A型地铁铝合金车体结构设计

A型铝合金地铁车体挠度提升工艺技术研究

A型铝合金地铁车体挠度提升工艺技术研究摘要：铝合金地铁车体挠度是在车体合成过程中的重要尺寸，它对地铁车辆的行车安全起着重要的作用。

对于A型铝合金地铁车其挠度值要求一般比B型铝合金地铁车挠度值较高。

挠度尺寸的控制有着较高的技术要求，车体制造的过程中出现出车挠度无法满足车体技术条件的情况时，可采用热矫正的方法对车体挠度进行调整。

本文主要介绍一种地铁车挠度提升的工艺方法。

关键词：铝合金地铁车体挠度热矫正1背景意义近年来，轨道车辆中铝合金6005型材的焊接已经全面应用MIG焊接工艺，铝合金焊接变形量较大导致铝合金车体的关键尺寸较难控制，而车体挠度尺寸对于车辆的行车安全起着极为重要的作用。

对“生产过程车体挠度尺寸未达到车体技术条件要求的车辆”进行提升改善的工艺方法至关重要。

2研究内容及分析2.1研究内容本文研究一种热矫正的工艺方法对车体挠度尺寸进行改善。

实验车辆主要信息：铝合金A型车体，5门4窗，车体长度为21880mm，车体宽度为3000mm，车体高度2410mm。

2.2热矫正方式使用火焰对工件进行矫正时，其加热部位和附近型材随温度升高而膨胀，而周围部门的大部分型材处于常温下并不膨胀，相对比较稳定，阻止和压抑受热部位膨胀，使加热部位受到径向反作用力。

在温度超过金属的屈服点时就会产生塑性压缩变形，而停止加热时随着温度的降低，高温下产生的局部压缩变形量依然保留下来，由于冷却产生收缩应力，使其纤维收缩变短达到矫正的目的。

热矫正有三种方法：点状加热、线状加热、三角形加热。

1、点状加热：用于对板材的矫正；2、线状加热：用于对焊接结构的矫正；3、三角形加热：用于对型材类的矫正；A型铝合金地铁车其车体骨架结构为铝合金型材构成，因此对车体挠度的改善调整采用三角形加热的方式。

本次试验采用中性火焰加热，中性火焰是氧与乙炔混合比约为1：1.2时燃烧时产生的火焰。

加热温度对铝合金性能有一定的影响，当温度超过一定值时，由于晶粒粗化的影响，对焊接件的力学性能影响较大。

广州市轨道交通十三号线车辆顶棚铝结构设计

广州市轨道交通十三号线车辆顶棚铝结构设计摘要：本文主要介绍了广州市轨道交通十三号线车辆顶棚结构设计理念、特点，选材依据，并通过静强度试验验证了车辆结构设计的合理性。

关键词：顶棚结构；静强度；铝型材1前言广州市轨道交通十三号线车辆是国内第一条8编组A型铝合金车辆，载客量达到每列车3456人，也是中车大连公司第一次设计生产A型铝合金地铁车辆。

1.1 车型及编组车型 Tc车—带司机室拖车Mp车—带受电弓动车M 车—不带受电弓动车列车编组八节编组，六动两拖八节编组设有三台受电弓编组形式 -Tc＋Mp＋M＋Mp = M＋M＋Mp＋Tc-（-：全自动车钩，=：半自动车钩，+：半永久牵引杆）1.2 车辆基本参数1.2.1 车辆长度（车钩连接面之间长度）Tc车约24400mmMp、M车约22800mm八节编组（包括车钩）约185.6m车体外部最大宽度/地板面处宽度 3000mm1.2.2 运行速度 100km/h1.2.3 载客量座席载客量AW1 56座/辆， 448人/列定员载客量AW2（6人/m2） 310人/辆，2480人/列超员载客量AW3（9人/m2） 432人/辆，3456人/列2顶棚铝结构材料选择顶棚铝结构主要由中顶，侧顶，空调平台，废排安装座，天线安装座，司机室安装梁组成。

2.1 材料选择顶棚整体由6系铝型材和5系板材构成，6000系列主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点，适用于对抗腐蚀性、抗氧化性要求高的应用环境。

可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。

同样机械加工用铝合金板5系列的铝、镁合金，是一种中等强度，耐腐蚀性好、焊接性良好的铝合金产品，从薄板到厚板被广泛使用。

中顶、侧顶、空调平台及司机室安装梁均采用6005A-T6铝合金，具有中等强度，良好的塑性、抗腐蚀性、焊接性及加工成形性，综合性能优良，主要用于制造焊接结构件。

废排安装座、天线安装座采用5083-H111板材制成，具体参数见表1。

地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计

地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计摘要：铝及铝合金因其低密度、强度高、塑性好、易成形和良好的导电、导热性及耐蚀性等特点,逐渐成为近年来工业生产中使用最多的结构材料之一,其中,以牌号为6082-T6,6005A-T6为代表的6XXX系列(Al-Mg-Si)铝合金,其热挤压性能、焊接性能及强度介于7XXX系列铝合金和5XXX系列铝合金之间,焊接性能和机加工工艺良好,且具有较高的强度和耐腐蚀性能,成为轨道车体首选的铝合金原材料。

轨道车辆用铝合金多采用大型中空铝合金薄壁挤压型材及不同厚度的铝合金板材的形式,同时,对比其他焊接材料,铝合金热膨胀系数较大,所以,在焊接过程中,随着快速加热和快速冷却而带来的膨胀和收缩发生时,必然出现不同形式的变形。

铝合金地铁车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙、司机室骨架等几大部分组成,其中,底架又由地板、牵枕缓、边梁、端梁、连接板等几部分焊接而成,地板由数根长大铝合金地板型材拼焊而成,前端地板组成则位于地铁车辆车体底架的一端,司机室骨架的下部.基于此，本篇文章对地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计进行研究，以供参考。

关键词：地铁；铝合金车体；轻量化设计；结构设计引言轨道交通车辆是轨道交通要件之一。

随着我国城市的增质提速发展，轨道交通需求和速度的增加，带动轨道交通车辆需求增加。

轨道交通速度的提高和对车辆的需求增加也带来一些问题，比如节能减排和绿色发展。

铝合金属于Al-Zn-Mg系可热处理强化的中高强铝合金，具有很好的塑性成形性能和热处理性能，可以挤压成各种复杂的大型薄壁空心型材，用在轨道交通车辆和汽车车架上，可以大幅度减轻车辆本身的重量，减少二氧化碳的排放，提高交通速度，符合绿色低碳的发展需求，可以获得较好的经济效益和社会效益。

由于传统加工方法生产的铝合金不能很好地满足轨道交通车辆用铝合金的强度、刚度和耐蚀性的要求，所以对提升铝合金力学性能展开研究。

由于晶粒细化可以改善铝合金的塑性变形能力，因而研究铝合金的晶粒细化方法具有重要的理论和应用意义，作为晶粒细化方法之一的等径角挤压技术（简称ECAP）得到了越来越多的关注。

地铁车辆铝合金车体型材筋板设计

Ｋｅｙｗｏｒｓ：ｍｅｒｅｃｅ；ａｕｉｕｍｌｏｘｒｄｅｒｆｅ；ｗｅｄｔｏｖｈｉｌｌｍｎａｌｙｅｔｕｄｐｏ＇ｄｂ
目前铝合金地铁车辆车体常用材料为大断面挤压型
材，型材的设计包括了型材宽与厚，筋板的设计，口的插设计，Ｃ型槽的设计等，本文仅对型材筋板的设计进行分析，出筋板设计的思路与优选方案。得
表４示。所
表３两端固定时筋板计算边界条件
筋板型式不同外，型材的长、、宽壁厚及筋板厚度等均相
等。２边界条件及计算结果．２
将型材两侧固定，在上平面加载，载荷为面载荷。采
用有限元计算时边界条件如表１所示，计算结果见表２。
ＬＩＹｏｇｑａｇＵｎ－ｉｎ
（Ｓｈｚｏｌｔｃｏｏｏｖｏ，ｔ．Ｚｕｈｕ４２０，ｈｎ）ＣＲＺｕｈｕｅｒｃｍｔｅＣ．Ｌｄ，ｈｚｏ１０１ＣｉａＥｃｉＬｉ
ＡｂｔａｔｅｉｎｏｌｍｉｕａｌｙｐｏｌｅｎｍｅｏｖｈｃｅｃｒｂｄｓｐｅｅｔｄｉｉｐｐｒＴｅｄｓｏａ，ａｇｅａｄｓｒｃ：Ｄｓｇｆｕｎｍｏｒｆｅｗｂｏｍｅｉｌａｏｙｉｒｓｎｅｎｔｓａｅ．ｈｉｓｎｌｎａｌｉｈｐｌｔｉｋｅｓｏｂｒｒｉｃｓｅｄａａｙｅｔｏＡｔａｔｈｐｉｌｅｉｆｒｆｅｗｂｉｇｖｎｈｃｎｓｆｗｅｄａｅｄｓｕｓｄａｎｚｄ，ｏ．ｓ，ｔｅｏｔｉｎｌｌｍａｄｓｇｏｏｌｅｉｅ．ｎｐｉｓ

A型地铁车辆铝合金车体总组成合成工序的工艺流程与研究

A型地铁车辆铝合金车体总组成合成工序的工艺流程与研究发布时间：2023-02-06T02:18:15.200Z 来源：《科技新时代》2022年9月17期作者：王宝坤孙继刚孙海岩[导读] 铝合金车体是轨道交通车辆上的重要组成部分，轨道交通车辆主要由底架、侧墙、端墙、车顶等主要部分组成。

王宝坤孙继刚孙海岩中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要：铝合金车体是轨道交通车辆上的重要组成部分，轨道交通车辆主要由底架、侧墙、端墙、车顶等主要部分组成。

车体的生产需要大型冲压设备、机加工设备、焊接设备、光学检测设备及大型工装，车体的生产需要大量的人力和物力。

本文重点分析了A型地铁车辆铝合金车体总组成合成工序的工艺流程。

关键词：铝合金车体、工艺流程、总组成合成1.前言随着我国经济的快速发展，地铁及轻轨车辆进行完全融入我们的生活，随着对车辆轻量化的要求，铝合金车体也成为了主要的发展对象。

良好的铝合金车体尺寸将影响着所有后道装配工序的生产质量，故合理铝合金车体生产工艺起着至关重要的作用。

本文主要描写了A型铝合金车体总组成合成工序的生产流程。

2.正文总组成合成工序主要工艺流程为工作准备组对底架、组对端墙、组对侧墙、组对车顶、调整焊接、组对端墙等主要工序。

2.1工作准备2.1.1开工前准备：（1）工装检查、整理；（2）焊接设备及相关工具检查；（3）料件表面质量及尺寸、形位公差检查；（4）图纸版本确认，使用最新生效版本图纸；确认料件与生产订单相符；及时确认该车型最新生效下达的技术通知；（5）吊具外观状态检查，吊带磨损不得使用。

工装检查、整理：（1）按照工作资源清单准备工装及样板。

（2）检查、整理：检查工装定位基准、夹紧装置是否准确、可靠、完好；车体总组成组焊夹具预制挠度21mm。

表面是否光洁；（3）检查后对工装进行整理；若工装出现问题，需及时调整、报修。

2.2组对底架2.2.1吊装底架用天车配合两根5吨10米吊带，将底架铝结构吊至车体组成夹具上方，缓缓下落至工装正上方20mm处时，调整底架位置，使工装定位销对正枕梁空气簧孔，缓缓落下底架组成。

地铁铝合金车体的结构设计和强度分析

地铁铝合金车体的结构设计和强度分析发布时间：2021-09-11T04:58:18.004Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：李思[导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，我国目前正处在城市化的高速推进阶段，给现有的城市交通基础设施造成了巨大挑战，此外城市建设规模也日趋增大，在大环境的影响下，城市轨道交通建设成为我国的首选。

中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市 063011摘要：随着我国经济的快速发展，我国目前正处在城市化的高速推进阶段，给现有的城市交通基础设施造成了巨大挑战，此外城市建设规模也日趋增大，在大环境的影响下，城市轨道交通建设成为我国的首选。

地铁是城市轨道交通中非常重要的组成部分，地铁具有安全、准点、快捷、舒适、环保的特点，它庞大的运量具有地面任何交通工具都不可比拟的优越性。

随着地铁的广泛应用，对其结构及轻量化的要求也越来越高，因此对车体进行仿真分析以及优化设计十分必要。

鉴于此，文章重点就地铁铝合金车体的结构设计和强度分析进行研究分析，以供参考。

关键词：地铁车辆；铝合金车体；结构设计；强度分析引言铝合金材料以其重量轻、耐腐蚀性好和易于采用挤压方法成型等优点成为铁路机车车辆制造业中的理想材料。

为确保机车车辆在工作状态下安全可靠，铝合金车体结构同样要求具有足够的强度和刚度，并满足相关技术标准。

目前机车车辆车体结构的强度计算分析主要采用有限元法，在施工设计后进行有限元计算可以检验设计的合理性和结构是否达到设计要求，并对车体结构改进提供科学依据。

1铝合金地铁的优势以及发展概况以车体的材料为标准来进行分类，其主要分为碳钢车体、铝合金车体以及不锈钢车体三种。

铝合金车体和不锈钢车体属于轻量化车体，相对于这两种车体来说，碳钢车体在生产成本以及加工制造方面花销要明显地更小，然而随着社会发展，人们更加关注车体轻量化、节能减排和可持续发展思想等，地铁车辆采用应用碳钢车体的比例大幅度降低，已经不适合现在发展的步伐，逐渐的被社会所淘汰，现在越来越多的地铁车体都是铝合金车体和不锈钢车体。

简析地铁车辆—铝合金车体

简析地铁车辆—铝合金车体摘要：简要介绍地铁车辆——铝合金车体结构，介绍铝合金车体的优缺点，以及如何保证铝合金车体结构强度及使用寿命。

关键词：车体;铝合金;结构0 引言车体是地铁车辆的主要承载结构，它支撑于转向架之上，保证旅客乘车安全。

车体底架下部及车顶上部安装电气设备，构成车辆主体。

它需要承受各种动静载荷、各种震动，并适应100km/h左右的速度运行;还要满足隔音、隔热、减震、防火等要求，确保在事故状态下尽可能保证旅客安全。

1 铝合金车体的介绍车体的结构组成根据所选用的材料略有不同，但是主要部件均是由底架、车顶、侧墙（左右侧各1个）、端墙等组成，其中带有司机室的车辆前端设司机室。

车体需要有足够的强度承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力，其主要有底架承载、侧壁承载、整体承载三种承载方式。

一般根据应用的材料，来选择合适的承载方式。

铝的密度大约只有钢的1/3。

铝及铝合金具有重量轻、耐腐蚀的特点，并且是热和电的良导体，是一种优点很多的材料。

铝合金按其添加合金元素的不同，可被分成从1000～7000系列的几种类型。

一般用于地铁车辆的铝合金材料主要是A1～Mg系（5000系）、A1～Mg～Si系（6000系）和A1～Zn～Mg系（7000 系）合金。

最初的铝合金车体是将原来钢制车辆的骨架与外板置换成焊接性能好的5000系合金，采用MIG焊接、MIG点焊与铆接连接的结构，随着强度更高，焊接性能更优的7000系合金的研制成功，底架部件中各种受力杆件广为采用，使车体进一步轻量化。

但是此时的铝合金车体仍然沿袭过去高耐候钢、不锈钢车体的模式，均是外板加骨架结构，为了内部设备安装及底架下部设备安装再加焊吊梁、吊架、二次骨架。

随着万吨乃至万吨级以上大型挤压机的问世，在7000系合金上实现了挤压型材大型化，制成了外板与骨架一体化的宽幅挤压型材车体。

大幅度降低了部件数量及连接焊缝长度，促进了焊接自动化。

板梁式铝合金车体在结构形式上类似于耐候钢车体，但为了提高断面系数，防止板材由于剪力产生失稳现象，因此加大板厚（一般取钢板的1.4倍，最薄用到2mm）。

轨道车辆铝合金车体端墙构型设计

轨道车辆铝合金车体端墙构型设计发布时间：2021-12-24T05:24:43.769Z 来源：《中国科技人才》2021年第26期作者：张京[导读] 本文基于轨道车辆铝合金车体端墙进行产品结构构型设计，结合构型管理，建立和维护端墙的功能特性与构型信息之间的一致性。

中车唐山机车车辆有限公司摘要：本文基于轨道车辆铝合金车体端墙进行产品结构构型设计，结合构型管理，建立和维护端墙的功能特性与构型信息之间的一致性。

根据铝合金车体端墙不同结构与功能，利用产品构型模块化、标准化等优势，规划出不同种类轨道车辆铝合金车体端墙构型设计方案，并可借此延伸至其他产品，以期在产品全生命周期内系统地控制构型变化并保证此配置的完整性和追溯性。

关键词：铝合金端墙设计构型全生命周期1引言研究制造中国的标准化地铁列车是中国城市轨道交通逐步发展到成熟阶段的必然选择[1]。

2019年国家发改委批复重大技术装备攻关工程项目—《系列化中国标准地铁列车研制及试验》，以该项目的研制为载体，重点解决关键技术问题，实现产业规模化及行业规范化。

2021年6月由中国中车承担研制的我国首列中国标准地铁列车在郑州下线。

与常规地铁相比中国标准地铁在提升了列车安全和性能的同时，还实现了关键部位自主化、零件通用化、部件模块化、系统集成化、功能配置化和整车标准化等，使车辆的全生命周期成本进一步降低。

2构型管理实现产业标准化，产品模块化，可以采用构型管理的方法。

构型管理的概念始于60年代，产生于航空航天和军工领域[2]，是一种面向产品全生命周期的，以产品结构为组织形式，集成和协调与产品构造过程相关的一切活动和产品数据，提供产品可视化定义并控制产品数据的管理技术[3]。

构型管理的核心是变更控制、文档管理和产品全生命周期管理，这需要一套完整的业务流程以及工具化的支持平台实现。

结合目前传统制造业积极谋划企业数字化转型，全力推进产线智能化和标准化，此时运用产品构型管理，可以突破企业产品开发的部门墙，从产品开发的前端就进行业务的协同，进行基于需求功能和实现过程的正向产品开发，建立基于构型的知识管理体系，通过有效和更精准的跟踪控制产品变更和影响范围。

地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计王鸿越

地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计王鸿越发布时间：2021-09-26T08:02:19.696Z 来源：《中国科技人才》2021年第19期作者：王鸿越马维国段鹏飞蒋吉利吕起越[导读] 随着我们国家的轨道交通行业不断发展与壮大，特别是在城市的建设过程中，地铁已经成为主要的建设项目之一。

中车长春轨道客车股份有限公司 130062摘要：随着我们国家的轨道交通行业不断发展与壮大，特别是在城市的建设过程中，地铁已经成为主要的建设项目之一。

地铁在出行中占比较高，作为常用的交通工具，地铁的安全性能也受到大众的重点关注。

目前地铁已经大量采用铝合金式的合金材料，确实能够减轻车体的重量，从优化设计和结构设计的角度进行地铁生产的考虑。

本文主要针对铝合金车体轻量化设计和结构设计这样的角度进行讨论与分析。

关键词：地铁；铝合金车体；轻量化设计；结构设计引言：在地铁的日常运营过程中，地铁的安全性能是运营的首要关注问题，保障乘客的生命财产安全，也是地铁工作人员的首要责任。

对于地铁出现安全事故，特别是出现碰撞事故的时候，会第一时间产生较大的应力冲击，因此地铁的车体刚度与强度要有较高的要求。

现阶段车体采用的铝合金材质，能够保障车辆的强度，也符合轻量化的设计要求与标准。

本文就此进行分析与讨论。

一、地铁铝合金车辆轻量化设计铝合金这样的材质不仅具有强度较高，还具有质量较轻的综合优点，在地铁行业中应用范围比较广泛。

铝合金材质在运用工业制造方面，主要体现在强度等级上，能在地铁制造生产的过程中，减轻地铁的重量。

通常情况下，为了保障地铁材质的弯曲强度，铝合金车体的选取断面系数是钢体的三倍之高。

铝合金和钢结构存在本质的区别，在使用车体设计中也需要经过严密的计算，在车体的焊接和连接施工作业的时候，复杂程度相对较高，因此铝合金的车体生产过程中，尽可能减少焊接或者是螺栓连接方面的使用。

一般情况来说，传统的地铁车辆设计采用的是钢结构的板梁式结构设计，这样的设计方式相对落后，而且大量的零件都由焊接而成，导致在设备需求量不断增加的时候，生产难度较高。