王雁飛（中車長春軌道客車股份有限公司國家軌道客車工程研究中心，長春　130062）

時速300公里動車組車體結構研究

王雁飛
（中車長春軌道客車股份有限公司國家軌道客車工程研究中心，長春130062）

本文時速300公里動車組鋁合金車體做了介紹，并對車體鋁結構的型材和板材、相關材質的化學成分及機械性能、各部位結構形式以及強度執(zhí)行標準作了重點闡述。

鋁合金；車體；型材；化學成分；機械性能；焊接；分析

0　引言

隨著國民經濟的發(fā)展，人們的生活水平和環(huán)保意識逐漸提高，人們對交通工具的舒適性、安全性、快捷性以及環(huán)保性提出了更高的要求。而高速列車的應用在解決上述問題中表現出來的優(yōu)越性已經得到了各國政府的認可。我國從2004年開始相繼引進了日本、法國、德國的動車組，分別命名為CRH2、CRH5、CRH3型動車組。這3種動車組都采用的是鋁合金車體。鋁合金車體因其具有重量輕、耐腐蝕、剛度好、密封性好、外觀平整度高、制造工藝簡化、易于制造復雜美觀曲面車體以及全壽命免維修等優(yōu)點，而在高速動車組中得到了廣泛的應用。下面就國內生產的某型時速時速300公里動車組鋁合金車體做一個簡單的介紹。

1　概述

時速時速300公里動車組是8輛編組、兩個牽引單元的電動車組，每個牽引單元2動2拖（M-T-M-T）。

鋁合金車體根據車輛功能的不同，可以概括為兩大類，即中間車鋁合金車體和頭車鋁合金車體。

其中中間車為基礎車型，頭車鋁合金車體由中間車鋁合金車體加上司機室鋁結構演變而來。

該動車組車體為全鋁合金焊接結構，車體承載結構采用與車體等長的大型中空鋁合金型材組焊而成，為筒型整體承載結構。車體具有優(yōu)良的防振、隔音性能。為減少輔助結構的焊接連接，車體型材帶有滑槽，用于吊裝車下設備、固定車頂設備以及安裝車內設備等。

側墻、車頂、底架形成的筒形結構與端墻、司機室的連接靠彎曲的連接板焊接組成，連接板的寬度可以現車匹配，以便調整整個車體的長度尺寸。

2　車體鋁型材和板材

時速300公里動車組車體鋁型材共有109種，材質主要為6005A。在材料選用上比較單一，車體大部分位置都采用合金6005A，即使是受力比較大的部位，如牽枕部位也采用合金6005A。車體板材主要采用5083－H111和5083－H321。該型車體強調用料的一致性，對于車體的不同受力狀況，通過結構優(yōu)化設計來滿足車體的受力要求。車體結構設計中一個很大的特點就是大量采用型材。這樣簡化了結構，減少了焊縫的數量，提高了焊縫接頭的裝配精度，提高了焊接接頭的質量，同時也降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。

車體材料執(zhí)行標準TB/T3260-2011的有關規(guī)定。

3　各大部件的結構形式

（1）底架。底架共有5種形式，分成2種類型，頭車底架和中間車底架。底架大致由以下幾個部分組成：一、二位前端，一、二位邊梁，地板組成、一、二位端固定裙板、一、二位隔墻組成、底架焊接小件等。底架地板由8塊長大中空擠壓型材組焊而成，然后采用整體加工的方式對底架的各種眼孔進行加工。

（2）側墻。側墻均由5塊大型中空擠壓型材組焊而成，分為側墻上部型材、窗口下部型材、窗口部型材、側墻下部型材和窗口上部型材等構件。側墻的窗口和門口采用整體加工而成，保證了窗口和門口的尺寸精度。

（3）車頂。車頂大致分成2大類，帶平頂的車頂和不帶平頂的車頂。車頂的平頂部位主要安裝受電弓和制動變阻器等設備。

（4）端墻。端墻有3種結構形式。一種是和高頂連接的端墻1，一種是和平頂連接的端墻2，另外一種是和高頂連接，但是上部沒有絕緣體安裝座的端墻3。

（5）司機室鋁結構。車頭結構為全鋁合金板梁焊接結構，車頭的梁柱及蒙皮基本是采用開口型材，蒙皮是由開口型材拉彎成形，梁柱由型材煨彎而成，梁柱焊接在蒙皮的筋上，有利于減小變形，更能增強車頭的整體強度。整個車頭結構外形流暢，符合空氣動力學的要求。

4　車體強度要求

（1）目的。確定鋁合金車體承載結構在運用載荷作用下具有的承載能力，保證在超常和運營載荷工況下車體結構的安全性和可靠性。

（2）執(zhí)行標準。滿足EN 12663標準的要求。

表1　在超常載荷下的許用應力值

（3）載荷工況。m1：工作狀態(tài)下的車輛質量，即整備狀態(tài)車體質量。除車輛自重外，還包括水、砂、燃料、食品等物品及工作人員的重量；m2：車輛一個轉向架的重量；m3：定員載重（車輛無站立定員時候的重量有效載重）；座位數x80kg +標準行李間載荷［m2］x300kg；m4：最大有效載荷（車輛有站立定員時候的乘客）。座位數x80kg+走廊和通過臺［m2］x4x80kg+標準行李間載荷［m2］x300kg。

載荷工況種類：

1）車鉤連接處1500kN壓縮載荷+垂向載荷g×m1

2）車鉤連接處1500kN壓縮載荷+垂向載荷g×（m1+m4）

3）車鉤連接處1000kN拉伸載荷+垂向載荷g×m1

4）車鉤連接處1000kN拉伸載荷+垂向載荷g×（m1+m4）

5）端部結構地板上方150mm高度400kN壓縮載荷+垂向載荷g×m1

6）腰帶（窗臺）高度300kN壓縮載荷+垂向載荷g×m1

7）上邊梁高度300kN壓縮載荷+垂向載荷g×m1

8）最大工作載荷1.3×g×（m1+m4）

9）單端抬車試驗1.1×g×（m1+m2）

10）整車抬車試驗1.1×g×（m1+2×m2）

11）支撐點移位抬車試驗1.1×g×（m1+2×m2）

12）垂向載荷g×（m1+m4）±氣密強度載荷±6000Pa

5　總結

通過技術引進和消化吸收以及這些年的實際運用，國內動車組制造企業(yè)已經掌握了300公里速度等級的鋁合金車體的結構特點，鋁型材和板材的選用方法，車體靜強度、氣密強度的分析計算方法以及車體靜強度和氣密強度的試驗方法，為我們開發(fā)更高速度等級的動車組奠定了堅實的基礎。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.194