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2020中国国际不锈钢产业市场与应用发展论坛

本次大会将围绕不锈钢产业高质量发展的主旋律,聚集原材料供应商、不锈钢钢铁制造企业、下游终端、贸易商以及投融资等多领域业内朋友,为您深度剖析市场发展趋势

2020中国国际不锈钢产业市场与应用发展论坛

【专家贴】梁炬星:城市轨道车辆不锈钢车体应用现状和展望

来源:SMM

SMM7月20日讯:7月20日在SMM举办的“2020中国镍铬不锈钢产业市场及应用发展论坛”上,中车南京浦镇车辆有限公司不锈钢车体专家梁炬星讲解了城市轨道车辆不锈钢车体应用现状,并对未来发展进行了展望。

轨道车辆介绍


1863年,世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路在英国伦敦建成通车;1863年至1899年,有英国的伦敦和格拉斯哥、美国的纽约和波士顿、匈牙利的布达佩斯、奥地利的维也纳以及法国的巴黎共5个国家的7座城市率先建成了地下铁道。1879年第一辆电力驱动机车研究成功;我国第一个拥有地铁的城市:北京地铁于1969年10月建成通车,线路长度为23.6km ;第二条环线又于1984年9月建成通车,全长19.9km。到2013年总里程456KM;我国第一个拥有现代化地铁的城市:上海地铁1号线于1995年5月建成通车,线路总长为21km ,引进德国西门子技术;2008年后,国内城市轨道交通全面走向自主创新时代,建立起品种齐全的各类轨道交通制式体系,逐步形成了较为完善的标准体系。

国内外不锈钢车辆情况介绍


国内情况--A型车

国内2000年以来,A型车项目总计116个项目,19528辆车。

从车体材料看,铝合金车体有109个项目,占比94%,车辆数17814辆,占比91.2%。从最高运行速度看,最高运行速度为80km/h的项目有87个,占比77.7%,车辆数为14688辆,占比78.2%;

铝合金车辆占绝大多数,不锈钢车体车辆多集中在北京。最高运行速度为80-100km/h的项目有20个,占比17.8%,车辆数为3300辆,占比17.6%;

最近几年中,最高运行速度为100km/h及以上的车辆所占比例逐渐增加,占比提升了约10%。

国内情况--B型车

国内2000年以来,B型车项目总计209个,车辆数28272辆。

从车体材料看,铝合金车体有112个项目,占比53.6%,车辆数15316辆,占比54%;

不锈钢车体有93个项目,占比44.5%,车辆数12696辆,占比44.9%;铝合金材质略多。

轨道车辆不锈钢车体的介绍


地铁车辆是整个地铁系统中最重要的机电设备之一;

车辆本身是一个由多个系统多级耦合而成的复杂系统;同时对外接口也繁多、复杂。

车辆主要系统:

车体系统       内装系统          车门系统

空调系统       制动系统          牵引系统

辅助系统       列车网络系统      乘客信息系统  

照明系统       列车控制系统      电气机械系统

EMC            RAMS

车辆与其它专业的接口

信号专业       通信专业(无线电、地面PIS、TE)

供电专业       接触网专业      地面通风空调专业

屏蔽门专业     轨道专业        不落轮镟

洗车机            架车机           车间电源

车体材料的对比

安全性:不锈钢熔点为1500℃,碳钢1300-1500 ℃ ,铝合金熔点660℃,铝合金耐热 性仅是不锈钢的44%。

轻量化(B型车):碳钢车体8.8t左右,不锈钢车体8.1t左右,铝合金车体6.2t左右。

以碳钢车体为基准,不锈钢车体自重减轻8%,铝合金车体自重减轻30%。铝合金车体对减少能耗有较大贡献。

耐腐蚀性:不锈钢和铝合金车体都具有较好腐蚀性,但不锈钢车体更优越。不锈钢车体不用进行防腐保护, 可用彩色胶膜装饰。铝合金由于易出现cl离子腐蚀,因此需要涂漆。

车体材料的优劣

外观质量:铝合金车体外表面平整、挺拔,又可以选择不同的装饰颜色,给人感觉美观、大方,容易接受。不涂装的不锈钢车体对平面度很敏感,只要有0.2mm凹凸,经光反射,肉眼就感觉不舒服,尤 其是薄板的点焊印子无法消除,焊点的排列、深度、大小的一致性都有严格要求。

抵御磕碰、防划伤能力:铝合金占优,且可修复。不锈钢由于是薄板且为拉丝板,容易划伤,更忌讳异向划伤。

对车下设备提供的安装空间和布置方式:铝合金车体,车下空间大,适应大线槽和空气管路预装配,做到整体吊装,实现模块化要求;不锈钢车体,板梁点焊结构,车下空间小,设备布置分散,线槽、管路难实现模块化。

工艺:不锈钢需采用点焊工艺,车体气密性差,高速车辆使用受限,可用于地铁和轻轨。大型中空铝合金型材车体是整体焊接结构,采用自动焊和模块化结构。

车体材质对车辆影响:不同材料和结构的车体,在运行寿命、可靠性、安全性等方面基本相同,主要差别对比如下:

展望


面对日益严格的节能和减排要求,高速、节能、安全、舒适、环保已成为交通运输领域的发展方向。作为绿色节能的关键技术——轻量化将是交通运输装备发展的必然趋势。

对于轨道交通来说,车辆具有重要的现实意义:

车辆自重减轻可以降低运行阻力,节省牵引和制动需要的能量;

减少对轨道的冲击,从而减少车轮和钢轨的磨耗;

减少车辆和轨道的维护成本;

直接减少制造车辆所使用的材料。

在人们的印象中,轻量化就是指减轻车体重量。轻量化应当是对车辆总体而言,车辆上所有构件、设施、设备、材料都要轻量化,与车体轻量化一样,而为此付出的代价和承担的风险可能还小一些。车辆轻量化应从材料轻量化、结构轻量化、新技术轻量化等方面综合考虑。

车体结构重量占整车约20~30%,因此车体结构轻量化对整车轻量化具有较大的贡献意义。

复合材料应用

l日本以下一代新干线车辆为对象,试制了大断面CFRP车体结构并进行了强度试验。试制车体长6m。但这种技术需要将几段车体通过螺栓或粘接连接在一起,在连接位置刚度差,无法满足商业运营的条件。

法国的TGV列车车体结构也是采用混合材料车体,类似于日本的技术,同样由于刚度差的原因无法满足商业运营的条件。

瑞士Schindler  Waggon公司采用纤维缠绕的矩形管制铁路客车。与铝制车体相比,可减轻车体20~25%的重量。

德国Adtranz公司开发了一种名为Regio Shuttle的FRP和金属混合结构的客车车体。该车体采用钢材车身构架。用酚醛FRP三明治夹芯板做车体板,车体板采用特殊的弹性粘接剂固定在钢结构框架上。

瑞典的C20 FICA于2003年7月16日在斯德哥尔摩运营。其侧墙、地板、车顶均采用MPI泡沫夹芯不锈钢三明治结构。最具有代表性,也是最成功的案例是2010年投入商业化运营的韩国的TTX摆式列车,6节编组,4动2拖,设计时速200公里,运营速度180公里。其车顶、侧墙和端墙采用混合材料整体成型,底架采用不锈钢材料。相对于整车不锈钢结构,重量减轻约39%。

不锈钢车辆运用的方向

目前国内不锈钢辊弯件为单一板厚的辊弯技术。若能开发出复杂截面变截面辊弯技术则对车体结构的轻量化会有极大的帮助。

加强不锈钢与复合材料的融合。开发结构轻量化复合材料的新型结构。

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