淺析城軌車輛不同類型司機室結構

周婷 余凱

(中車南京浦鎮車輛有限公司,江蘇 南京 210031)

城軌車輛的車體總成一般包括司機室、側墻、車頂、底架、端墻五大部分。司機室位于列車兩端,通過緊固件或者焊接的方式與車頂、底架、側墻連接。

司機室的結構設計很大程度受接口的影響,司機室空間外受面罩造型的影響,內受內裝、逃生門、側門等接口的影響。司機室作為列車頭部的部件,還應具有一定的強度,在車輛碰撞過程中能夠吸收一定的碰撞能量,有效地降低碰撞事故的影響。

本文從司機室結構形式、連接形式和材質三個方面分析了不同類型司機室的設計特點：按照結構形式,可分為獨立司機室和非獨立司機室；按照連接形式,可分為緊固件連接司機室和焊接司機室；按照材質不同,一般可分為鋁合金、碳鋼、不銹鋼司機室,鋁合金司機室又可分為鋁型材拼焊以及新型的鋁蜂窩司機室。

1 獨立司機室和非獨立司機室

獨立司機室：通過螺栓連接到車體其它部件,連接面在同一平面,便于內裝等部件實現模塊化設計,具有效率高、模塊化程度高等優點。一位端一般采用車鉤箱結構形式,無法采用牽枕緩結構形式,導致縱向力傳遞不連續,螺栓連接區域會造成較大的應力集中。結構如圖1 所示。

圖1 獨立司機室結構

非獨立司機室：通過螺栓連接到車體其它部件,底架結構延伸到司機室結構下方,連接面不在同一個平面,底架采用牽枕緩結構形式,可實現縱向力的平緩傳遞。缺點是難以實現預組裝,總裝效率不高。目前城軌項目較多采用非獨立司機室,如圖2 所示。

圖2 非獨立司機室結構

2 緊固件連接司機室和焊接司機室

緊固件連接司機室：通過緊固件連接到其它部件,司機室前端組成、側門組成使用鉚接組裝,如圖3 所示。

圖3 緊固件連接司機室

焊接司機室：司機室整體焊接完成后再焊接車體其它部件,焊接司機室主要用于不銹鋼項目。如圖4 所示。

圖4 焊接司機室

3 不同材質司機室

車體結構設計時需考慮不同材料特點,鋁合金、不銹鋼和碳鋼材料的主要特性如表1 所示。設計時可根據不同需求靈活選用。

表1 不同材料特性

鋁蜂窩板作為司機室設計中比較新型的一種材料,具有質量輕、強度高、吸能性能好等特性,在軌道交通等領域被廣泛應用[1-2]。鋁蜂窩司機室由鋁蜂窩板加骨架組焊而成,車外焊縫滿焊,車內部分焊縫采用段焊,保證密封性和強度,司機室與其它部件采用焊接形式連接,如圖5 所示。

圖5 鋁蜂窩司機室

4 司機室防碰撞設計

根據EN15227-2010[3]軌道列車標準《鐵路車輛車體的防撞性要求》規定,列車需要滿足一定的碰撞要求。司機室前端一般設計車鉤及防爬器吸收碰撞能量,此外,司機室骨架也需考慮防碰撞設計,遵循以下原則：

4.1 碰撞力傳遞路徑設計：司機室結構與車體其它部件連接可靠,碰撞過程產生的縱向沖擊力能較順利的傳遞到牽枕緩區域和底架邊梁上。

4.2 司機室主結構和吸能區域連接：需對連接區域進行充分加強,將塑性變形吸能僅局限在變形區域內。

4.3 對司機室主結構可能存在的應力集中區域進行加強,避免在碰撞過程中發生塑性變形。

5 結論

隨著城軌車輛車體結構的統型,車體其它部件基本定型,司機室作為一個“可變量”,應充分了解司機室各種結構形式,靈活運用,在滿足相關要求的基礎上,設計出美觀、可靠的司機室結構。