理论教育 城市轨道交通系统中腐蚀问题解决方案

城市轨道交通系统中腐蚀问题解决方案

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:普通碳素钢车体使用中腐蚀十分严重,增加了维修的工作量和开支。一般不锈钢车体自重比普通碳素钢可减轻1~2t。在铝制车体结构设计中,车体主要承载构件一般采用大型中空截面挤压铝型材,以提高构件的刚度,充分发挥材料的承载能力,达到最大限度地减轻车体自重。底架侧梁为宽度200mm、高度324mm与车体等长的薄壁中空截面挤压铝型材,壁厚4~6mm。

城市轨道交通系统中腐蚀问题解决方案

车体分有司机室车体和无司机室车体两种。它是容纳乘客和司机驾驶(对于有司机室的车辆)的地方,又是安装与连接其他设备和部件的基础。近代城市轨道车辆车体均采用整体承载的钢结构或轻金属结构,以达到在最轻的自重下满足强度的要求,一般包括底架、端墙、侧墙及车顶等。

城市轨道交通车辆的车体与一般铁路客车有许多相同之处,但由于其特殊的用途,又有其特有的特征:

(1)一般为电动车组,有单节、双节和3节式等,有头车(即带有司机室的车辆)和中间车,以及动车与拖车之分。

(2)由于服务于市内公共交通,在车内的平面布置上有其特征,例如座位少,车门多且开度大,内部服务于乘客的设备较简单等。

(3)重量的限制较为严格,特别是高架轻轨车和独轨车,要求轴重小,以降低线路的工程投资

(4)为使车体轻量化,对于车体承载结构一般采用大型中空截面挤压铝型材,或高强度复合材料,或不锈钢,构成整体承载筒形结构,对车体其他辅助设施尽量采用轻型化材料。

(5)对车体的防火要求严格,特别是运行于地下隧道的地铁车辆,一旦发生火灾后果不堪设想。在车体的结构及选材上采用防火设计和阻燃处理。

(6)对车辆的隔声和减噪有严格要求,以最大限度地降低噪声对乘客和沿线居民的影响。

(7)由于用于市内交通,对车辆的外观造型和色彩都有美化和与城市景观相协调的要求。

一般车体承载结构的重量约占车辆自重的20%~25%,传统的铁路客车车体均采用由普通碳素钢制成的有众多纵、横型材构成的骨架和外包板结构,形成一个筒形薄壳整体承载结构(见图7-7),一般自重达10~13t。普通碳素钢车体使用中腐蚀十分严重,增加了维修的工作量和开支。为了提高车体的耐腐蚀性,延长车体的使用寿命,现在推广应用含铜或含镍铬等合金元素的耐腐蚀的低合金钢材料,可使车体钢结构自重减轻10%~15%。(www.daowen.com)

采用半不锈钢 (包板为不锈钢,骨架为普通碳素钢)或全不锈钢车体,免除了车体内壁涂覆防腐涂料和表面油漆,在保证强度、刚度的前提下,板厚可减小,从而达到车体薄壁化、轻量化,简化了工艺,减轻了重量,同时也提高了使用寿命。一般不锈钢车体自重比普通碳素钢可减轻1~2t。

为了进一步实现车体轻量化,德、日、英等国在近代高速列车、地铁车、轻轨车和近郊客车上采用铝合金车体。由于铝合金的比重仅为钢的1/3,而弹性模量也为钢的1/3,为了充分发挥材料的承载能力,铝制和钢制车体在结构形式上有很大的差异。在铝制车体结构设计中,车体主要承载构件一般采用大型中空截面挤压铝型材,以提高构件的刚度,充分发挥材料的承载能力,达到最大限度地减轻车体自重。全车的底架、侧墙和车顶均采用大型中空截面的挤压铝型材拼焊而成,比之钢制车体焊接工作量减少40%,制造工艺大为简化,重量可减轻3~5t。可保证车体承载结构在使用期内 (25~30年)不维修或少维修。

图7-7 钢制车体

车底架由地板梁、侧梁、枕梁、横梁和牵引梁组成,5块宽度为520mm、高度为70mm与车体等长的地板梁通过两侧的接口拼焊成车地板,每根地板梁由上下翼板、腹板和6块筋板组成中空截面挤压铝型材,各板厚度仅2.5mm。底架侧梁为宽度200mm、高度324mm与车体等长的薄壁中空截面挤压铝型材,壁厚4~6mm。A车底架的前端设有撞击能量耗散区,其上开有3排椭圆孔,当车辆受到意外撞击时,它能产生较大的塑性变形,从而吸收纵向冲击能量,起到保护乘客和车辆的作用。底架的两端还设有牵引梁和横向承梁,用来安装车钩牵引缓冲装置和传递车辆间的牵引力和冲击力。

车体的侧墙,由于左右各有5扇车门和4个车窗,侧墙被分割成6块带窗框、窗下间壁及左右窗间壁或门间壁的分部件,全车共12块,在组装时分别各自与底架、车顶拼接,各块分部件亦为整体的挤压铝型材。

车顶两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝型材,中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成型的车顶板,其长度与车顶等长,车顶组装时仅留下几条与车顶等长的纵向长焊缝。

图7-8为上海地铁车辆铝合金车体断面,它由底架、侧墙、车顶、端墙等组成整体承载的。图7-9为上海地铁车辆铝合金车体外壳。

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