一種低地板有軌電車端墻結構設計

王琛 關顯濤

【摘 要】本文主要闡述一種低地板有軌電車碳鋼車體端墻結構設計，并對該端墻材料特性、車體結構組成、端墻結構、端墻焊接方法、端墻與車體連接以及端墻的內裝設備安裝進行說明。

【關鍵詞】低地板;有軌電車;端墻結構;設計

1 前言

低地板有軌電車作為新型現(xiàn)代城市軌道交通車輛，具有節(jié)能環(huán)保、工期短、噪音低、能夠運行在城市狹小地帶，并兼具城市觀光功能等特點。目前，我國多地開始規(guī)劃現(xiàn)代有軌電車線路，市場應用前景廣闊。碳鋼車體具有制造成本低，便于維護，檢修規(guī)范成熟等特點，在我國城市軌道車輛領域仍有較大市場[1]。本文所述端墻結構采充分考慮車體結構合理化設計，適量減薄端墻，在確保有足夠的強度和剛度的前提下實現(xiàn)輕量化。

2 端墻材料

2.1 S500MC材料特點

端墻結構材料均采用冷成型用高屈服強度熱連軋鋼，牌號為S500MC，S表示結構，500表示屈服強度不小于500Mpa化學成分和機械性能符合EN 10149-2-2013標準，在高應變率的環(huán)境下韌性增大，延展性提高，具有良好應變率效應[2]，使其成為適合城軌車輛輕量化、高強度要求的理想材料。

3 車體結構

本文介紹的低地板有軌電車車輛編組為：–Mc1+Tp+Mc2–，Mc1、Mc2模塊為帶司機室動車;Tp模塊為無司機室?guī)茈姽宪嚒?/p>

4 端墻結構設計

端墻位于車體兩端。端墻與頂棚、側墻及底架呈筒狀結構。端墻滿足EN 12663-1：2010+A1：2014中車鉤拉、壓載荷+垂向載荷等各種工況要求。

4.1 端墻結構組成

本文端墻采用模塊化設計，由端墻（左）、端墻（右）及端墻（上）組成。整體框架包括立柱、側立柱、大橫梁、加強梁及蒙皮等。端墻以車輛縱向中心對稱，詳見圖1。

4.1.1 端墻內部框架

端墻內側通道呈“π”形，由兩側的立柱與上方大橫梁構成。立柱上端與大橫梁連接，下端落在底架蓋板。

以往端墻立柱采用C形梁，需折彎加工，制造難度高。本文端墻立柱采用帽形梁，為直立柱，翻邊扣于蒙皮，與蒙皮形成封閉腔體，此結構支承、傳遞上部結構載荷及固定蒙皮能力優(yōu)于開放式立柱。

大橫梁是連接端墻框架的重要部件，其下平面連接立柱頂部;翻邊緊貼上、左、右蒙皮拼接處，固定蒙皮拼縫。

大橫梁與立柱間焊接補強組件。通道下部用門角柱補強。

4.1.2 端墻外部框架

端墻外側框架整體呈鼓型，兩個側立柱上端與頂棚連接，下端與底架連接。此端墻針對雙風道設計;用單件代替補強組件，極大程度減少蒙皮熱變形。

4.1.3 框架補強

立柱與側立柱、立柱與門角柱之間分布補強梁，輔助支撐端墻框架與蒙皮。

4.1.4 預埋

側立柱、立柱與大橫梁分布墊塊，為端部內飾和內、外折棚安裝提供預埋。

4.1.5 風道安裝

端墻設置雙風道。車內側，采用螺栓固定法蘭，連接主風道;車外側， 用卡箍連接的方式連接軟風道，保證整車通風的連續(xù)性。

4.2 端墻組焊

端墻組焊滿足EN15085標準。點焊的鋼結構平面度比弧焊好，盡可能采用點焊，減少焊接變形，保證蒙皮平整度。

4.2.1蒙皮組焊

由于雙面點焊的焊點外觀質量優(yōu)于單面點焊[3]，本端墻結構蒙皮與框架采用雙面點焊，在胎具上按裝配尺寸將蒙皮擺好，卡緊、固定，依次將各框架零件與蒙皮點焊。

4.2.2 框架組焊

端墻框架主要采用弧焊的方式，將立柱、加強梁、側立柱及大橫梁端部連接。

4.3 端墻與車體連接

端墻與頂棚、底架、側墻均采用焊接方式連接。

4.3.1 端墻與頂棚連接

車內側，側立柱、小縱梁、內板與頂棚方鋼采用角焊連接;車外側，外蒙皮與頂棚方鋼采用角焊連接并涂抹密封膠。

4.3.2 端墻與側墻連接

端墻側立柱與側墻立柱通過連接座連接，焊縫長度不受組裝公差影響，焊接牢固。

4.3.3 端墻與底架連接

車內側，端墻側立柱、立柱與底架角焊連接;車外側，端墻外蒙皮與底架對接焊連接并涂抹密封膠。

4.4.1端部內飾安裝

端部內飾分左、右、上三大部分。本文端墻內板與頂板間增加適調整墊即可安裝緊固件，完成內飾與鋼結構連接。端墻柱間距考慮貫通道凈通過的設計要求，保證內飾安裝后與貫通道的協(xié)調性、美觀性。

4.4.2 貫通道安裝

該低地板有軌電車采用折棚式貫通道，內折棚通道寬度不低于1400mm，通過高度不低于2100mm，極大拓寬了貫通道內部空間。

折棚與端墻鋼結構通過螺釘連接，外折棚框插入橡膠連接框，橡膠連接框緊貼蒙皮，并在其四周涂抹密封膠進行二次密封，保證密封性。內折棚安裝螺釘穿透內飾翻邊、蒙皮、墊塊完成安裝。

5 結束語

本文闡述的低地板有軌電車端墻結構在保證足夠的剛度和強度的基礎上，從碳鋼車體輕量化設計的角度出發(fā)進行設計，采用高強度碳鋼材料，運用高度集成化的模塊設計，精簡端墻與大部件的接口結構，為有軌電車車體設計研發(fā)積累了經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]杜彥品. 基于鐵路客車碳鋼車體的輕量化提升與應用[D]. 四川：西南交通大學，2017.

[2]陳剛，王青權，杜洪軍. S500MC鋼動態(tài)力學性能試驗研究[J]. 鐵道技術監(jiān)督，2019（47）：27-30.

[3]寧海石 韓曉輝. 軌道車輛碳鋼車體雙面自動點焊與自動單面點焊工藝對比[J]. 金屬加工（熱加工）.2013（6）：46-48.