摘要：地铁车体普遍采用铝合金型材焊接而成的筒形承载结构，地铁车体需设置8-10门口，以适应快速上下乘客。公司某地铁项目车体采用了一体式侧墙结构，该侧墙在结构设计、运用效果等方面完全满足分体侧墙模块组成的要求，并有一些优点值得推广。
关键词：结构设计，一体式侧墙
引言
早期车体侧墙组成设计时，为设置多个门口，侧墙由分体的模块组成，在车体组成工序依次安装，每两个分体的模块形成一个门口。分体模块侧墙结构保守，占用焊接工装多，工序数量多，侧墙模块组焊周期长，且侧墙门口尺寸精度较低，分块模块组成的侧墙外侧焊缝采用自动焊接经济性差，一体式侧墙设计方案呼之欲出。一体式侧墙设计结构，在原分体模块侧墙基础上，将门口上方型材与侧墙分块型材组装焊接成一体，从而在结构上形成了一个整体。
1、结构设计
铝合金车体结构，由底架组成、侧墙组成、车顶组成、端墙组成、司机室等组装而成筒形承载结构。一体式侧墙在车体中的强度和刚度可以满足车辆设计要求，下面以采用一体式侧墙的某地铁车体的强度和刚度分析加以说明。
参考EN12663标准中P-Ⅲ车辆类型相关载荷要求确定车体静强度计算工况，其中车钩处拉伸载荷高于标准要求，车钩处纵向压缩载荷800kN，车钩处纵向拉伸载荷640kN。
1.1强度、刚度计算
根据GB/T 7928-2003《地铁车辆通用技术条件》标准要求：在最大垂向载荷作用下，车体底架边梁静挠度不超过两转向架支撑点之间距离1‰。
最大垂向载荷（LC05）下，底架边梁型材中部的垂向位移为11.9mm，如图3所示，小于车辆定距12600mm的1‰，车体刚度满足设计要求。
（b）底架边梁垂向位移云图
图3 最大垂向载荷下车体垂向位移云图（mm）
静强度要求：所有计算工况下，计算应力不应超出相应材料的许用应力。图4强度位移、应力云图。
（b）整车应力云图（MPa）
图4 强度位移、应力云图。
1.2计算结论
通过有限元计算分析得知：
1）刚度：采用一体式侧墙的该地铁车车体在最大垂向载荷作用下，底架边梁型材中部的垂向位移为11.9mm，小于车辆定距12600mm的1‰，车体刚度满足设计要求。
2）静强度：采用一体式侧墙的该地铁车车体车在所有计算工况下，车体的计算应力均未超过相应材料的许用应力，满足静强度要求。
2、一体式侧墙吊运可行性
一体式侧墙由组成模块和侧墙上边梁组成，侧墙自身开设的多个门口，相对侧墙整体单元是缺口，在侧墙阶段结构存在不稳定性。一体式侧墙在制作吊运过程中的强度和刚度满足侧墙吊运要求，下面以采用一体式侧墙吊运过程中的强度和刚度分析加以说明。
2.1、一体式侧墙计算
一体式侧墙5门口吊装位移、应力云图，图6门口（5门口）吊装计算结果。
图5 门口（5门口）吊装计算结果
2.2、吊运结论
通过有限元计算分析得知：
1）5点起吊时最大位移42.909mm，最大应力81.742MPa。
2）4点起吊时最大位移40.851mm，最大应力84.794MPa。
3）一体式整体侧墙吊运时，头车侧墙5个门口的采用5点吊运，中间车侧4个门口的采用4点吊运。吊运时门口下部开口适当增加工艺支撑。
3、结论
铝合金一体式侧墙相比于分体模块组成侧墙的车体，具有一些值得推广的优点。
3.1侧墙自带挠度满足了车体的需求
一体式侧墙结构使侧墙自带挠度，侧墙型材通过侧墙组焊工装定位基准块定位和受力，侧墙组焊工装定位基准块的预制挠度通过工装液压力传递到侧墙上，自动化焊接后保留一定的挠度值。
3.2车体装配效率更高
一体式侧墙通过专用吊具一次性吊装，与底架装配，门口尺寸基本上不需要反复调整，作业时间缩短30%以上，劳动强度降低50%。
3.3侧墙与车顶焊缝实现了自动焊
分体模块与车顶装配的焊缝位置相对更低，且分体模块长度长的不超过3米，短的不足1米，采用自动焊需要频繁的起弧收弧，自动焊优势体现不出来。一体式侧墙结构满足自动焊接的条件。
参考文献：
1. 李思等.基于ANSYS的B型地铁车体分析及强度研究 工艺设计改造及检测检修2017年3月,第5期
2．张立博等.铝合金地铁车体侧墙制造关键点研究 铁道机车车辆 第34卷,第3期
3．张明伟等. B型地铁铝合金车体柔性化制造 金属加工 2013年,第11期
论文作者:杨玉喜,杜建强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：体式论文; 车体论文; 应力论文; 门口论文; 位移论文; 刚度论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第23期论文;