一種低地板有軌電車端墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

王琛 關(guān)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(jié)構(gòu)設(shè)計，并對該端墻材料特性、車體結(jié)構(gòu)組成、端墻結(jié)構(gòu)、端墻焊接方法、端墻與車體連接以及端墻的內(nèi)裝設(shè)備安裝進行說明。

【關(guān)鍵詞】低地板;有軌電車;端墻結(jié)構(gòu);設(shè)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(yīng)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(lǐng)域仍有較大市場[1]。本文所述端墻結(jié)構(gòu)采充分考慮車體結(jié)構(gòu)合理化設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，500表示屈服強度不小于500Mpa化學(xué)成分和機械性能符合EN 10149-2-2013標(biāo)準(zhǔn)，在高應(yīng)變率的環(huán)境下韌性增大，延展性提高，具有良好應(yīng)變率效應(yīng)[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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)設(shè)計

端墻位于車體兩端。端墻與頂棚、側(cè)墻及底架呈筒狀結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)組成

本文端墻采用模塊化設(shè)計，由端墻（左）、端墻（右）及端墻（上）組成。整體框架包括立柱、側(cè)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(nèi)部框架

端墻內(nèi)側(cè)通道呈“π”形，由兩側(cè)的立柱與上方大橫梁構(gòu)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(jié)構(gòu)支承、傳遞上部結(jié)構(gòu)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(cè)框架整體呈鼓型，兩個側(cè)立柱上端與頂棚連接，下端與底架連接。此端墻針對雙風(fēng)道設(shè)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(cè)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(yù)埋

側(cè)立柱、立柱與大橫梁分布墊塊，為端部內(nèi)飾和內(nèi)、外折棚安裝提供預(yù)埋。

4.1.5 風(fēng)道安裝

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

4.2 端墻組焊

端墻組焊滿足EN15085標(biāo)準(zhǔn)。點焊的鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)量優(yōu)于單面點焊[3]，本端墻結(jié)構(gòu)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(cè)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(cè)墻均采用焊接方式連接。

4.3.1 端墻與頂棚連接

車內(nèi)側(cè)，側(cè)立柱、小縱梁、內(nèi)板與頂棚方鋼采用角焊連接;車外側(cè)，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(cè)墻連接

端墻側(cè)立柱與側(cè)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(nèi)側(cè)，端墻側(cè)立柱、立柱與底架角焊連接;車外側(cè)，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(nèi)飾安裝

端部內(nèi)飾分左、右、上三大部分。本文端墻內(nèi)板與頂板間增加適調(diào)整墊即可安裝緊固件，完成內(nèi)飾與鋼結(jié)構(gòu)連接。端墻柱間距考慮貫通道凈通過的設(shè)計要求，保證內(nèi)飾安裝后與貫通道的協(xié)調(diào)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(nèi)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(nèi)部空間。

折棚與端墻鋼結(jié)構(gòu)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(nèi)折棚安裝螺釘穿透內(nèi)飾翻邊、蒙皮、墊塊完成安裝。

5 結(jié)束語

本文闡述的低地板有軌電車端墻結(jié)構(gòu)在保證足夠的剛度和強度的基礎(chǔ)上，從碳鋼車體輕量化設(shè)計的角度出發(fā)進行設(shè)計，采用高強度碳鋼材料，運用高度集成化的模塊設(shè)計，精簡端墻與大部件的接口結(jié)構(gòu)，為有軌電車車體設(shè)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(yīng)用[D]. 四川：西南交通大學(xué)，2017.

[2]陳剛，王青權(quán)，杜洪軍. S500MC鋼動態(tài)力學(xué)性能試驗研究[J]. 鐵道技術(shù)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.