探究輕量化鋁合金地鐵車輛組裝工藝

【摘?要】鋁合金地鐵車輛可滿足車體剛度要求，也是輕量化設(shè)計的的開展方向。鋁合金地鐵車輛的組裝工藝可直接性的決定其運行質(zhì)量及安全性能，是地鐵車輛生產(chǎn)的重要性、關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。本文將基于輕量化鋁合金地鐵車輛的組裝工藝展開探究，以供廣大地鐵車輛生產(chǎn)安裝技術(shù)人員參考。

【關(guān)鍵詞】輕量化;鋁合金;地鐵車輛;組裝工藝

引言

節(jié)能減排、綠色出行的生活理念指導(dǎo)下，對地鐵車輛輕量化設(shè)計及生產(chǎn)的需求愈發(fā)激烈。鋁合金材質(zhì)具有極高的硬度及穩(wěn)定性，其應(yīng)用在輕量化地鐵車輛組裝生產(chǎn)中，可顯著提升地鐵車輛車體的剛度，滿足地鐵運輸安全性、穩(wěn)定性的要求。輕量化鋁合金地鐵車輛組裝工藝的選擇及優(yōu)化，可使車輛結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的應(yīng)力均衡，進一步的實現(xiàn)車體結(jié)構(gòu)的合理性及車體強度的提升，因此對輕量化鋁合金地鐵車輛進行組裝時，需明確清晰的認知各個結(jié)構(gòu)部件連接特點，準確選取合理適用的組裝工藝。

一、輕量化地鐵車輛組裝工藝特點

輕量化鋁合金地鐵車輛車體多由鋁板及實心型材經(jīng)鋁制鉚釘、焊接和點焊等方式組裝連接。其組裝工藝與鋼制地鐵車輛相比，板條與加圓骨架的連接方法不同。輕量化鋁合金車體的板條骨架結(jié)構(gòu)，需采用氣體保護下的溶焊方式進行組裝連接，實心型材平行放置結(jié)構(gòu)需采用自動連續(xù)焊接方式互相連接。輕量化鋁合金地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)可以與多種截面型材有機結(jié)合，且可呈現(xiàn)出極好的鋁合材質(zhì)性能，可極大程度上減少地鐵車輛構(gòu)建材質(zhì)的多元性及復(fù)雜性，簡化地鐵車輛構(gòu)件及車體結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)檢修工作。輕量化鋁合金地鐵車輛還存在鋼底架鋁合金車體的混合型結(jié)構(gòu)，其車體側(cè)墻與需采用鉚接或螺栓的連接方式與車間底架進行連接，這樣可有效規(guī)避熱脹冷縮對車體結(jié)構(gòu)造成的影響，還可以優(yōu)化車體校正工序。輕量化鋁合金地鐵車輛可顯著降低其自身重量，以此實現(xiàn)地鐵車輛的行駛速度提升、運行能量消耗降低，同時也減輕了車輛行駛對線路軌道的磨耗及沖擊。而輕量化鋁合金地鐵車輛自身還具有耐腐蝕性好、節(jié)能節(jié)料、制造周期短、檢修周期長及生產(chǎn)成本降低等特點。

二、輕量化鋁合金地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)組裝工藝

（一）客室門角結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛的客室門角多是由底架邊梁加工而成，該區(qū)域是應(yīng)力集中領(lǐng)域，輕量化車體減重較多，因此其客室門角處的應(yīng)力較大。設(shè)計有內(nèi)藏門的輕量化鋁合金地鐵車輛的客室門角是外露的，需用打膠密封組裝工藝對其進行固定密封，值得注意的是，密封膠表面禁止噴涂油漆，以免出現(xiàn)膠縫顏色與車體油漆顏色的不協(xié)調(diào)、不一致現(xiàn)象，影響輕量化鋁合金地鐵車輛的整體美觀效果。輕量化鋁合金地鐵車輛設(shè)計可選用鍛造鋁合金的獨立性客室門角，提高客室門角的剛度、強度和穩(wěn)定性。

（二）緩沖梁結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛緩沖梁蓋結(jié)構(gòu)板多采用三塊板材焊接而成，因此存在較多的焊縫。而且厚板型材也容易因T形連接而產(chǎn)生分層現(xiàn)象，造成緩沖梁蓋板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品報廢或返工。可將常態(tài)型材調(diào)整為雙 T 型的型材，將其對折成型，可使焊縫降至低應(yīng)力區(qū)，提高焊縫疲勞強度。

（三）牽引梁及前端邊梁結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛設(shè)計為前裝式車鉤可以省去車鉤過渡板裝置，以此可降低不少于 100 kg 的重量。受地鐵車輛其他裝置的影響，前裝式車鉤安裝區(qū)域有限，而其牽引梁間距是不能縮減的，因此牽引梁焊縫受到車鉤力彎矩的較大應(yīng)力。可采用調(diào)整牽引立梁位置、延長型材的組裝工藝，轉(zhuǎn)移牽引梁焊縫至低應(yīng)力區(qū)域，以此滿足設(shè)計及使用的要求。前端邊梁需滿足碰撞強度的需要，因此其粘接膠縫多而雜亂，致使地鐵車輛外觀美感大打折扣，可采用雙層型腔的工藝組裝前端邊梁斷面，同時采用導(dǎo)流罩包裹前端邊梁工藝方式，以此減少膠縫、規(guī)則膠縫，提升地鐵車輛的整體外觀效果，

（四）車體設(shè)備組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛車體底架部位的設(shè)備，可經(jīng)由懸掛梁連接至邊梁，同時設(shè)備運行時產(chǎn)生的振動能量可在其傳播中經(jīng)懸掛梁、邊梁、車體側(cè)墻和車體地板等多層次的消減，降低地鐵乘客可感知的振動感。輕量化鋁合金地鐵車輛需選擇分區(qū)式的組裝工藝對其底架部位的設(shè)備、線纜、管路等進行布置，實現(xiàn)其運行的互不干擾，值得注意的是，對分區(qū)組裝布置時，需保持線纜、設(shè)備等的分區(qū)清晰準確、布置整潔有序，這樣可方便后續(xù)的設(shè)備維護檢修工作，而且還很大程度上提升了底架部位的整體美觀性。輕量化鋁合金地鐵車輛的地板部位是不需承載重型設(shè)備的，因此其C型槽的設(shè)置數(shù)量可大量減少，并通過對型材筋板布置、壁厚縮減等方式對地鐵車輛進一步減重。

（五）型材斷面組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛頂蓋多采用雙層中空鋁型材，具有極高的整體剛度，而且具有較為理想的保溫及隔聲效果。輕量化鋁合金地鐵車輛頂蓋邊梁與長梁功能集中整合于同一根型材，進而減少了焊接接頭及焊接量。輕量化鋁合金地鐵車輛側(cè)墻板型材內(nèi)部的三角斜筋工藝可調(diào)整為直筋工藝，同時可采用三角斜筋工藝組裝車輛座椅。輕量化鋁合金底架結(jié)構(gòu)可采用邊梁懸掛組裝工藝處理，進而優(yōu)化重型設(shè)備C型材的組裝工藝，而且僅需在中央線槽的組裝處保留C型材，這樣的組裝工藝下不僅可減少型材種類、數(shù)量，還能優(yōu)化型材筋板布置、壁厚等進而實現(xiàn)地鐵車輛冗余重量的降低。輕量化路合金地鐵車輛底架部分的邊梁、枕梁等構(gòu)建也需采用輕量化設(shè)計及組裝工藝，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)布置及型材選用，同樣達到了地鐵車輛車體重量降低的效果。

總結(jié)

輕量化鋁合金地鐵車輛符合節(jié)能減排、綠色出行的生活思維，同時也能滿足地鐵運輸安全性，穩(wěn)定性的要求，其組裝工藝的選擇及優(yōu)化，可顯著提升地鐵車體結(jié)構(gòu)的合理性及車體強度，簡化地鐵車輛構(gòu)件及車體結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)檢修工作。因此需確清晰的認知客室門角結(jié)構(gòu)、緩沖梁蓋結(jié)構(gòu)、牽引梁結(jié)構(gòu)及底架設(shè)備等的連接要求及特點，進而選取適宜的組裝工藝，提升輕量化鋁合金地鐵車輛的車體強度和運行穩(wěn)定性

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作者簡介：

石巍（1981.2.7），男，漢族，山東省青島市，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：動車組或地鐵結(jié)構(gòu)組裝方向。

（作者單位：青島中車電氣設(shè)備有限公司）