摘 要：不锈钢车体的端墙部位是连接侧墙和车顶、底架的关键部位，为保证司机室模块化生产和螺栓连接安装，以及贯通道配装车体所要求的平面度，对新一代B型地铁不锈钢车体结构进行优化设计。端墙周圈采用角型梁形成支撑框架，横梁、立柱与外侧框架连接，取消焊接附件，采用钥匙孔安装代替焊接附件，源头上提高端墙平面度。制造工序为先焊接端墙骨架，再外敷端墙板。此设计结构对不锈钢车体设计具备一定指导意义。
关键词：不锈钢材质；车体；端墙；平面度
中图分类号：U270 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0077-02
1 背景
随着城市化进程的不断加速，城市轨道交通迅猛发展，对地铁车辆的要求也在不断提升。不锈刚车体凭借自身重量轻，耐腐蚀、寿命长等优势，成为当前轨道交通发展的主流产品。本文在新型不锈钢B型地铁的项目基础上，针对不锈钢车体端墙的结构进行优化设计。
2 车体结构
不锈钢车体由底架、侧墙、端墙、车顶四部分组成，如图1所示。
底架由边梁、横梁、中梁、牵枕缓及端梁组成，其中牵枕缓采用高强度碳钢，其余部件采用不锈钢。吊装区域主横梁采用几型断面，横梁下面开铆接螺母孔，给线管提供安装接口。
侧墙结构采用分块侧墙结构形式，门口立柱采用非门扣铁形式，主横梁之间的补强采用面包板压型件，窗口采用窗框结构给玻璃提供支撑。侧墙外露面采用DF不锈钢板面，侧墙取消焊接附件，提高外侧平整度。
车顶采用大平顶结构车体，两根边梁支撑车顶横梁，其上方铺设波纹顶板，避免了应力集中，减低了车体重量。空调及受电弓区域增加纵梁补强。
端墙采用板梁结构，端墙周圈采用角型梁形成支撑框架，横梁与立柱与外侧框架连接，外敷端墙板。
车体采用欧洲设计理念的不锈钢车体。车体采用欧式不锈钢设计，整车采用激光焊及熔化焊等焊接工艺，符合EN15227、EN12663、VDV152、DVS1612等欧洲标准的要求。车体不锈钢材质采用1.4301/1.4318，碳钢部分选择S355J2W/Q450NQR1。
高强度不锈钢车体。车体强度完全满足EN12663-PⅢ强度标准要求，同时车钩区域压缩机拉伸力达到了1200kN和960kN。
良好的碰撞性能。不锈钢材料主要为SUS301L和06Cr19Ni10奥氏体不锈钢。车体结构强度高，通过车钩与防爬吸能即能满足25公里的碰撞要求，司机室结构不变形，充分保护驾驶员的`人生安全并避免了司机室结构的损坏。
轻量化车体结构。头车车体重6.5吨，中车车体重6.7吨，媲美铝合金车体。
不锈钢车体材质主要采用高强耐候钢Q450NQR1制造牵枕缓，铸钢GS240制造车钩安装座，其余部件采用SUS301L和06Cr19Ni10奥氏体不锈钢制造。
3 不锈钢端墙优化
不锈钢车体端墙将底架、车顶、侧墙完整的连接到一起，共同承受来自各个方向的载荷，在设计的时候要合理布置贯通道和后续分档检修安装等接口。由于不锈钢车体不进行涂装处理，其外墙板平整度不仅影响到车辆的整体外观效果，更作为初始变形的存在而影响到车体承载。变形将会导致外板局部失稳，承载能力下降，外观影响严重，如图2所示。因此端墙外墙板平整度水平是结构设計水平和制造工艺水平的综合表现。
此次优化设计，通过两点措施避免此类问题再次出现，提高了端墙的平面度水平。
（1）优化支撑框架，外敷端墙板。端墙结构为不易变形的墙周圈角型梁形成的支撑框架，横梁与立柱与外侧框架连接，如图3所示。端墙外露蒙板焊接工序为端墙骨架成型后再外敷端墙板，从而减少焊接端墙骨架时对端墙外蒙板产生的热变形，提高端墙平面度水平。
（2）取消焊接附件。基于各系统相关要求，分析附件安装强度需求，在满足各系统使用的条件下取消焊接附件，采用钥匙孔安装代替焊接附件，如图4所示。钥匙孔安装的方案既满足了各系统的安装需求，实现了端墙减少焊接量的目的，达到了从减少焊接变形量的方面提高不锈钢车体端墙平面度的最终目标。
通过此上两种方案，满足强度标准的基础上改善了端墙外墙板平整度水平，从根本上解决了平面度超差的问题，工艺性大大提升，客户对端墙的设计改进十分满意。
4 结语
本文基于不锈钢车体结构分析，通过优化支撑框架，外敷端墙板合取消焊接附件减少焊接变形量的方法提高不锈钢车体端墙平面度，从根本上解决了平面度超差的问题，提升制造工艺性。为在激烈的城轨市场竞争中占领优势，引领地铁车辆技术发展，树立地铁列车发展典范。不锈钢车体的研发和制造及对结构优化的总结，为后续研制项目生产提供了新的方案设计思路和指导经验。
参考文献
[1]严隽耄.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，1992.
[2]赵明花，刘玉名.城市轨道车辆不锈钢车体的研发[J].城市轨道交通研究，2004，7（1）：76-80.