城市軌道交通車輛基礎(chǔ)電子課件第二章車體

車

體第一節(jié)

車體概述第二節(jié)不銹鋼車體第三節(jié)

鋁合金車體第四節(jié)

車體材料的選擇1·掌握車體的作用與分類?！ち私廛圀w的特征與結(jié)構(gòu)?！ふ莆詹讳P鋼車體和鋁合金車體的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)?！ち私廛圀w模塊化生產(chǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)2車體是車輛結(jié)構(gòu)的主體，既是用來(lái)容納乘客和司機(jī)(對(duì)于有司機(jī)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)。隨著時(shí)代的發(fā)展，

城市軌道交通逐漸體現(xiàn)出容量大、安全、快速、舒適、美觀、節(jié)能的特性。

車體的組成、構(gòu)造、分類、材料及各類型車體的優(yōu)缺點(diǎn)是運(yùn)營(yíng)管理、駕駛、

檢修崗位的工作人員必須學(xué)習(xí)和掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。3第一節(jié)車體概述4車體是由底架、側(cè)墻、端墻及車頂構(gòu)成的一個(gè)長(zhǎng)方體，長(zhǎng)期處于劇烈振動(dòng)、承載量大而又不穩(wěn)定等較為苛刻條件下，其總體結(jié)構(gòu)形式、性能和

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)取決于車體材料。車輛車體結(jié)構(gòu)由最初的全木結(jié)構(gòu)逐漸演變?yōu)殇撝频准芘c木制車體的組合結(jié)構(gòu)、鉚接全鋼結(jié)構(gòu)或全焊接單殼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)材料由普通碳鋼材質(zhì)迅速

發(fā)展為輕量化耐腐蝕鋁合金或輕型不銹鋼材質(zhì)。車體結(jié)構(gòu)也由骨架與外板

構(gòu)成的單殼結(jié)構(gòu)演變?yōu)橐圆讳P鋼雙薄板結(jié)構(gòu)或鋁合金大型中空擠壓型材結(jié)

構(gòu)為主體的全雙殼結(jié)構(gòu)。5一、車體的基本特征城市軌道交通車輛是城市或近郊客運(yùn)的專用交通工具，其車體具有以下一些特征。1.城市軌道交通車輛一般為電動(dòng)車組，有單節(jié)式、雙節(jié)式、三節(jié)式等，有頭車(帶有司機(jī)室的車輛)和中間車，以及動(dòng)車與拖車之分，車體結(jié)構(gòu)具有多樣性。2.

由于城市軌道交通車輛服務(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(kāi)度大，服務(wù)于乘客的車內(nèi)設(shè)備簡(jiǎn)單。3.城市軌道交通系統(tǒng)對(duì)車輛的質(zhì)量要求較高，特別是高架輕軌，要求列車質(zhì)量輕、軸重小，以降低線路設(shè)施的工程投資。4.為減輕列車自重，車輛必須輕量化，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(yíng)于城市人口稠密地區(qū)，并用于運(yùn)送乘客，所以對(duì)車輛特別是地鐵車輛的防火要求嚴(yán)格。通常車體的結(jié)構(gòu)采用防火設(shè)計(jì)，材料必須經(jīng)過(guò)阻燃處理。6.對(duì)車體的隔音和降噪功能有嚴(yán)格要求，以最大限度降低噪聲對(duì)乘客和沿線居民的影響。7.城市軌道交通車輛主要用于城市內(nèi)交通，所以車輛外觀造型和色彩必

須考慮城市文化、環(huán)境美化要求，與城市景觀相協(xié)調(diào)。7二、車體的分類1.按照使用的主要材料分類車體按使用的主要材料不同，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以碳素鋼(包括普通低碳鋼和耐候鋼)為主，

目前主要使用鋁合金和不銹鋼。82.按照有無(wú)司機(jī)室分類按照有無(wú)司機(jī)室，車體可分為帶司機(jī)室車體和無(wú)司機(jī)室車體兩種。3.按照尺寸分類按照尺寸不同，車體可分為A型車車體、

B型車車體和C型車車體，分類標(biāo)準(zhǔn)主要取決于車體寬度。其中，

A型車車體寬度為3m,B型車車

體寬度為2.8

m,C型車車體寬度為2.6

m。例如，廣州地鐵1、2號(hào)線和深圳地鐵車輛采用了A型車，廣州地鐵3、4號(hào)線采用了B型車。94.按照承載方式分類按照車體結(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)及整體承載結(jié)構(gòu)三類。全部載荷由底架承擔(dān)的車體結(jié)

構(gòu)稱為底架承載結(jié)構(gòu)或自由承載結(jié)構(gòu)。全部載荷由側(cè)、端墻與底架共同承

擔(dān)的車體結(jié)構(gòu)稱為側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)或側(cè)墻承載結(jié)構(gòu)。其側(cè)、端墻

與底架等通過(guò)固接形成一個(gè)整體，具有較高的強(qiáng)度和剛度。在板梁式側(cè)、

端墻上固接由金屬板梁焊接而成的車頂，使車體的底架側(cè)墻、端墻、車頂連接成一個(gè)整體，形成開(kāi)口或閉口的箱形結(jié)構(gòu)，稱為整體承載結(jié)構(gòu)。10整體承載結(jié)構(gòu)115.按照結(jié)構(gòu)形式分類車體結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為板梁組合結(jié)構(gòu)、開(kāi)口型材料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)形式都屬于整體承載結(jié)構(gòu)。6.按照連接方式分類按照板與梁(柱)、梁(柱)與梁(柱)之間的連接方式不同，車體可分為焊接、鉚接或混合連接結(jié)構(gòu)。我國(guó)和日本大多數(shù)車體采用焊接

結(jié)構(gòu)。焊接-鉚接(或焊接)、螺栓(釘)連接在歐洲應(yīng)用較多。127.按照結(jié)構(gòu)工藝分類按照結(jié)構(gòu)工藝不同，車體可分為一體化結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。例如，廣州地鐵1號(hào)線車輛車體采用的是一體化結(jié)構(gòu)，而2號(hào)線車輛車體采用的則是模塊化

結(jié)構(gòu)。一體化結(jié)構(gòu)也稱整體焊接結(jié)構(gòu)，即將底架、側(cè)墻、車頂和端墻采用焊接工藝焊接而成，是常見(jiàn)的一種車體結(jié)構(gòu)。

一體化結(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、司機(jī)室等部件，然后將部件進(jìn)行整個(gè)車體總成焊

接，車體總成后再進(jìn)行內(nèi)裝、布管與布線。13隨著技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)的車體，我國(guó)深圳和廣州地鐵2號(hào)線車輛的車體也采用了模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化結(jié)構(gòu)車體與一體化

結(jié)構(gòu)車體相比，最大區(qū)別是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。模塊化車體設(shè)計(jì)是將整個(gè)車體分為若干個(gè)模塊，如后兩頁(yè)圖所示，在每個(gè)模塊的制造過(guò)程中需完成整車所需內(nèi)裝、布管與布線的預(yù)組裝并解決相互之間的接口問(wèn)題。各模塊完成后即可進(jìn)行整

車組裝。14車體模塊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——整梁模塊153車頂模塊1——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)口；8--頂板懸掛16每一模塊的結(jié)構(gòu)本身采用焊接，而各模塊之間的總裝采用機(jī)械連接，如圖所示。模塊化車體總裝1—-

車頂模塊：

2——螺

栓

；3——側(cè)墻

模塊；

4——底架模塊；17三、車體的基本結(jié)構(gòu)及參數(shù)1.車體的基本結(jié)構(gòu)近代城市軌道交通車輛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)降低車輛自重的目的。我國(guó)地鐵車輛的車體從20

世紀(jì)80年代就開(kāi)始采用耐候鋼無(wú)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，增強(qiáng)車體的強(qiáng)度和剛度。到20

世紀(jì)90

年代，我國(guó)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。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵車輛通用技術(shù)條件》

(

GB/T7928—2003

)規(guī)定我國(guó)地鐵車輛車體采用整體承載結(jié)構(gòu)。18車體的底架是車體結(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)。在底架中部橫

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)梁，側(cè)墻固定于其上。底架兩端部的橫向梁稱

為緩沖梁(端梁),端墻固定于其上。在轉(zhuǎn)向架的支撐處設(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，以保證底架強(qiáng)度

和剛度，其中，中梁和枕梁承擔(dān)載荷最大，因而最為重要。19車體一般結(jié)構(gòu)形式1--

緩沖梁(端梁);2—-枕梁；3——小橫梁；5—-中梁；6—-側(cè)梁；7——門柱；8—-側(cè)立柱；9—-上側(cè)柱；10--角柱；11--車頂彎梁；

12——車頂端彎梁；13——端立柱；14——端斜撐；20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)梁連接成一體。墻板有蒙皮和內(nèi)飾板，

蒙皮用鋼板、不銹鋼板和鋁合金板制成，內(nèi)飾板具有車內(nèi)裝飾的功能，

經(jīng)過(guò)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。212.車體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)城市軌道交通車輛選型應(yīng)以線路條件、供電電壓等主要技術(shù)條件為依據(jù)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足客運(yùn)量及行車組織的要求，另外，還應(yīng)考慮

車輛設(shè)備部件技術(shù)參數(shù)、當(dāng)?shù)丨h(huán)境與氣候、外觀與色彩等相關(guān)因素22基本參數(shù)長(zhǎng)度(mm)兩端車鉤連接中心線長(zhǎng)度有司機(jī)室24140無(wú)司機(jī)室22800車體最大寬度3000車頂中心線距軌面高度3800客室地板面距軌面高度1130(1500)車門高度1800(1860)車門寬度1300(1400)兩轉(zhuǎn)向架中心距(定距)15700(1)上海軌道交通1、2號(hào)線車輛車體規(guī)格見(jiàn)下表23基本參數(shù)數(shù)值兩端車鉤連接中心線長(zhǎng)度有司機(jī)室(DK38)19000

mm無(wú)司機(jī)室(DK39)19500

mm車體最大寬度2.800mm車輛高度[軌面到車頂高度(新輪),不含受電弓3.800mm轉(zhuǎn)向架中心距12.600

mm可承受縱向壓縮載荷800

kN最大縱向拉伸載荷650

kN車門高度2012mm車門寬度1550

mm(2)天津津?yàn)I輕軌車輛車體規(guī)格見(jiàn)表24第二節(jié)不銹鋼車體25一、不銹鋼車體結(jié)構(gòu)天津津?yàn)I輕軌車輛的車體幾何模型見(jiàn)右圖，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(guò)連接板連接，各部件間采用點(diǎn)焊連接，形成不銹鋼骨架結(jié)構(gòu)。該車體采用整體玻璃鋼車頭，金剛砂地板布直接粘貼在鋁蜂窩地板上，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。車體1/4三維幾何模型261.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(wú)縱向梁結(jié)構(gòu)，頂板與車頂彎梁點(diǎn)焊在一起，空調(diào)機(jī)組平頂由縱梁、彎梁、頂板點(diǎn)焊組成部件，再與車頂通過(guò)點(diǎn)焊及塞焊組

成一體。由于車頂是無(wú)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SUS301L-MT材料，厚度為0.6

mm。

車頂波紋板采用與波紋

地板相同的滾焊焊接，既能夠滿足車體密封性要求，又能夠增加車頂?shù)膭?/p>

度。272.側(cè)墻車輛橫截面為鼓形，主要由立柱、橫梁、墻板和門窗等結(jié)構(gòu)件組成。鼓形斷面能夠增加車體橫向抗彎剛度，也能合理利用限界條件增大車體內(nèi)部空間。側(cè)墻需選用塞拉門、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(zhǎng)4070

mm,

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)時(shí)，將窗間有玻璃通過(guò)的側(cè)立柱壓出凹形，再通過(guò)窗帶過(guò)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)。283.端墻端墻可以防止列車相撞時(shí)出現(xiàn)套車，并與底架、側(cè)墻和車頂共同作用，防止客室受損，保證乘客安全。端墻由端墻板、門口框架、下邊梁、

門上立柱、補(bǔ)強(qiáng)梁、端角柱、端頂彎梁及其他梁柱組成。連接端墻時(shí)，除門口框架外均采用電弧焊，其余板梁均采用點(diǎn)焊。294.

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(guò)渡連接板實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊連接，底架邊梁采用4

mm厚的SUS301L-HT材料，以提高底架的整體強(qiáng)度和剛度。為有效降低自重，大小橫梁腹板處均設(shè)有減重孔。30二、不銹鋼材料在使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題不銹鋼車體具有耐腐蝕性較好、不用修補(bǔ)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，使用不銹鋼材料作車體在保證強(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。但是，不銹鋼車體在設(shè)計(jì)、制造中需注意許多問(wèn)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)、剛度問(wèn)題、防腐蝕問(wèn)題等。311.不銹鋼材料的合理選擇根據(jù)城市軌道交通車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制造工藝和使用環(huán)境，同時(shí)考慮制造成本，要求車體所使用的不銹鋼材料必須具有如下性能：(1)價(jià)格便宜，通用性高，容易購(gòu)買。(2)耐腐蝕性好。(3)具有足夠的強(qiáng)度。(4)加工性好，在對(duì)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。能滿足以上條件的不銹鋼材料有30

多種，其中具有代表性的是

SUS304(S30400)

和SUS301

。1983

年開(kāi)發(fā)出的低碳不銹鋼SUS301L(L

表示低碳),其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.03%

以下，目前的城市軌道交通車輛都在使用這種強(qiáng)度高、耐腐蝕

性好的不銹鋼材料。322.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，使兩個(gè)構(gòu)件熔敷接合?；『杆a(chǎn)生的熱量很大，對(duì)構(gòu)件的熱

輸入量也很大，這種焊接方法對(duì)于焊接不銹鋼材料是很不利的。332.不銹鋼材料的焊接不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)只有碳素鋼的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(duì)構(gòu)件尺寸及形狀的控制，但由于不銹鋼

材料的電阻較大，所以不銹鋼材料的焊接一般都采用電阻焊，也稱點(diǎn)焊。點(diǎn)

焊就是將兩個(gè)或兩個(gè)以上相疊加的金屬用電極加壓，通過(guò)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)熔合，進(jìn)而連接到一起。點(diǎn)焊的特點(diǎn)

是對(duì)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，較易保證焊接質(zhì)量。342.不銹鋼材料的焊接不銹鋼車體采用點(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、柱的接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(wú)法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊，

可以采用塞焊來(lái)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(guò)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，必須控制焊點(diǎn)質(zhì)量?，F(xiàn)在采取的方法是在每次作業(yè)前進(jìn)行點(diǎn)焊拉伸試驗(yàn)和切片試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后再按照試驗(yàn)的焊接規(guī)范進(jìn)行作業(yè)。35第三節(jié)鋁合金車體36一、鋁合金材料性能特點(diǎn)1.

質(zhì)軟且輕柔2.

強(qiáng)度好3.耐腐蝕性能好4.加工性能好5.

易于再生37根據(jù)鋁合金車體結(jié)構(gòu)及制造、運(yùn)用情況，選擇材料時(shí)應(yīng)遵循以下原則：(1)從輕量化方面考慮，要求強(qiáng)度高、剛度高、質(zhì)量輕。(2)從壽命方面考慮，要求耐蝕性、表面處理性、維護(hù)保養(yǎng)性好。(3)從制造工藝方面考慮，要求焊接性、擠壓加工性、成型加工性好。根據(jù)以上原則，鋁合金車體主要使用5000系列、6000

系列、7000系列的鋁合金。38鋁合金種類主要成分特征主要用途5000系列AlMg(0.2%~5.6%)耐蝕性、焊接性、成型性很好，強(qiáng)度也較

高，代表合金有5052、5083、5066、5N01等建筑、船舶、車輛、

機(jī)械部件、飲料罐等6000系列AlMg(0.45%~1.5%)Si(0.2%~1.2%)耐蝕性、強(qiáng)度好，有的擠壓加工性也好，代表合金有6005A、6061、6063、6N01等車輛結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)桿

件、建筑用框架、螺

栓、鉚釘?shù)?000系列AlZn(0.5%~6.1%)

Mg(0.1%~2.9%)Cu(0.1%~2.0%)焊接性、耐蝕性差，強(qiáng)度最高。Al-Zn-Mg合金的焊接效率高，代表合金有7005A、7005、7178、7N01、7003等車輛結(jié)構(gòu)、飛機(jī)桿件、體育用品等知識(shí)窗5000系列、6000系列、7000系列鋁合金特性及用途39二、鋁合金材料車體結(jié)構(gòu)右圖所示為上海地鐵車輛鋁合金車體鼓形斷面，鼓形斷面既能使車輛在隧道內(nèi)獲得最大截面積，增大車內(nèi)空間，又能提高車輛在圓形隧道內(nèi)的活塞效應(yīng)，加強(qiáng)隧道自然通風(fēng)能力。它是由底板、側(cè)墻、車頂、端墻等組成的整體承載薄殼形結(jié)構(gòu)。上海地鐵車輛鋁合金車體鼓形斷面401.

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)桿件的壓型車頂板，其長(zhǎng)度與車頂?shù)乳L(zhǎng)，車頂組裝

時(shí)僅留下幾條與車頂?shù)乳L(zhǎng)的縱向長(zhǎng)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?12.側(cè)墻、端墻由于車體左、右側(cè)各有5扇車門和4扇車窗，所以每面?zhèn)葔Ρ环指舫?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)分別與底板、車頂拼接，各塊分部件骨架材料為整體的中空截

面擠壓鋁型材?？褪覂?nèi)的側(cè)墻、端墻都采用阻燃的密胺樹(shù)脂膠合板制成。由于側(cè)墻、端墻的鋁合金材料內(nèi)側(cè)都涂抹了阻尼漿并敷貼了保溫材料，所以側(cè)

墻、端墻都具有隔熱保溫的功能。423.地板直流傳動(dòng)車與交流傳動(dòng)車的客室地板結(jié)構(gòu)不同。直流傳動(dòng)車地板是先在底板上縱向布置4

mm

厚的橡膠條，再鋪設(shè)16

mm

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貼2.5mm厚的灰色PVC材料地板。

這是一種耐磨、阻燃和防滑的地板面材料，但粘貼塑料地板的黏合劑在潮濕的

環(huán)境中很容易喪失黏性，多層夾板一旦受潮，塑料地板就很容易起泡，甚至脫

落。因此，制造商在生產(chǎn)交流傳動(dòng)車時(shí)進(jìn)行了改進(jìn)，將多層夾板改換成表面很

平坦的鋁合金輕型型材，并在鋁型材表面直接粘貼PVC塑料地板，有效地解決了塑料地板起泡和脫落的問(wèn)題。43三、鋁合金車體形式1.

純鋁合金車體純鋁合金車體有四個(gè)特點(diǎn)：(1)車體由鋁板和實(shí)心型材制成，鋁板和實(shí)心型材通過(guò)鋁制鉚釘、連續(xù)焊接等進(jìn)行連接。(2)車體的生產(chǎn)和連接運(yùn)用了電阻焊的方法。所采用的車體結(jié)構(gòu)是板條骨架結(jié)構(gòu)，連接方法應(yīng)用了氣體保護(hù)下的熔焊。(3)整體結(jié)構(gòu)在車體結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。其板皮和縱向加固構(gòu)成了高強(qiáng)度大型開(kāi)口型材的組成部分。(4)車體結(jié)構(gòu)由于采用空心截面的大型型材而變得更加簡(jiǎn)單。442.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)墻與底架的連接主要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(lái)的問(wèn)題，二是取消了成本很高的車

體校正工序。45四、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，而且要有良好的焊接性能(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。車體基本由六大部件(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(zhǎng)的成型槽，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。46端墻完全采用板材，梁采用焊接結(jié)構(gòu)，四角立柱及端頂彎梁采用彎曲型材，端頂橫梁采用矩形鋁合金型材，外端板選用厚5

mm

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、鋁合金車鉤安裝座使用鋁合金鍛件，鍛件與底架型材開(kāi)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(kāi)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(kāi)口型材在總裝時(shí)，電阻焊即可。47第四節(jié)車體材料的選擇48一、車體材料選擇的基本要求1.

車體輕量化一般車輛的車體大多采用普通碳素鋼制成，這種車體由眾多縱、橫型材骨架和外包板結(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)10~13

t。

為了提高車體的耐腐蝕性，延長(zhǎng)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%。491.車體輕量化采用半不銹鋼(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(guò)

調(diào)質(zhì)壓延而獲得高強(qiáng)度不銹鋼薄板，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10%~20%

。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，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，

與鋼制車體相比，焊接工作量減少40%,制造工藝大為簡(jiǎn)化，車體質(zhì)量可減輕

3～5

t。502.車體腐蝕狀況風(fēng)雨侵蝕、溫度和濕度的變化，以及空調(diào)造成的結(jié)霜等，都可能對(duì)車體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕。(1)碳素鋼車體碳素鋼車體的雨檐周圍、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

年后車輛基本上就要報(bào)廢了。512.車體腐蝕狀況(2

)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。對(duì)運(yùn)營(yíng)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，但與碳素鋼車體相比較，腐蝕程度很輕，對(duì)車體的強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，只需對(duì)車輛進(jìn)行定期維護(hù)。(3)不銹鋼車體不銹鋼車體具有耐腐蝕、免維修等特點(diǎn)。對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有必要對(duì)外板進(jìn)行修補(bǔ)、涂裝，也沒(méi)有必要對(duì)梁柱進(jìn)行修補(bǔ)。因此，除了不需要車體維修費(fèi)用外，還可減少由于維修而產(chǎn)生的煙霧、有機(jī)溶劑等在作業(yè)場(chǎng)所的散布，從而減少對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備的檢查、維修等其他作業(yè)量。523.

制造成本(1)材料成本在分析碳素鋼車體、鋁合金車體、不銹鋼車體的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須先確定各種車體的樣式。現(xiàn)在以確定好樣式、大小的城市通勤車為例，考慮到各種車體

的耐腐蝕性，分為碳素鋼涂裝車體、鋁合金涂裝車體、鋁合金不涂裝車體(但

外表面要打磨加工)、不銹鋼不涂裝車體等幾種。不涂裝車體由于近來(lái)對(duì)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的費(fèi)用。53(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不銹鋼材料必須經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)壓延加工，需要專用加工設(shè)備，所以使成本增加。鋁合金材料由于采用合

金元素及大型擠壓設(shè)備，加工成本也會(huì)增加。另外，加工中還要考慮車體的焊接

成本，每種車體所需的焊接方式是各不相同的。1)碳素鋼車體：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊和焊條電弧焊。2)鋁合金車體：

MIG

焊和TIC焊。3)不銹鋼車體：點(diǎn)焊、MIG

焊和TIG焊。在考慮到上述影響因素的前提下，車體的制造成本排序?yàn)椋禾妓劁撥圀w<不銹鋼車體<鋁合金車體。鋁合金車體制造成本要比碳素鋼車體高出70%,

不銹鋼車體

制造成本要比碳素鋼車體高出14%。544.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水平，使車輛的維修管理及運(yùn)營(yíng)更加合理化。以前的車輛雖然也采用耐候鋼，但是無(wú)法和不銹鋼相比，經(jīng)過(guò)10

年使用，車體局部就會(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(yíng)率下降，還會(huì)影響備用車數(shù)量。過(guò)去30

年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐已經(jīng)驗(yàn)證，不銹鋼車體和鋁合金車體基本不用維修，所以選用不銹鋼車體和鋁合金車體的車輛后期費(fèi)用明顯減少。555.運(yùn)營(yíng)總成本如果將碳素鋼車體制造成本定為1.0,則不銹鋼車體為1.14,鋁合金車體(不涂漆)為1.57,鋁合金車體(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(guò)不銹鋼車體。20

年時(shí)，其總成本再