中车唐山机车车辆有限公司，河北省唐山市 064000
摘要：伴随城市轨道交通迅猛发展，不锈钢材质车体应用越来越广。本文从组成结构、各部位作用对一种不锈钢地铁端墙进行简单介绍，并根据EN12663标准要求使用ANSYS软件对其进行强度校核，仿真结果表明端墙结果满足标准要求。
关键词：不锈钢地铁 端墙 强度校核 仿真计算
1引言
随着我国交通运输业的飞速发展，地铁行业也逐渐进入许多大中型城市，发展趋势势不可挡。地铁车体多采用不锈钢材质，不锈钢车体有效利用其自身优良的高抗拉强度[1]，实现车体轻量化（不锈钢车体可比普通碳钢车体重量轻30%），此外，不锈钢车体结构耐腐蚀，能够提高车体运用效率，同时不锈钢车体不必涂漆着色，可相对降低成本[2,3]。不锈钢车体具有如此明显的经济优势，逐渐成为交通运输中的车体主角。
端墙作为车体结构不可或缺的一部分，排列车体两端，与侧墙、车顶、底架连接构成薄壁筒型承载结构，发挥提高车体刚度和强度的重要作用。
2结构设计
端墙结构包括端墙骨架组成、端墙板组成、端墙连接件组成和端墙附件。端墙骨架组成包括门框组成、端墙下边梁、连接铁、横梁和补强梁；端墙板组成包括防护板、门上板、端顶立柱、补强筋板、垫板、端顶板和端墙板；端墙连接件组成包括边框、端角柱、连接角铁、连接板和补强筋板；端墙附件是根据列车某种需要而设定的零部件。端墙骨架组成位于端墙结构中央，与端顶立柱、补强筋板一起对端顶板、端墙板起支撑作用，对端墙平面度、强度和刚度有重要影响，端墙连接件组成。
2.1 端墙结构示意图
3仿真分析
整个车体主要采用壳单元模拟，车体坐标系方向如图3.1所示：X向为车体纵向，Y向为车体横向，Z向为垂直方向，正方向垂直向上。
3.1 车体有限元模型
按照EN12663：2010 《铁道应用-轨道车身的结构要求》以及设计需求，考虑计算工况。仿真计算统计结果见表3.1，压力云图见图3.2。
a)1000KN压缩工况与整车整备合成 | b)800 kN拉伸工况与整车整备合成 |
c)1000 kN压缩与最大垂直载荷合成工况 | d)车钩复轨工况 |
图3.2 端墙相关工况压力云图
表3.1 仿真计算统计表
工况描述 | 最大应力值（MPa） | 许用应力值（MPa） | 相关部位 |
1000kN压缩工况与整车整备合成 | 537 | 685 | 端墙 |
800kN拉伸工况与整车整备合成 | 382 | 685 | 端墙 |
1000kN压缩与最大垂直载荷合成工况 | 561 | 685 | 端墙 |
车钩复轨-一位端 | 354 | 685 | 端墙 |
计算工况下，端墙处最大应力均小于对应的许用应力值，车体强度满足设计及标准要求。
4结论
端墙作为轨道列车车体不可或缺组成部分，影响车体刚度、强度和平整度等重要指标，本文从部位的构成和功能角度介绍了一种不锈钢地铁端墙，随后建立含该端墙的车体有限元模型，依据EN12663：2010 《铁道应用-轨道车身的结构要求》要求对模型进行仿真计算，计算结果表明，相关工况下墙处最大应力均小于对应的许用应力值，该不锈钢端墙强度满足EN12663：2010 《铁道应用-轨道车身的结构要求》的要求。
参看文献
[1]段鹏飞.北京地铁16号线车体端墙钢结构解析[J].科技展望,2017,27(5)
[2]韩鹏程,王萌,陈岩.B型不锈钢地铁端墙制造过程优化[J].百科论坛电子杂志,2020,(12)
[3]关显涛.天津地铁2号线车辆车体端墙设计[J].科技视界,2015,(30)
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