城轨交通车辆铝合金车体和不锈钢车体

城轨车体材料目前，城市地铁车辆车体材料有耐候钢、不锈钢和铝合金三种。

自1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁线以来，地铁车辆长期采用普通钢车体。

因为普通钢车体强度低、重量大、能耗高、腐蚀重、维修量大、使用寿命短，自20世纪50年代开始，人们开始用不锈钢和铝合金取代普通钢车体。

不锈钢是一种含镍铬的高强度合金钢，其强度高于普通钢，特别是轻量化不锈钢的强度可达到普通钢的3倍，可使车体轻量化。

不锈钢车体的耐腐蚀性优越，不但减少了维修工作量和维修费用，而且延长了车辆的使用寿命。

铝合金的比重只相当于普通钢的1/3，弹性模量也只有钢的1/3，在保证车体同等强度下，车体自重最大可减轻50%；而且铝合金的耐腐蚀性好，可以延长车辆的使用寿命。

因此，许多国家都在积极开发和生产铝合金车。

1、不锈钢车体和铝合金车体的技术性能不锈钢车体和铝合金车体各有优点和缺点，应在确保安全可靠的前提下，结合地铁的特点和实际情况进行比较分析，决定是采用不锈钢车体还是铝合金车体。

（1）安全性。

不锈钢的熔点是1 500 ℃，铝合金的熔点是660 ℃，铝合金的耐热性仅是不锈钢的44%。

在发生严重火灾的情况下，铝合金车体将会很快熔化，带来可怕的灾难性后果。

相比较而言，不锈钢车体骨架难以熔化。

（2）轻量化。

从理论上讲，铝合金材料更能使车体轻量化。

但是，铝合金的抗拉强度不如不锈钢强，而且，铝合金刚度低，因此，为保证地铁车辆有足够的承载强度和刚度，铝合金车辆必须采用大型中空型材及其组合件。

铝合金车体轻量化效果比不锈钢车体更明显些。

（3）耐腐蚀性。

不锈钢和铝合金车体都具有较好的耐腐蚀性，但不锈钢车体比铝合金车体更优越。

（4）工艺性。

铝合金车体与不锈钢车体虽具有不同的工艺性能，但通过采用不同的工艺手段，都能实现批量化生产。

城市轨道交通车辆车体车体可分为带司机室的车体和不带司机室的车体，不带司机室的车体主要是为乘客提供服务的公共场所，也是安装并连接车辆上其他设备、组件的基础结构；带司机室的车体还能安装司机操作台等装置。

1、城轨列车基本上是电动车组，有单节、双节、三节式等编组形式。

2、城轨车辆是城市内的公共交通系统，乘客的数量多，旅行时间短，上下车频繁，城轨车辆的座位数量少，车门数量多且开度大，车内服务设备简单。

3、城轨车辆的重量轻、轴重小，车辆采用轻量化设计。

4、城轨防火要求严格，采用防火设计，材料必须经过阻燃处理。

5、车辆的隔声和降噪要求高，对沿线居民的影响小。

6、车辆外观造型、色彩与城市文化、环境和景观协调。

一、车体的种类车体按不同的分类方式分为不同的类型。

1、按使用的材料分为碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体。

早期多使用碳素钢制造车体，目前主要使用铝合金和不锈钢材料制造车体。

2、按有无司机室可分为带司机室车体和不带司机室车体。

3、按尺寸分为3 m宽的A型车车体、2.8 m宽的B型车车体和2.6 m宽的C型车车体。

4、按车体结构工艺可分为一体化结构和模块化结构二、车体的结构形式按照车体结构承受载荷方式，车体可分为底架承载结构、侧墙和底架共同承载结构和整体承载结构。

1、底架承载结构。

车体的全部载荷由底架承担的车体结构称为底架承载结构。

2、侧墙和底架共同承载结构。

由侧墙、端墙与底架共同承担载荷的车体结构称为侧墙和底架共同承载结构或侧墙承载结构，侧墙、端墙、底架等通过固接形成一个整体。

3、整体承载结构。

由图可知，车体结构是板梁式，侧墙、端墙上固接由金属板、梁组焊而成的车顶，使车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形结构，这种车体结构的各部分结构均承受载荷，因而称为整体承载结构。

三、车体结构城轨车辆车体底架是车体结构和设施的安装基础，承受城轨交通车辆的主要动、静载荷，因此要求底架必须具有足够的强度和刚度，底架也是城轨车辆生产制造和检修作业的重点。

不锈钢与铝合金车体材料的综合比较不涂装的不锈钢板梁结构车体（以下简称不锈钢车体）与中空型材结构的铝合金车体（以下简称铝合金车体），都属于整体承载型车体，其结构、强度、刚度等方面都能满足地铁、轻轨车辆（轴重16t、14t）的使用要求，只是在抗腐蚀、耐高温、制造工艺及造价等方面有一定差异。

以北京为代表的B型车，效仿日本东京的做法，大量选用不锈钢结构，认为不锈钢车体外观更朴实、现代，尤其在防火、耐腐蚀方面有不可比拟的优势。

以上海、广州为代表的A型车（全部）和B型车，大量选用中空铝型材结构，认为可有效做到轻量化，省出裕量多增加其他设备，且可满足不同用户对外装饰的要求，做到美观、大方、挺拔、典雅。

一、轻量化问题不锈钢与碳钢（耐侯）相比，最大优势是轻量化，但与中空铝型材相比，铝合金车体又比它每节减轻1t左右。

二、耐腐蚀能力，不锈钢优于铝合金腐蚀介质主要是水、盐分、二氧化硫等；特别对沿海地区和某些重工业区，由于湿度大、盐分高、污染重、不锈钢优势更显重要；而在一般城市地下铁道，固定区段，单一工况，其运行条件比沿海城市和大铁的客车都要优越的多，铝合金车体也可满足。

三、防火及耐高温性能，不锈钢有铝合金不可比拟的优势不锈钢溶点在1400℃以上，而铝合金只有630~650℃且到300℃以上就发软变形。

防火性能主要体现在车体底架变形方面，韩国大邱地铁火灾事故，造成大量车体底架变形，车体外壳坍塌报废，就是一个教训沉重的例证。

四、制造工艺与价格中空铝型材是制造厂一次轧制而成，车辆制造厂只需下料、拼装、氩弧焊接，工艺简单、省工省料；薄板不锈钢车体是板梁结构，需大量工装、模具、夹具、样板和中间检查手段，生产工艺极其复杂，费工费料，虽然二者的原材料单价相差无几，而产成品价格还是不锈钢车体偏高。

五、外观质量中空铝型材平整、挺拔，又可根据用户要求选择不同的装饰和颜色，独具西装革履、阔绰大方的绅士风度，给人的感觉是庄重、美观，广大乘客容易接受。

城市轨道交通简称为城轨。

城轨车辆车体按材料不同，可分为耐候钢车体、不锈钢车体、铝合金车体三种。

城轨车辆的车体采用由车底架、侧墙、车顶、端墙（驾驶室）四大部分组成的封闭筒形薄壳整体承载结构。

1,底架列车底架就是由各种纵向钢梁和横向钢梁组成的长方形构架。

它承托着车体，是车体的基础。

车底架上部车体及承载物的全部重量，并通过上、下心盘将重量传给行走部。

在列车运行时，它还承受机车牵引力及列车运行中所引起的各种冲击力及其它外力。

2,侧墙钢制车体的侧墙由边梁、立柱、窗立柱和墙板等零部件组成。

在车门周围设有门边立柱和横梁进行补强。

铝合金车体的侧墙，左右各有五个车门和四个车窗，而侧墙的上部又与车顶部件组合在一起。

3、车顶。

钢制车体的车顶，由边梁、弯梁、纵向梁、顶板和车顶端部组成。

不锈钢车体的车顶有波纹顶板、车顶弯梁、侧顶板、空调机组平台等几部分组成。

铝合金车体的车顶，两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝型材，中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成形的车顶板，其长度与车顶等长，车顶组装时仅仅留下几条与车顶等长的纵向长焊缝。

4、端墙。

地铁车辆两端的驾驶室端墙设有端门，在端门两边设有立柱进行补强外，其他结构基本与侧墙结构类似。

其余端墙基本农贯通道，端板安装在两侧墙板和车顶之间，用于连接贯通道。

城轨车辆内饰。

客室车箱结构。

客室车箱一般由客室座椅、扶手、屏风、车窗、车门和其他设备构成的。

1.客室座椅。

现在城轨车辆的客室座椅都采用新型的防火材料，大多由钢骨架支撑的玻璃制品，采用符合人体工程学习的造型，座椅颜色以蓝色为主。

每个座椅宽为430mm，按2个座位或6个座位为一组，固定在车体侧墙上，没有与地板连接。

列车的供暖设备装在座椅下，保证暖空气覆盖车箱底部，避免头顶热风造成乘客燥热、头晕。

2.扶手和屏风。

水平、垂直扶手和侧边屏风由抛光的不锈钢材料制成。

以某地铁车辆为例，每节A车的扶手有：14个连续的从顶板到地板的垂直扶手，13个水平扶手与垂直扶手连接，10个屏风在每节车的右侧，9个对称的屏风在车的左边（由于ATC室的存在）1个水平拉手，22个把手。

❝城市轨道交通车辆-车体❝王莲芝❝城市轨道交通车辆的特殊要求❝站距短，线路曲线半径小，坡度大；客流量大而集中，乘客上下车频繁，高峰时会超载；❝车辆一般有较高的起动加速度和制动减速度；❝车辆遵循减少能耗、减少发热原则，尽量减轻自重，选择效率高的传动系统；❝运转密度较高，为确保安全行车，通信信号比较复杂，车载通信信号设备及车辆的控制系统，应有良好的适应能力。

❝车辆编号❝为了识别车辆，在车辆的侧面标有车辆编号，车辆编号包含了线路、车辆类型等信息，例如，三号线第24列车的A车编号为：03A024，其含义为: ❝03 A 024❝第一节概述❝一、车体的作用与分类❝车体是容纳乘客和司机驾驶(对于有司机室的车辆)的部分，又是安装和连接其他设备及组件的基础。

❝按照车体所使用的材料可分为碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体三种，早期的城轨车辆车体材料基本上是碳素钢(包括普通低碳钢和耐候钢)，目前主要使用铝合金和不锈钢。

❝按照车体结构有无司机室可分为带司机室车体和无司机室车体两种。

❝按照车体尺寸可分为A型车车体、B型车车体和C型车车体，如广州地铁一、二号线和深圳地铁车辆采用了A型车；广州地铁三、四号线和天津滨海轻轨采用了B型车。

❝按照车体结构工艺不同可分为一体化结构和模块化结构。

如：广州地铁一号线车辆采用的是一体化结构，而二号线采用的则是模块化结构。

❝城市轨道车辆车体特点❝有拖车、动车之分；❝座位少、车门开度大、服务设备简单；❝重量限制严格，要求轻量化；❝防火及隔噪要求高；❝车体结构特点❝车体结构设计上是整体承载的轻量化结构，采用大断面铝合金挤压中空型材、模块化设计制造而成，使整车重量轻，能耗低，充分发挥了车体各个构件中的强度，并大大提高了车体整体刚度。

❝车体的材料❝要求：具有一定的强度和刚度；耐腐蚀性，采用轻量化设计❝材料：碳素钢车体；不锈钢车体；铝合金车体❝南京地铁一号线概况南京地铁一号线主线南起奥体中心，北至迈皋桥，形成南京主城区中轴线的快速交通走廊。

浅谈地铁不锈钢车体和铝合金车体作者：陈树娟等来源：《中国科技纵横》2014年第08期【摘要】随着城市发展和人们生活的需要，各个城市都纷纷规划、修建地铁线路，地铁的方便、快捷给人们的出行带来了好处。

我国城市轨道交通车辆的车体主要采用不锈钢和铝合金材料。

本文对这两种车体的结构、材料、制造工艺及外观质量等进行比较，希望对城市轨道交通车体的选择有所借鉴。

【关键词】地铁车体不锈钢铝合金1 地铁车体概述车体是车辆结构的主体。

车体的强度、刚度，关系到车辆运行的安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆的外观、寿命和检修制度；车体的重量，关系到能耗、加减速度、载客能力；所有这些都直接影响到运营质量和经济效益。

2 车体结构车体都是由底架、侧墙、车顶、端墙组成。

不锈钢车体同碳钢车体一样为整体承载板梁结构。

车体大部件均采用骨架结构，可以增大强度，便于挠度的形成，不锈钢车体的侧墙板、端墙板、车顶板、地板所有的连接点均为板式连接，所有连接处都涂有密封胶，以点焊的方法连接。

侧墙板采用平外板结构，而其内侧则加刚性肋板以提高刚度。

侧墙梁柱采用帽形断面结构，与侧墙板点焊连接成闭口结构，有利于提高结构刚度和承载能力。

铝合金车体结构为大型中空铝合金型材组焊而成，为筒形整体承载结构。

大部件为铝型材或铝板拼焊而成，与不锈钢车体侧墙主要不同在于可以为鼓形结构。

3 车体材料用于不锈钢车体的材料应具有耐高应力，焊接性、辊轧成形性、冲压性等加工性能良好。

能符合上述条件的不锈钢通常有两种：奥氏体系不锈钢的SUS30lL、SUS304，由于SUS301L 具有通过轧制加工而易于增加硬度和抗拉强度的特性，故可根据使用部位选用适当等级的材料；新型不锈钢车采用超低（C为满足铝合金车体强韧性、焊接性、加工性和三维弯曲成形等综合性能要求，通常选用符合DIN 5513标准的5000系和6000系铝合金，主要有EN AW-5083、EN AW-6082、EN AW-6005A。

C h i n as t o r a g e&t r a n s p o r t m a g a z i n e2023.08分析城市轨道车辆不锈钢车体的特性，对国外城市轨道交通不锈钢车体的历史作简要叙述，国内城市不锈钢车体的发展也进行简要回顾，并对国内车辆制造企业近期取得的业绩也进行了介绍。

对于研究城市轨道车辆不锈钢车体的发展过程以及以后的发展提供参考。

1.概述铝合金车体和不锈钢车体是目前城市轨道交通车辆车体的主流，其中不锈钢车体以其高强度、耐腐蚀性能好、质感好、经济性能优良的特点在地铁车辆车体市场中占有非常重要的地位。

不锈钢是指钢中加入C r 、N i 等材料，不锈钢材料C r 的含量大于12%，从而使得铁的电极电位从-0.56V升高至+0.2V ，阻止电化学反应发生，大大增强不锈钢耐大气腐蚀能力，进而可以延长车体维修周期，降低维修成本。

同时不锈钢车身具有的质感、光泽，可以在生产制造过程中省略涂装工序，生产周期就被缩短，相应的经济效益提高。

不锈钢车体强度高，可以通过减小板材厚度的方法达到轻量化设计的目的[1]。

不锈钢车体具有良好的抗冲击能力以及抗升温能力使得该种车体具有较高的安全性。

表1车体专用不锈钢材料化学成分的质量分数2.国外不锈钢车体的发展世界上最早应用不锈钢车体的国家是美国。

1934年世界上第一辆不锈钢铁路客车在美国巴德公司被研制出来，不锈钢车体的工程化序幕随之被拉开。

法国随后也生产出不锈钢铁路车辆。

加拿大庞巴迪公司也是一家历史悠久的轨道车辆制造公司，该公司从1982年开始生产不锈钢客车，在随后的十多年时间生产了约一千多辆。

还生产了共252辆不同类型的客车应用在英法隧道中。

虽然隧道地处海洋性气候，空气潮湿，但不锈钢客车还是表现出了非常优越的耐腐蚀特性。

1959年，日本东急车辆公司与美国巴德公司进行技术合作，开发、试制高抗拉强度不锈钢车体；1962年，日本使用点焊的方法制造出世界首列全不锈钢车体-东急电铁7000系，该车体对比原先的钢制车体重量减轻2吨，维修也非常简单，在车辆大修时也几乎不用补修。