列車有6節(jié)編組車組成，在額定載荷 （AW2下，可容納I860名乘客；超員載荷（AW3） 時，可容納 2592 名乘客。廣州地鐵二號線車

7、輛車體的主要技術(shù)參數(shù)如下：車體靜態(tài)壓縮載荷：120t車輛長度（車鉤連接面之間長度）A 車24390mmB、C車列車長度22800mm 2800mm152369010mm152210010mm車輛最寬部分寬度車體內(nèi)部寬度在兩內(nèi)墻之間的地板面測量 在客室兩邊門之間高于地板面 10mm 處測量 車體長度A車B、 C 車車輛高度（軌面到車頂高度，新輪，不含受電弓）不含排氣口 3800mm含排氣口ITTIT511015 13165C-car514151910 121S51輔助設(shè)備箱（UFAEB-A/B/C）11設(shè)備箱(UFEQB-B/C)2蓄電池充電器 +主蓄電池箱12ACM線路電抗器3蓄電池箱13MC

8、M線路電抗器4制動控制模塊14低壓線槽5車鉤連接箱15高壓線槽6MCM/HV 逆變器模塊16A/C單元變換器（PH箱：HV包括高速斷路器，車間電源等高壓設(shè)備）7ACM逆變器模塊（PA箱）17輔助空氣風(fēng)缸8制動電阻箱18牽引裝置9供風(fēng)單元19動車轉(zhuǎn)向架10電子柜(UFELB-B/C)20拖車轉(zhuǎn)向架圖2.1底架設(shè)備概況底架設(shè)備（見圖2.1）包括:轉(zhuǎn)向架輪對驅(qū)動裝置空氣壓縮機空氣干燥器空氣控制屏（包括制動控制單元） 供風(fēng)缸輔助逆變器DC/DC逆變器底架還包括以下設(shè)備：汽笛管道司機室及設(shè)備柜的電氣配線受電弓與轉(zhuǎn)向架間的電氣配線2. 側(cè)墻側(cè)墻也是由多個空腔結(jié)構(gòu)按縱向分布組成，由中空截面的鋁合金擠壓型材鉚

9、接而成側(cè)墻內(nèi)安裝有：安裝在橡膠構(gòu)架中的 4塊窗玻璃照明燈5對外掛式對開門乘務(wù)員鎖開關(guān)此外，A車側(cè)墻還裝有單開的司機室側(cè)門3. 端墻車輛端部為簡單鉚接結(jié)構(gòu)，過渡設(shè)備用框架固定。端墻主要用于以下連接：貫通通道空調(diào)單元此外，A車一位端還用于連接：用于安裝兩個無構(gòu)架的擋風(fēng)玻璃位于擋風(fēng)玻璃下方的兩個頭燈和兩個尾燈兩個能獨立工作的空氣控制刮雨器此外，防爬裝置和擾流器也安裝在A車1位端。擾流器安裝在司機室下面，當(dāng)列車脫軌時，便于拆卸。4. 車頂車頂由幾個空腔部分按照縱向排列組成，包括拱形頂梁。C彳B Va車空潔惓1位地 2覆端列4：人然 1位躺 空忖端V甩端1 1“列牟右僧|t1寧調(diào)咻允IJ空調(diào)氓尤1空tt

10、l單元11空期單元I行瓏方甸圖22車頂空調(diào)布置母節(jié)車頂主要裝有：8個靜通風(fēng)口2個空調(diào)設(shè)備及其換氣連接、電力供應(yīng)、排水裝置此外，A車車頂裝有:車輛無線電天線5.司機室僅A車設(shè)置了全寬的司機室。由于延長了A車以設(shè)置司機室，因此不會減少客室的可利用空間。司機室模塊為框架結(jié)構(gòu)， 外部由玻璃鋼罩板包裹。 從運行方向來看，司機操縱臺在右邊， 設(shè)備柜在司機座椅后部墻上，電子柜則在左邊。副司機位置在司機位置左邊。司機室是按照人機工程學(xué)原理來設(shè)計的。 因此，司機在操縱時候?qū)λ倏v的儀器、指令燈以及顯示器都能夠看得一清二楚。在司機室前端墻中央設(shè)有緊急逃生裝置。當(dāng)一旦發(fā)生列車不能到達下一站的情況，它就可以給乘客提供

11、下車的通道。緊急出口在兩個司機臺之間，用于列車的疏散，它由彈簧載荷組成， 窗的折頁在上部，且有一活動梯存儲在蓋后。由于該斜梯限制了司機操縱臺的可利用空間，因此，將不經(jīng)常使用的指示燈和操縱裝 置設(shè)置在司機操縱臺左側(cè)的副司機操縱臺上，以及位于司機座椅后端墻的設(shè)備柜內(nèi)。而電 子柜則位于后端墻左側(cè)。6.客室每節(jié)車廂每一側(cè)都有 4張長凳。滿座時候可以容納48名乘客，設(shè)備柜和電子柜位于B、C車1位端（A車電子柜、設(shè)備柜在司機室內(nèi)）。車體結(jié)構(gòu)為整體承載鋁合金模塊化鼓形結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、端墻及車頂多個單獨模塊構(gòu)成。總裝前分別對其內(nèi)部部件進行預(yù)組裝，在每個模塊上預(yù)裝隔熱、隔音材料、玻璃和內(nèi)側(cè)墻，最后機械緊固在

12、一起組成一個輕量化的一體化車體。、車體上的安裝部件1.車鉤在A型車司機室端裝有自動車鉤裝置，包括風(fēng)動（與設(shè)計圖不符，暫不表示）對中裝置, 以及防止沖擊損傷車體的裝置。該車鉤用超載可分離緊固件固定在底架上。如果發(fā)生事故，其沖擊力超過最大允許值時，該車鉤即松脫，使車輛前端的變形區(qū)能夠 消耗沖擊力的能量。A車和B車的2位端以及B型車和C型車的1位端，裝有半永久牽引桿。 C型車的2位 端裝有半自動車鉤。C転B車A車列駕號方向圖2.3車鉤布置圖2.貫通通道（1）概述貫通通道是列車上的一個柔性部件，允許車廂間的相對運動，為旅客提供安全、舒適的 過道。同時，它可以擋風(fēng)雨，防水隔音并且是運行可靠的通道。貫通通

13、道的結(jié)構(gòu)設(shè)計幾乎是免維護的，使用壽命較長。（2）貫通通道的主要結(jié)構(gòu)廣州地鐵二號線車輛貫通通道設(shè)備采用的是兩體式結(jié)構(gòu)，在兩輛車連掛和解鉤時能快速 連掛接合，鎖定或解鎖、分離 ，可操作性強。由內(nèi)裝板和渡板兩部分組成。貫通通道的每部分均分別與車輛的一端相連，另一端（稱為中央金屬結(jié)構(gòu)） 面向相對的金屬框架由緊固件牢固連接。側(cè)板、頂板和渡板安裝在相連的貫通通道部分平穩(wěn)的跟隨兩個車體運動，確保乘客的安全及保證與客室內(nèi)有同樣的舒適性。 貫通通道折棚貫通通道折棚采用的是柔性結(jié)構(gòu)。中央金屬框架部分由車輛的車鉤來支撐并且由安裝在貫 通通道頂部彈簧來平衡， 這樣也可以同時滿足貫通通道隨著車體運動。貫通通道的連掛和解

14、掛工作必須由人工來操作，這樣，即使兩節(jié)車之間有橫向位移也可以通過導(dǎo)渡板金屬框架的導(dǎo)向 銷將金屬框架與另外一節(jié)車的金屬框架相連。 側(cè)板側(cè)板由端板及中間板組成，其中端板通過鉸鏈連接形式固定在車輛的端部，并且可以在 水平方向轉(zhuǎn)動。中間板由兩個端板來支撐。端板由不銹鋼制成，且面板表面粘貼裝飾座。中間板由專用橡膠制成，且表面涂與端板 相近的顏色。 頂板頂板安裝在中央金屬框架上，也包括連接著車輛的端板和中間板組成。每個板由不銹鋼 組成且面板表面粘有裝飾座，每個板均能順應(yīng)相對的兩車間的位移。 渡板渡板包括中間的渡板組成。渡板可以通過安裝在中央金屬框架上的鉸鏈進行垂直方向上的轉(zhuǎn)動，渡板額度裙板可以通過安裝在車

15、輛端部的鉸鏈上下運動。這種結(jié)構(gòu)的渡板可以彌補車輛運動時所產(chǎn)生的位移，同時也便于維護。裙板由有毛刷磨光的不銹鋼制成，為保證乘客的安全，提高防磨耗及防滑的耐久力，腳踏板采用不銹鋼制成的波紋板。（3 ）技術(shù)數(shù)據(jù)與貫通道配合的車體主要尺寸1包括車鉤在內(nèi)的長度A243902包括車鉤在內(nèi)的長度B/C228003車體總長A23580mm4車體總長B/C21880mm5車輛定距A/B/C157006懸掛A/B/C32007車體最大寬度A/B/C30008轉(zhuǎn)向架軸距A/B/CP 25009從軌面至車頂?shù)母叨華/B/CP 380010前部排水車體間距A/B/C92011車端與車鉤間距A/B/CP 92012從軌面

16、至地板的高度A/B/C113013車輛整個橫斷面的游隙A/B/C4514最小軌道尺寸A/B/C139715每個敞車的轉(zhuǎn)角A/B/C116兩車間的轉(zhuǎn)角A/B/C+/-2 17旋轉(zhuǎn)連掛中心間距A/B/C231018車鉤最大行程A/B/C+80 mm -210mm（碰撞條件）19最大高度差A(yù)/B/C140mm 路況序號參數(shù)車輛段1曲線上最大的軌道斜面120mm . .2最大軌道斜面誤差7.5mm .3最小的曲線半徑水平方向4最小的基點半徑-水平方向1805最小的向曲線好像2000m6帶有中間直線L的最小的S曲線（R1, R2）（水平 方向）R1 = 200 m L = 20 mR2 = 200 mR

17、1 =150 m L = 5.0 mR2 = 150 m7帶有中間直線L的最小S曲線（R1, R2）（點）（水平 方向）R1 =135 m L = 20 mR2 = 135 m8帶有中間直線L的最小S曲線（R1, R2）（垂直方 向）R仁2000 m L =50 mR2=2000 mR仁2000 m L =50 mR2=2000 m9最大坡度35%o4010最大軌道寬度1442 mm11在150 m曲線上最大軌道寬度1452 mm 貫通道的主要尺寸貫通道尺寸1.貫通道寬度2282mm2.貫通道高度2442mm3.過道的寬度1500mm4.過道的高度1900mm5.正常情況下車兩端間的距離920

18、mm 軌道情況給定的軌道情況1.直線段3.最小S（車輛段）R150m 道線段 5m-R150m4.最小單向曲線（干線）R180m5.最小S曲線（車輛段）R150m 誼線段 5m-R150m，超高140mm，滾動角 +/- 1度。6.最小單向曲線（干線）R135m，超高140mm,滾動角 +/- 1度。7.最小單向曲線（干線）R135m，超高140mm滾動角 +/- 1度。8.最小單向曲線（干線）R180m，超高140mm，滾動角 +/- 1度。9.最小單向曲線（干線）R180m，超高35mm，滾動角 +/- 1度。10.直線段超高140mm，滾動角 +/- 1度。,1A 圖2.4貫通通道總體結(jié)

19、構(gòu)* H nTrT-T . 4 1.1=IWTr 中儷rr E-unt - a* -*d-.1 / laj 閃,. -=f Ji ra： I.*4U 母” fT4-T-T *-4UT l/lf qTWZ-T 1-也-I-T E L -USrr-L -e d 1- 血春嚴(yán)-.1 . .ur ETB LrFE dirt-T. X.也IE - -T-t . i.-nawL j心1帕-整個貫通通道側(cè)板 貫通道的設(shè)計特征1.連掛/解掛自動嚙合，手動連掛，從內(nèi)部進入鎖閉裝置2.貫通道折棚彈性橡膠折棚雙折棚3.貫通道內(nèi)部不銹鋼及橡膠側(cè)板、不銹鋼頂板，4頂板& 6側(cè)板/4.腳踏板最小化設(shè)計，4腳踏板/連接裝置

20、貫通道重量約600 kg/連接裝置可燃性DIN5510頂板渡板圖2.5貫通通道的結(jié)構(gòu)貫通通道使兩輛車之間實現(xiàn)柔性連接，并使乘客可以在車廂之間流動均勻分布。它可 以擋風(fēng)雨，防水隔音并且是運行可靠的通道。貫通通道（見圖 2.5）由兩個配對可分解的波紋形折棚，兩塊裝在車輛端的渡板以及承載在車鉤上的滑動支承組成。貫通通道是列車上的一個柔性部件，允許車廂間的相對運動， 為旅客提供安全、舒適的過道。同時，它可以擋風(fēng)雨，防水隔音并且是運行可靠的通道。貫 通通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計幾乎是免維護的，使用壽命較長。廣州地鐵二號線車輛貫通通道設(shè)備采用的是兩體式結(jié)構(gòu)，在兩輛車連掛和解鉤時能快 速連掛接合，鎖定或解鎖、分離 ,

21、可操作性強。由內(nèi)裝板和渡板兩部分組成。貫通通道的每部分均分別與車輛的一端相連，另一端（稱為中央金屬結(jié)構(gòu)）面向相對 的金屬框架由緊固件牢固連接。側(cè)板、頂板和渡板安裝在相連的貫通通道部分平穩(wěn)的跟隨兩個車體運動，確保乘客的 安全及保證與客室內(nèi)有同樣的舒適性。 貫通通道折棚貫通通道折棚采用的是柔性結(jié)構(gòu)。 中央金屬框架部分由車輛的車鉤來支撐并且由安裝在 貫通通道頂部彈簧來平衡， 這樣也可以同時滿足貫通通道隨著車體運動。 貫通通道的連掛和 解掛工作必須由人工來操作， 這樣， 即使兩節(jié)車之間有橫向位移也可以通過導(dǎo)渡板金屬框架 的導(dǎo)向銷將金屬框架與另外一節(jié)車的金屬框架相連。 側(cè)板側(cè)板由端板及中間板組成，其中端

22、板通過鉸鏈連接形式固定在車輛的端部，并且可以 在水平方向轉(zhuǎn)動。中間板由兩個端板來支撐。端板由不銹鋼制成，且面板表面粘貼裝飾座。中間板由專用橡膠制成，且表面涂與端 板相近的顏色。 頂板 頂板安裝在中央金屬框架上，也包括連接著車輛的端板和中間板組成。每個板由不銹 鋼組成且面板表面粘有裝飾座，每個板均能順應(yīng)相對的兩車間的位移。 渡板渡板包括中間的渡板組成。 渡板可以通過安裝在中央金屬框架上的鉸鏈進行垂直方向上 的轉(zhuǎn)動， 渡板額度裙板可以通過安裝在車輛端部的鉸鏈上下運動。 這種結(jié)構(gòu)的渡板可以彌補 車輛運動時所產(chǎn)生的位移， 同時也便于維護。 裙板由有毛刷磨光的不銹鋼制成， 為保證乘客 的安全，提高防磨耗

23、及防滑的耐久力，腳踏板采用不銹鋼制成的波紋板。圖2.6 貫通道連接3.車門和車窗每輛車每側(cè)裝有五個外掛式對開門。兩扇門頁通過絲桿螺母傳動實現(xiàn)同步開閉。設(shè)有 機械門鎖使兩扇門頁在全關(guān)閉位置時鎖閉。司機室設(shè)有兩個滑動式側(cè)門分別位于左側(cè)和右側(cè)，司機從車外可通過側(cè)門進人司機室。從車內(nèi)和車外均可將車門鎖住或開鎖。車門上部裝有滑動式窗。該窗鑲有厚5mm，無涂層,不著色的單層玻璃， 并有陽極氧化鋁合金窗框。上部窗為外滑型、垂向降落式，在關(guān)閉位置可以牢固的閂住。每個司機室設(shè)有兩塊電熱式前窗玻璃，采用強化安全玻璃制造。前窗可以通過控制旋鈕（接通位或關(guān)斷位）開關(guān)進行加熱。（1）全疏散斜梯疏散下車斜梯設(shè)在前端墻的中

24、央，底部鉸接于車體，將頂部插閂拉開后，斜梯可向前 倒向軌道（見圖2.7）o如果列車因故不能行進到下一車站時，可作疏散乘客下車用。Aa/工圖2.7安全疏散斜梯 轉(zhuǎn)向架A 車為拖車轉(zhuǎn)向架， B 車和 C 車為二號線車輛轉(zhuǎn)向架包括動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。動車轉(zhuǎn)向架。 轉(zhuǎn)向架由輕質(zhì)構(gòu)架組成， 動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是相同的， 因此是可 以互換的。 一系懸掛采用德國 Phoenix 公司生產(chǎn)的具有適當(dāng)?shù)拇瓜蚝蜋M向剛度的錐形金屬橡 膠彈簧； 它一方面可以緩和來自軌道的各種沖擊和振動， 提高列車的乘坐舒適性； 另一方面 可以對軸箱進行彈性定位， 既能保證列車在直線上運行的穩(wěn)定性， 又能使轉(zhuǎn)向架更加順利

25、地 通過曲線， 減少輪緣磨耗，防止脫軌。二系彈簧位于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間。為兩個空氣彈 簧，通過空氣彈簧高度閥可自動調(diào)節(jié)車體在不同載荷下的高度。 減振器布置在垂直和水平 （橫 向）方向上。止擋限制車體的橫向運動。 牽引桿中裝有消聲的橡膠塊， 傳遞牽引力與制動力 給車體。此外，車體上還安裝有許多高壓設(shè)備、牽引制動及輔助設(shè)備等。第三節(jié) 車體輕量化結(jié)構(gòu)減輕車輛的自重一直是交通運輸部門長期以來奮斗的目標(biāo)，減輕自重不僅可以節(jié)約材 料、減少牽引動力的消耗，而且可以減輕車輛走行部和線路的磨耗，延長使用壽命，帶來巨 大的經(jīng)濟效益。一般車體承載結(jié)構(gòu)的重量約占車輛自重的20%25%,因此研究車體承載結(jié)構(gòu)的輕量化具

26、有很大的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的鐵路客車車體均采用由普通碳素鋼制成的有眾多縱、橫型材構(gòu)成的骨架和外包 板結(jié)構(gòu),形成一個筒形薄殼整體承載結(jié)構(gòu),一般自重達到 10t3t 。且普通碳素鋼車體在使用 過程中腐蝕十分嚴(yán)重, 增加了維修的工作量和費用。 為提高車體的耐腐蝕性能, 延長車體使 用壽命, 現(xiàn)在推廣使用含有銅或鎳鉻等合金元素的低合金鋼材料, 這樣可以使車體鋼結(jié)構(gòu)自 重減輕 10%15% 。如果采用半不銹鋼或全不銹鋼車體,在保證強度、剛度的前提下,板厚可以減小,從 而達到車體薄壁化、 輕量化, 同時也提高了使用壽命。 一般不銹鋼車體自重比普通碳素鋼可 以減輕 1t2t。為進一步實現(xiàn)車體的輕量化,德、日、英

27、等國在近代的高速列車、地鐵車、輕軌車和 近郊客車上采用了鋁合金車體。由于鋁合金的比重僅為鋼的1/3,彈性模量也是鋼的 1/3,為了充分發(fā)揮材料的承載能力, 鋁合金車體在結(jié)構(gòu)形式上與鋼車體有很大的差異。 鋁合金車 體的主要承載構(gòu)件一般采用大型中空截面的擠壓鋁型材制造,以提高構(gòu)件的剛度, 充分發(fā)揮材料的承載性能,達到最大限度地減輕車體自重的效果。全車的底架、 側(cè)墻、車頂均采用大型中空截面的擠壓鋁型材拼焊而成,比剛制車體的焊接工作量減少了40%,制造工藝大為簡化，重量可以減輕 3t5t，同時可以保證車體承載結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)（一般 25年30年）不 需要維修或少維修。第四節(jié)幾種車體的比較目前城市軌道交通

28、車輛中車體結(jié)構(gòu)使用的材料主要為車輛專用經(jīng)濟不銹鋼（不銹鋼）和鋁合金，下面就從機械性能、 重量、價格、工藝等方面對不銹鋼車體和鋁合金車體的現(xiàn)狀 和發(fā)展作進一步分析比較。一、材料和結(jié)構(gòu)1.不銹鋼車體作為不銹鋼車體的材料應(yīng)具有耐高應(yīng)力，焊接性、輥軋成形性、沖壓性等加工性能良好。能符合上述條件的不銹鋼通常有兩種：奧氏體系不銹鋼的 SUS 301L、SUS 304,性能見表2.1。由于前者具有通過軋制加工而易于增加硬度和抗拉強度的特性，故可根據(jù)使用部位 選用適當(dāng)?shù)燃壍牟牧?。SUS 301L的含碳量在0.03%以下，可抑制電弧焊時碳化鉻的析出，是一種可以防止晶界腐蝕裂紋的材料，并且從1991年開始已在JI

29、S G 4305中標(biāo)準(zhǔn)化。SUS304 一般用于強度要求不嚴(yán)格的部位。表2.1 SUS 301L、SUS 304兩種不銹鋼材料的比較主要化學(xué)成分（不包括鐵）（%）C(max)Si(max)Mn(max)NiCrS(max)P(max)N(max)SUS301L0.031.002.006.008.0016.0018.000.0300.0450.20SUS3040.081.002.006.0010.5018.0020.000.0300.045機械性能調(diào)質(zhì)處理屈服強度2N/mm （以 上）拉抗強度2N/mm （以 上）延伸率（%）厚度0.4mm以下厚度為0.4mm以上，0.8mm以下厚度為0.8mm

30、以上SUS301L1/4H34569040以上1/2H41076035以上3/4H48082025以上H68593020以上SUS30420552040以上新型不銹鋼車采用超低碳（C0.03% ）的SUS301L車輛專用經(jīng)濟不銹鋼，通過壓延率 的不同分成LT、DLT、ST、MT、HT五個強度級。SUS301L的改性壓延狀態(tài)機械性能代號 HT的屈服點在961N/mm2以上，拉伸強度在1275 N/ mm 2以上。但其縱向彈性模量（E）卻只有鋼的85% （鋼的E=2.06*105 N/ mm 2以上，不銹鋼的 E=1.76*105 N/ mm2），這意味著不銹鋼車體比同樣結(jié)構(gòu) （當(dāng)然結(jié)構(gòu)是有很大不

31、同的）耐候鋼車剛度要小。剛度下降將導(dǎo)致舒適性下降。這就是不銹鋼車體設(shè)計時盡量增大剛度的原因。不銹鋼車體結(jié)構(gòu)采用板梁組合整體承載全焊結(jié)構(gòu)。由于使用的板材更?。ㄜ圀w外板厚度0.41.2mm，梁柱厚度為0.83mm），需采用大量的薄板（一般為厚度0.8mm ）軋壓成補強（剛）型材與外板點焊連接形成空腔，借以提高外板的剛度、強度。這是不銹鋼車體的結(jié) 構(gòu)特征之一。2.鋁合金車體為了減輕鐵道車輛的重量，降低系統(tǒng)能耗，車輛內(nèi)裝飾材料開始采用了鋁合金。首先以板材形式用于內(nèi)墻板、門板等，以鑄件形式用于托架等配件。此外壓條、窗框等使用擠壓型材特別是為了提高強度而開發(fā)了添加Mg、Zn、Mn的三元合金。幾種常用的鋁合

32、金材料性能比較見表22。鋁合金車體目前普遍采用的結(jié)構(gòu)是大型桁架式中空型材組焊式（一般采用自動弧焊）。鋁合金車體的最新結(jié)構(gòu)是車頂、側(cè)墻無梁柱的桁架式中空型材結(jié)構(gòu)，有的在面板、筋板上還貼防震吸音材料或填充（半填充）聚氨脂泡沫（型材擠壓過程中發(fā)泡），大大提高了防震隔音效果。日本的700系新干線車就采用此項技術(shù)。形狀復(fù)雜的鋁合金車體前端也有采用鋼質(zhì)或骨架用鋼、蒙皮用玻璃鋼的結(jié)構(gòu)。車下設(shè)備吊裝也有采用鋼梁。鋁型材之間采用摩擦攪拌 焊接（FSW: Friction Stir Welding ）。日本JR九州815系近郊型交流電動車已采用這種先進 方法。表2.2幾種鋁合金材料的機械性能主要化學(xué)成分（鋁以外的

33、成分）（%）機械性能SiFeCuMnMgCrZnTi質(zhì)量級別厚度(mm)屈服強 度N/mm2抗拉強 度N/mm2延伸率（%）50520.25以下0.40以下0.10以下0.10以下2.2至0.15至0.10以一H11270以上175以上2.80.35下070以上17524520以上0110以下145以下16以上60610.40.70以下0.150.15以下0.80.040.25以下0.15以下T4110以上175以上16以上至至至至T4285以上175以上16以上0.80.401.200.35T6245以上265以上8以上T62245以上265以上10以上T112以下60以上120以上12以上

34、0.2至0.60.45至0.90122555以上110以上12以上6060.350.100.100.100.100.10T512以下110以上115以上8以上3以下以下以下以下以下以下1225110以上145以上8以上T63以下117以上205以上8以上325175以上205以上10以上7000.300.350.200.300. 5至0.205.0至0.20T512以下245以上285以上10以上3以下以下以下以下1.0以下6.5以下1225235以上275以上10以上0.20至0.700145以下245以下12以上7N0.300.350.201.050.304.0至0.20T4195以上31

35、5以上11以上01以下以下以下至2.0以下5.0以下T5245以上325以上10以上T6275以上335以上10以上從表2.1和表2.2比較得出以下結(jié)論:（1）不銹鋼車體比鋁合金車體的機械性能好。鋁合金車體的屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彈性模量約為不銹鋼車體的1/3左右。（2）鋁合金車體比不銹鋼車體的剛度要小，因此，鋁合金車體設(shè)計時采用加大板厚和盡量加大車體端面來提高車體抗彎剛度。二、輕量化與價格以16t/14t軸重的A、B型車體為例：不銹鋼與碳鋼（耐侯鋼）相比，最大優(yōu)勢是輕量化，但與中空鋁型材相比，鋁合金車體又比它每節(jié)減輕1t左右。價格方面：SUS304不銹鋼和6063鋁合金的價格均為 29000元/噸左右，雖然二者的原材料單價相差無幾，薄板不銹鋼車體是板梁結(jié)構(gòu)， 需大量工裝、模具、夾具、樣板和中間檢查手段， 生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜