新型城际动车组车体结构分析及优化

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新型城际动车组车体结构分析及优化

作者：侯建英安晓玉贺东宇宗建平

来源：《中国科技纵横》2016年第09期

【摘要】本文介绍了新型城际动车组的主要技术参数、车体主结构特点及主要零部件

等。采用有限元软件对城际动车组车体进行了有限元建模，并基于EN12663标准对车体结构进行了强度和刚度分析，根据计算结果对动车车体进行了结构优化，通过试验验证了车体强度满足EN 12663要求。通过实例验证了车体结构简化合理性和有限元模型正确性。

【关键词】车体强度有限元法优化设计

随着我国经济的快速发展，逐步形成了以珠三角、长三角和环渤海为代表的经济发达、人口集中的城市圈，城市圈中各城市之间的客流量日益增加，传统的铁路客运模式已经不能完全适应城际轨道交通对大载客量、快起快停、快速乘降等方面的需求，因此大力发展更加快速、便捷、高效的城际轨道交通已经迫在眉睫，在充分借鉴国外城际轨道交通的成功经验，在前期引进消化、吸收国外高速动车组技术的基础上，进一步深化关键技术自主创新，以简统化、模块化的思路，研发速度等级在时速160公里，可满足大载客量、快起快停、快速乘降需求的城际动车组。本文以某型时速160公里动车组车体为例，详细介绍了该型动车组的车体结构特点，并建立符合力学特性的有限元模型，进行了静力学和模态分析，通过静强度试验，验证了车体结构简化合理性和有限元模型正确性。

1 车体主要特点

车体承载结构采用车体全长的大型中空铝合金型材组焊而成，为筒型整体承载结构，这样使得车体具有很好的防振、隔音效果。车体承载结构是由底架、侧墙、车顶、端墙组成，头车还设有安装司机室的端部结构。车体各大部件的连接形式采用插接或搭接形式。门口设有主要供侧门锁闭机构安装的门立柱，门立柱与底架和车顶焊接。

底架主要由中部左侧地板、中部右侧地板、中部外侧地板、边梁内侧地板和底架边梁等组成，共5种断面8块型材。地板和边梁采用搭接形式。地板上、下面设C槽，供设备安装使用。

铝合金车体的侧墙主要由5块长大型材组成，除侧墙下部型材外每块侧墙型材都设有C 槽，供设备安装使用。为满足大载客量和快速乘降的要求，侧墙设置了3个门口。

车顶采用了5块型材拼焊的形式，为了便于安装受电弓，车顶设有平顶。由于平顶型材整体的截面厚度比较小，并且平顶轮廓不是便于承载的拱形结构，再加上平顶上安装的设备的重量比较大，需要相关人员登顶维修，所以型材壁厚均比其它部位型材厚。为保证平顶导流罩安装用C槽的形位公差，平顶边顶型材增加两个C槽，以满足安装要求。