中國標準250km/h動車組鋁合金車體結構設計研究

毛哲騫 呂昊

中車長春軌道客車股份有限公司

一、概述

隨著高鐵技術的不斷創新，中國標準動車組的設計在時速、性能、安全等方面都有了顯著的提高。動車組的車體設計采用了鋁合金車體結構，具有輕量化，強度高，耐腐蝕等諸多優點。以中國標準250km/h動車組鋁合金車體為例，研究鋁合金車體的發展現狀及結構特點。

二、鋁合金車體結構概述

（一）鋁合金車體

中國標準250km/h動車組車體承載結構采用與車體基本等長輕薄優質的大型中空鋁合金型材組焊而成，為統一的薄壁筒型整體承載結構。主要由底架、側墻、車頂、端墻等結構組成。焊接方式采用對接和搭接的連接方式。同時，為了達到最優性能，在車頭結構設計和材料選擇等方面都遵循了空氣動力學原理，使其發揮最大作用。

（二）鋁合金車體結構組成

1.底架結構

底架主要由兩大部分組成，底架端部結構和底架中部結構，底架中部結構包括地板和邊梁組成，地板與邊梁焊接，縱向貫通。底架兩端為底架端部結構，集成有車鉤安裝座、電氣連接安裝空間以及風擋安裝接口。

2.側墻結構

側墻由側墻上部型材、側墻下部型材、窗口下部型材、窗口上部型材、側窗型材五塊大型中空鋁型材拼焊而成，各車側墻的外部輪廓及型材斷面組成均相同。側墻集成有車門、車窗、新風口、外顯等開口，車門兩側焊有門立柱用于補強及安裝塞拉門設備。

3.車頂結構

車頂由車頂型材、端部過渡連接型材等構成,提供空調機組、新風口及車頂電氣部件等設備的安裝接口。

4.端墻結構

端墻主要由端墻板、兩側端角柱、彎梁組成，端墻外輪廓型材上集成有與車頂及側墻連接的接口。

（三）車體強度要求

為了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。執行標準滿足EN 12663標準的要求。

三、鋁合金車體結構設計

（一）輕量化設計

在對整車輕量化設計的同時要綜合考慮到低噪聲、低振動以及良好的穩定性和可靠性。通過對鋁合金車體的結構優化設計，采用先進的鋁車體結構和輕量化材料來實現整車的降重。

由于動車組每節車體較長，鋁合金車體使用大量金屬材料，為保障所使用材料的強度和耐用度，并降低車體的重量，在結構設計時應選用輕量化材料并盡可能減少型材內部加強筋數量，以達到減輕重量的目的。

為使動車組的整體重量得到進一步減輕，也可以考慮將較厚的型材減薄，對型材結構及選用的材料進行優化，使鋁車體結構的材料厚度得到減小從而減輕了車體的重量。

另外，動車組車頭的結構設計不僅要考慮實用性，也要考慮美觀性，因此在制造成本和材料的選取方面都要適應未來高速動車組的發展趨勢。

（二）鋁車體結構的靜強度試驗及分析

通過對標準動車組車體鋁結構的靜強度試驗分析，當鋁車體靜強度的試驗值與測量值趨勢相同，所計算的數據的低于規定的標準數據，測量應力小于許用應力時，則表示該動車組的車體結構設計符合規定的標準，車體的安全性和可靠性才能夠達到設計要求，這也是保證車輛安全的重要依據。

總結：綜上所述，中國標準250km/h動車組鋁合金車體在結構設計時，必須結合動車組車體的結構特點和發展現狀，按照設計標準和試驗規定的要求，在保證車體安全穩定的前提下進行結構改進和優化。因此，仍需要在研究和設計過程中仍需要不斷創新，引進新技術和新理念，在保證車輛安全運行的同時，促進動車組鋁合金車體不斷向前發展，為中國標準動車組的研發設計做好充足的準備。