铁路客车车体结构及制造工艺的演变与展望

铁路客车车体结构及制造工艺的演变与展望

王磊

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：铁路客车是指载有乘客的车辆、载有乘客的车辆和载有乘客的火车上用于其他目的的车辆。根据使用情况，铁路客车可分为硬座车、软座车、硬座车、车门车、行李车、餐费车、邮政车等。。

关键词：铁路客车；车体结构；制造工艺；演变与展望

引言

铁路公共汽车在中国肩负着沉重的运输责任，是运载乘客的铁路运输设备。作为现代铁路运输系统的支柱，它在国民经济中发挥着重要作用。随着国家经济技术的发展，铁路客车不断发展，产品范围呈现多元化发展趋势，但高速铁路客车依然是主要力量。以下是对高速铁路客车车身结构和制造工艺演变的探讨。

一、不锈钢客车的优势

1.1抗腐蚀性，低维修性

不锈钢材料腐蚀性很强，传统钢结构私家车使用寿命为50年，在使用过程中需在工厂修理4 ~ 5次。私家车钢结构的墙面和地板经过两次修复后被腐蚀，腐蚀区域需要开挖处理。钢结构体的腐蚀部分在提取处理过程中必须去除，从而延长了维护时间，在一定程度上损坏了体。特别是，近年来制造的25型客车车身，其壁面设有无压力平板，修理过程中需要局部处理鞋面，容易导致钢结构变形，从而破坏了整体客车结构。

1.2简化客车生产的工艺流程

传统的客车车身制造主要采用钢预处理技术，避免了客车使用过程中出现钢板锈蚀问题。钢预处理时，应进行除垢、清洗、磷化等过程。，以提高钢基涂料的粘接性，避免腐蚀问题。钢预处理技术在应用过程中容易烧墙板，需要重新设计，但这种二次处理可能影响钢结构的整体使用质量，缩短材料的使用寿命。将不锈钢材料应用于私家车生产可有效利用不锈钢耐蚀性的优势，简化传统制造工艺中的预处理，从而延长主要材料的使用寿命。

二、21型客车和22型客车特点

2.1  21型客车

是我国第一代客运列车的主要车型，时速80 ~ 100km/h-1，机车长度21975mm，机车宽度3004mm，结构采用复盖层和碳钢焊接相结合的形式。随着运行需求的变化，机车车身结构得到改善以减轻重量，包括全焊接结构和侧壁压力筋。第二代客运列车主要产品为22型，时速120 km / h-1，车体长度23600mm，机车体宽度3106mm，中梁薄壁圆筒形全焊接板梁结构在侧壁板上保持为压力筋在材料上逐步优化了耐候钢，提高了整车的耐候性能。21型和22型私家车的制造工艺主要依靠对简单的夹紧和定位工具的装配和焊接辅助。

2.2　25型客车特点

25型巴士是中国第三代干线铁路客车，配置中央空调，车长25500mm，车宽3105mm。车身材料以低合金钢为主，耐候钢、厕所、平顶等部位均为不锈钢。钢质机车车体去除了中梁和侧壁板的压力条，由四个主要侧壁、端壁、顶板和底板模块组装，焊接形成薄壁圆筒形整体支撑结构。25型巴士可分为两大类:25G和25T，其横截面结构一致(见图1)。机车车身钢结构主要区别于侧门、端门、车架、挡风玻璃和转向架的连接界面形式。例如，25G型车辆的侧门为折叠门，25T型车辆的侧门为Sierra门；姿态25G采用姿态15，姿态25T采用密集姿态。两种模型的车身装配和焊接工艺基本相同。

图1

三、铁路客车车体结构及制造工艺

3.1车体组焊变形控制

机车车身焊接时，应进行如下控制，以尽量减小焊接变形对机车车身结构和尺寸的影响。(1)焊接接头时应严格控制焊接参数，因为焊接电流越高，焊接热应力越大，即焊接变形越大。(2)机车车身钢结构焊接时采用合理焊接顺序①，首先焊接短焊，然后焊接长焊。②先焊接钢骨各部分的焊缝，如柱、横梁、侧面板和侧面板，以利用机车车身钢骨自身的力，消除焊缝变形的影响。③在顶梁与顶板、顶梁与顶板侧板、底板侧梁、侧板之间进行长纵向焊接时，应在车的两侧进行对称焊接，具体如下(3)采用刚性固定方法，确保车辆中用于定位和调整车辆车身数据和零件对接间隙的拉杆和法兰在车辆车身焊接期间处于受力状态，且方向与焊缝变形方向相反。在焊接结束时，拆下牵引架和车辆紧固装置前，焊缝完全冷却。如有必要，在可能发生焊缝变形的位置添加法兰或拉杆，以减小焊缝变形的影响。

3.2客车侧墙平整度优化

对于新型碳素钢车侧面粗糙度的现状，在设计、制造工艺和质量控制3方面引入了进一步的优化措施，以确保整体仲裁符合标准。(1)在门洞口附近添加侧边，以锁定门附近侧边的自由边，防止轴变形。(2)门框采用卷筒或弯曲部分成型，控制门框的零件生成。(3)打破封檐带，将车的顶部和侧面连接成侧梁，以避免车的顶部和侧面不共面。(4)提高关键零件挤压口降级的精度和流程控制。新的高精度冲压成型，一种提高零件成型质量的冲压模型；加固侧边、垂直梁检验卡、松弛、挤压口、焊缝在所有操作中进行全面检验，以确保单个展开不大于0.5mm/m。(5)侧板的流程控制。侧壁加固导轨，砂后调整运行，板材二次断裂，然后在安装侧壁板时调整运行，确保侧壁整体不超过1 mm/ m平整.

3.3客车车体焊接技术

激光焊接焊缝的热源是一种能量密度高的集中激光束，它在焊接时集中在热中，实现了自动焊接。图1显示了轨道车辆底盘骨架焊缝的图案，图2 a和b显示为间断点连接和激光焊接的连续线连接。激光焊接焊缝采用金属连接，保证车辆的密封性和稳定性，实现比电阻点焊更高的强度，提高抗外部冲击的强度，降低车辆噪音。使用钣金进行激光焊接时，可以减小焊缝边的尺寸以减少车辆的重量，同时便于车身的设计。热源能量密度高，焊缝狭窄，热影响范围小，不会产生机械畸变，加工形状精度提高。5 ~ 20m/min激光焊接速度，快速焊接，连续焊接，提高生产力，缩短城市轨道车辆的交货时间。无接触激光焊接不需要电极或工具，也不会污染环境。

图2

3.4铁路客车车体结构材料

轨道车辆结构是运输工具的主体，也是重要的支承部件，其结构材料必须具有以下特征:(1)卓越的机械性能。发动机设计材料不仅要求比刚度更高的强度，而且还要求一定的冲击强度和疲劳。(2)良好的加工性能。结构材料必须根据需要以各种形式制造，以达到特定的作用，例如b .铸造、挤压、试验、冲压成型等。(3)卓越的安全性能。该结构材料必须具有耐腐蚀性、抗逆性和抗逆性，以确保车辆结构的完整性，从而保护乘客和产权；(4)易于维护和维护。主体结构需要高度的尺寸控制，因此在材料选择中，腐蚀、维护、修补等主题是相关的。(5)原料回收能力和处置选择性。节能环保材料对未来至关重要。(6)降低生命周期成本。生命周期成本是制造、执行及后续报废处理的总成本。有效控制生命周期成本提高了产品的竞争力。

结束语：

铁路货车的发展历史表明，铁路货车行业具有系统的客车设计和制造能力，特别是铝合金车身结构制造技术，已进入世界先进产业。目前，东道工厂正在联合开发一个自主创新平台体，相信在乘客的共同努力下，随着自主创新的不断深入，我国铁路客车体结构的发展水平将达到一个新的阶段。

参考文献：

[1]刘子静, 铁路客车车体钢结构检修工艺研究与提升. 山东省,中车四方车辆有限公司,2018-12-17.

[2]佟国臣.铁路客车车体钢结构焊接夹具通用化的方法[J].科技风,2017(14):166..

[3]阎锋.铁路客车车体结构轻量化研究[J].国外铁道车辆,2016,53(01):1-5.

[4]杜彦品,陈海俊,李华丽,朱亮. 铁路客车耐碰撞车体结构研究[C]//.第十七届中国科协年会——分7　综合轨道交通体系学术沙龙论文集.[出版者不详],2015:506-511.

[5]李冰. 铁路客车车体结构技术设计参数化研究[D].大连交通大学,2012.