铁路客车碳钢车体的轻量化提升与应用

铁路客车碳钢车体的轻量化提升与应用

杨亚飞

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘要：铁路作为我国交通运输中非常重要的一部分，对于当前社会的生产和人民的生活都有很大程度的影响。为了提高铁路客车的运行寿命，降低运营消耗进行铁路客车碳钢车体轻量化的研究是直接有效和关键的。本文中我们就将针对铁路客车碳钢车体的轻量化提升与应用展开深入探究，希望可以为我国铁路行业的发展提供有效参考。

关键词：铁路客车；碳钢车体；轻量化

运输行业的发展过程中，铁路在其中发挥的作用是不容小觑的。而且相较于其他的运输方式，铁路运输运力大，安全稳定，成本相对较低，因而是我国当前运输方式中非常重要的一部分。但是要在铁路运输过程中真正的实现成本控制，使铁路客车有更长的寿命，降低对于轨道的压力，减轻轨道磨损，使车辆和轨道的维护成本得到有效控制，在一定程度上实现可持续发展，进行碳钢车体轻量化的研究是非常必要的。因而在当前铁路客车碳钢车体的设计过程中，非常重视对于铁路客车碳钢车体的轻量化设计和优化。接下来我们就来具体探讨了解一下铁路客车碳钢车体轻量化的相关问题。

一.铁路客车碳钢车体轻量化设计的含义及意义

铁路客车碳钢车体轻量化设计对于延长铁路的使用寿命，降低对于轨道的磨损，进而实现可持续发展和成本控制使具有很大的推动作用的。接下来我们就来具体探讨了解一下铁路客车碳钢车体轻量化的含义以及意义。

（一）铁路客车碳钢车体轻量化设计的含义

铁路客车太钢车体轻量化设计对于铁路成本控制以及可持续发展来说是具有很大的推动作用的，因而当前很多国家也非常注重对于铁路客车轻量化设计和相关研究。因为铁路客车碳钢车体的轻量化提升可以在很大程度上推动运输行业廉价、优质、稳定的运输，使运输成本得到有效控制，推动运输行业的进一步发展。当然轻量化设计对于环保工作的开展也具有很大的推动作用。但是碳钢车体轻量化设计究竟是什么含义呢？

顾名思义铁路客车碳钢车体轻量化就是指通过降低车体的重量来提高车辆的速度，降低相应的能源损耗和废气排放，从而达到相对比较理想的环保效果。这一理念是从赛车的改装中得到的启发，但是要真正的实现铁路客车碳钢车体的轻量化设计，很多相关影响因素都是不可忽略的。比如，铁路客车碳钢车体本身的结构性能以及相关材料的应用对于最终轻量化设计都有很大程度的影响。

（二）铁路客车碳钢车体轻量化设计的意义

铁路客车碳钢车体轻量化这一概念的提出是具有一定的科学性的，它对于我国当前铁路行业的进一步发展来说是有很大的推动作用的。首先铁路客车碳钢车体设计轻量化后对于原材料的使用量会有一定程度的减少，这样就实现了能源的节约。其次铁路客车碳钢车体轻量化也也会在很大程度上减轻车体自重，铁路客车在行驶过程中对于铁轨的压力会大大降低，而且对于铁轨的磨损也会大大较弱大大减少，这样后期铁轨所需要的维护养护成本也可以得到有效控制。最后铁路客车碳钢车体轻量化实现后，铁路客车在行驶过程中所需要的牵引能力也会大大降低，因而对于能源的消耗也会大大降低，这也在一定程度上响应了我国的可持续发展战略。因此我们说铁路客车碳钢车体轻量化设计的实现对于我国铁路行业的发展来说是具有现实意义的。

二.铁路客车碳钢车体轻量化的难点

铁路客车碳钢车体轻量化设计的实现可以推动我国铁路运输行业的发展，但是要真正实现铁路客车碳钢车体的轻量化车体结构的设计以及材料的使用对于轻量化都有一定程度的影响，因此在轻量化设计过程中必须要考虑到这两方面的因素。这也是铁路客车碳钢车体轻量化设计中的难点。接下来我们就来具体了解一下。

（一）铁路客车碳钢车体轻量化设计中的结构设计

当前铁路客车碳钢车体轻量化设计中结构设计就是其中的一大难点，因为传统的铁路客车碳钢车体设计之初是不考虑轻量化的，它在一定程度上增加了对于车体框架中对于钢等材质的使用，这虽然保证了车体框架的稳定性，但是整个车体框架对于轮轨的压力是相对比较大的。因而铁路客车运行后非常容易对铁轨造成一定的磨损，后期需要花费很多资金来进行铁轨的养护维修，增加了养护成本，而且也浪费了大量的人力资源。但是要使铁路客车碳钢车体轻量化设计实现就要对铁路客车的车体结构设计进行优化，当前对于相对比较完善的车体结构设计还处于研究阶段，需要不断地进行完善和优化。

（二）铁路客车碳钢车体轻量化设计中材料需求问题

铁路客车碳钢车体轻量化设计的实现一方面表现在对于车体结构设计的优化，另一方面对于铁路客车的原材料选择也是非常关键的。比较轻便的材料应用在实际的铁路客车中可以大大降低车体重量，但是对于材料的选择需要考虑的因素使相对比较多的，材料的轻便是一方面，材料的强度以及抗腐蚀性和耐久性等都是重要的参考因素，当然相关材料的应用还需要具有一定的可推广性。因而对于材料的选择需要更加慎重。当前铁路客车碳钢车体的应用是相对比较多的，但是其轻便性还是相对比较差。而对于其他材料的选择仍然在不断地研究中，至今还没有一个比较好的替代品。这也是我国

防身铁路客车碳钢车体轻量化设计中的又一个难题。

三.铁路客车碳钢车体轻量化设计实现的具体方法

铁路客车碳钢车体轻量化设计的实现需要我们开发一种新的设计思路，这样才能更好地推动轻量化的实现，接下来我们就来具体了解一下。

（一）针对铁路客车碳钢车体结构设计的轻量化设计思路

车体结构设计的科学性可以在很大程度上降低对于相关材料的使用，因而从这一角度出发我们就要注意对于车体结构设计的优化。首先我们可以改良车体基础结构模型，在符合标准的前提，对车体部件强度相对比较富裕的地方进行减薄处理。此外对于车体中一些低利用率的部件可以进行选择性优化，删繁就简，这样整合客车的运行也不会受到影响。最后对于中顶板的使用可以选择单层波纹顶板，提高了车顶整体刚性的同时也满足了平面度的要求。

（二）关于材料使用的铁路客车车体轻量化思路

碳钢车体本身的结构稳定性是相对比较强的，但是整个车体都应用这种材料，最终车体的轻量化是很难实现的。因而在车体材料的应用过程中对于部分车体部位也可以选择铝合金或者不锈车钢来进行替代，一方面可以增强车体的强度，另一方面车体本身的重量也可以降低。此外复合材料的使用可以达到相对比较理想的效果，但是其成本相对较高，很难实现推广。因而对于材料的选择应用我们还需要进行不断地深入研究。

四.小结

铁路客车碳钢车体轻量化实现对于我国当前铁路行业的长远发展来说是至关重要的，但是要真正实现车体的轻量化，车体结构设计和材料选择都是其中不可避免的问题。上文中我们已经针对其中的问题进行了深入探究，也提出了对应的参考意见。但是要真正将铁路客车碳钢车体轻量化推广开来，我们还有很长的路要走，因而我们必须重视铁路客车碳钢车体轻量化设计的相关研究，在研究中不断优化设计结构和新结构的应用，真正推动我国铁路运输的发展。

参考文献：

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