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量及安全性能，是地鐵車輛生產的重要性、關鍵性環(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安裝技術人員參考。

【關鍵詞】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下，對地鐵車輛輕量化設計及生產的需求愈發(fā)激烈。鋁合金材質具有極高的硬度及穩(wěn)定性，其應用在輕量化地鐵車輛組裝生產中，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，可使車輛結構及構件的應力均衡，進一步的實現(xiàn)車體結構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構部件連接特點，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構，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構需采用自動連續(xù)焊接方式互相連接。輕量化鋁合金地鐵車輛車體結構可以與多種截面型材有機結合，且可呈現(xiàn)出極好的鋁合材質性能，可極大程度上減少地鐵車輛構建材質的多元性及復雜性，簡化地鐵車輛構件及車體結構的保養(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構，其車體側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構造成的影響，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、檢修周期長及生產成本降低等特點。

二、輕量化鋁合金地鐵車輛車體結構組裝工藝

（一）客室門角結構組裝工藝

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)域是應力集中領域，輕量化車體減重較多，因此其客室門角處的應力較大。設計有內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、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）緩沖梁結構組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛緩沖梁蓋結構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形連接而產生分層現(xiàn)象，造成緩沖梁蓋板結構產品報廢或返工。可將常態(tài)型材調整為雙 T 型的型材，將其對折成型，可使焊縫降至低應力區(qū)，提高焊縫疲勞強度。

（三）牽引梁及前端邊梁結構組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛設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力?？刹捎谜{整牽引立梁位置、延長型材的組裝工藝，轉移牽引梁焊縫至低應力區(qū)域，以此滿足設計及使用的要求。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）車體設備組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車輛車體底架部位的設備，可經由懸掛梁連接至邊梁，同時設備運行時產生的振動能量可在其傳播中經懸掛梁、邊梁、車體側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備的，因此其C型槽的設置數(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墻板型材內部的三角斜筋工藝可調整為直筋工藝，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構可采用邊梁懸掛組裝工藝處理，進而優(yōu)化重型設備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、枕梁等構建也需采用輕量化設計及組裝工藝，優(yōu)化其結構布置及型材選用，同樣達到了地鐵車輛車體重量降低的效果。

總結

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構的合理性及車體強度，簡化地鐵車輛構件及車體結構的保養(yǎng)檢修工作。因此需確清晰的認知客室門角結構、緩沖梁蓋結構、牽引梁結構及底架設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

參考文獻：

[1]安子良，王子業(yè)，火巧英，孟慶標，王維鑫.地鐵車輛鋁合金車體攪拌摩擦焊淺析[J].鋁加工，2019（06）：4-7.

[2]何玲，林詩涵，唐世周，楊延龍，鄧祎.鋁合金地鐵車輛涂裝工藝及其管理[J].電鍍與涂飾，2019，38（16）：904-907.

[3]陳春躍，謝大杰，羅勝.鋁合金地鐵車輛枕梁焊接變形控制[J].金屬加工（熱加工），2017（20）：43-45.

作者簡介：

石?。?981.2.7），男，漢族，山東省青島市，大學本科，助理工程師，研究方向：動車組或地鐵結構組裝方向。

（作者單位：青島中車電氣設備有限公司）