地铁车辆车体材料的选型分析.pdf

技术装备
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
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，
生产了30辆不锈钢客车，2002年长
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
客厂又中标承接了天津滨海快速轨
铝合金车体和不锈钢车体寿命周期费用。建议地铁车辆采用不锈钢
道116辆不锈钢车的生产任务。
车体。
铝合金的比重只相当于普通钢
关键词：地铁车辆；车体；材料；分析
的1/3，弹性模量也只有钢的1/3，
地铁车辆车体选用何种材料，自20世纪50年代开始，人们开始用在保证车体同等强度下，车体自重
不但影响车体的强度和刚度，直接不锈钢和铝合金取代普通钢车体。最大可减轻50%；而且铝合金的耐
关系车辆运行的安全性和乘客的舒不锈钢是一种含镍铬的高强度腐蚀性好，可以延长车辆的使用寿
适性，而且关系到车辆的载客能力合金钢，其强度是普通钢的1倍以命。因此，许多国家都在积极开发和
和能耗大小，也关系到车辆检修工上，特别是轻量化不锈钢的强度可生产铝合金车。法国于1896年将铝
作量和使用寿命，并影响车辆采购达到普通钢的3倍，可使车体轻量合金用于铁道客车车窗上。1905年
费和运营维修费的高低。因此，选择化。不锈钢车体的耐腐蚀性优越，不英国铁路电动车的外墙板采用了铝
地铁车辆车体材料时，不但要考虑但减少了维修工作量和维修费用，合金。美国在1923～1932年间有
车辆采购价格，还要考虑车辆长期而且延长了车辆的使用寿命。因此，700辆电动车和客车的侧墙和车顶
运行时的运营和维修费用。本文对美国最早于20世纪50年代由巴德公采用铝合金。1952年伦敦地铁、
不锈钢和铝合金车体材料技术性能司生产了不锈钢车。日本东急车辆1954年加拿大多伦多地铁车辆均采
和经济性能进行比较分析，为地铁公司于1959年末从美国引进不锈钢用了铝合金车体。20世纪60年代以
车辆车体材料的选择提供依据。车体技术，1962年生产了日本最早来，德国科隆、波恩铁路的市郊电动
的7000系全不锈钢车，到2000年累车组也相继实现了车体铝合金化。
1国内外地铁车辆车体材料的
计生产不锈钢车约12000辆。加拿日本从1962年的山阳地铁2000系
状况
大庞巴迪拉柏卡尔夫工厂1982～开始采用铝合金车体，至1999年累
目前，城市地铁车辆车体材料1992年累计生产1546辆客车中，不计约1万辆。法国、德国、英国和俄
有普通钢(含耐候纲)、不锈钢和铝锈钢车占89%。韩国韩进重工业公罗斯等国在高速铁路车辆上都采用
合金3种材料。自1863年英国伦敦司1995年生产了250辆客车，不锈了铝合金车体。20世纪90年代以来，
建成世界上第一条地铁线以来，地钢车占80%。韩国汉城地铁5号线和意大利米兰地铁、奥地利维也纳地
铁车辆长期采用普通钢车体。因为釜山地铁也采用了不锈钢车体。莫铁以及新加坡地铁都采用了铝合金
普通钢车体强度低、重量大、能耗斯科地铁也采用了不锈钢车辆。我车辆。近年来，我国地铁车辆车体也
高、腐蚀重、维修量大、使用寿命短，国长客厂1987年生产2辆RW2型采用了铝合金材料，上海地铁1号、

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

12MODERNURBANTRANSIT1/2005现代城市轨道交通
地铁车辆车体材料的选型分析肖彦君等技术装备

2号线及明珠线，广州地铁1号、2够的承载强度和刚度，铝合金车辆和变色，影响车体强度和美观。所以
号及3号线，深圳地铁1号、4号线，必须采用大型中空型材及其组合件。大部分铝合金车体都要涂漆。因此，
南京地铁1号线等都采购了铝合金为了提高铝合金车体断面系数，增不锈钢车体的耐腐蚀性比铝合金车
车体车辆。大抗弯刚度，防止板材产生失稳，必体要好些。
须加大板厚，一般取钢板的1.4倍，2.4工艺性
2不锈钢车体和铝合金车体技
最小2mm，最大壁厚达到6.5mm。地铁车辆用的是铬镍型奥氏体
术性能分析
而不锈钢车体可采用板梁组合不锈钢，强度高，冷加工性能好，但
不锈钢车体和铝合金车体各有整体承载全焊结构，车体的梁柱不能用热处理强化。奥氏体不锈钢
优点和缺点，应在确保安全可靠的板厚0.8～3mm，车体外板厚0.4～热膨胀系数是钢的1.5倍，热传
前提下，结合地铁的特点和实际情1.2mm，能有效地减轻车体自重，导率仅为钢的1/3，电阻率大。这些
况，进行技术性能和经济性的综合达到实现车体轻量化的目的。就决定了不锈钢车体从设计到制造
比较分析，再决策是采用不锈钢车为充分保证地铁车辆不锈钢和比钢结构车更复杂，多采用搭接方
体还是铝合金车体。铝合金车体的强度和刚度，根据国式，使用过渡件。不锈钢车体的焊接
2.1安全性内外地铁车辆车体采用不锈钢和铝