铁道车辆车体的轻量化和高刚度化技术

文章从车体轻量化的目的和技术发展入手,以新干线车辆的车体为实例,介绍车辆设计轻量化、高刚度技术、铝型材与轻量化材料的应用技术等。并阐述在确保车体强度、刚度及车体结构符合设计的前提下,解决有效应用轻量化材料的技术问题。     

难燃性镁合金在车辆车体结构上的应用

本文介绍新干线电动车组为实现进一步轻重化亟待解决的课题以及应用难燃性镁合金的可能性,并阐述了为将镁合金应用于车体结构件,试制出难燃性镁合金。研究其金属组织特征、机械性质、可加工性以及制作空心挤压型材的可能性,还有焊接、接合技术方面的结果。     

阻燃性镁合金在铁道车辆车体上的应用

当下,为进一步实施列车提速,要求铝合车辆更轻量化,在铁道车辆车体结构上应用阻燃的高强度镁合金是一种可选择途径.本文集中归纳了车体上应用阻燃性镁合金的研究项目,就材料强度、可加工性、可焊性、组装性等车体制造工艺做了深入调查,并采用阻燃性镁合金制作了1 m长现车尺寸的模型车体进行了确认.文章对上述研究成果和合金开发、空心型...     

日立公司高速铁道车辆制造技术的新进展

本文介绍了3个阶段日本新干线电动车组的技术进步:一:在上世纪70～80年代前半期,日本新干线提速到200 km/h。解决了许多提速相应的技术课题,如X立柱薄板车体、分散式换气空调装置、气密结构、FEM解析技术等。二:在80年代～本世纪初,新干线电车进一步高速化,其运营时速达到270 km。作为其轻量化技术,开发了铝合金挤压型材的轻量化车体,工艺上经历了从点焊到各种弧焊,提高了生产技术水平,开发了车辆气密疲劳试验装置,对车辆设计和车体补强验证发挥了重要作用。三:新世纪的新干线电动车组,其时速提高到300km。出现了许多新式电车,开发了可以进行噪声源分离测定的装置。对于现在大量生产的铝双壳车体结构,已经采用FSW(摩擦搅拌结合)技术广为生产。这些新干线电车的高速、轻量化技术,也将对欧洲高速铁路的发展产生重要影响。     

轻金属新材料的探索

在铁道车辆领域,为了进一步追求节能和高速化,车体的轻量化已成为重要课题。目前,作为轻金属的铝合金被广泛使用。为进一步推进轻量化,科学家们正在深入研究提高铝合金强度的方法以及比铝合金更轻的镁合金的应用。本文利用轻金属系新材料应用于车体的研究,介绍了铝合金的改善特性和作为新材料的镁合金,以及轻金属新材料今后的发展方向。     

日本新干线N700系电动车组车体倾摆系统

介绍了日本新干线N700系电动车组空气弹簧上升式车体倾摆系统的基本结构和性能.     

铁路客车车体结构材料的演变与展望

阐述了铁路客车车体结构材料所需性能,描述了传统车体结构材料与制造技术的演变历程,介绍了纳米组织控制铝合金、阻燃镁合金、高性能复合材料等新型轻量化材料的研发与应用。提出我国应加强新型轻量化材料在铁路车辆上的应用研究,全面推动新型轻量化材料在轨道交通领域的革命性发展。     

高速铁道车辆用阻燃性镁合金的研究

在铁道机车车辆方面迫切需要通过车辆轻量化以实现节能。近年来,铁道综合技术研究所正在致力于将镁合金应用于车辆零件研究。镁相比于正在应用于车体及各种零件的轻金属材料铝合金而言,其密度小,其应用存在诸多困难。本文首先介绍了阻燃性镁合金面向车体结构应用的必要性、阻燃性镁合金的特点以及制作成车体结构必要的加工技术,另外,阐述了难燃性镁合金材料的加工、焊接、接合技术的基础研究成果。     

车辆侧面碰撞时车体变形评价

介绍了评价中间车端部结构防侧面碰撞性的方法.通过对电动车组轻量化不锈钢车体结构及接合部位实型体的冲击试验,评价了端部结构的变形和防撞性,并采用有限元分析进行验证.结果表明,这些方法是有效的.     

用难燃性镁合金制作新干线车辆用座椅

由于环保、高速化及提高能源利用率的要求，新干线车辆必须继续进行大幅度的轻量化工作。由于车辆结构措施已基本上难以满足上述要求，为进一步轻量化，采用新型原材料势在必行。在这样的背景下，经“不燃性”燃烧试验认证的镁合金挤压型材（试验序号：车材燃试15—189K）有望作为铁道车辆结构新材料予以普及。瞄准该材料在铁道车辆上的应用，日本有10家机构和企业联手，开展不燃性镁合金在铸造工艺、挤压成型、冲压加工、深冲加工、焊接工艺、表面处理等方面的研究。通过综合这些已有技术，开发铁道车辆用零件，进行性能评价（包括座椅、间隔门、行李架、窗框等4项）。本文介绍车辆用这类座椅的研发过程。     

新干线车辆车体的强度和安全性评价

介绍了日本新干线车辆的开发概况、车体所用材料与结构,以及作用于车体的载荷、强度评价疗法、车体应力的解析、材料许用应力的选取和强度评价步骤等。     

基于复合材料应用和结构优化的车体轻量化关键技术

车体轻量化设计是实现高速动车组高水平轻量化的必然选择。通过对高速动车组车体质量占比、车体组成结构质量占比情况进行分析，明确了车体轻量化设计的必要性。对比6000系与7000系铝合金车体牵引梁的结构性能发现，7000系铝合金牵引梁在结构安全系数提升的情况下，牵引梁壁厚减少2.0～4.0 mm，质量减轻约7.5%。对比复合材料与传统金属材料的性能差异，系统介绍复合材料在高速动车组的应用情况、“积木式”试验验证及无损检测方法等，并阐述了复合材料面临的结构强度和适应性问题。以某型动车组车体为例进行结构优化设计，在满足车体结构静强度、疲劳强度、模态等性能要求的前提下，车体结构质量由10.35 t降至8.88 t，质量减轻约14.2%；并采用新技术实现车窗、座椅、电器柜、空调系统等车上设备设施的轻量化。     

轻轨车辆的制造

根据庞巴迪运输部德国车辆制造有限公司（ＤＷＡ）轻轨车设计开发、车体模型制作与试验等课题研究情况，进一步介绍如何实现车体轻量化结构、防撞击设计、防火安全及采用的先进的焊接技术。     

引人注目的高速轻型车辆

“中华第一路”——广深准高速铁路已经开通。集各种高新技术于一体的新一代高速、准高速机车车辆奔驰在神州万里铁道线上的日子,已不再遥远。 随着车辆的高速化,轨道承受的负荷及能耗将增大,解决这类问题的有效途径是使车辆轻量化。使车辆轻量化的方法有多种——改进车辆结构、缩小尺寸、采用高性能材料等等。目前,日本新干线高速电动车辆,法国TGV、德国ICE列车等采用不锈钢、铝合金、复合材料,使车体大幅度较量化,取得了显著效益。     

小型化磁浮车辆车体结构轻量化设计

根据旅游观光列车的结构性能需求,文章以长沙磁浮快线车辆为基础进行了小型化和轻量化设计,简要介绍了小型化磁浮车辆车体结构的轻量化设计思路,对车体结构采取了系统的减重措施,并对一些强度不足和存在安全风险的部位进行了优化,同时对优化后的车体方案进行了强度校核,最终得到一种高度轻量化的小型化磁浮车辆车体。     

城市轨道车辆不锈钢车体的研发

介绍了城轨车辆轻量化不锈钢车体的发展、研制概况,及其车辆外板、骨架结构及不锈钢材的特点.以天津滨海线不锈钢车的研发实例,介绍了该类车的主要技术指标及关键技术.车体结构的无涂装、免维修、轻量化及耐腐蚀能力强等特点,使不锈钢车具有广阔的应用前景.     

日本E2系新干线电动车

介绍日本Ｅ２系新干线电动车的开发经过和有关技术情况，着重介绍该车性能特征车体及设备布置。     

日本新干线300系电动车铝制车体结构设计构思

较详细地介绍了日本３００系高速电动车车体结构的设计构思以及所取得的成果。对３００系电动车和既有线电动车的车体结构的各种性能参数，如车体的高度，重量，重心高度，刚度以及侧墙的结构型式等进行了比较，并提出了今后需要研究的课题。     

日本E3系新干线电动车

介绍秋田新干线与既有线Ｅ３系电动车的开发经过、主要技术参数、车体和设备布置及分解连接装置。     

160 km/h动力集中电动车组拖车车体钢结构研制

在介绍160 km/h动力集中电动车组拖车研究背景的基础上,分别从侧墙、车顶、端墙、底架4个方面阐述160 km/h动力集中电动车组拖车的车体钢结构设计。重点分析该车体对原型车的主要改进,包括车体结构防腐蚀性提升、平面度提升及外观优化、车体设计更加模块化和轻量化、车体强度及模态提升。采用有限元方法,对所设计车体钢结构开展仿真验证,并对研制的车体样车开展强度、刚度方面的试验验证。