摘要：对于城市轨道车辆车体来说，其材料质量的好坏对于整个车体的安全性有着至关重要 的影响，更是与载客能力、使用寿命、能耗大小等多个方面有着直接的关系。因此，加强对车体材料的合理选择是十分有必要的，一旦选择的车体材料不合适，不仅将会降低车辆的运行效率，还很容易发生运行故障，这就大大增加了车辆维修成本，缩短了车辆的使用寿命。所以，我们在对车体材料进行选择时，要对车体材料质量进行严格的把关，具体根据实际需要，选择合适、优秀的车体材料，确保车辆高效、安全的运行。为此，就对城市轨道车辆车体材料选型进行了研究讨论，并得出以下相关结论，以供参考。
关键词：城市轨道车辆车体材料选型
不锈钢地铁车辆的车体结构除底架外，其余部件材料基本上都采用不锈钢板，其制造工艺方法主要为电阻点焊，车体结构在各个工况下产生的应力、变形和模态、结果表明该不锈钢车体的强度满足要求。车体是车辆结构的主体。车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆外观、寿命和检修制度；车体的重量，则关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式（动拖比）。车体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。故车体选材一开始就成为选择城轨系统时必须同时考虑的诸多重大要素之一。
一、车体材料的选择关系到列车的因素
可以说，车体材料的选用是否合理，对于整个车体的强度与刚度有着直接的关联，更是车辆行驶安全性的有效保障，良好的车体材料，能够有效提高车辆的舒适性以及载客能力，减少车辆维修次数，大大延长了车辆的使用寿命。由此，我们可以看出，车体材料的选择与列车的方方面面有着密不可分的联系。因此，城市轨道车辆车体材料进行选型时，除了要考虑价格因素以外，还要着重考虑到车辆在长期运行过程中，所需要的运营成本和后期维修费用。
二、关于轨道车辆车体材料探讨
1.关于目前我国城市轨道车辆车体选材的倾向问题，目前我国城市轨道交通车辆的车体选材，似乎出现了铝合金热，相比之下在我国地铁车上沿用了30多年的耐候钢有受到冷落的倾向。实际上这三种材料各有特点。就是同一种材料也有不同的牌号、种类和性能，但无好坏可言。材料及车体的结构型式是多种多样而且总是在发展变化的．选材就要扬长避短因材施用。
2.关于车辆轻量化，在人们的印象中，一提起轻量化就联想到减轻车体重量。轻量化应当是对车辆总体而言，车辆上所有构件、设施、设备、材料都要轻量化。车内设备的门窗座倚，电气的配管配线，空润系统的机组、风道、格栅等的轻量化效果，与车体的轻量化是一样的，而为此目的付出的代价和承担的风险可能还会小一些。若能减轻转向架的重量，尤其是簧下重量，那其综合作用就远非减轻车体重最可比了。
3．关于车体轻量化，与车辆轻量化一样，什么材料的车体都应当也都有可能轻量化。轻量化不等于铝台金化。耐候钢车体的轻量化还有很大潜力有待挖掘。
4.关于“耐候钢+局部不锈钢”车体，“耐候钢+局部不锈钢”是在耐候钢车体中的易腐蚀部位采用不锈钢来解决耐候钢车体“不耐腐蚀”的最大弱点，这种做法在国内外都有，由于耐候钢与不锈钢之间有良好的可焊性（焊条采用不锈钢），成形工艺又不存在问题；存在问题，在设计上除了结构稍微复杂点外，并不存在要开发研制问题。因此，城市轨道车辆采用“耐候钢+局部不锈钢”车体，技术上可行．经济上有利。特别是已经决定采用耐候钢车体的轨道车辆，一定要在易腐蚀部位采用不锈钢。
三、不同材料的车体技术性能比较
1.安全性，不锈钢的熔点为1500℃，铝合金的熔点是660℃，铝合金的耐热性仅是不锈钢的44％。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在发生严重火灾情况下，铝合金车体将会很快熔化掉。
2.轻量化，铝合金的比重为2.71 g／cm3，仅是不锈钢的1／3，从理论上讲，铝合金材料更能使车体轻量化。但是，铝合金的抗拉强度不如不锈钢，铝合金抗拉强度274～352 N／mm，而一般不锈钢抗拉强度520～685 N／mm，轻量化不锈钢的抗拉强度达到960～1 200N／mm，是铝合金的2～5倍。而且，铝合金刚度低，其弹性模量为0.71 X 10s N／mm2，是不锈钢（2.06 X l0 N／mm）的约l／3。
3.外观质量，通常情况下，铝合金车体可以根据用户的要求和喜好，选择多样的装饰色彩，具有较高的美观性。而不锈钢车体因为没有经过涂装，其表面只要存在一点点的不平整部分，都会让人们感到不舒服。
4.抵御磕碰、防划伤能力，在这一方面，铝合金车体占有明显的优势，尽管铝合金车体发生碰撞和划伤，也可以很快进行修复。而不锈钢由于自身的特殊性，再加之其薄板材质为拉丝板，一旦出现划痕，就很难消除掉。
5.对车下设备提供的安装空间和布置方式，铝合金型的车体空间非常大，比较适合采用空气管路预装配，或是大线槽布线，同时要注意对其进行整体吊装，充分满足模块化的结构要求。不锈钢车体的板厚较薄，车下空间有限，由于其设备布置并不集中，一般只能采用预留线槽线道的施工方法，其中，无论是线路、还是管路的布置，都显得非常凌乱。
四、不同车体材料的经济性及模态分析
1.采购费计算依据，目前，国内城市轨道车辆采购费一般由车辆制造价格、备品备件、特殊工具、技术文件、设计联络、检验验收、培训、运输税费和保险等费用构成。根据近年来国内城市轨道车辆采购价格的分析，铝合金的平均采购价格约是普通钢车的1.8倍，不锈钢车的采购价格约是普通钢车的1.2倍。铝合金最贵、不锈钢次之、耐候刚造价最低。
2.维修费计算依据，维修费用的多少与车辆的性能、维修量、修程和维修效率以及物价水平有关。在20年使用期内，不锈钢车体的维修费用最低，铝合金车体的维修费高于不锈钢车体，小于碳钢车体，碳钢车体的维修费最高；特别是超过12年后，碳钢车体和铝合金车体的维修费显著增加，在第20年，不锈钢车体的维修费不到1万美元，铝合金车体超过2万美元，碳钢车体达到10万美元以上。
3.模态分析，车体结构的模态是评价列车运行安全性和乘坐舒适性的一个重要参数。在列车运行过程中，若车体模态与转向架的固有频率相差不多，则有可能引起车体的共振。振动的加剧将引起轮轨间作用力剧增，使得乘坐舒适性下降，严重时会危及行车安全。地铁不锈钢车的模态分析包括整备状态和超常状态下的模态分析，两种状态下动载系数和乘员质量的不同造成车体的振动频率也有所不同。
城市轨道交通车辆的车体选材，是关系到运管的“安全、可靠、快速、轻量、经济、适用”的重大因素之一。对耐候钢、不锈钢、铝合金车体的材料和结构特点进行分析、比教．探讨了针对城市轨道交通特点和选择车体材料的问题等。对不同材料车体的发展动向作了介绍。不锈钢车体与铝合金车体各有优势，具体到某一个城市的车辆选型应该综合考虑以上问题，尤其是要考虑到车体选型对本地产业链的影响及本地的人文特色。建议国内城市在车辆选型中采用层次分析法，综合经济、安全、外观等因素综合考虑。建议同一个城市的多条线路在车体选型中应尽量统一，以有利于线网的资源共享。在一个完整的车辆中，车体是非常重要的一个零件部位，因此车体材料选型对于车辆的安全性、经营、车重等方面有着一定的影响。如果选择了优质的车体材料，才会在后期运行中，降低维修费用，进一步提高行车的安全性，为人们提供舒适、良好的乘坐环境。
参考文献：
[1]郭涛.城市轨道交通车辆车体材料的选型分析.2017
[2]袁永利.不锈钢车体与铝合金车体的现状及发展.2017
[3]昊亦.机车车体常用金属材料分析.2017
论文作者:马文波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：车体论文; 车辆论文; 材料论文; 不锈钢论文; 铝合金论文; 轻量化论文; 城市轨道论文; 《基层建设》2018年第32期论文;