赵玉宝
重庆中车长客轨道车辆有限公司 401133
摘要：随着我国经济的快速发展，城市轨道交通已经成为了人们出行的重要交通工具之一，它不仅能缓解交通压力，而且对提高人民的生活水平具有重大意义。在现代社会，由于汽车的普及和运输量的增大以及车辆的不断增多，导致车辆的磨损和锈蚀现象十分严重，这对行车安全造成了极大的威胁。本文主要研究城市轨道车辆不锈钢车体结构优化。
关键词：城市轨道；车辆不锈钢；车体结构优化
引言
随着我国经济的快速发展，城市交通的需求量不断增加，对动车的性能要求也越来越高，因此对车用钢的质量提出了更高的标准和要求。在过去的几年中，由于社会的高速发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的代步工具，而在车用钢的设计过程中，因为没有足够的强度以及刚度，导致车体的刚度不足，从而影响了车体的使用寿命。
一、相关理论概述
对于轨道车辆的设计来说，最重要的就是车体的结构和材料的选择问题，而车体的结构和性能是影响到汽车的整体质量的关键因素。在本文中，主要对轨道车进行研究，其中涉及到的零部件有:发动机、减速器、轴箱、车轮等。在对这些部件的分析中，由于车辆的负荷较大，所以需要的强度也相对较高，因此在车体的优化过程中，要根据实际情况，选用合适的承重能力较强的承重构件。同时还要考虑到一些其他的参数如刚度，抗疲劳性韧性等，这样才能使整个车的重量减轻，提高乘坐舒适性。
二、城市轨道车辆不锈钢车体结构优化现状及问题分析
近年来，我国铁路行业发展迅速，在地铁建设中，采用了大量的钢材，但由于受技术和经济条件的限制(例如:材料质量)，目前国内的轨道交通车辆不锈钢车体的设计大多数是基于传统的经验方式进行的改进和优化，没有考虑到轨道线路的实际情况，不能满足乘客的需求(如乘车环境、维修等)，因此，对现有的轨道车辆的结构提出了较高的要求。通过查阅资料，可以了解到国内外的研究现状，国外在这方面的研究已经比较成熟，而我们国家的国情与之有所不同，所以需要结合自己的具体情况来确定，以保证本文的研究成果能有一个较好的应用前景。
三、城市轨道车辆不锈钢车体结构优化策略
由于目前我国的城市轨道交通建设还处于起步阶段，现有设备的性能和质量都不能满足日益发展的需要以及人们对交通安全的要求越来越高，因此，设计人员需要对城市轨道车辆的结构进行优化。
（一）材料本构关系
钢材的本构关系是指钢材的各部件之间的相互作用与相互影响的关系。在现代的社会发展中，各种机械设备的制造水平不断提高，而这些技术的进步主要体现在高强度的加工工艺的提升上。因此，对于连接的设计也要提出更高的标准和更严格的要求。
在实际的应用过程中，设计人员可以根据不同的使用要求，对零部件进行合理的选择与组合，以达到满足工作的条件和性能的前提下，对所选材料的质量、尺寸、形状以及表面的化学成分等方面的优劣做出评价，从而确定出最佳的材料结构。此外，为了适应市场的需求也要考虑其成本问题。例如:焊接的效率、焊缝的精度等。所以在保证高可靠性的同时还要尽量减少焊缝的数量；还应注意的是，铝合金的生产企业应该加强其产品的创新能力，并建立相应的研发机制，使之具有一定的竞争优势。
（二）车体强度评定
车辆的强度是评价车体的一个重要的指标，它与材料的使用量、制造工艺的精度以及加工成本有直接联系。因此，在进行应力强度分析时，对车体的强度评定是非常必要的步骤和内容。
对于车架来说，由于其结构复杂，受力情况比较恶劣，所以在计算时，要考虑到载荷的分布规律，同时还要保证车架的刚度，使其承受的力矩保持平衡。根据经验，一般采用轴心受压的方式，来确定轴的直径和长度，并将轴的截面形状及尺寸设计成圆锥形，以便于更好的对工况的变化作出合理的调整；而当工况改变时，则需将工况重新分配给不同的承重臂，以使其能够适应各种工作环境。车架的抗压强度车架的抗压强度是指车体在一定载荷下抵抗各种应力的能力强弱，即承受的变形量。通常是用屈服极限来表示。当钢轨的受力较大时，钢轨的受力会增大，则承载面的压力也会增加，此时就需要提高刚度，而刚度的增大会使结构的稳定性变差，从而导致结构的破坏；当车架的受力较小时，则采用较高的轴向尺寸，使其便于在复杂的道路上行驶。车架的疲劳损伤。一般情况下，如果没有足够的材料来支撑，或者由于设计的缺陷或操作的失误等，都可能引起的轨道部件的断裂或损坏。因此为了保证行车的安全和乘客的舒适性，必须严格控制各构件的质量以及其温度与振动。对于超速运转的货车、客车，应加强对各零部件的保护措施。
（三）车体结构强度计算
对于不同类型的车辆来说，其结构的刚度和强度是不一样的；在相同的条件下，对车的刚度要求也是不一样的；因此，可以根据车体的使用环境和载荷的情况，选择合适的框架材料，并确定应力应变的分布规律。在进行强度计算时，要考虑到以下几个因素:
1、车体的疲劳寿命。由于疲劳破坏会导致车体的零部件发生断裂，从而影响乘客的乘坐舒适性，严重的话还会引起交通事故。2、 车体的重量与截面的关系，以及梁的变形等。在计算时，要保证各部分的受力平衡，同时还要使梁的变形满足所需的设计值。3、各部件的刚度。对钢轨的支撑系统的分析和计算，要确保其具有足够的稳定性和可靠性。当钢轨的支承点的刚度过大的时候应该注意，如果支承点的位置设置不当，可能会产生轨道板的裂纹，造成轨道板的倒塌事故。4.对车体的强度分析主要是对刚度和稳定性的校核，在进行疲劳寿命计算时，首先要考虑的是刚度，即当车体的应力超过了规定的值时，其剩余的部分会发生断裂，而这种情况就需要设计人员重新布置新的结构，或改变原有的连接方式，使其具有足够的刚度来保证车体的稳定。
结语
综上所述，为了提高车体的承重能力，需要对其进行轻量化处理，以满足安全可靠的运行条件。本文主要是针对城轨地铁车辆的不锈钢车体的结构优化研究，通过分析现有的一些相关的结构参数，确定采用的方法和所要达到的效果等，并以此为基础，提出优化措施。
参考文献：
[1]赵秀爽. 地铁车辆不锈钢车体强度与模态分析[D].吉林大学，2020.
[2]关显涛，王琛.不锈钢地铁车辆车下牵引设备吊挂结构研究[J].科技视界，2020(26):136-140.
[3]唐立国，李宝泉，曹春伟，吴群芳，刘凯.地铁车辆车下设备谱系化安装结构研究[J].城市轨道交通研究，2020，23(03):23-26+30.