教學(xué)目標(biāo)1.掌握幾種不同材質(zhì)的車體結(jié)構(gòu)和類型單元2車體2.掌握客室及駕駛室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備3.了解模塊化車體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)1.掌握幾種不同材質(zhì)的車體結(jié)構(gòu)和類型單元2車

一、車體的作用與分類

1.車體的作用車體是容納乘客和司機(jī)駕駛(對于有駕駛室的車輛)的部分，又是安裝和連接其他設(shè)備及組件的基礎(chǔ)。2.車體的分類

（1）按照車體所使用的材料可分為碳素鋼車體、鋁合金車體和不銹鋼車體三種，早期的城市軌道交通車輛車體材料基本上是碳素鋼（包括普通低碳鋼和耐候鋼），目前主要使用鋁合金和不銹鋼。（2）按照車體結(jié)構(gòu)有無駕駛室，可分為帶駕駛室車體和無駕駛室車體兩種。（3）按照車體尺寸可分為A型車車體、B型車車體和C型車車體。如廣州地鐵1、2號線和深圳地鐵車輛采用了A型車；廣州地鐵3、4號線和天津?yàn)I海輕軌采用了B型車。（4）按照車體結(jié)構(gòu)工藝不同可分為一體化結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。如：廣州地鐵1號線車輛采用的是一體化結(jié)構(gòu)，而2號線采用的則是模塊化結(jié)構(gòu)。2.1概述一、車體的作用與分類1.車體的作用22二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)

城市軌道交通車輛是用作城市或近郊客運(yùn)的專門客運(yùn)交通工具，因而車體有它獨(dú)自的特征：1.車體的基本特征（1）城市軌道交通車輛一般為電動(dòng)車組，主要有6節(jié)、8節(jié)、4節(jié)式等為主，個(gè)別車組有7節(jié)和5節(jié)，有頭車（即帶有駕駛室的車輛)和中間車，以及動(dòng)車與拖車之分。（2）由于城市軌道交通車輛是服務(wù)于城市內(nèi)的公共交通，乘客數(shù)量多，旅行時(shí)間短，上下車頻繁，因此車內(nèi)設(shè)置的座位數(shù)量少、車門數(shù)量多而且開度大，服務(wù)于乘客的車內(nèi)設(shè)備簡單。（3）對車輛的重量限制較為嚴(yán)格，特別是高架輕軌，要求列車重量輕、軸重小，以降低線路設(shè)施的工程投資。

2.1概述二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛是用3

（4）為減輕列車自重，車輛必須輕量化，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、高強(qiáng)度復(fù)合材料或不銹鋼等，采用整體承載筒形車體結(jié)構(gòu)，車輛的其他輔助設(shè)施也盡量采用輕型材料和輕量化結(jié)構(gòu)。（5）城市軌道交通車輛一般運(yùn)營于城市人口稠密地區(qū)，并用于乘載旅客，所以對車輛的防火要求嚴(yán)格，特別是地鐵車輛。通常車體的結(jié)構(gòu)采用防火設(shè)計(jì)，材料需經(jīng)過阻燃處理。（6）對車輛的隔音和降噪有嚴(yán)格要求，以最大限度降低噪聲對乘客和沿線居民的影響。（7）用于城市內(nèi)交通，車輛外觀造型和色彩必須考慮城市文化、環(huán)境美化，與城市景觀相協(xié)調(diào)。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)（4）為減輕列車自重，車輛必須輕量化，對于車體4

2.車體的結(jié)構(gòu)形式按照車體結(jié)構(gòu)承受載荷的方式不同，車體可分為底架承載結(jié)構(gòu)、側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)和整體承載結(jié)構(gòu)三類。（1）底架承載結(jié)構(gòu)：全部載荷由底架來承擔(dān)的車體結(jié)構(gòu)，也稱自由承載結(jié)構(gòu)。（2）側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)：由側(cè)、端墻與底架共同承擔(dān)載荷的車體結(jié)構(gòu)，也稱側(cè)墻承載結(jié)構(gòu)。其側(cè)、端墻與底架等連接成一個(gè)整體，具有較高的強(qiáng)度、剛度。（3）整體承載結(jié)構(gòu)：在板梁式側(cè)、端墻上焊接由金屬板、梁而成的車頂，使車體的底架、側(cè)墻、端墻、車頂連接成一個(gè)整體，成為開口或閉口箱形結(jié)構(gòu)，此時(shí)車體各部分結(jié)構(gòu)均參與承受載荷，因而稱這種結(jié)構(gòu)為整體承載結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)5二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-1鋼制車體整體承載結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-1鋼制車體整體承載結(jié)構(gòu)63.車體的基本結(jié)構(gòu)近代城市軌道交通車輛的車體均采用整體承載的鋼結(jié)構(gòu)或輕金屬結(jié)構(gòu)，以達(dá)到滿足強(qiáng)度和剛度要求的同時(shí)降低車輛自重。我國地鐵車輛的車體結(jié)構(gòu)從20世紀(jì)80年代就開始采用耐候鋼無中梁整體承載結(jié)構(gòu)，車體側(cè)墻、車頂?shù)牧褐c蒙皮結(jié)合后與底架構(gòu)成封閉斷面，以增強(qiáng)車體的強(qiáng)度和剛度。到20世紀(jì)90年代又生產(chǎn)了斷面為鼓形的地鐵車輛，使其能更好地利用限界。《地鐵車輛通用技術(shù)條件》（GB/T7928—2003）規(guī)定了我國地鐵車輛車體采用整體承載結(jié)構(gòu)。城市軌道交通車輛整體承載結(jié)構(gòu)的車體是由若干縱向梁、橫向梁和立柱組成的鋼骨架(也稱鋼結(jié)構(gòu))，然后安裝內(nèi)飾板、外蒙皮、地板、頂板及隔熱、隔音材料、車窗、車門及采光設(shè)施等

。城市軌道交通車輛車體

一般包括底架、端墻、側(cè)墻、車頂、車窗、車門、貫通道和車內(nèi)設(shè)施等部分。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)3.車體的基本結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)7

車體的一般結(jié)構(gòu)形式如圖2-2所示，底架是車體結(jié)構(gòu)和設(shè)施的安裝基礎(chǔ)，承受主要的動(dòng)、靜載荷，因此底架必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，是檢修作業(yè)的重點(diǎn)。底架中部斷面較大并沿其縱向中心線貫通全車的梁稱為中梁，它是底架的骨干。底架兩側(cè)邊沿的縱向梁稱為側(cè)粱，側(cè)墻固定其上。底架兩端部的橫向梁稱緩沖梁(或稱為端梁)，端墻固定其上。在轉(zhuǎn)向架的支承處設(shè)有枕梁，為橫向梁中斷面最大的梁。在兩枕梁之間設(shè)有兩根以上的大橫梁。為了吊掛設(shè)備，鋪設(shè)地板，底架上還設(shè)有若干小橫梁和縱向輔助梁，同時(shí)達(dá)到了增強(qiáng)底架強(qiáng)度和剛度的目的，其中，中梁和枕梁承擔(dān)載荷最大，因而最為重要。側(cè)墻由桿件、墻板和門窗組成。桿件包括立柱、上弦梁、橫梁和其他輔助桿件，它們與底架的側(cè)梁構(gòu)成一體。墻板有蒙皮和內(nèi)飾板，蒙皮是用鋼板、不銹鋼板或鋁合金板制成，內(nèi)飾板具有車內(nèi)裝飾的功能，經(jīng)過阻燃處理。端墻結(jié)構(gòu)與側(cè)墻基本相同，除端梁外，還設(shè)有角柱、端立柱、上端梁和墻板等。車頂結(jié)構(gòu)包括車頂彎梁、車頂橫梁、車頂端彎梁及車頂板等。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)車體的一般結(jié)構(gòu)形式如圖2-2所示，底架是車體結(jié)8二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-2車體一般結(jié)構(gòu)形式1-緩沖梁(端梁)2-枕梁3-小橫梁4-

橫梁5-中梁6-

側(cè)梁7-門柱8-側(cè)立柱9-上側(cè)梁10-角柱11-車頂彎梁12-頂端彎梁13-端立柱14-端斜撐二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-2車體一般結(jié)構(gòu)形式9三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)1．上海地鐵1、2號線車輛車體規(guī)格(括號內(nèi)為交流傳動(dòng)車輛的參數(shù))兩端車鉤連接中心線長度有駕駛室24140mm無駕駛室22800mm車體最大寬度3000mm車頂中心線距軌面高度3800mm客室地板面距軌面高度1130mm(1500mm)車門高1800mm(1860mm)車門寬1300mm(1400mm)兩轉(zhuǎn)向架中心距(定距)15700mm2.1概述三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)1．上海地鐵1、2號線車輛車體規(guī)格(括102．天津?yàn)I海輕軌車輛車體規(guī)格兩端車鉤連接中心線長度有駕駛室(DK38)19000mm

無駕駛室(DK39)19500mm車體最大寬度2800mm車輛高度(軌面到車頂高度、新輪、不含受電弓)3800mm轉(zhuǎn)向架中心距12600mm可承受縱向壓縮荷載為800KN最大縱向拉伸荷載為650KN車門高2012mm車門寬1550mm三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)2．天津?yàn)I海輕軌車輛車體規(guī)格三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)11

車體是車輛的主體結(jié)構(gòu)，采用何種材料和結(jié)構(gòu)形式的車體對整個(gè)車輛的結(jié)構(gòu)、性能、制造、使用、維修，以及經(jīng)濟(jì)性等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，下面通過幾個(gè)方面對碳素鋼車體、不銹鋼車體和鋁合金車體進(jìn)行分析和比較。1．車體輕量化（1）碳素鋼車體：一般車輛的車體大多采用普通碳素鋼制成的骨架和外包板的結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)閉口的筒形薄殼整體承載結(jié)構(gòu)，一般自重達(dá)10～13t。為了提高車體的耐腐蝕性，延長車體的使用壽命，現(xiàn)在較多應(yīng)用的是含銅或含鎳鉻等合金元素的耐腐蝕的低合金鋼材料(或稱耐候鋼)，可使車體鋼結(jié)構(gòu)自重減輕10％～15％。（2）不銹鋼車體：采用半不銹鋼(包板為不銹鋼，骨架為普通碳素鋼)或全不銹鋼車體，免除了車體內(nèi)壁涂覆防腐蝕涂料和表面油漆。在保證強(qiáng)度、剛度的前提下，通過調(diào)質(zhì)壓延而獲得高強(qiáng)度不銹鋼薄板，板厚可減小，同時(shí)也提高了使用壽命。一般不銹鋼車體自重比普通碳素鋼可減輕l～2t(約10％～20％)。

2.2車體材料車體是車輛的主體結(jié)構(gòu)，采用何種材料和結(jié)構(gòu)形12（3）鋁合金車體：由于鋁合金的比重僅為鋼的1/3，而彈性模量也是鋼的1/3，在鋁制車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，車體主要承載構(gòu)件一般采用大型中空截面的擠壓鋁型材，以提高構(gòu)件的剛度，充分發(fā)揮材料的承載能力，達(dá)到最大限度地減輕車體自重。全車的底板、側(cè)墻、車頂均采用大型中空截面的擠壓鋁型材拼焊而成，與鋼制相比焊接工作量減少40％，制造工藝大為簡化，重量可減輕3～5t。

2．車體腐蝕狀況由于長期風(fēng)雨侵蝕，溫度、濕度的變化，空調(diào)造成的結(jié)霜以及清洗等，對車體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。(1)碳素鋼車體：以前的碳素鋼車體，車體的雨檐周圍，門口及車窗周圍的立柱、墻板、地板等處容易被腐蝕，6年之后要進(jìn)行局部修補(bǔ)，10年后要進(jìn)行部分改造，20年后還要進(jìn)行大的改造。如此反復(fù)修補(bǔ)、改造，30年后的車輛基本上就要報(bào)廢了。2.2車體材料（3）鋁合金車體：由于鋁合金的比重僅為鋼的1/313(2)不銹鋼車體：不銹鋼車體具有耐腐蝕、免維修等特點(diǎn)。全部采用不銹鋼材料的車體是與鋁合金車體大致在同一時(shí)期開發(fā)出來的。通過對運(yùn)營車輛進(jìn)行的定期檢查、發(fā)現(xiàn)沒有必要對外板進(jìn)行修補(bǔ)、涂裝。另外，對梁柱也沒有必要進(jìn)行修補(bǔ)，因此除了不需要車體維修費(fèi)用外，還會(huì)減少由于維修而產(chǎn)生的煙霧、有機(jī)溶劑等在作業(yè)場所的散布，從而減少對相關(guān)電器設(shè)備的檢查、維修等其他作業(yè)量。（3）鋁合金車體：鋁合金車體除了車鉤部分及車體內(nèi)的螺釘座使用碳素鋼外，其他部位均為鋁合金。1962年開發(fā)的鋁合金車體，已經(jīng)歷了30余年的實(shí)際應(yīng)用。目前的鋁合金車體已經(jīng)使用大型鋁合金擠壓型材。通過對運(yùn)營后鋁合金車體腐蝕情況進(jìn)行的調(diào)查表明：雨檐、門口、窗口周圍及底架端部、車體側(cè)面的焊接熱影響區(qū)處發(fā)生了腐蝕。但和碳素鋼車體相比較，腐蝕程度很輕，對車體的強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，只需對車輛進(jìn)行定期維護(hù)。

2.2車體材料2.2車體材料143．制造成本(1)材料成本：在分析碳素鋼車、鋁合金車、不銹鋼車的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須先確定各種車的樣式。現(xiàn)在以確定了形式、大小的城市通勤車為例，考慮到各種車的耐腐蝕性，分為碳素鋼涂裝車、鋁合金涂裝車、鋁合金不涂裝車(但外表面要打磨加工)，不銹鋼不涂裝車等幾種。不涂裝車由于近來對外觀的要求，也常貼上彩帶，因此不涂裝車的成本中還要包含彩帶及涂于搭接處的防水密封膠。從材料來講，車體的成本：碳素鋼車體<不銹鋼車<鋁合金車。(2)加工成本：在制造成本中，還要考慮加工因素的影響。由于SUS301L不銹鋼材料須經(jīng)過調(diào)質(zhì)壓延加工，需要專用加工設(shè)備，所以使成本增加；鋁合金由于采用合金元素及大型擠壓設(shè)備，而使加工成本增加。另外加工中還要考慮車體的焊接，焊接對每種車體是各不相同的。①碳素鋼車體：用CO2氣體保護(hù)的弧焊和用焊條的弧焊。②鋁合金車體：MIG焊和TIG焊。③不銹鋼車體：點(diǎn)焊、MIG焊和TIG焊。2.2車體材料3．制造成本2.2車體材料154．維修管理車體采用不銹鋼和鋁合金材料，主要是為了提高車輛的耐腐蝕性和輕量化，還有使車輛的維修管理及運(yùn)營更加合理化。以前的車輛雖然也采用耐候鋼，但是無法和不銹鋼相比，經(jīng)過10年，局部就會(huì)被腐蝕，必須進(jìn)行修補(bǔ)，這樣除了修理所需費(fèi)用以外，由于車體更新會(huì)使運(yùn)營率下降，還會(huì)影響備用車數(shù)量。過去30年的運(yùn)營實(shí)際已經(jīng)驗(yàn)證，不銹鋼車體和鋁合金車體基本是不用維修的，所以選用不銹鋼和鋁合金車體的車輛后期費(fèi)用明顯減少。5．運(yùn)營總成本如將碳素鋼車體制造成本定為l.0，則不銹鋼車為1.14，鋁合金車(不涂漆)為l.57，鋁合金(涂漆)為1.66。但是由于碳素鋼車體檢查維修量大，其總成本明顯增加，12年廠修時(shí)其總成本大幅上升，超過不銹鋼車。20年時(shí)，再次大幅躍升，超出鋁合金車。所以可以看出，最初的制造成本最低，但經(jīng)過長年使用后，總成本變?yōu)樽罡摺６讳P鋼車維修量很少，所以最終總成本最低。2.2車體材料4．維修管理2.2車體材料16一、鋁合金材料特性1．質(zhì)輕且柔軟。鋁的密度為2.7lg/cm2，約為鋼密度(7.87g/cm2)的1/3，楊氏模量也約為鋼的1/3。2．強(qiáng)度好。純鋁的抗拉強(qiáng)度約為80MN/m2，是低碳鋼的1/5。但經(jīng)過熱處理強(qiáng)化及合金化強(qiáng)化，其強(qiáng)度會(huì)大幅增加。如鋁合金車體常用的材質(zhì)6005A-T6，它的最低抗拉強(qiáng)度為360MN/m2，能達(dá)到低碳鋼相應(yīng)的強(qiáng)度值。3．耐蝕性能好。鋁合金的特性之一是接觸空氣時(shí)表面會(huì)形成一層致密的氧化膜，這層膜能防止腐蝕，所以耐蝕性能好。若再實(shí)施“氧化鋁膜處理法”，就可以全面防止腐蝕。4．加工性能好。車輛用型材擠壓性能好，二次機(jī)加工、彎曲加工也較容易。5．易于再生。鋁的熔點(diǎn)低(660°C)，再生簡單。在廢棄處理時(shí)也無公害，有利于環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。2.3鋁合金車體一、鋁合金材料特性1．質(zhì)輕且柔軟。鋁的密度為17二、鋁合金材料車體的特點(diǎn)

鋁合金車體具有如下優(yōu)點(diǎn)：1．能大幅度降低車輛自重，在車輛長度相同的條件下，與碳素鋼車體相比，鋁合金車體的自重降低大約30％～35％，強(qiáng)度重量比約為碳素鋼車體的2倍。碳素鋼車體、不銹鋼車體、鋁合金車體的重量之比約為10:8:6。2．具有較小的密度及楊氏模量，所以鋁合金對沖擊載荷有較高能量吸收能力，可降低振動(dòng)，減少噪聲。3．可運(yùn)用大型中空擠壓型材進(jìn)行氣密性設(shè)計(jì)，提高車輛密封性能，提高乘坐舒適性。4．采用大型中空擠壓型材制造的板塊式結(jié)構(gòu)，可減少連接件的數(shù)量和重量。5．減少維修費(fèi)用，延長使用壽命。2.3鋁合金車體二、鋁合金材料車體的特點(diǎn)2.3鋁合金車體18三、鋁合金車體形式1．純鋁合金車體大約可分四種形式：（1）車體由鋁板和實(shí)心型材制成，鋁板和型材通過鋁制鉚釘、連續(xù)焊接和金屬惰性氣體點(diǎn)焊等進(jìn)行連接。除了車鉤部分及車體內(nèi)的螺釘座使用碳素鋼外，其他部位都使用比重僅為碳素鋼1／3的鋁合金，實(shí)現(xiàn)了車體的輕量化。這些鋁板和型材等多為拉延材料(板材、擠壓型材、鍛造材料)。最近，很多地方使用大型擠壓型材，進(jìn)行熱處理后，其機(jī)械性能有很大的提高。大型擠壓型材的組合使車輛制造時(shí)焊接大量減少，但制造成本增大。（2）車體結(jié)構(gòu)是板條骨架結(jié)構(gòu)，用氣體保護(hù)的熔焊作為連接方法。（3）在車體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用整體結(jié)構(gòu)，板皮和縱向加固件構(gòu)成高強(qiáng)度大型開口型材。（4）車體采用空心截面的大型整體型材，結(jié)構(gòu)更加簡單。型材平行放置并總是在車體的全部長度上延伸，通過自動(dòng)連續(xù)焊接進(jìn)行連接。該車體結(jié)構(gòu)是以具有多種多樣截面的型材為基礎(chǔ)，并充分利用鋁合金良好的機(jī)械性能。2.3鋁合金車體三、鋁合金車體形式1．純鋁合金車體2.3192．混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體除了上述純鋁合金車體外，還有鋼底架的混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體。這種車體側(cè)墻與底架的連接基本都采用鉚接或螺栓連接的方式。其作用有兩點(diǎn)：一是可避免熱脹冷縮帶來的問題，二是取消了成本很高的車體校正工序。采用鋁合金材料制造車體可最大限度地減輕車體自重，從而提高車輛的加速度，降低運(yùn)能消耗，牽引及制動(dòng)能耗低，減輕了對線路的磨耗及沖擊，擴(kuò)大了輸送能力等

。此外鋁合金車體還有以下優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性好(但在有濕氣的潮濕地方便容易腐蝕，所以應(yīng)特別注意排水和密封)，外墻板可不涂漆，不僅節(jié)能，還節(jié)省涂裝費(fèi)，而且不需設(shè)置油漆場地，縮短制造周期，并可延長檢修周期；可以采用長大寬幅擠壓型材，與一般鋼結(jié)構(gòu)相比，人工費(fèi)節(jié)省約40％，車輛重量減少約30％。三、鋁合金車體形式2．混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體三、鋁合金車體形式20四、鋁合金車體架車

由于車體采用鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，車體較碳素鋼結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形，因此在日常架車檢修工作中應(yīng)特別注意使用合適的頂車位置，以防車體翹曲變形。為此制造商制定了頂車位置，并在外墻下沿標(biāo)有頂車標(biāo)記，其標(biāo)記為“▲”。按不同的修程規(guī)定其架車點(diǎn)，架車點(diǎn)如圖2-3所示。(1)整車架起(帶轉(zhuǎn)向架)頂車點(diǎn)號為:3、4、5、6(2)無轉(zhuǎn)向架架車的頂車點(diǎn)號可為：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6亦可用三點(diǎn)架車，其頂點(diǎn)號為：l、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。

2.3鋁合金車體四、鋁合金車體架車由于車體采用鋁合金焊接21四、鋁合金車體架車圖2-3上海地鐵車輛(A型)四、鋁合金車體架車圖2-3上22五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)

圖2-4為上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面，其形狀類似鼓形，這種外形可以使車輛在圓形隧道內(nèi)獲得最大截面積(或稱之為充塞比)，增大車內(nèi)空間，另一方面有利于提高車輛在圓形隧道內(nèi)的活塞效應(yīng)，加強(qiáng)隧道的自然通風(fēng)能力。它是由底板、側(cè)墻、車頂、端墻等組成整體承載的薄殼型結(jié)構(gòu)。車底板由地板、側(cè)梁、枕梁、小橫梁和牽引梁組成，五塊寬度為520mm、高度為70mm與車體等長的地板梁通過兩側(cè)的接口拼焊成車體地板，每塊地板梁由上下翼板、腹板和六塊筋板組成中空截面擠壓鋁型材，各板厚度僅為2.5mm。底板側(cè)梁為寬度200mm、高度324mm與車體等長的薄壁中空截面擠壓鋁型材，壁厚4～6mm。A車底板的前端設(shè)有撞擊能量耗散區(qū)，其上開有三排橢圓孔，當(dāng)車輛受到意外撞擊時(shí)，它能產(chǎn)生較大的塑性變形，從而吸收縱向沖擊能量，起到保護(hù)司機(jī)、乘客和車輛的作用。底板的兩端還設(shè)有牽引梁和橫向承載梁，用來安裝車鉤牽引緩沖裝置和傳遞車輛間的牽引力和沖擊力。車頂、側(cè)墻、端墻中部填充有玻璃纖維或礦物棉，以起到隔熱作用。同時(shí)車頂、側(cè)墻及其地板下涂有隔音及防水涂料、地板下部粘結(jié)有隔音材料，起到噪音隔絕的作用。下面介紹一下車體結(jié)構(gòu)各大部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4為上海地鐵車輛鋁23五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面241．車頂車外頂板兩側(cè)小圓弧部分采用形狀復(fù)雜的中空截面擠壓鋁型材，中部大圓弧部分為帶有縱向加強(qiáng)桿件的擠壓成型的車頂板，其長度與車頂?shù)乳L，車頂組裝時(shí)僅留下幾條與車頂?shù)乳L的縱向長焊縫。客室內(nèi)頂板由三部分組成，中間為平板，平板兩側(cè)為多孔的通風(fēng)口平板，最外側(cè)為客室照明燈的燈箱。平板安裝在懸掛的車頂?shù)跫苌稀?．側(cè)墻、端墻車體的側(cè)墻，由于左右各有5扇車門和4個(gè)車窗，側(cè)墻被分隔成6塊帶窗框、窗下間壁、左右窗間壁或門間壁的分部件，全車共12塊，在組裝時(shí)分別各自與底板、車頂拼接，各塊分部件亦為整體的擠壓鋁型材。3．地板客室地板，直流傳動(dòng)車與交流傳動(dòng)車的結(jié)構(gòu)是不同的。直流傳動(dòng)車的地板是先在底板上縱向布置4mm厚的橡膠條，再鋪設(shè)16mm厚的多層夾板，用螺釘將多層夾板固定在底架上，然后在多層夾板上粘接2.5mm厚的灰色PVC材料地板。這是一種理想的具有耐磨、阻燃和防滑功能的地板面材料，但粘結(jié)塑料地板的粘接劑在潮濕的環(huán)境中很容易喪失粘性，因此當(dāng)多層夾板一旦受潮，塑料地板就很容易起泡，甚至脫落。這樣制造商在生產(chǎn)交流傳動(dòng)車時(shí)做了改進(jìn)，將多層夾板改換成表面很平坦的鋁合金輕型型材，然后在鋁型材表面直接粘貼PVC塑料地板，這就避免了塑料地板起泡和脫落的弊病。五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)1．車頂五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)25六、鋁合金材料使用中應(yīng)注意的問題

鋁合金車體有許多的優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)、制造中尚需注意許多問題。如鋁合金選材、大型鋁型材料成型技術(shù)、鋁合金結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究、鋁合金材料疲勞特性和壽命的試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、剛度的問題、防腐的問題等。1．鋁合金材料的合理選擇使用鋁合金材料的車體多為焊接結(jié)構(gòu)，且在大氣條件下工作，因此要求鋁合金材料不僅應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度，而且要求有良好的焊接性能，特別是焊縫性能要接近母材性能水平。最好在焊后的自然時(shí)效狀態(tài)即能達(dá)到固熔處理加人工時(shí)效狀態(tài)的性能水平。此外還要求材料的抗腐能力和抗應(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)、應(yīng)力集中敏感性低、焊接接頭處的抗脆斷能力和抗疲勞能力高。2．鋁合金車體的組裝鋁合金的比重只相當(dāng)于鋼的1/3，彈性模量也只有鋼的1/3。材料的剛度與彈性模量有關(guān)，因此，鋁合金車體的設(shè)計(jì)不能采用鋼質(zhì)車體的結(jié)構(gòu)形式，而應(yīng)該充分利用新型鋁合金性能的特點(diǎn)，采用大型中空擠壓型材。

2.3鋁合金車體六、鋁合金材料使用中應(yīng)注意的問題鋁合金車體有26

采用長大型擠壓型材應(yīng)使大多數(shù)焊縫接頭位于長度方向上，因此可以集中焊接；與板梁結(jié)構(gòu)相比較變形大大

減少，并且機(jī)械化程度高，大大減少了人工，提高了勞動(dòng)效率。整體結(jié)構(gòu)的鋁合金車體有著非常好的耐沖擊性能，因?yàn)槠涔ぷ鲾嗝婷娣e大，零件的長細(xì)比也明顯地減小。車體基本由六大部件即地板、車頂、兩個(gè)側(cè)墻及兩個(gè)端墻裝配而成。而鋁型材的邊緣設(shè)有通長的成型槽，即可供組合整個(gè)車體用。當(dāng)型材沿邊緣連接時(shí)，能自動(dòng)形成適宜的焊接坡。端墻完全采用板材，梁采用焊接結(jié)構(gòu)，四角立柱及端頂彎粱采用彎曲型材，端頂橫梁采用矩形鋁合金型材，外端板選厚5mm的鋁合金，并考慮大小風(fēng)擋結(jié)構(gòu)的需要。底架各梁應(yīng)設(shè)置座椅安裝滑槽，側(cè)門滑槽及底架吊掛滑槽，滑槽為T形。底架與轉(zhuǎn)向架的連接件、車鉤安裝座使用鋁合金鍛件，鍛件與底架型材開坡口焊接。車頂邊梁擬采用大型擠壓型材，中間部分采用兩種開口鋁合金擠壓型材，車頂上邊梁與側(cè)墻共用，并考慮邊梁自帶雨檐。組焊時(shí)，邊梁焊在側(cè)墻上，并由矩形橫梁將兩邊梁連接，保證車頂有足夠的剛度。車頂開口型材在總裝時(shí)，組焊即可。六、鋁合金材料使用中應(yīng)注意的問題采用長大型擠壓型材應(yīng)使大多數(shù)焊縫接頭位于長度27一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)

如圖2-5所示的天津?yàn)I海輕軌車輛的車體，除底架端部采用碳素鋼材料外，其余部分均采用SUS301L高強(qiáng)度不銹鋼材料。梁、柱間通過連接板相連接，各部件間采用點(diǎn)焊連接，形成不銹鋼骨架結(jié)構(gòu)。采用整體玻璃鋼車頭，金剛砂地板布直接粘接在鋁蜂窩地板上，頭車的頂板、圓頭、間壁做成一體，與貫通道連接，達(dá)到整體美觀的效果。1．車頂車頂由波紋頂板、車頂彎梁、車頂邊梁、側(cè)頂板、空調(diào)機(jī)組平臺(tái)等幾部分組成。車頂采用波紋頂板無縱向梁結(jié)構(gòu)，頂板間搭接縫焊連接，與車頂彎梁點(diǎn)焊在一起，空調(diào)機(jī)組平臺(tái)由縱梁、彎梁、頂板點(diǎn)焊組成部件，再與車頂通過點(diǎn)焊及塞焊組成一體。由于車頂是無縱梁結(jié)構(gòu)、波紋頂板要傳遞車體縱向力，所以選擇強(qiáng)度較高的SUS30lLMT材料，厚度為0.6mm。車頂彎梁：采用SUS301L-ST材料、厚度為1.5mm。車頂邊梁：車頂邊梁是車頂也是整車主要承載部件，所以選用強(qiáng)度最高的HT材料，整體冷彎成形，材料厚度為1.5mm。2.4不銹鋼車體一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示的天津?yàn)I海28一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)圖2-5車體1/4三維幾何模型一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)圖2-5車體1/4三維幾何模型292．側(cè)墻選用塞拉門、連續(xù)窗結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)該要求，側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)部分采取了比較特殊的方法，一扇連續(xù)窗全長4070mm，在此范圍內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)必須便于車窗的安裝、固定，不得有任何與車窗相干涉的結(jié)構(gòu)。同時(shí)工藝性要好，結(jié)構(gòu)上必須可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊。設(shè)計(jì)中，將窗間有玻璃通過的側(cè)立柱壓出凹形，再通過窗帶過渡與窗框相連接，為便于加工，壓出凹形的立柱采用了強(qiáng)度較低的SUS301L-ST材料，同時(shí)為保證該處強(qiáng)度，在其背面加了一根補(bǔ)強(qiáng)梁，為保證窗口及側(cè)墻的平面度，窗口周圍所有梁柱、補(bǔ)強(qiáng)部分均為點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。由于車門開口(寬l550mm、高2012mm)對鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度影響很大，為此需采取補(bǔ)強(qiáng)措施，比如加長門上框翻邊長度，在門上加補(bǔ)強(qiáng)板，將底架碳素鋼邊梁延長過車門口等。為消除門角應(yīng)力集中的問題，采用在門口外圍進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)及加過渡圓弧，在門角內(nèi)加門角補(bǔ)強(qiáng)鐵。通常采用上述這些措施來增加車體剛度及強(qiáng)度。3．端墻端墻的板、梁均采用點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。4．底架底架采用碳素鋼端底架與不銹鋼底架塞焊連接，主橫梁與邊梁利用過渡連接板實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊連接，底架邊梁采用4mmSUS301L-HT材料，以提高底架的整體強(qiáng)度和剛度。一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)2．側(cè)墻一、不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)30二、不銹鋼材料使用中應(yīng)注意的問題

不銹鋼車體由于其耐腐蝕性較好，不用修補(bǔ)，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此，在保證強(qiáng)度、剛度的條件下，板厚可以大大減少，從而實(shí)現(xiàn)車體的輕量化。但在設(shè)計(jì)、制造中尚需注意許多問題。如：不銹鋼選材、不銹鋼制造技術(shù)、不銹鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究、不銹鋼材料疲勞特性和壽命的試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、剛度的問題、防腐的問題等。1．不銹鋼材料的合理選擇根據(jù)城軌車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制造工藝以及使用環(huán)境，同時(shí)考慮到制造成本，要求所使用的不銹鋼材料必須具有如下性能：(1)價(jià)格便宜，要求不銹鋼通用性高，容易購買。(2)耐腐蝕性好。(3)具有能滿足車輛的足夠的強(qiáng)度。(4)加工性好，在對其進(jìn)行剪切、彎曲、拉延、焊接等加工時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生缺陷。2.4不銹鋼車體二、不銹鋼材料使用中應(yīng)注意的問題不銹鋼車體由312．不銹鋼材料的焊接碳素鋼車體采用弧焊組裝鋼結(jié)構(gòu)，靠電弧產(chǎn)生的熱量熔化填充金屬，使2個(gè)構(gòu)件熔敷接合。弧焊所產(chǎn)生的熱量很大，對構(gòu)件的熱輸入量也很大，這種焊接方法對于焊接不銹鋼材料是很不利的。不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)只是碳素鋼的1/3，而熱膨脹系數(shù)是碳素鋼的1.5倍，熱量輸入后散熱慢而變形大，不利于對構(gòu)件尺寸及形狀的控制，但由于不銹鋼材料的電阻較大，所以對不銹鋼材料的焊接一般都采用電阻焊(即點(diǎn)焊)。點(diǎn)焊就是將2個(gè)或2個(gè)以上相疊加的金屬用電極加電壓，通過火電流利用金屬的電阻，產(chǎn)生高熱，使疊加的金屬在加壓區(qū)產(chǎn)生熔合，使金屬連接到一起。點(diǎn)焊的特點(diǎn)是對構(gòu)件的熱輸入量小，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，焊接時(shí)不需要技能很高、很熟練的操作者也可以保證焊接質(zhì)量。不銹鋼車體采用點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，這就決定了不銹鋼車體必須采用很多與以往碳素鋼車體不同的特殊結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊連接的目的。不銹鋼車體在組合外板、梁、柱時(shí)為了減少熱量的輸入，采用點(diǎn)焊代替弧焊，梁、柱的結(jié)合部位采用連接板傳遞載荷。但由于受到設(shè)備、工裝、工序等各方面的限制，有些部位無法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊，可以采用塞焊來減小熱影響區(qū)。輕量化不銹鋼車體中幾乎所有的零部件都是通過點(diǎn)焊連接的，所以焊點(diǎn)的質(zhì)量將直接影響車體鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和強(qiáng)度。為保證車體質(zhì)量，在日常生產(chǎn)中，控制焊點(diǎn)質(zhì)量是必須的。二、不銹鋼材料使用中應(yīng)注意的問題2．不銹鋼材料的焊接二、不銹鋼材料使用中應(yīng)32

模塊化車體結(jié)構(gòu)與整體焊接結(jié)構(gòu)車體相比，最顯著的特點(diǎn)就在于將模塊化的概念引入到車體設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。整體焊接結(jié)構(gòu)車體是先制造車體結(jié)構(gòu)的車頂、側(cè)墻、底架、端墻、駕駛室等部件，然后進(jìn)行整個(gè)車體總成焊接，車體總成后再進(jìn)行內(nèi)裝、布管、布線。模塊化車體設(shè)計(jì)是將整個(gè)車體分為若干個(gè)模塊，如圖2-6所示，在每個(gè)模塊的制造過程中完成整車需要的內(nèi)裝、布管與布線的預(yù)組裝(見圖2-7)并解決相互之間的接口問題。各模塊完成后即可進(jìn)行整車組裝。每一模塊的結(jié)構(gòu)部分本身采用焊接，而各模塊之間的總成采用機(jī)械連接，如圖2-8所示。2.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)模塊化車體結(jié)構(gòu)與整體焊接結(jié)構(gòu)車體相比，最332.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)圖2-6車體模塊組成1-底架模塊2-側(cè)墻模塊3-端部模塊4-車頂模塊5-牽引梁模塊6-枕梁模塊圖2-7車頂模塊l-頂板吊架2-頂板槽梁3-空調(diào)風(fēng)道4-隔音、隔熱材料5-內(nèi)部裝飾6-燈帶7-出風(fēng)8-頂板懸掛2.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)圖2-6車體模塊組成圖2-7342.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)圖2-8模塊化車體組成1-車頂模塊2-螺栓3-側(cè)墻模塊4-底架模塊2.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)圖2-8模塊化車體組成35一、模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1．在每個(gè)模塊的制造過程中均注意驗(yàn)證其質(zhì)量。模塊制成后均需進(jìn)行試驗(yàn)，從而保證整車總裝后試驗(yàn)比較簡單，整車質(zhì)量也容易保證。2．由于每個(gè)模塊的制造可以獨(dú)立進(jìn)行，并解決了模塊之間的接口問題，因此，部分模塊和部件可以由國外引進(jìn)，其余模塊和部件可在用戶本地生產(chǎn)。另外，對總裝生產(chǎn)線要求不高，這均有利于國產(chǎn)化的逐步實(shí)施。3．可以改善勞動(dòng)條件，降低施工難度，提高勞動(dòng)效率，保證整車質(zhì)量。4．可以減少工裝設(shè)備，簡化施工程序，降低生產(chǎn)成本。5．在車輛檢修中，可采用更換模塊的方式進(jìn)行，方便維修。模塊化車體的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)與生產(chǎn)管理過程中已形成了整套的經(jīng)驗(yàn)，從而保證了批量生產(chǎn)的質(zhì)量。

2.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)一、模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1．在每個(gè)模塊的制造過程中36二、模塊化結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

從車體結(jié)構(gòu)局部來分析，存在如下缺點(diǎn)：模塊化結(jié)構(gòu)的個(gè)別部件(如駕駛室框架)有的采用了特殊鋼材制造，各部件之間又采用了鋼制螺栓連接，所以車體自重要比全焊結(jié)構(gòu)稍重。由于車體是容納旅客的場所，就車輛結(jié)構(gòu)而言，其強(qiáng)度是保證旅客安全的關(guān)鍵特性，因此在設(shè)計(jì)過程必須進(jìn)行詳細(xì)的強(qiáng)度、剛度計(jì)算，在此理論的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)。試制完成后，必須進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，證實(shí)確實(shí)滿足要求，才能投入批量生產(chǎn)。為保證隔熱、隔音性能，在車體組裝后，在內(nèi)部需噴涂隔音阻尼漿和安裝玻璃棉或其他隔熱、隔音材料。車體結(jié)構(gòu)在使用中一般僅對表面涂裝進(jìn)行必要的維修，就結(jié)構(gòu)自身而言，在正常工況下可以滿足使用壽命30年的要求。如果由于事故和大修中需對車體某部件進(jìn)行檢修時(shí)，可以采用更換模塊的方式進(jìn)行，以減少維修工作量。2.5車體的模塊化結(jié)構(gòu)二、模塊化結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)從車體結(jié)構(gòu)局部來分析37客室及駕駛室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備主要有：地板，頂板，客室側(cè)墻、端墻，客室車窗，駕駛室車窗，駕駛座椅，立柱、扶手，緊急疏散門，貫通道及其他。1．頂板（俗稱：天花板）客室頂板由三部分組成，中間為平板，平板兩側(cè)為多孔的通風(fēng)口平板最外側(cè)為客室照明燈的燈箱。平板安裝在懸掛在車頂?shù)牡跫苌稀?．客室側(cè)墻、端墻客室內(nèi)壁的側(cè)墻、端墻都是阻燃的密胺樹脂膠合板。由于在組裝焊接的側(cè)墻、端墻的鋁合金型材的內(nèi)側(cè)涂抹阻尼槳并敷貼保溫材料，所以側(cè)墻、端墻都具有隔熱保暖的功能。2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備客室及駕駛室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備主要有：地板，頂板，383．客室車窗直流傳動(dòng)車的客室每側(cè)均勻布置四扇楣窗式車窗，車窗的大小為1540×880mm2。裝有中空式雙層玻璃，具有隔熱、隔音功能。直流車的客室車窗上部1/3為可向內(nèi)旋轉(zhuǎn)開啟的應(yīng)急通風(fēng)窗，以備通風(fēng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)開啟，以供緊急自然通風(fēng)。應(yīng)急通風(fēng)窗裝有鎖緊機(jī)構(gòu)，要用方孔鑰匙才能開啟，即必須由乘務(wù)員操作，乘客不得隨意打開。窗下部為固定式車窗玻璃，用環(huán)型氯丁橡膠條嵌入裝配在側(cè)墻內(nèi)。雙層玻璃的內(nèi)側(cè)四周還安放吸濕劑。由于應(yīng)急通風(fēng)窗使用的機(jī)率極低，況且在事故狀態(tài)下由蓄電池供電的事故通風(fēng)能維持客室45分鐘通風(fēng)。因此交流傳動(dòng)車在設(shè)計(jì)時(shí)就將其取消了，交流傳動(dòng)車的車窗為一整塊大玻璃。4．司機(jī)室車窗在主駕駛臺(tái)前的車窗玻璃為12mm厚的擋風(fēng)玻璃，在玻璃內(nèi)埋有的電加熱絲，在冬季可進(jìn)行加熱除霜；另外在玻璃外側(cè)還設(shè)有氣動(dòng)刮雨器。在副駕駛臺(tái)前的車窗玻璃為12mm厚的真空鋼化擋風(fēng)玻璃。2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備39

5．司機(jī)座椅司機(jī)座椅是按人體工程學(xué)原理專門設(shè)計(jì)的司機(jī)專用座椅，可根據(jù)司機(jī)的重量和身材進(jìn)行調(diào)節(jié)。6．客室座椅為了適應(yīng)城市有軌交通的短途、大運(yùn)量的特點(diǎn)，客室座椅采用靠側(cè)墻縱向布置的方式。座椅采用經(jīng)久耐用的玻璃鋼材料制成。長座椅設(shè)置在兩側(cè)車門之間，車廂的兩端則為短座椅（交流傳動(dòng)車將其取消）。每節(jié)車廂有56個(gè)座位。座椅高約為425mm，寬約為400mm。

7．立柱、扶手為了方便站立乘客的乘行，在客室內(nèi)設(shè)有立柱及縱向扶手。在每節(jié)車廂的縱向中心線處，均勻設(shè)置了13根立柱，立柱上端與頂板吊架支座套接，下端與地板支座用螺紋法蘭盤相接。在座椅的端板處也設(shè)有立柱以方便站立在門區(qū)的乘客，同時(shí)在這些立柱上還裝有縱向扶手。立柱與縱向扶手都是用鋁合金圓管制成

，表面進(jìn)行無色硬陽極處理。立柱的直徑為40mm，扶手的直徑為35mm。2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備5．司機(jī)座椅2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)402.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備

8．緊急疏散門（或稱緊急逃生門）緊急疏散門設(shè)置在正、副駕駛臺(tái)中間的前端墻上，緊急逃生門主要用于車輛在隧道中發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，乘客逃生用的應(yīng)急門。主要由帶有鉸接系統(tǒng)的鉸接地板斜面、兩個(gè)鉸接扶梯元件、兩個(gè)制動(dòng)裝置、固定扶梯的鎖（在折疊位置）、蓋住扶梯的罩子、彈簧、安裝在駕駛室的門檻、控制扶梯開關(guān)的手柄、兩根固定繩索和緊急疏散梯等組成。。9．貫通道在車輛與車輛之間設(shè)有貫通道。設(shè)置貫通道：一能使車廂內(nèi)的客流密度自動(dòng)調(diào)節(jié)；二當(dāng)某節(jié)車的空調(diào)出故障時(shí)，則在列車起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，車廂間的空氣通過貫通道可達(dá)到流動(dòng)調(diào)節(jié)的作用。10．其他在客室的座椅下面，安裝有空氣彈簧附加空氣室，受電弓升弓腳踏泵（僅B車有，A、C車無）及滅火器等。在B車二位端右側(cè)和C車一位端左側(cè)各設(shè)有一個(gè)電氣設(shè)備柜。

2.6客室及司機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備8．緊41

1．簡述車體的作用與分類。2．簡述車體基本結(jié)構(gòu)的組成。3．按車體承載特點(diǎn)分，車體結(jié)構(gòu)形式有哪幾類?各有什么特點(diǎn)?4．簡述車體的基本特征。5．試述鋁合金車體的結(jié)構(gòu)組成和各組成部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。6、畫圖說明鋁合金車體的架車位置。7、試述不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)組成和各組成部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。8、試述不銹鋼材料使用中應(yīng)注意的問題。9、什么是車體模塊化結(jié)構(gòu)?有何優(yōu)缺點(diǎn)?復(fù)習(xí)思考題1．簡述車體的作用與分類。復(fù)習(xí)思考題42教學(xué)目標(biāo)1.掌握幾種不同材質(zhì)的車體結(jié)構(gòu)和類型單元2車體2.掌握客室及駕駛室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備3.了解模塊化車體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)1.掌握幾種不同材質(zhì)的車體結(jié)構(gòu)和類型單元2車

一、車體的作用與分類

1.車體的作用車體是容納乘客和司機(jī)駕駛(對于有駕駛室的車輛)的部分，又是安裝和連接其他設(shè)備及組件的基礎(chǔ)。2.車體的分類

（1）按照車體所使用的材料可分為碳素鋼車體、鋁合金車體和不銹鋼車體三種，早期的城市軌道交通車輛車體材料基本上是碳素鋼（包括普通低碳鋼和耐候鋼），目前主要使用鋁合金和不銹鋼。（2）按照車體結(jié)構(gòu)有無駕駛室，可分為帶駕駛室車體和無駕駛室車體兩種。（3）按照車體尺寸可分為A型車車體、B型車車體和C型車車體。如廣州地鐵1、2號線和深圳地鐵車輛采用了A型車；廣州地鐵3、4號線和天津?yàn)I海輕軌采用了B型車。（4）按照車體結(jié)構(gòu)工藝不同可分為一體化結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。如：廣州地鐵1號線車輛采用的是一體化結(jié)構(gòu)，而2號線采用的則是模塊化結(jié)構(gòu)。2.1概述一、車體的作用與分類1.車體的作用244二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)

城市軌道交通車輛是用作城市或近郊客運(yùn)的專門客運(yùn)交通工具，因而車體有它獨(dú)自的特征：1.車體的基本特征（1）城市軌道交通車輛一般為電動(dòng)車組，主要有6節(jié)、8節(jié)、4節(jié)式等為主，個(gè)別車組有7節(jié)和5節(jié)，有頭車（即帶有駕駛室的車輛)和中間車，以及動(dòng)車與拖車之分。（2）由于城市軌道交通車輛是服務(wù)于城市內(nèi)的公共交通，乘客數(shù)量多，旅行時(shí)間短，上下車頻繁，因此車內(nèi)設(shè)置的座位數(shù)量少、車門數(shù)量多而且開度大，服務(wù)于乘客的車內(nèi)設(shè)備簡單。（3）對車輛的重量限制較為嚴(yán)格，特別是高架輕軌，要求列車重量輕、軸重小，以降低線路設(shè)施的工程投資。

2.1概述二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛是用45

（4）為減輕列車自重，車輛必須輕量化，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、高強(qiáng)度復(fù)合材料或不銹鋼等，采用整體承載筒形車體結(jié)構(gòu)，車輛的其他輔助設(shè)施也盡量采用輕型材料和輕量化結(jié)構(gòu)。（5）城市軌道交通車輛一般運(yùn)營于城市人口稠密地區(qū)，并用于乘載旅客，所以對車輛的防火要求嚴(yán)格，特別是地鐵車輛。通常車體的結(jié)構(gòu)采用防火設(shè)計(jì)，材料需經(jīng)過阻燃處理。（6）對車輛的隔音和降噪有嚴(yán)格要求，以最大限度降低噪聲對乘客和沿線居民的影響。（7）用于城市內(nèi)交通，車輛外觀造型和色彩必須考慮城市文化、環(huán)境美化，與城市景觀相協(xié)調(diào)。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)（4）為減輕列車自重，車輛必須輕量化，對于車體46

2.車體的結(jié)構(gòu)形式按照車體結(jié)構(gòu)承受載荷的方式不同，車體可分為底架承載結(jié)構(gòu)、側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)和整體承載結(jié)構(gòu)三類。（1）底架承載結(jié)構(gòu)：全部載荷由底架來承擔(dān)的車體結(jié)構(gòu)，也稱自由承載結(jié)構(gòu)。（2）側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)：由側(cè)、端墻與底架共同承擔(dān)載荷的車體結(jié)構(gòu)，也稱側(cè)墻承載結(jié)構(gòu)。其側(cè)、端墻與底架等連接成一個(gè)整體，具有較高的強(qiáng)度、剛度。（3）整體承載結(jié)構(gòu)：在板梁式側(cè)、端墻上焊接由金屬板、梁而成的車頂，使車體的底架、側(cè)墻、端墻、車頂連接成一個(gè)整體，成為開口或閉口箱形結(jié)構(gòu)，此時(shí)車體各部分結(jié)構(gòu)均參與承受載荷，因而稱這種結(jié)構(gòu)為整體承載結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)47二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-1鋼制車體整體承載結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-1鋼制車體整體承載結(jié)構(gòu)483.車體的基本結(jié)構(gòu)近代城市軌道交通車輛的車體均采用整體承載的鋼結(jié)構(gòu)或輕金屬結(jié)構(gòu)，以達(dá)到滿足強(qiáng)度和剛度要求的同時(shí)降低車輛自重。我國地鐵車輛的車體結(jié)構(gòu)從20世紀(jì)80年代就開始采用耐候鋼無中梁整體承載結(jié)構(gòu)，車體側(cè)墻、車頂?shù)牧褐c蒙皮結(jié)合后與底架構(gòu)成封閉斷面，以增強(qiáng)車體的強(qiáng)度和剛度。到20世紀(jì)90年代又生產(chǎn)了斷面為鼓形的地鐵車輛，使其能更好地利用限界。《地鐵車輛通用技術(shù)條件》（GB/T7928—2003）規(guī)定了我國地鐵車輛車體采用整體承載結(jié)構(gòu)。城市軌道交通車輛整體承載結(jié)構(gòu)的車體是由若干縱向梁、橫向梁和立柱組成的鋼骨架(也稱鋼結(jié)構(gòu))，然后安裝內(nèi)飾板、外蒙皮、地板、頂板及隔熱、隔音材料、車窗、車門及采光設(shè)施等

。城市軌道交通車輛車體

一般包括底架、端墻、側(cè)墻、車頂、車窗、車門、貫通道和車內(nèi)設(shè)施等部分。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)3.車體的基本結(jié)構(gòu)二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)49

車體的一般結(jié)構(gòu)形式如圖2-2所示，底架是車體結(jié)構(gòu)和設(shè)施的安裝基礎(chǔ)，承受主要的動(dòng)、靜載荷，因此底架必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，是檢修作業(yè)的重點(diǎn)。底架中部斷面較大并沿其縱向中心線貫通全車的梁稱為中梁，它是底架的骨干。底架兩側(cè)邊沿的縱向梁稱為側(cè)粱，側(cè)墻固定其上。底架兩端部的橫向梁稱緩沖梁(或稱為端梁)，端墻固定其上。在轉(zhuǎn)向架的支承處設(shè)有枕梁，為橫向梁中斷面最大的梁。在兩枕梁之間設(shè)有兩根以上的大橫梁。為了吊掛設(shè)備，鋪設(shè)地板，底架上還設(shè)有若干小橫梁和縱向輔助梁，同時(shí)達(dá)到了增強(qiáng)底架強(qiáng)度和剛度的目的，其中，中梁和枕梁承擔(dān)載荷最大，因而最為重要。側(cè)墻由桿件、墻板和門窗組成。桿件包括立柱、上弦梁、橫梁和其他輔助桿件，它們與底架的側(cè)梁構(gòu)成一體。墻板有蒙皮和內(nèi)飾板，蒙皮是用鋼板、不銹鋼板或鋁合金板制成，內(nèi)飾板具有車內(nèi)裝飾的功能，經(jīng)過阻燃處理。端墻結(jié)構(gòu)與側(cè)墻基本相同，除端梁外，還設(shè)有角柱、端立柱、上端梁和墻板等。車頂結(jié)構(gòu)包括車頂彎梁、車頂橫梁、車頂端彎梁及車頂板等。

二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)車體的一般結(jié)構(gòu)形式如圖2-2所示，底架是車體結(jié)50二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-2車體一般結(jié)構(gòu)形式1-緩沖梁(端梁)2-枕梁3-小橫梁4-

橫梁5-中梁6-

側(cè)梁7-門柱8-側(cè)立柱9-上側(cè)梁10-角柱11-車頂彎梁12-頂端彎梁13-端立柱14-端斜撐二、車體的基本特征與結(jié)構(gòu)圖2-2車體一般結(jié)構(gòu)形式51三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)1．上海地鐵1、2號線車輛車體規(guī)格(括號內(nèi)為交流傳動(dòng)車輛的參數(shù))兩端車鉤連接中心線長度有駕駛室24140mm無駕駛室22800mm車體最大寬度3000mm車頂中心線距軌面高度3800mm客室地板面距軌面高度1130mm(1500mm)車門高1800mm(1860mm)車門寬1300mm(1400mm)兩轉(zhuǎn)向架中心距(定距)15700mm2.1概述三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)1．上海地鐵1、2號線車輛車體規(guī)格(括522．天津?yàn)I海輕軌車輛車體規(guī)格兩端車鉤連接中心線長度有駕駛室(DK38)19000mm

無駕駛室(DK39)19500mm車體最大寬度2800mm車輛高度(軌面到車頂高度、新輪、不含受電弓)3800mm轉(zhuǎn)向架中心距12600mm可承受縱向壓縮荷載為800KN最大縱向拉伸荷載為650KN車門高2012mm車門寬1550mm三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)2．天津?yàn)I海輕軌車輛車體規(guī)格三、車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)53

車體是車輛的主體結(jié)構(gòu)，采用何種材料和結(jié)構(gòu)形式的車體對整個(gè)車輛的結(jié)構(gòu)、性能、制造、使用、維修，以及經(jīng)濟(jì)性等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，下面通過幾個(gè)方面對碳素鋼車體、不銹鋼車體和鋁合金車體進(jìn)行分析和比較。1．車體輕量化（1）碳素鋼車體：一般車輛的車體大多采用普通碳素鋼制成的骨架和外包板的結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)閉口的筒形薄殼整體承載結(jié)構(gòu)，一般自重達(dá)10～13t。為了提高車體的耐腐蝕性，延長車體的使用壽命，現(xiàn)在較多應(yīng)用的是含銅或含鎳鉻等合金元素的耐腐蝕的低合金鋼材料(或稱耐候鋼)，可使車體鋼結(jié)構(gòu)自重減輕10％～15％。（2）不銹鋼車體：采用半不銹鋼(包板為不銹鋼，骨架為普通碳素鋼)或全不銹鋼車體，免除了車體內(nèi)壁涂覆防腐蝕涂料和表面油漆。在保證強(qiáng)度、剛度的前提下，通過調(diào)質(zhì)壓延而獲得高強(qiáng)度不銹鋼薄板，板厚可減小，同時(shí)也提高了使用壽命。一般不銹鋼車體自重比普通碳素鋼可減輕l～2t(約10％～20％)。

2.2車體材料車體是車輛的主體結(jié)構(gòu)，采用何種材料和結(jié)構(gòu)形54（3）鋁合金車體：由于鋁合金的比重僅為鋼的1/3，而彈性模量也是鋼的1/3，在鋁制車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，車體主要承載構(gòu)件一般采用大型中空截面的擠壓鋁型材，以提高構(gòu)件的剛度，充分發(fā)揮材料的承載能力，達(dá)到最大限度地減輕車體自重。全車的底板、側(cè)墻、車頂均采用大型中空截面的擠壓鋁型材拼焊而成，與鋼制相比焊接工作量減少40％，制造工藝大為簡化，重量可減輕3～5t。

2．車體腐蝕狀況由于長期風(fēng)雨侵蝕，溫度、濕度的變化，空調(diào)造成的結(jié)霜以及清洗等，對車體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。(1)碳素鋼車體：以前的碳素鋼車體，車體的雨檐周圍，門口及車窗周圍的立柱、墻板、地板等處容易被腐蝕，6年之后要進(jìn)行局部修補(bǔ)，10年后要進(jìn)行部分改造，20年后還要進(jìn)行大的改造。如此反復(fù)修補(bǔ)、改造，30年后的車輛基本上就要報(bào)廢了。2.2車體材料（3）鋁合金車體：由于鋁合金的比重僅為鋼的1/355(2)不銹鋼車體：不銹鋼車體具有耐腐蝕、免維修等特點(diǎn)。全部采用不銹鋼材料的車體是與鋁合金車體大致在同一時(shí)期開發(fā)出來的。通過對運(yùn)營車輛進(jìn)行的定期檢查、發(fā)現(xiàn)沒有必要對外板進(jìn)行修補(bǔ)、涂裝。另外，對梁柱也沒有必要進(jìn)行修補(bǔ)，因此除了不需要車體維修費(fèi)用外，還會(huì)減少由于維修而產(chǎn)生的煙霧、有機(jī)溶劑等在作業(yè)場所的散布，從而減少對相關(guān)電器設(shè)備的檢查、維修等其他作業(yè)量。（3）鋁合金車體：鋁合金車體除了車鉤部分及車體內(nèi)的螺釘座使用碳素鋼外，其他部位均為鋁合金。1962年開發(fā)的鋁合金車體，已經(jīng)歷了30余年的實(shí)際應(yīng)用。目前的鋁合金車體已經(jīng)使用大型鋁合金擠壓型材。通過對運(yùn)營后鋁合金車體腐蝕情況進(jìn)行的調(diào)查表明：雨檐、門口、窗口周圍及底架端部、車體側(cè)面的焊接熱影響區(qū)處發(fā)生了腐蝕。但和碳素鋼車體相比較，腐蝕程度很輕，對車體的強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，只需對車輛進(jìn)行定期維護(hù)。

2.2車體材料2.2車體材料563．制造成本(1)材料成本：在分析碳素鋼車、鋁合金車、不銹鋼車的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須先確定各種車的樣式。現(xiàn)在以確定了形式、大小的城市通勤車為例，考慮到各種車的耐腐蝕性，分為碳素鋼涂裝車、鋁合金涂裝車、鋁合金不涂裝車(但外表面要打磨加工)，不銹鋼不涂裝車等幾種。不涂裝車由于近來對外觀的要求，也常貼上彩帶，因此不涂裝車的成本中還要包含彩帶及涂于搭接處的防水密封膠。從材料來講，車體的成本：碳素鋼車體<不銹鋼車<鋁合金車。(2)加工成本：在制造成本中，還要考慮加工因素的影響。由于SUS301L不銹鋼材料須經(jīng)過調(diào)質(zhì)壓延加工，需要專用加工設(shè)備，所以使成本增加；鋁合金由于采用合金元素及大型擠壓設(shè)備，而使加工成本增加。另外加工中還要考慮車體的焊接，焊接對每種車體是各不相同的。①碳素鋼車體：用CO2氣體保護(hù)的弧焊和用焊條的弧焊。②鋁合金車體：MIG焊和TIG焊。③不銹鋼車體：點(diǎn)焊、MIG焊和TIG焊。2.2車體材料3．制造成本2.2車體材料574．維修管理車體采用不銹鋼和鋁合金材料，主要是為了提高車輛的耐腐蝕性和輕量化，還有使車輛的維修管理及運(yùn)營更加合理化。以前的車輛雖然也采用耐候鋼，但是無法和不銹鋼相比，經(jīng)過10年，局部就會(huì)被腐蝕，必須進(jìn)行修補(bǔ)，這樣除了修理所需費(fèi)用以外，由于車體更新會(huì)使運(yùn)營率下降，還會(huì)影響備用車數(shù)量。過去30年的運(yùn)營實(shí)際已經(jīng)驗(yàn)證，不銹鋼車體和鋁合金車體基本是不用維修的，所以選用不銹鋼和鋁合金車體的車輛后期費(fèi)用明顯減少。5．運(yùn)營總成本如將碳素鋼車體制造成本定為l.0，則不銹鋼車為1.14，鋁合金車(不涂漆)為l.57，鋁合金(涂漆)為1.66。但是由于碳素鋼車體檢查維修量大，其總成本明顯增加，12年廠修時(shí)其總成本大幅上升，超過不銹鋼車。20年時(shí)，再次大幅躍升，超出鋁合金車。所以可以看出，最初的制造成本最低，但經(jīng)過長年使用后，總成本變?yōu)樽罡摺６讳P鋼車維修量很少，所以最終總成本最低。2.2車體材料4．維修管理2.2車體材料58一、鋁合金材料特性1．質(zhì)輕且柔軟。鋁的密度為2.7lg/cm2，約為鋼密度(7.87g/cm2)的1/3，楊氏模量也約為鋼的1/3。2．強(qiáng)度好。純鋁的抗拉強(qiáng)度約為80MN/m2，是低碳鋼的1/5。但經(jīng)過熱處理強(qiáng)化及合金化強(qiáng)化，其強(qiáng)度會(huì)大幅增加。如鋁合金車體常用的材質(zhì)6005A-T6，它的最低抗拉強(qiáng)度為360MN/m2，能達(dá)到低碳鋼相應(yīng)的強(qiáng)度值。3．耐蝕性能好。鋁合金的特性之一是接觸空氣時(shí)表面會(huì)形成一層致密的氧化膜，這層膜能防止腐蝕，所以耐蝕性能好。若再實(shí)施“氧化鋁膜處理法”，就可以全面防止腐蝕。4．加工性能好。車輛用型材擠壓性能好，二次機(jī)加工、彎曲加工也較容易。5．易于再生。鋁的熔點(diǎn)低(660°C)，再生簡單。在廢棄處理時(shí)也無公害，有利于環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。2.3鋁合金車體一、鋁合金材料特性1．質(zhì)輕且柔軟。鋁的密度為59二、鋁合金材料車體的特點(diǎn)

鋁合金車體具有如下優(yōu)點(diǎn)：1．能大幅度降低車輛自重，在車輛長度相同的條件下，與碳素鋼車體相比，鋁合金車體的自重降低大約30％～35％，強(qiáng)度重量比約為碳素鋼車體的2倍。碳素鋼車體、不銹鋼車體、鋁合金車體的重量之比約為10:8:6。2．具有較小的密度及楊氏模量，所以鋁合金對沖擊載荷有較高能量吸收能力，可降低振動(dòng)，減少噪聲。3．可運(yùn)用大型中空擠壓型材進(jìn)行氣密性設(shè)計(jì)，提高車輛密封性能，提高乘坐舒適性。4．采用大型中空擠壓型材制造的板塊式結(jié)構(gòu)，可減少連接件的數(shù)量和重量。5．減少維修費(fèi)用，延長使用壽命。2.3鋁合金車體二、鋁合金材料車體的特點(diǎn)2.3鋁合金車體60三、鋁合金車體形式1．純鋁合金車體大約可分四種形式：（1）車體由鋁板和實(shí)心型材制成，鋁板和型材通過鋁制鉚釘、連續(xù)焊接和金屬惰性氣體點(diǎn)焊等進(jìn)行連接。除了車鉤部分及車體內(nèi)的螺釘座使用碳素鋼外，其他部位都使用比重僅為碳素鋼1／3的鋁合金，實(shí)現(xiàn)了車體的輕量化。這些鋁板和型材等多為拉延材料(板材、擠壓型材、鍛造材料)。最近，很多地方使用大型擠壓型材，進(jìn)行熱處理后，其機(jī)械性能有很大的提高。大型擠壓型材的組合使車輛制造時(shí)焊接大量減少，但制造成本增大。（2）車體結(jié)構(gòu)是板條骨架結(jié)構(gòu)，用氣體保護(hù)的熔焊作為連接方法。（3）在車體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用整體結(jié)構(gòu)，板皮和縱向加固件構(gòu)成高強(qiáng)度大型開口型材。（4）車體采用空心截面的大型整體型材，結(jié)構(gòu)更加簡單。型材平行放置并總是在車體的全部長度上延伸，通過自動(dòng)連續(xù)焊接進(jìn)行連接。該車體結(jié)構(gòu)是以具有多種多樣截面的型材為基礎(chǔ)，并充分利用鋁合金良好的機(jī)械性能。2.3鋁合金車體三、鋁合金車體形式1．純鋁合金車體2.3612．混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體除了上述純鋁合金車體外，還有鋼底架的混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體。這種車體側(cè)墻與底架的連接基本都采用鉚接或螺栓連接的方式。其作用有兩點(diǎn)：一是可避免熱脹冷縮帶來的問題，二是取消了成本很高的車體校正工序。采用鋁合金材料制造車體可最大限度地減輕車體自重，從而提高車輛的加速度，降低運(yùn)能消耗，牽引及制動(dòng)能耗低，減輕了對線路的磨耗及沖擊，擴(kuò)大了輸送能力等

。此外鋁合金車體還有以下優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性好(但在有濕氣的潮濕地方便容易腐蝕，所以應(yīng)特別注意排水和密封)，外墻板可不涂漆，不僅節(jié)能，還節(jié)省涂裝費(fèi)，而且不需設(shè)置油漆場地，縮短制造周期，并可延長檢修周期；可以采用長大寬幅擠壓型材，與一般鋼結(jié)構(gòu)相比，人工費(fèi)節(jié)省約40％，車輛重量減少約30％。三、鋁合金車體形式2．混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體三、鋁合金車體形式62四、鋁合金車體架車

由于車體采用鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，車體較碳素鋼結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形，因此在日常架車檢修工作中應(yīng)特別注意使用合適的頂車位置，以防車體翹曲變形。為此制造商制定了頂車位置，并在外墻下沿標(biāo)有頂車標(biāo)記，其標(biāo)記為“▲”。按不同的修程規(guī)定其架車點(diǎn)，架車點(diǎn)如圖2-3所示。(1)整車架起(帶轉(zhuǎn)向架)頂車點(diǎn)號為:3、4、5、6(2)無轉(zhuǎn)向架架車的頂車點(diǎn)號可為：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6亦可用三點(diǎn)架車，其頂點(diǎn)號為：l、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。

2.3鋁合金車體四、鋁合金車體架車由于車體采用鋁合金焊接63四、鋁合金車體架車圖2-3上海地鐵車輛(A型)四、鋁合金車體架車圖2-3上64五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)

圖2-4為上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面，其形狀類似鼓形，這種外形可以使車輛在圓形隧道內(nèi)獲得最大截面積(或稱之為充塞比)，增大車內(nèi)空間，另一方面有利于提高車輛在圓形隧道內(nèi)的活塞效應(yīng)，加強(qiáng)隧道的自然通風(fēng)能力。它是由底板、側(cè)墻、車頂、端墻等組成整體承載的薄殼型結(jié)構(gòu)。車底板由地板、側(cè)梁、枕梁、小橫梁和牽引梁組成，五塊寬度為520mm、高度為70mm與車體等長的地板梁通過兩側(cè)的接口拼焊成車體地板，每塊地板梁由上下翼板、腹板和六塊筋板組成中空截面擠壓鋁型材，各板厚度僅為2.5mm。底板側(cè)梁為寬度200mm、高度324mm與車體等長的薄壁中空截面擠壓鋁型材，壁厚4～6mm。A車底板的前端設(shè)有撞擊能量耗散區(qū)，其上開有三排橢圓孔，當(dāng)車輛受到意外撞擊時(shí)，它能產(chǎn)生較大的塑性變形，從而吸收縱向沖擊能量，起到保護(hù)司機(jī)、乘客和車輛的作用。底板的兩端還設(shè)有牽引梁和橫向承載梁，用來安裝車鉤牽引緩沖裝置和傳遞車輛間的牽引力和沖擊力。車頂、側(cè)墻、端墻中部填充有玻璃纖維或礦物棉，以起到隔熱作用。同時(shí)車頂、側(cè)墻及其地板下涂有隔音及防水涂料、地板下部粘結(jié)有隔音材料，起到噪音隔絕的作用。下面介紹一下車體結(jié)構(gòu)各大部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4為上海地鐵車輛鋁65五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖2-4上海地鐵車輛鋁合金車體的斷面661．車頂車外頂板兩側(cè)小圓弧部分采用形狀復(fù)雜的中空截面擠壓鋁型材，中部大圓弧部分為帶有縱向加強(qiáng)桿件的擠壓成型的車頂板，其長度與車頂?shù)乳L，車頂組裝時(shí)僅留下幾條與車頂?shù)乳L的縱向長焊縫。客室內(nèi)頂板由三部分組成，中間為平板，平板兩側(cè)為多孔的通風(fēng)口平板，最外側(cè)為客室照明燈的燈箱。平板安裝在懸掛的車頂?shù)跫苌稀?．側(cè)墻、端墻車體的側(cè)墻，由于左右各有5扇車門和4個(gè)車窗，側(cè)墻被分隔成6塊帶窗框、窗下間壁、左右窗間壁或門間壁的分部件，全車共12塊，在組裝時(shí)分別各自與底板、車頂拼接，各塊分部件亦為整體的擠壓鋁型材。3．地板客室地板，直流傳動(dòng)車與交流傳動(dòng)車的結(jié)構(gòu)是不同的。直流傳動(dòng)車的地板是先在底板上縱向布置4mm厚的橡膠條，再鋪設(shè)16mm厚的多層夾板，用螺釘將多層夾板固定在底架上，然后在多層夾板上粘接2.5mm厚的灰色PVC材料地板。這是一種理想的具有耐磨、阻燃和防滑功能的地板面材料，但粘結(jié)塑料地板的粘接劑在潮濕的環(huán)境中很容易喪失粘性，因此當(dāng)多層夾板一旦受潮，塑料地板就很容易起泡，甚至脫落。這樣制造商在生產(chǎn)交流傳動(dòng)車時(shí)做了改進(jìn)，將多層夾板改換成表面很平坦的鋁合金輕型型材，然后在鋁型材表面直接粘貼PVC塑料地板，這就避免了塑料地板起泡和脫落的弊病。五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)1．車頂五、鋁合金車體結(jié)構(gòu)67六、鋁合金材料使用中應(yīng)注意的問題

鋁合金車體有許多的優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)、制造中尚需注意許多問題。如鋁合金選材、大型鋁型材料成型技術(shù)、鋁合金結(jié)構(gòu)焊接工藝的研究、鋁合金材料疲勞特性和壽命的試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、剛度的問題、防腐的問題等。1．鋁合金材料的合理選擇使用鋁合金材料的車體多為焊接結(jié)構(gòu)，且在大氣條件下工作，因此要求鋁合金材料不僅應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度，而且要求有良好的焊接性能，特別是焊縫性能要接近母材性能水平。最好在焊后的自然時(shí)效狀態(tài)即能達(dá)到固熔處理加人工時(shí)效狀態(tài)的性能水平。此外還要求材料的抗腐能力和抗應(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)、應(yīng)力集中敏感性低、焊接接頭處的抗脆斷能力和抗疲勞能力高。2．鋁合金車體的組裝鋁合金的比重只相當(dāng)于鋼的1/3，彈性模量也只有鋼的1/3。材料的剛度與彈性模量有關(guān)，因此，鋁合金車體的設(shè)計(jì)不能采用鋼質(zhì)車體的結(jié)構(gòu)形式，而應(yīng)該充分利用新型鋁合金性能的特點(diǎn)，采用大型中空擠壓型材。

2.3鋁合金車體六、鋁合金材料使用中應(yīng)注意的問題鋁合金車體有68

采用長大型擠壓型材應(yīng)使大多數(shù)焊縫接頭位于長度方向上，因此可以集中焊接；與板梁結(jié)構(gòu)相比較變形大大

減少，并且機(jī)械化程度高，大大減少了人工，提高了勞動(dòng)效率。整體結(jié)構(gòu)的鋁合金車體有著非常好的耐沖擊性能，因?yàn)槠涔ぷ鲾嗝婷娣e大，零件的長細(xì)比也明顯地減小。車體基本由六大部件即地板、車頂、兩個(gè)側(cè)墻及兩個(gè)端墻裝配而成。而鋁型材的邊緣設(shè)有通長的成型槽，即可供組合整個(gè)車體用。當(dāng)型材沿邊緣連接時(shí)，能自動(dòng)形成適宜的焊接坡。端墻完全采用板材，梁采用焊接結(jié)構(gòu)，四角立柱及端頂彎粱采用彎曲型材，端頂橫梁采用矩形鋁合金型材，外端板選厚5mm的鋁合金，并考慮大小風(fēng)擋結(jié)構(gòu)的需要。底架各梁應(yīng)設(shè)置座椅安裝滑槽，側(cè)門滑槽及底架吊掛滑槽，滑槽為T形。底架與轉(zhuǎn)向架的連接件、車鉤安裝座使用鋁合金鍛件，鍛件與底架型材開坡口焊接。車頂邊梁擬采用大型擠壓型材，中間部分采用兩