探究轻量化铝合金地铁车辆组装工艺

【摘 要】铝合金地铁车辆可满足车体刚度要求，也是轻量化设计的的开展方向。铝合金地铁车辆的组装工艺可直接性的决定其运行质量及安全性能，是地铁车辆生产的重要性、关键性环节。本文将基于轻量化铝合金地铁车辆的组装工艺展开探究，以供广大地铁车辆生产安装技术人员参考。

【关键词】轻量化;铝合金;地铁车辆;组装工艺

引言

节能减排、绿色出行的生活理念指导下，对地铁车辆轻量化设计及生产的需求愈发激烈。铝合金材质具有极高的硬度及稳定性，其应用在轻量化地铁车辆组装生产中，可显著提升地铁车辆车体的刚度，满足地铁运输安全性、稳定性的要求。轻量化铝合金地铁车辆组装工艺的选择及优化，可使车辆结构及构件的應力均衡，进一步的实现车体结构的合理性及车体强度的提升，因此对轻量化铝合金地铁车辆进行组装时，需明确清晰的认知各个结构部件连接特点，准确选取合理适用的组装工艺。

一、轻量化地铁车辆组装工艺特点

轻量化铝合金地铁车辆车体多由铝板及实心型材经铝制铆钉、焊接和点焊等方式组装连接。其组装工艺与钢制地铁车辆相比，板条与加圆骨架的连接方法不同。轻量化铝合金车体的板条骨架结构，需采用气体保护下的溶焊方式进行组装连接，实心型材平行放置结构需采用自动连续焊接方式互相连接。轻量化铝合金地铁车辆车体结构可以与多种截面型材有机结合，且可呈现出极好的铝合材质性能，可极大程度上减少地铁车辆构建材质的多元性及复杂性，简化地铁车辆构件及车体结构的保养检修工作。轻量化铝合金地铁车辆还存在钢底架铝合金车体的混合型结构，其车体侧墙与需采用铆接或螺栓的连接方式与车间底架进行连接，这样可有效规避热胀冷缩对车体结构造成的影响，还可以优化车体校正工序。轻量化铝合金地铁车辆可显著降低其自身重量，以此实现地铁车辆的行驶速度提升、运行能量消耗降低，同时也减轻了车辆行驶对线路轨道的磨耗及冲击。而轻量化铝合金地铁车辆自身还具有耐腐蚀性好、节能节料、制造周期短、检修周期长及生产成本降低等特点。

二、轻量化铝合金地铁车辆车体结构组装工艺

（一）客室门角结构组装工艺

轻量化铝合金地铁车辆的客室门角多是由底架边梁加工而成，该区域是应力集中领域，轻量化车体减重较多，因此其客室门角处的应力较大。设计有内藏门的轻量化铝合金地铁车辆的客室门角是外露的，需用打胶密封组装工艺对其进行固定密封，值得注意的是，密封胶表面禁止喷涂油漆，以免出现胶缝颜色与车体油漆颜色的不协调、不一致现象，影响轻量化铝合金地铁车辆的整体美观效果。轻量化铝合金地铁车辆设计可选用锻造铝合金的独立性客室门角，提高客室门角的刚度、强度和稳定性。

（二）缓冲梁结构组装工艺

轻量化铝合金地铁车辆缓冲梁盖结构板多采用三块板材焊接而成，因此存在较多的焊缝。而且厚板型材也容易因T形连接而产生分层现象，造成缓冲梁盖板结构产品报废或返工。可将常态型材调整为双 T 型的型材，将其对折成型，可使焊缝降至低应力区，提高焊缝疲劳强度。

（三）牵引梁及前端边梁结构组装工艺

轻量化铝合金地铁车辆设计为前装式车钩可以省去车钩过渡板装置，以此可降低不少于 100 kg 的重量。受地铁车辆其他装置的影响，前装式车钩安装区域有限，而其牵引梁间距是不能缩减的，因此牵引梁焊缝受到车钩力弯矩的较大应力。可采用调整牵引立梁位置、延长型材的组装工艺，转移牵引梁焊缝至低应力区域，以此满足设计及使用的要求。前端边梁需满足碰撞强度的需要，因此其粘接胶缝多而杂乱，致使地铁车辆外观美感大打折扣，可采用双层型腔的工艺组装前端边梁断面，同时采用导流罩包裹前端边梁工艺方式，以此减少胶缝、规则胶缝，提升地铁车辆的整体外观效果，

（四）车体设备组装工艺

轻量化铝合金地铁车辆车体底架部位的设备，可经由悬挂梁连接至边梁，同时设备运行时产生的振动能量可在其传播中经悬挂梁、边梁、车体侧墙和车体地板等多层次的消减，降低地铁乘客可感知的振动感。轻量化铝合金地铁车辆需选择分区式的组装工艺对其底架部位的设备、线缆、管路等进行布置，实现其运行的互不干扰，值得注意的是，对分区组装布置时，需保持线缆、设备等的分区清晰准确、布置整洁有序，这样可方便后续的设备维护检修工作，而且还很大程度上提升了底架部位的整体美观性。轻量化铝合金地铁车辆的地板部位是不需承载重型设备的，因此其C型槽的设置数量可大量减少，并通过对型材筋板布置、壁厚缩减等方式对地铁车辆进一步减重。

（五）型材断面组装工艺

轻量化铝合金地铁车辆顶盖多采用双层中空铝型材，具有极高的整体刚度，而且具有较为理想的保温及隔声效果。轻量化铝合金地铁车辆顶盖边梁与长梁功能集中整合于同一根型材，进而减少了焊接接头及焊接量。轻量化铝合金地铁车辆侧墙板型材内部的三角斜筋工艺可调整为直筋工艺，同时可采用三角斜筋工艺组装车辆座椅。轻量化铝合金底架结构可采用边梁悬挂组装工艺处理，进而优化重型设备C型材的组装工艺，而且仅需在中央线槽的组装处保留C型材，这样的组装工艺下不仅可减少型材种类、数量，还能优化型材筋板布置、壁厚等进而实现地铁车辆冗余重量的降低。轻量化路合金地铁车辆底架部分的边梁、枕梁等构建也需采用轻量化设计及组装工艺，优化其结构布置及型材选用，同样达到了地铁车辆车体重量降低的效果。

总结

轻量化铝合金地铁车辆符合节能减排、绿色出行的生活思维，同时也能满足地铁运输安全性，稳定性的要求，其组装工艺的选择及优化，可显著提升地铁车体结构的合理性及车体强度，简化地铁车辆构件及车体结构的保养检修工作。因此需确清晰的认知客室门角结构、缓冲梁盖结构、牵引梁结构及底架设备等的连接要求及特点，进而选取适宜的组装工艺，提升轻量化铝合金地铁车辆的车体强度和运行稳定性

参考文献：

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作者简介：

石巍（1981.2.7），男，汉族，山东省青岛市，大学本科，助理工程师，研究方向：动车组或地铁结构组装方向。

（作者单位：青岛中车电气设备有限公司）