关于轨道交通车辆材料的探讨

摘要：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。本文探讨了轨道交通车辆合理选择车体材料问题。

关键词：轨道交通 电车辆材料

一 轨道交通车辆的概述

轨道交通车辆包括高速铁路、中低速磁悬浮线、地铁、高架城轨、市域快轨、城际高速、市区单轨和磁悬浮车辆等，延续着半个世纪以来的高速化、重载化、电气化的技术进步之路，促进全球城市形态发生重要的演变和转型。轨道交通装备制造业是我国自主创新程度最高、国际创新竞争力最强的高端装备制造行业之一。在新的发展时期，金属材料制造的传统结构车体在高温、高寒和高海拔等复杂多变的服役环境中面临诸多性能挑战。

二 轨道车辆的车体结构和材料 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、高耐候结构钢车、不锈钢车和铝合金车。按承载方式分为底架承载、侧壁承载、整体承载三种方式。按结构形式分为板梁组合结构、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。

2 耐候钢车体

耐候钢车体采用组合整体承载全焊接结构。需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。车体采用大部件组装方式。与铝合金、不锈钢车体相比，其有材料费、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营成本高的劣势。其可做到车体气密结构良好，耐热性高，焊接性好，但是维修较困难。

3不锈钢车体

不锈钢车体也是采用板梁组合整体承载全焊接结构。由于其板材更薄，其须采用大量薄板轧压成补强型材与外板点焊连接形成空腔，借以提高外板的刚度、强度。其板的拼接采用搭接缝焊。其优点有轻量化效果好，耐热性和焊接性良好，材料强度高，耐腐蚀性优越。但是其缺点是造型困难，要有塑性加工技术，车体气密结构困难，材料价格高。

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，但是为了提高断面系数，要加大板厚。其薄板焊接非常困难，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。

三 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，延长了车辆的使用寿命。车体材料的选择与列车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。

四 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，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。实际上这三种材料各有特点。就是同一种材料也有不同的牌号、种类和性能，但无好坏可言。材料及车体的结构型式是多种多样而且总是在发展变化的．选材就要扬长避短因材施用。

2 关于车辆轻量化，轻量化关乎减轻车体重量。轻量化应当是对车辆总体而言，车辆上所有构件、设施、设备、材料都要轻量化。车内设备的门窗座倚，电气的配管配线，空润系统的机组、风道、格栅等的轻量化效果，与车体的轻量化是一样的，而为此目的付出的代价和承担的风险可能还会小一些。若能减轻转向架的重量，尤其是簧下重量，那其综合作用就远非减轻车体重最可比了。

3 关于车体轻量化，与车辆轻量化一样，轻量化不等于铝台金化。耐候钢车体的轻量化还有很大潜力有待挖掘。

4 关于“耐候钢+局部不锈钢”车体，“耐候钢+局部不锈钢”是在耐候钢车体中的易腐蚀部位采用不锈钢来解决耐候钢车体“不耐腐蚀”的最大弱点，这种做法在国内外都有，由于耐候钢与不锈钢之间有良好的可焊性，成形工艺并不存在问题；因此，城市轨道车辆采用“耐候钢+局部不锈钢”车体，技术上可行．经济上有利。

参考文献：

[1]城市轨道交通车辆可靠性分配及预测[J].朱爱凤，薛淑胜.城市轨道交通研究.2013（02）

[2]轨道交通RAMS国家标准中若干问题的研究[J].瞿建平，郭其一.铁道技术监督.2011（12）