地铁车辆车体材料的选型分析

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1、地铁车辆车体材料的选型分析肖彦君杨润栋不锈钢客车，1998年又与韩国合作生产了30辆不锈钢客车，2002年长客厂又中标承接了天津滨海快速轨道116辆不锈钢车的生产任务。铝合金的比重只相当于普通钢的1/3，弹性模量也只有钢的1/3，在保证车体同等强度下，车体自重最大可减轻50%；而且铝合金的耐腐蚀性好，可以延长车辆的使用寿命。因此，许多国家都在积极开发和生产铝合金车。法国于1896年将铝合金用于铁道客车车窗上。1905年英国铁路电动车的外墙板采用了铝合金。美国在1923～1932年间有700辆电动车和客车的侧墙和

2、车顶采用铝合金。1952年伦敦地铁、1954年加拿大多伦多地铁车辆均采用了铝合金车体。20世纪60年代以来，德国科隆、波恩铁路的市郊电动车组也相继实现了车体铝合金化。日本从1962年的山阳地铁2000系开始采用铝合金车体，至1999年累计约1万辆。法国、德国、英国和俄罗斯等国在高速铁路车辆上都采用了铝合金车体。20世纪90年代以来，意大利米兰地铁、奥地利维也纳地铁以及新加坡地铁都采用了铝合金车辆。近年来，我国地铁车辆车体也采用了铝合金材料，上海地铁1号、地铁车辆车体选用何种材料，不但影响车体的强度和刚度，直接关

3、系车辆运行的安全性和乘客的舒适性，而且关系到车辆的载客能力和能耗大小，也关系到车辆检修工作量和使用寿命，并影响车辆采购费和运营维修费的高低。因此，选择地铁车辆车体材料时，不但要考虑车辆采购价格，还要考虑车辆长期运行时的运营和维修费用。本文对不锈钢和铝合金车体材料技术性能和经济性能进行比较分析，为地铁车辆车体材料的选择提供依据。自20世纪50年代开始，人们开始用不锈钢和铝合金取代普通钢车体。不锈钢是一种含镍铬的高强度合金钢，其强度是普通钢的1倍以上，特别是轻量化不锈钢的强度可达到普通钢的3倍，可使车体轻量化。不锈

4、钢车体的耐腐蚀性优越，不但减少了维修工作量和维修费用，而且延长了车辆的使用寿命。因此，美国最早于20世纪50年代由巴德公司生产了不锈钢车。日本东急车辆公司于1959年末从美国引进不锈钢车体技术，1962年生产了日本最早的7000系全不锈钢车，到2000年累计生产不锈钢车约12000辆。加拿大庞巴迪拉柏卡尔夫工厂1982～1992年累计生产1546辆客车中，不锈钢车占89%。韩国韩进重工业公司1995年生产了250辆客车，不锈钢车占80%。韩国汉城地铁5号线和釜山地铁也采用了不锈钢车体。莫斯科地铁也采用了不锈钢车

5、辆。我国长客厂1987年生产2辆RW2型1国内外地铁车辆车体材料的状况目前，城市地铁车辆车体材料有普通钢(含耐候纲)、不锈钢和铝合金3种材料。自1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁线以来，地铁车辆长期采用普通钢车体。因为普通钢车体强度低、重量大、能耗高、腐蚀重、维修量大、使用寿命短，肖彦君：铁科院（北京）工程咨询有限公司，副总经理，研究员，北京100081摘要：分析了国内外地铁车辆车体材料的发展历史、现状和趋势，比较了铝合金车体和不锈钢车体的技术性能差异，用经验法估算了铝合金车体和不锈钢车体寿命周期费用。建议

6、地铁车辆采用不锈钢车体。关键词：地铁车辆；车体；材料；分析2号线及明珠线，广州地铁1号、2号及3号线，深圳地铁1号、4号线，南京地铁1号线等都采购了铝合金车体车辆。够的承载强度和刚度，铝合金车辆必须采用大型中空型材及其组合件。为了提高铝合金车体断面系数，增大抗弯刚度，防止板材产生失稳，必须加大板厚，一般取钢板的1.4倍，最小2mm，最大壁厚达到6.5mm。而不锈钢车体可采用板梁组合整体承载全焊结构，车体的梁柱板厚0.8～3mm，车体外板厚0.4～1.2mm，能有效地减轻车体自重，达到实现车体轻量化的目的。为充分

7、保证地铁车辆不锈钢和铝合金车体的强度和刚度，根据国内外地铁车辆车体采用不锈钢和铝合金的实践经验，地铁车辆耐候钢车体自重约9～10t，不锈钢车体自重约6～7t，铝合金车体自重约4～5t。如果以耐候钢车体自重为基准，则不锈钢车体可减轻自重30%左右，铝合金车体可减轻自重50%左右。因此，铝合金车体轻量化效果比不锈钢车体更明显些。2.3耐腐蚀性不锈钢和铝合金车体都具有较好的耐腐蚀性，但不锈钢车体比铝合金车体更优越，由于不锈钢含铬大于12%，使铁的电极电位由-0.56V突升至+0.2V，使原电池腐蚀不易发生，这就显著提

8、高了不锈钢车体的耐腐蚀性，在制造过程中不用进行防腐保护，完工后也不需涂漆。为提高车辆装饰性，可用彩色胶膜装修。铝合金车体的耐腐蚀性是由于在空气中铝合金表面形成一层致密的三氧化二铝保护膜而具有很好的防腐蚀能力。但铝合金车体在长期运用中，特别是在潮湿的环境下，遇到空气介质中的阴离子（如Cl-），就会产生局部原电池，发生点蚀、面蚀和变色，影响车体强度和美观。所以大部分铝合金车体都要涂漆。因此