一种低地板有轨电车端墙结构设计

王琛 关显涛

【摘 要】本文主要阐述一种低地板有轨电车碳钢车体端墙结构设计，并对该端墙材料特性、车体结构组成、端墙结构、端墙焊接方法、端墙与车体连接以及端墙的内装设备安装进行说明。

【关键词】低地板;有轨电车;端墙结构;设计

1 前言

低地板有轨电车作为新型现代城市轨道交通车辆，具有节能环保、工期短、噪音低、能够运行在城市狭小地带，并兼具城市观光功能等特点。目前，我国多地开始规划现代有轨电车线路，市场应用前景广阔。碳钢车体具有制造成本低，便于维护，检修规范成熟等特点，在我国城市轨道车辆领域仍有较大市场[1]。本文所述端墙结构采充分考虑车体结构合理化设计，适量减薄端墙，在确保有足够的强度和刚度的前提下实现轻量化。

2 端墙材料

2.1 S500MC材料特点

端墙结构材料均采用冷成型用高屈服强度热连轧钢，牌号为S500MC，S表示结构，500表示屈服强度不小于500Mpa化学成分和机械性能符合EN 10149-2-2013标准，在高应变率的环境下韧性增大，延展性提高，具有良好应变率效应[2]，使其成为适合城轨车辆轻量化、高强度要求的理想材料。

3 车体结构

本文介绍的低地板有轨电车车辆编组为：–Mc1+Tp+Mc2–，Mc1、Mc2模块为带司机室动车;Tp模块为无司机室带受电弓拖车。

4 端墙结构设计

端墙位于车体两端。端墙与顶棚、侧墙及底架呈筒状结构。端墙满足EN 12663-1：2010+A1：2014中车钩拉、压载荷+垂向载荷等各种工况要求。

4.1 端墙结构组成

本文端墙采用模块化设计，由端墙（左）、端墙（右）及端墙（上）组成。整体框架包括立柱、侧立柱、大横梁、加强梁及蒙皮等。端墙以车辆纵向中心对称，详见图1。

4.1.1 端墙内部框架

端墙内侧通道呈“π”形，由两侧的立柱与上方大横梁构成。立柱上端与大横梁连接，下端落在底架盖板。

以往端墙立柱采用C形梁，需折弯加工，制造难度高。本文端墙立柱采用帽形梁，为直立柱，翻边扣于蒙皮，与蒙皮形成封闭腔体，此结构支承、传递上部结构载荷及固定蒙皮能力优于开放式立柱。

大横梁是连接端墙框架的重要部件，其下平面连接立柱顶部;翻边紧贴上、左、右蒙皮拼接处，固定蒙皮拼缝。

大横梁与立柱间焊接补强组件。通道下部用门角柱补强。

4.1.2 端墙外部框架

端墙外侧框架整体呈鼓型，两个侧立柱上端与顶棚连接，下端与底架连接。此端墙针对双风道设计;用单件代替补强组件，极大程度减少蒙皮热变形。

4.1.3 框架补强

立柱与侧立柱、立柱与门角柱之间分布补强梁，辅助支撑端墙框架与蒙皮。

4.1.4 预埋

侧立柱、立柱与大横梁分布垫块，为端部内饰和内、外折棚安装提供预埋。

4.1.5 风道安装

端墙设置双风道。车内侧，采用螺栓固定法兰，连接主风道;车外侧， 用卡箍连接的方式连接软风道，保证整车通风的连续性。

4.2 端墙组焊

端墙组焊满足EN15085标准。点焊的钢结构平面度比弧焊好，尽可能采用点焊，减少焊接变形，保证蒙皮平整度。

4.2.1蒙皮组焊

由于双面点焊的焊点外观质量优于单面点焊[3]，本端墙结构蒙皮与框架采用双面点焊，在胎具上按装配尺寸将蒙皮摆好，卡紧、固定，依次将各框架零件与蒙皮点焊。

4.2.2 框架组焊

端墙框架主要采用弧焊的方式，将立柱、加强梁、侧立柱及大横梁端部连接。

4.3 端墙与车体连接

端墙与顶棚、底架、侧墙均采用焊接方式连接。

4.3.1 端墙与顶棚连接

车内侧，侧立柱、小纵梁、内板与顶棚方钢采用角焊连接;车外侧，外蒙皮与顶棚方钢采用角焊连接并涂抹密封胶。

4.3.2 端墙与侧墙连接

端墙侧立柱与侧墙立柱通过连接座连接，焊缝长度不受组装公差影响，焊接牢固。

4.3.3 端墙与底架连接

车内侧，端墙侧立柱、立柱与底架角焊连接;车外侧，端墙外蒙皮与底架对接焊连接并涂抹密封胶。

4.4.1端部内饰安装

端部内饰分左、右、上三大部分。本文端墙内板与顶板间增加适调整垫即可安装紧固件，完成内饰与钢结构连接。端墙柱间距考虑贯通道净通过的设计要求，保证内饰安装后与贯通道的协调性、美观性。

4.4.2 贯通道安装

该低地板有轨电车采用折棚式贯通道，内折棚通道宽度不低于1400mm，通过高度不低于2100mm，极大拓宽了贯通道内部空间。

折棚与端墙钢结构通过螺钉连接，外折棚框插入橡胶连接框，橡胶连接框紧贴蒙皮，并在其四周涂抹密封胶进行二次密封，保证密封性。内折棚安装螺钉穿透内饰翻边、蒙皮、垫块完成安装。

5 結束语

本文阐述的低地板有轨电车端墙结构在保证足够的刚度和强度的基础上，从碳钢车体轻量化设计的角度出发进行设计，采用高强度碳钢材料，运用高度集成化的模块设计，精简端墙与大部件的接口结构，为有轨电车车体设计研发积累了经验。

参考文献：

[1]杜彦品. 基于铁路客车碳钢车体的轻量化提升与应用[D]. 四川：西南交通大学，2017.

[2]陈刚，王青权，杜洪军. S500MC钢动态力学性能试验研究[J]. 铁道技术监督，2019（47）：27-30.

[3]宁海石 韩晓辉. 轨道车辆碳钢车体双面自动点焊与自动单面点焊工艺对比[J]. 金属加工（热加工）.2013（6）：46-48.