鐵路客車和動車組車體強度標準的發展演變

閻 鋒，任玉鑫，龔曉波，高 超，康興東

(中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031)

鐵路客車和動車組車體強度標準是鐵路標準體系的重要組成部分。車體強度標準內容涵蓋靜強度、疲勞強度、剛度、沖擊強度和耐撞性，而要求的剛度又可用在規定載荷下的允許變形量或最小自振頻率的方式規定。到目前為止，歷年來制修訂的鐵路客車和動車組車體強度相關標準主要有：TB 1335—1978《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》、TB 1806—1986《客車車體靜強度試驗方法》、TB/T 2369—1993《鐵道車輛沖擊試驗方法與技術條件》、TB/T 1335—1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》、TB/T 1806—2006《鐵道客車車體靜強度試驗方法》、TB/T 2369—2010《鐵道車輛沖擊試驗方法》、TB/T 3502—2018《鐵道客車及動車組模態試驗方法及評定》、TB/T 3550.1—2019《機車車輛強度設計及試驗鑒定規范 車體 第1部分：客車車體》、科教裝[2001]21號文發布的《200 km/h及以上速度級鐵道車輛強度設計及試驗鑒定暫行規定》(以下簡稱《暫規》)、TB/T 3451—2016《動車組車體結構強度設計及試驗》、TB/T 3500—2018《動車組車體耐撞性要求及驗證規范》和TB/T 3501—2018《機車車輛碰撞試驗測試方法》。這些標準的制修訂，規范了鐵路客車和動車組車體的強度設計及試驗，對于鐵路客車和動車組的設計和制造具有積極的指導意義。

本文旨在通過分析標準制修訂的背景、各標準間的關系和標準的完善過程，梳理出鐵路客車和動車組車體強度標準的發展演變，以期為標準的應用和今后標準的制修訂提供一些借鑒。

1 標準的制修訂與分析

1.1 TB 1335—1978《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》

中華人民共和國成立以來，我國鐵路車輛設計基本上借用前蘇聯《鐵路員工技術手冊》第6卷第8分冊和前蘇聯1953年版《交通部軌距1 520 mm鐵路新造和改造(非自動)車輛計算和設計規范》的規定。20世紀70年代，原鐵道部在前期實踐的基礎上又做了大量的統計和分析研究工作，總結了我國客貨車多年的設計、制造、運用及修理實踐經驗，制訂了我國第一部鐵道車輛強度設計規范——TB 1335—1978《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》。

TB 1335—1978適用于鑒定標準軌距上運用的、新設計的一般用途非自動客貨車輛及其主要零部件的結構強度。其中，與客車車體強度相關的主要內容見表1。

在當時的歷史背景下，制訂TB 1335—1978是一項十分艱巨的任務，從1972年立項到1978年發布實施，歷時近7年。TB 1335—1978實施后，鐵路客車車體的強度設計及試驗就有了統一的規范，一段時間內對鐵路客車車體的設計起到了很好的指導作用。但隨著時間的發展，TB 1335—1978在實施過程中反映出一些不足之處[1]，以現在的視角看，其存在的問題主要有：

(1) 未考慮疲勞強度。

(2) 標準中垂向彎曲剛度是在大量統計既有車種車型車體結構垂向彎曲剛度的基礎上確定的。雖然垂向彎曲剛度與車體的自振頻率相關，但不是唯一確定因素。整備狀態下車體的自振頻率還與內裝、設備等的質量相關。推薦的垂向彎曲剛度可能對類似車種車型具有指導作用，但也未必一定合理。盡管標準為推薦值，但還是具有較強的約束力。

表1 TB 1335—1978有關客車車體強度的主要內容

(3) 修理時加于車輛上的載荷中規定應考慮頂起重載車體，這一點對客車不適用，客車僅需考慮頂起空車。

(4) 以標準正文的形式規定梁柱斷面模數和承載金屬包板的厚度，具有很強的約束力。而這些參數來源于當時既有車種車型的統計數據，其適用性非常有限。隨著設計理念和車體結構形式的變化，這些規定嚴重制約了客車車體的發展。

(5) 設備及其緊固件的固結強度僅考慮了縱向加速度3g，未考慮垂向加速度和橫向加速度。另外，評價標準應是材料的屈服極限，而不是強度極限。

(6) 標準規定，對于主要承受彎曲的車輛桿件，允許按“極限荷重法”提高材料的許用應力。對于簡單的受彎曲桿件，該方法容易實現，而當應用于復雜的車體結構時，其可操作性并不強。實際操作中，也未曾使用過該方法來提高材料的許用應力。此外，國外客車車體強度標準中也未有此規定。

1.2 TB 1806—1986《客車車體靜強度試驗方法》

TB 1806—1986是TB 1335—1978的配套標準，旨在細化和規范客車車體靜強度試驗。該標準適用于準軌鐵路一般用途客車車體強度和剛度的鑒定性試驗。特種用途客車除特殊要求外，也應按該標準進行鑒定性試驗。試驗載荷、鑒定標準(包括基本作用載荷、許用應力、剛度評定標準等)需符合TB 1335—1978的規定及設計任務書或建議書的要求。

該標準詳細規定了試驗場地、被試車輛、試驗內容(垂直載荷試驗、縱向力試驗、扭轉試驗和頂車試驗)、測點布置與編號、試驗設備和儀表、應變片粘貼、試驗、試驗數據的整理與換算、試驗資料與試驗報告，并以參考件的形式給出了附錄A——零部件代號和附錄B——基本作用載荷下應力及合成應力表格式。

該標準對頂車試驗進行了細化，規定頂車試驗一般在相當于車輛的空車狀態條件下進行，糾正了TB 1335—1978的錯誤。但頂車載荷下應變換算公式有誤，未考慮支撐點位置變化產生的應變。

該標準附錄B中的“注”規定，應變花測點，當合成主應力正負符號相反時，需按公式σe=σ1-σ3求出，表明采用的是第三強度理論，而TB 1335—1978中對此卻無明確規定。第三強度理論雖然概念直觀，計算簡潔，但計算結果偏于保守。

1.3 TB/T 2369—1993《鐵道車輛沖擊試驗方法與技術條件》

同樣，TB/T 2369—1993也是TB 1335—1978的配套標準。該標準詳細規定了鐵道車輛沖擊試驗的方法、基本要求、試驗程序、數據處理和評價方法，適用于準軌鐵路新設計一般用途的客貨車輛。專用的客貨車輛除特殊要求在設計任務書或建議書中加以載明外應符合本標準要求。

TB 1335—1978僅規定了貨車沖擊試驗，未考慮客車，規定沖擊車沖擊速度從3 km/h開始，每次遞增約1 km/h，直到車鉤力不小于200 t。將車鉤力為200 t時的沖擊試驗應力與垂直靜載重下的應力合成，其值不大于材料第二工況許用應力。而TB/T 2369—1993則考慮了客貨車輛，對于客車，規定正式試驗沖擊速度從3 km/h開始，逐級升高，每級升高1 km/h，沖擊次數不少于3次，當車鉤力接近或稍超過1.2 MN或沖擊速度達到7 km/h即可停止沖擊，以先達到者為準。先將最后一速度級的車體各主要部件的動應力按該級車鉤力與動應力的比例關系換算為車鉤力等于1.2 MN時相應的動應力值，然后與垂直靜載重下產生的靜應力相加得合成應力，合成應力值應小于TB 1335—1978規定的材料第一工況許用應力。

從以上規定可以看出，僅從試驗方法來講，應該說TB/T 2369—1993更合理，規定了車鉤力和沖擊速度控制值，以先達到者為準。但是，沖擊試驗考慮的是極限工況，不應該以車鉤力1.2 MN為沖擊試驗停止的控制指標，也不應該以材料第一工況許用應力作為評價指標。

1.4 TB/T 1335—1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》

TB/T 1335—1996是為取代TB 1335—1978而制訂。在制修訂過程中，有相當一部分內容參考了UIC 566：1990《客車車體及其零部件的載荷》，主要包括車體自振頻率要求、車體固結設備的強度要求、沖擊試驗和振動試驗。

該標準適用于鑒定標準軌距鐵路上運用的新設計一般用途非動力車輛及其主要零部件的結構強度。其中，客車構造速度不大于200 km/h；貨車構造速度不大于120 km/h，列車牽引總重不大于6 000 t，運煤專線10 000 t及其以上，軸重不大于25 t。

TB/T 1335—1996客車車體部分與TB 1335—1978相比，主要變化如下：

(1) 增加了車體自振頻率要求。規定車輛設計應保證車輛運用時，在各種載荷條件下，車體的自振頻率不同于轉向架蛇行、點頭等振動頻率，從而在整個運用速度范圍內避免產生共振現象。

(2) 評價指標中增加了疲勞強度，疲勞強度計算建議作為輔助計算。車輛主要零部件疲勞強度評估見附錄D(提示的附錄)。

(3) 增加了計算復雜應力構件時需按第四強度理論計算當量應力的規定。

(4) 動荷系數計算公式中彈簧靜撓度單位改為mm，公式與TB 1335—1978不同，但兩者的實質是一樣的。

(5) 由于車輛運行速度提高，離心力改為按垂向靜載荷的10%取值(TB 1335—1978為7.5%)。側向力影響系數由10%增加到12.5%，并規定枕梁側向力影響系數也按12.5%取值。

(6) 修改了車體固結設備的強度要求。規定客車車體內外設備及其緊固零件應按下列加速度的慣性力進行強度核算：縱向3g、橫向1g、垂向cg。產生的3個方向的合成應力不得大于材料的屈服極限。

(7) 梁柱的斷面模數、承載金屬包板的厚度等要求移至附錄B(提示的附錄)，以降低其約束力。

(8) 降低了以側梁撓度計算的垂向相當彎曲剛度值，推薦值降為1.8×109N·m2。

(9) 車輛沖擊試驗考慮了客車。雖然規定沖擊試驗適用于一般用途的貨車車輛。對于客車，按設計任務書的規定進行。但接下來的內容包含客車，規定沖擊車沖擊速度從3 km/h開始，每次遞增1～2 km/h，直到車鉤沖擊力達到1 180 kN或沖擊速度達到8 km/h為止，以先達到者為準。先達到規定速度值時，按相應速度下的車鉤力評價車輛的沖擊速度。將沖擊試驗應力與垂向靜載荷下的應力合成，其值應不大于材料的第二工況許用應力。

(10) 增加了振動試驗。建議對全部設備安裝后的車輛或車體進行振動試驗。試驗采用模態分析或頻譜分析的方法對車輛或車體作動態辨識，測定車輛及其重要零部件的自振頻率，辨識在5～40 Hz頻率范圍內進行。車體自振頻率應不同于轉向架所傳遞給車體的頻率。

(11) 增加了測試應力允許考慮5%的誤差，但不得與“極限荷重法”合并提高許用應力值的規定。

(12) 以提示的附錄形式給出了附錄A——車輛幾何曲線通過的校核方法、附錄B——車輛結構的強度要求、附錄C——車輛強度有限元分析方法、附錄D——車輛主要零部件疲勞強度評估方法、附錄E——車輛沖擊模擬計算、附錄F——參考資料。

TB/T 1335—1996在TB 1335—1978的基礎上進行了大量修訂與完善，增加了很多有意義的內容，是一部系統、全面的鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范。但隨著技術水平的不斷發展，TB/T 1335—1996在實施過程中也暴露出一些問題，主要體現在：

(1) 雖然規定了要評價疲勞強度，但無疲勞載荷數據。

(2) 定性規定了車體自振頻率要求，但無定量評價標準，可操作性不強。另外，標準還規定了車體垂向彎曲剛度推薦值，兩者可能會出現沖突。

(3) 修理時加于車輛上的載荷中仍規定應考慮頂起重載車體，未對TB 1335—1978的錯誤進行修訂。

(4) 雖然將有關梁柱斷面模數和承載金屬包板厚度的規定移到了附錄B，降低了該要求的約束力，但提示的附錄仍具有一定的約束力。

(5) 車體固結設備的強度要求將3個方向的應力合成，3個方向不可能同時出現最大值，偏于保守。

(6) 標準6.3.3規定枕梁要考慮側向力影響因素，但8.2.3.1中的公式未予以考慮。

(7) 沖擊試驗規定客車沖擊停止條件為車鉤沖擊力達到1 180 kN或沖擊速度達到8 km/h為止，以先達到者為準，而評定標準則為材料的第二工況許用應力。車鉤沖擊力1 180 kN對應的是客車的第一工況壓縮力，作為停止條件不合適。

(8) 測試應力允許考慮5%的誤差，但不得與“極限荷重法”合并提高許用應力值。該規定從字面上理解是可以利用5%的誤差來提高許用應力，但誤差存在正負的問題，如果測試應力含-5%的誤差，許用應力就應該下降。所以，如果覺得許用應力小，倒不如直接增加許用應力。另外，這條規定在實踐中也沒人敢用。

(9) 利用“極限荷重法”提高材料許用應力的問題仍然存在。

(10) 附錄A～附錄F雖然在一段時間內對客車車體設計具有指導作用，但這些內容不宜出現在該標準中。

1.5 TB/T 1806—2006《鐵道客車車體靜強度試驗方法》

隨著TB/T 1335—1996的發布實施，有必要對TB 1806—1986進行修訂。修訂后的TB/T 1806—2006的試驗載荷、評定標準、試驗數據整理與換算方法基本與TB/T 1335—1996保持一致。

TB/T 1806—2006適用于標準軌距新造常速客車，即構造速度不大于200 km/h的客車。TB/T 1806—2006與TB 1806—1986相比，主要變化如下：

(1) 扭轉試驗由操作對角線兩支承點改為操作一支承點，兩者原理一樣，后者更易于操作。

(2) 頂車試驗由空車狀態條件下進行改為整備狀態條件下進行，且試驗工況由兩點支承改為三點支承，操作方式由兩支承點下降或上升改為一支承點下降。

(3) 刪除了扭轉試驗可在頂車試驗工況中進行的規定，因為頂車位有可能不在枕梁端部。

(4) 刪除了應力測點和撓度測點的編號方法、三向應變片主方向轉換方法、撓度計算方法、零部件代號的規定。

(5) 該標準明確提出按材料力學第四強度理論進行評定，不再按第三強度理論評定，因為第四強度理論更符合實際。

(6) 增加了事故載荷試驗。雖然TB/T 1335—1996對事故載荷并沒有做規定，但由于客車進出口的需要，按用戶要求參照國外標準需進行事故載荷試驗。因此，標準補充制訂了事故載荷試驗及評定方法。

(7) 增加了模態試驗。受當時設備能力的限制，標準建議按錘擊法對車體結構進行模態試驗，對試驗儀表設備的功能、測點布置位置、試驗和試驗結果整理方法提出了建議。對于車體一階垂向彎曲固有振動頻率，從國外情況看，車體整備狀態下一般要求不低于10 Hz，至少不低于8 Hz。根據當時一般客車整備狀態下的車體質量與車體結構質量的關系，理論計算出車體結構頻率大于13 Hz時整備狀態下車體頻率不會低于8 Hz。因此推薦車體結構一階垂向彎曲固有振動頻率不宜低于13 Hz。

(8) 規定事故載荷試驗和模態試驗用戶無要求時可不進行。

(9) 增加了強度、剛度的評定，便于標準應用。

(10) 側向力影響系數由0.1改為0.125，并在應力合成中規定枕梁應考慮側向力影響系數。

TB/T 1806—2006發布實施后，在實踐中并未發現任何不適。只是車體結構一階垂向彎曲固有振動頻率不宜低于13 Hz這一評定標準是否偏低還有待進一步商定。

1.6 TB/T 2369—2010《鐵道車輛沖擊試驗方法》

TB/T 2369—2010是TB/T 2369—1993的修訂版，作為TB/T 1335—1996的配套標準，并沒有采用TB/T 1335—1996的試驗方法和結果評定。

TB/T 2369—2010與TB/T 2369—1993相比，除了貨車方面增加了軸重23 t和25 t貨車及專用貨車車鉤力取值外，客車部分的主要變化如下：

(1) 由于機車推送方式很難控制沖擊速度，尤其是低速時，因此，沖擊車獲得速度的方式中刪除了機車推送方式，只保留斜坡溜放方式。

(2) 增加了應力測點部位的提示。

(3) 增加了無中梁車體加速度傳感器的安裝位置。

TB/T 2369—2010與TB/T 1335—1996相比，主要差異如下：

(1) 沖擊試驗停止控制速度TB/T 2369—2010為7 km/h，TB/T 1335—1996為8 km/h。

(2) TB/T 1335—1996沖擊試驗應力取先達到者的實測應力，TB/T 2369—2010則是先將最后達到的車鉤力或沖擊速度級3次測試項數據平均，再將車體各主要部件的動應力按該級車鉤力與動應力的比例關系換算為車鉤力1.18 MN時相應的動應力值。

(3) TB/T 1335—1996強度評定標準為材料的第二工況許用應力，TB/T 2369—2010則為材料的第一工況許用應力。

TB/T 2369—2010的應力換算和強度評定標準欠妥，總體上TB/T 1335—1996要合理一些。TB/T 2369—2010的試驗方法和結果評定與TB/T 1335—1996不一致，存在一些不合理的地方，實際試驗時很少被采用。貨車一直按TB/T 1335—1996進行沖擊試驗。客車多年來一直未進行沖擊試驗，只是最近幾年因客車型號許可需要， GB/T 12818—2004《鐵道客車組裝后的檢查與試驗規則》規定客車沖擊試驗應符合TB/T 2369—2010的規定，才采用該標準進行沖擊試驗。

1.7 TB/T 3502—2018《鐵道客車及動車組模態試驗方法及評定》

客車車體自振頻率與旅客乘坐舒適度密切相關。雖然《暫規》、TB/T 1335—1996、TB/T 3115—2005《機車車輛動力學性能臺架試驗方法》、TB/T 1806—2006等標準中均規定了車體自振頻率測試方法及評定標準，但這些標準要么規定得太簡單，要么規定得不夠全面。TB/T 3502—2018是在上述標準基礎上，參照了大量國內外參考資料，并結合我國鐵道客車及動車組的實際運用情況制訂的。

TB/T 3502—2018適用于鐵道客車及動車組整備車輛和車體結構的模態試驗，適用于標準軌距鐵道客車及動車組整備車輛模態試驗結果的評定。該標準詳細規定了鐵道客車及動車組整備車輛和車體結構模態試驗的主要內容、邊界條件、試驗系統、測點布置、激勵、模態參數識別方法、試驗結果驗證及評定。

該標準參照《暫規》、TB/T 3115—2005和TJ/CL 293—2014《動車組車體暫行技術條件》，規定整備車輛應滿足以下兩項要求之一：

(1) 整備車輛的車體一階彎曲模態頻率不應低于10.0 Hz；

(2) 整備車輛的車體一階彎曲模態頻率與轉向架的點頭、浮沉頻率的比值不應小于1.4。

總體來說，TB/T 3502—2018是一個較為系統、全面的模態試驗方法標準。盡管如此，在今后的實踐過程中，還需要進一步對試驗結果的評定標準進行深入研究，尤其是10.0 Hz這一指標。

1.8 TB/T 3550.1—2019《機車車輛強度設計及試驗鑒定規范 車體 第1部分：客車車體》

隨著高速鐵路、重載鐵路技術的發展，TB/T 1335—1996標準出現了很多不適用的地方，該標準涉及面廣，修訂存在困難，直到2014年才立項(項目編號14T028)修訂TB/T 1335—1996。2016年5月30日召開的標準起草工作會上通過討論，考慮到該標準與目前現行標準和計劃存在交叉，達成了建立機車車輛強度標準體系的設想，建議新修訂的《機車車輛強度設計及試驗鑒定規范》分為7個部分，分別為總則、轉向架構架、貨車轉向架結構部件、機車車體、動車組車體、客車車體和貨車車體，并決定14T028項目僅負責完成第1部分：總則和第2部分：轉向架構架，其余部分另行立項。

2017年，作為《機車車輛強度設計及試驗鑒定規范》的第6部分：客車車體獲準立項(項目編號17T013)。該標準是對TB/T 1806—2006以及TB/T 1335—1996中適用客車車體內容和TB/T 2369—2010中適用客車內容的整合修訂，系統解決了上述標準存在的主要問題。由于后來國家鐵路局標準規劃發生變化，標準名稱改為TB/T 3550.1—2019《機車車輛強度設計及試驗鑒定規范 車體 第1部分：客車車體》。

TB/T 3550.1—2019規定了客車車體的術語和定義、符號，強度設計基本原則，設計載荷工況，試驗及評定標準。該標準適用于最高運行速度小于或等于200 km/h新造標準軌距客車，其他客車可參照執行。

TB/T 3550.1—2019代替TB/T 1806—2006及TB/T 1335—1996中客車車體部分和TB/T 2369—2010中客車部分。

與TB/T 1806—2006、TB/T 1335—1996和TB/T 2369—2010相比，TB/T 3550.1—2019主要技術變化為：

(1) 刪除了TB/T 1806—2006的事故載荷試驗。TB/T 1335—1996中未規定事故載荷試驗，TB/T 1806—2006規定事故載荷試驗用戶無要求可不進行，不屬于強制要求。由于我國客車采購技術條件直接采用TB/T 1335—1996，因此客車車體強度設計一直按TB/T 1335—1996進行，未考慮事故載荷工況。考慮到客車車體的應用實際以及標準的繼承性和經濟性，TB/T 3550.1—2019刪除了事故載荷試驗。

(2) 修改了TB/T 1335—1996車體設備連接裝置靜載荷工況，刪除了3個方向應力合成的規定。

(3) 增加了車體疲勞載荷工況和車體設備連接裝置疲勞載荷工況，增加了疲勞強度評定標準。

(4) 增加了線路動強度試驗。

(5) 修改了振動模態試驗方法。TB/T 1335—1996沒有規定具體的模態試驗方法。TB/T 1806—2006雖然規定了車體結構的模態試驗方法，但較為簡單，并且只規定了力錘激勵一種激勵方式。TB/T 3550.1—2019直接引用TB/T 3502—2018，規定振動模態試驗按TB/T 3502—2018的規定進行。

(6) 刪除了垂向彎曲剛度評定標準。TB/T 1335—1996對車體自振頻率和車體結構的垂向彎曲剛度均進行了規定，車體結構的垂向彎曲剛度是以推薦值的形式給出的。但運用中時常會出現車體結構的垂向彎曲剛度滿足標準要求，而車體自振頻率卻不滿足標準要求的情況。由于車體自振頻率才是最關鍵的指標，車體結構的垂向彎曲剛度只是作為參考，因此，TB/T 3550.1—2019規定了垂向彎曲剛度的計算方法，刪除了評價指標，垂向彎曲剛度可用于類似結構車體相互間的比較。

(7) 增加了整備狀態下車體的一階垂向彎曲自振頻率評定標準。車體結構只是車體的一個過程產品，真正關鍵的是整備狀態下車體的一階垂向彎曲自振頻率。因此，TB/T 3550.1—2019規定車體結構的剛度應確保整備狀態下車體的一階垂向彎曲自振頻率與轉向架的點頭和浮沉自振頻率的比值大于1.4或車體的一階垂向彎曲自振頻率不低于10 Hz。

(8) 刪除了車輛沖擊試驗。我國客車緩沖器具有良好的緩沖性能，按TB/T 2369—2010進行沖擊試驗，目前所完成的25G、25T型客車和時速160 km動力集中電動車組控制車及普通座車沖擊試驗，沖擊應力與垂向靜載荷下靜應力合成后，均小于材料的第一工況許用應力。實際上，沖擊試驗考核的是極限工況，其應力應采用材料屈服極限進行評定。因此，我國客車的沖擊強度具有很大的安全余量，沒有必要進行沖擊試驗，故本標準刪除了車輛沖擊試驗。

(9) 刪除了TB/T 1335—1996中有關梁柱斷面模數和承載金屬包板厚度的規定。

(10) 刪除了TB/T 1335—1996中測試應力允許考慮5%的誤差，但不得與“極限荷重法”合并提高許用應力值的規定。

(11) 刪除了TB/T 1335—1996中利用“極限荷重法”提高許用應力的規定。

(12) 刪除了TB/T 1335—1996的附錄。

(13) 修改了車體垂向相當彎曲剛度計算公式，考慮了兩端底架懸臂部分長度不相等的情況。

1.9 科教裝[2001]21號文發布的《200 km/h及以上速度級鐵道車輛強度設計及試驗鑒定暫行規定》

1995年，鐵道科學研究院機車車輛研究所(以下簡稱鐵科院機輛所)主持編寫了《高速試驗列車動力車強度及動力學規范》(95J01-L)和《高速試驗列車客車強度及動力學規范》(95J01-M)，分別適用于鑒定我國研制的最高時速300 km高速試驗列車動力車和客車的強度及動力學性能。其中，車體強度部分主要以UIC 566：1990為基礎，融合了TB/T 1335—1996的部分內容。

隨著我國旅客列車速度不斷提高，200 km/h及以上速度級的旅客列車逐步發展起來。為規范200 km/h及以上速度級鐵道車輛的設計、試制和試驗，鐵道部委托鐵科院機輛所編寫了《暫規》。《暫規》主要以95J01-L和95J01-M為基礎，對其進行了補充完善。也就是說，《暫規》也是主要參照UIC 566：1990編寫的。此外，《暫規》中三點支承試驗和動力分散式動車組車鉤區域縱向壓縮載荷取值還參考了JIS E 7105：1989《鐵道車輛車體結構強度試驗方法》。

由于對UIC 566：1990的理解有偏差，出現了缺少400 kN端墻區域壓縮載荷的情況。《暫規》車體強度部分還融合了TB/T 1335—1996的部分內容，規范編制過程中在如何協調UIC 566：1990與TB/T 1335—1996方面也存在偏差，出現了車輛基本作用載荷與車體基本載荷不相關、靜強度評定標準不合理等問題。

《暫規》雖然在國內動車組研制和動車組技術引進過程中發揮了一定作用，但由于標準的不完善，無法支撐起規范我國高速列車技術標準的作用。

1.10 TB/T 3451—2016《動車組車體結構強度設計及試驗》

自技術引進以來，我國客運專線動車組車體結構強度設計一直采用歐洲標準EN 12663：2000《鐵路應用-軌道車輛車體結構要求》和日本工業標準JIS E 7105：1989。歐洲標準EN 12663：2000的應用范圍較廣，在世界范圍內得到了廣泛應用，而JIS E 7105：1989主要限于日本國內應用。考慮到EN 12663：2000極有可能申請登記為國際標準，日本在編制JIS E 7106：2006《鐵道車輛 客車車體結構設計通則》時盡可能地采用了EN 12663：2000 中與客車相關的規定。2010年，歐洲標準化委員會最新發布了EN 12663-1：2010《鐵路應用 軌道車輛車體結構要求 第1部分：機車和客車》和EN 12663-2：2010《鐵路應用 軌道車輛車體結構要求 第2部分：貨車》，這2個標準一起替代EN 12663：2000。因此，TB/T 3451—2016盡量采用EN 12663-1：2010中關于P-Ⅱ車輛的相關規定，并考慮我國鐵道車輛行業的具體情況和慣例，對其中的一些項點進行了修改。TB/T 3451—2016主要內容與EN 12663-1：2010中關于P-Ⅱ車輛的相關規定對比，主要變化如下：

(1) 增加了排障器連接裝置靜載荷工況；

(2) 氣密強度載荷按靜載荷考慮，并給出了具體要求；

(3) 增加了整備狀態下車體的一階垂向彎曲自振頻率要求；

(4) 刪除了結構穩定性方面的要求；

(5) 增加了具體的試驗方法。

TB/T 3451—2016適用于最高運行速度為200～350 km/h動車組車體結構，其他動車組可參照執行。該標準架構合理，前后呼應，環環相扣，其主線為強度設計基本原則→設計載荷工況→評定標準→試驗。

需要說明的是，關于振動模態，EN 12663-1：2010中對整備狀態下車體的固有模態給出了原則性要求，但沒有具體規定。TB/T 3451—2016中參照《暫規》，增加了“車體結構的剛度應確保整備狀態下車體的一階垂向彎曲自振頻率與轉向架的點頭和浮沉自振頻率的比值大于1.4或車體的一階垂向彎曲自振頻率不低于10 Hz”的要求。由于標準制訂時還沒有專門的模態試驗標準，因此，TB/T 3451—2016參照TB/T 3115—2005，簡要規定了振動模態試驗方法。

1.11 TB/T 3500—2018《動車組車體耐撞性要求及驗證規范》

TB/T 3500—2018是在參照EN 15227：2008《鐵路應用 軌道車輛車體耐撞性要求》的基礎上，結合國內高速動車組實際運營情況編制的。耐撞性是車體以可控制的方式吸收沖擊能量，減輕撞擊后果和降低乘員受傷風險的能力，是車輛被動安全的重要指標。

TB/T 3500—2018規定了范圍、術語和定義、碰撞場景、被動安全要求和耐撞性驗證，適用于200 km/h及以上新型動車組。

TB/T 3500—2018與EN 15227：2008的主要不同體現在對碰撞場景的規定上，盡管表面上兩者差異不大，但內涵實則大不相同。對TB/T 3500—2018規定的碰撞場景說明如下：

(1) 場景2(EN 15227：2008無此場景)主要是為了考察動車組撞擊剛性墻時的吸能能力。對于是否增加該場景，在制訂標準時存在很大爭議，認為該場景并非動車組實際運營中可能發生的場景，無法準確再現列車間、車輛間的相互作用，僅可作為動車組車體耐撞性設計的一個中間過程，故定為由供需雙方協商確定。

(2) 場景3和場景4來自EN 15227：2008。場景3中貨車端墻上裝有側緩沖器，而我國則無此種形式的貨車。場景4中可變形障礙物的特性也取自EN 15227：2008。場景3和場景4主要是針對動車組出口事宜制訂的，故定為由供需雙方協商確定。

(3) 場景5實則是針對排障器及其連接裝置的規定。考慮到我國動車組研制的實際情況，TB/T 3500—2018既要參考EN 15227：2008，還要兼顧TB/T 3451—2016中排障器連接裝置靜載荷要求，因此規定：排障器連接裝置應能承受作用在排障器下邊緣中心處的137 kN縱向壓縮載荷，且不會發生永久變形。供需雙方如協商一致，宜按表2所列載荷要求進行排障器設計及性能試驗。

表2 碰撞場景

TB/T 3500—2018自發布實施以來，到目前為止還未被廣泛采標應用。今后應結合標準的實踐應用，加強對動車組車體耐撞性的系統研究，并在實踐中不斷總結提升，為標準的進一步完善奠定基礎。

1.12 TB/T 3501—2018《機車車輛碰撞試驗測試方法》

TB/T 3501—2018雖為TB/T 3500—2018的配套標準，但從標準的內容來看，其適用范圍更廣。該標準適用于采用縮比或全尺寸進行的機車、客車、動車組(多車、單車)、車輛部件、吸能元件碰撞試驗測試。

TB/T 3501—2018主要規定了機車車輛碰撞試驗的總體要求與測試內容、試驗場地與被試結構、測試設備、測試方法、測試程序和數據處理。測試內容包括沖擊加速度、撞擊力、位移、碰撞前后結構幾何尺寸的變化(即結構的變形)和結構的動態應變。

由于該標準適用范圍廣，因此只規定了基本參數的測試要求、方法及數據處理等。雖然作為TB/T 3500—2018的配套標準，但對動車組的針對性并不強，自然指導性就會打折扣。

2 總結與討論

鐵路客車車體強度標準的發展演變路線同鐵路客車產品的發展路線類似，可分為干線普通客車(圖1)和動車組(圖2)2條路線。

圖1 干線普通客車車體強度標準發展演變路線

圖2 動車組車體強度標準發展演變路線

從圖1、圖2可以看出，干線普通客車車體強度標準最終發展演變為TB/T 3550.1—2019和TB/T 3502—2018，動車組車體強度標準最終發展演變為TB/T 3451—2016、TB/T 3500—2018、TB/T 3501—2018和TB/T 3502—2018。比較圖1、圖2可以看出，目前還沒有針對干線普通客車車體的耐撞性標準。雖然干線普通客車未進行耐撞性設計，但并不代表其不具備耐撞性。車體抗1 180 kN縱向壓縮載荷的能力以及端墻折棚柱等結構設計，保證了車體具有一定的耐碰撞能力。

此外，動力集中電動車組其實也應歸類于動車組，但由于我國列車的配屬管理問題，現將動力車歸類為機車，控制車和普通客車歸類為干線普通客車。從車體強度角度看，這種歸類法值得商榷。