中车大连机车车辆有限公司城铁分公司 辽宁大连 116052
摘要：随着我国经济的的快速发展和技术的进步，社会对交通工具的安全性关注也越来越高。这就为车体设计及制造质量提出了更高的要求。为此，本文详细探讨了实验室中水质检测的质量控制和质量保证的主要内容，旨在保证城铁车辆车体的设计质量。
关键词：城铁车辆；车体结构变化；设计探析
车体是车辆的主要载荷支撑结构组成，它位于车辆悬挂及走行装置的上方。车体作为高速列车的主要承载部件，服役环境复杂，载荷冲击剧烈，进而对高速列车的运行安全性、舒适性、环保性及经济性产生显著影响。高速列车车体设计应在保证足够的强度与刚度、优良的振动与疲劳特性的前提下，提升高速列车车体气动性能，减轻高速列车车体重量，并能够在异常冲击情况下，对乘客提供安全防护。
1 城铁车辆车体结构变化设计目标
高速列车车体气动设计时,需要考虑的因素繁多,各种设计要素和气动性能之间相互关联、相互制约。高速列车车体气动设计应在满足《高速列车空气动力学性能计算和试验暂行规定》的前提下,在诸多设计因素之间寻求不同气动性能之间的平衡,以求达到最佳的设计效果。为此,需要确定高速列车气动设计的原则性目标,即在切实保障安全性的前提下,提升乘坐舒适性,同时兼顾环保和节能要求,实现以人为本的根本目标。
1.1安全性能
安全性能是设计中需要考虑的首要因素,任何性能的提升都不允许以安全性能为代价。在列车运行过程中,高速运行的列车与静止的地面和周边设施以及线路上运行的其它列车相互影响,形成复杂的流固稱合效应,对列车自身的安全和周边设施及行人的安全均带来不良影响。对列车自身安全的影响主要包括气动升力、交会侧向力及横风对运行稳定性的影响、表面压力及交会压力波对车体强度的影响等;对周边设施以及行人安全的影响包括列车隧道稱合效应对隧道设施的影响、列车风对路边设施及行人的影响等。高速列车车体气动设计,要将这些对列车自身和周边设施及行人带来安全隐患的性能提升放在首要位置予以考虑,据此分析设计改进的方向和措施。
1.2舒适性能
随着列车速度的提高,乘客的综合舒适度问题变得日渐突出。对高速列车舒适度产生影响的空气动力学因素主要有车内噪声、车体局部结构及车内设备振动、列车交会引起的车内压力波动等,以及交会压力波或侧向力对列车平稳性造成的不利影响。高速列车车体气动设计,要着重考虑减小车体气动噪声、减小交会压力波幅值及车内压力波动,全力提高乘客的综合舒适度。
1.3环保性能
纵观高速列车的发展历史,列车的设计始终是整个线路-车辆系统的有机组成部分,列车对环境的影响适应性问题,一直受到各国的高度关注。高速列车的气动性能对环境的影响包括气动噪声、隧道出口的微气压波等,需要通过详实的论证和试验,力争以最小的环保代价实现运行速度的最大提升。如何克服这一矛盾,正是高速列车车体气动设计需要考虑的另一课题。
1.4经济性能
在地表稠密大气层中运行的高速列车,其运行阻力包括机械阻力、动量损失阻力和气动阻力。机械阻力基本上与列车运行速度无关,动量损失阻力与列车运行速度成正比,而气动阻力与列车运行速度的平方成正比。随着列车运行速度的提高,气动阻力増加最快,其在总阻力中所占的比重也变大。当列车运行速度超过200km/h,尤其是达到300km/h时,列车需要克服的阻力主要来自于周围空气介质。高速列车运行阻力的増加,成倍地提高了高速列车对牵引功率的需求。从节能降耗的角度看,单单依靠提升牵引功率来解决问题,显然是不科学的,应该同时考虑降低运行阻力,特别是气动阻力。减阻设计已经成为高速列车设计研发的主要课题。深入了解高速列车的气动阻力特性,并提出有效的减阻措施,可以降低高速列车的能耗,具有重要的王程意义。
2 门口位置对车体弯曲刚度的影响
车体的弯曲刚度是评价车体刚度的最重要指标，也是车体刚度评价的重要指标，根据日本标准JISE7106-2006《轨道车辆-车体设计-设计通则》中垂向弯曲刚度可等效为等截面梁的弯曲刚度。该梁所承受的载荷和挠度分别等同于车体承受的均布载荷和侧墙中央处所产生的挠度，等效简图见图1.
2.2结果分析
通过分析可知，方案三的计算结果最为理想，车体的垂向弯曲刚度最大。可以看出将门口避开枕梁区域，将可以很大程度的提高整体弯曲刚度。然而，从方案一和方案二的计算结果看，当门口在枕梁区域上时，相同结构下枕梁中心与门口中心的位置并非越远越好，因其受制于门口结构和门口刚度的影响，需要进行更进一步的分析计算，如果对门口结构不采取加强措施，那么枕梁中心与门口中心重合的方案车体垂向弯曲刚度反而更好些。
3 结束语
综上所述，随着经济的快速发展，我国的城市交通的得到了不断发展。为了保证我国城铁车辆车体的设计质量，在设计新的城铁车辆车体时，往往以现有成熟车型车体为基础，进行更改设计。通过分析受力特点，进行合理的简化，将更改设计与原设计进行对比分析，确定这些更改对结构产生了那些影响，进而避免不合理或者错误的设计更改，使得在概念设计阶段便能区别这些影响，为后续设计提供有效的数据支撑。
参考文献：
[1]张丽博.B型地铁不锈钢车体结构优化设计研究[D].兰州交通大学,2014.
[2]李建龙，李书营，邵晖.基于有限元的机车车体强度分析.郑州铁路职业技术学院学报，2011，23（4）.
论文作者:陈冰,刘青
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/2/1
标签：车体论文; 列车论文; 刚度论文; 阻力论文; 性能论文; 城铁论文; 车辆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;