浅谈动车组轻量化铝合金车体结构研究

浅谈动车组轻量化铝合金车体结构研究

付一娜张华贺东宇

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山064001

摘要：随着我国经济的飞速发展，科学技术的进步，社会的各个方面的建设都提出了更高的要求，铁路运输的建设作为我国的一项非常重要的基础设施建设，备受社会各界的广泛关注，是我国目前的民生热点话题。铁路运输现在的重点是轻量化设计，全国也已经几次进行了铁路动车组的大提速，它不仅为人们的出行提供了便利，带来社会效益，其所产生的经济效益同样不容忽视。本文浅谈动车组车体设计存在的问题，并针对车体轻量化问题提出建议。

关键词：动车组；轻量化车体；结构研究

1引言

铁路事业的发展已经是我国的重点建设项目，与社会许多产业之间都有着或大或小的联系，因此，对铁路动车组的轻量化问题研究也一直是广为讨论的热点。我们必须在保证铁路运输安全性的前提下，尽可能地保障动车组车体的使用年限，然后竭尽所能地减轻车体的重量，达到节省原材料、降低车体制造成本、提升动车组运行速度的目的。坚持可持续发展观，全面细致地打造可行的铁路动车组车体轻量化设计方案，提高我国铁路运输的竞争力。

2轻量化车体结构研究的必要性

2.1动车组轻量化技术

高速动车组作为高速铁路系统的重大移动装备，其整体轻量化与整车性能的提升一直都是国内外高速铁路技术领域不断深入研究、探索和解决的重大课题。由于高速列车涉及系统集成、铝合金车体、转向架、制动系统及内装结构等关键技术及重要配套技术，其中每一项技术及其对应的车辆系统的轻量化和性能提升，都对高速列车的整体轻量化与整车性能的提升产生重大的影响。轻量化技术无不与结构优化、材料创新和先进制造技术息息相关，突破和掌握高速列车关键技术系统的结构优化、性能提升、材料创新和先进制造技术，是突破和牢牢掌握高速动车组关键技术及重要配套技术的重要保证。

2.2车体轻量化优势

实现车体轻量化可以降低原材料消耗，降低车辆的制造成本；节省牵引动能；降低列车的运行费用；减少车辆对线路的冲击及减轻线路维护工作量；提高车辆的启动加速度及制动减速度，提高列车的运行速度及曲线通过速度。动车组除了要求定员载客量外，还要求大站立区载客量，而车辆轴重却要求低于干线动车组。所以，车体结构不但要具备干线动车组的强度、刚度，而且要求实现比干线动车组更大程度的轻量化。

综上所述，铁路客车车体的轻量化设计从不同的角度出发，都可以发现这种设计所带给人类社会的巨大好处，无论是各种成本的节约，费用的减少，经济效益的提升，还是乘客时间的节约，服务的优化，都是现代所处的这个竞争激烈、高压高效社会最为重视的因素。因此，铁路客车车体的轻量化设计值得我们更加深入地研究探索。

3轻量化设计材料需求上存在的问题

轻量化设计重点便是完成车体的轻量化，使得动车组的车体重量能够减轻，而实现这一目的的有效方法中，在车辆制造时选用一些轻量化的制造材料便是最直接的办法之一。可是材料的选取也面临着难题，一方面为保证铁路动车组的车体安全和使用寿命，必须要选择耐腐蚀的材料，另一方面，为达到轻量化要求，又要保证制造材料的重要尽可能较轻。一般的普碳钢较容易被腐蚀，而耐候钢有一定的耐腐蚀效果，却并不彻底，两者存在的最大的问题是密度大，起不到轻量化、减轻车辆重量的效果。除它们之外，还有不锈钢，虽然能够防止腐蚀，并且免除了对车辆的涂装步骤，也可以减轻一定比例的车体重要，但是却面临了原材料匮乏的窘境，此外，我国的不锈钢制作技术上也并不完善，许多方面急需改进。

4铁路客车轻量化设计的思路

4.1针对铁路动车组车体结构设计的轻量化设计思路

关于车体结构的设计，提出以下几种设计的思路：第一，优化车体结构设计的基础模型，例如结构中一些强度还有富裕量的车辆部件的厚度稍微去薄，但是必须要注意使其仍然能够符合国家规定的要求；第二，枕内的纵向后梁设计可以去除，并使纵向波纹地板的受力能够更加地均匀，使得集中受力的部分能缓解压力；第三，使用SUS304DY的单层波纹地板，有助于使其所承受的压力相对降低。

4.2关于材料选用的铁路动车组车体轻量化设计思路

受新型混合式轻量化车体结构的启发，我们可以在进行动车组结构设计时，选取铝合金作为车体的上部制造原材料，并选择不锈钢作为车体下部承重结构的制造原材料，这样既可以通过铝合金的使用，发挥其轻质的特点，减轻车身重量，实现车体的轻量化目标，又可以利用不锈钢材料的特性，保证动车组车体的安全性和使用寿命，也解决了不锈钢原材料短缺的难题。

5结束语

我国高速铁路的具有高寒、风沙、高温、高湿等多样化的特点。为了适应不同区域、不同路网和不同旅客群对高速动车组的技术、服役性能和运营模式提出差别巨大的要求，需要不同的个性化、系列化高速动车组技术与之适应，轻量化铝合金车体技术是其中一项关键技术。轻量化设计是我国乃至国外对铁路客车车体设计的发展趋势，对铁路事业以及我国经济的发展都将发挥巨大的作用，具有不可忽视的积极影响，因此，我们必须重视对车体轻量化的设计，加大研究力度，深入分析现行列车的特点与缺陷，寻找最佳的优化方案，全面提升我国列车的质量，使铁路运输事业更具竞争力。

参考文献：

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