謝紹興 王廣金 辛志斌 魯萬彪 徐文俊

（中車南京鋪鎮(zhèn)車輛有限公司 技術(shù)工程部，南京 210031）

鐵路客車承載著我國交通運輸?shù)闹厝危且暂d客為目的的鐵路交通裝備。作為現(xiàn)代鐵路運輸體系的骨干，它對國民經(jīng)濟具有重要作用。隨著國家經(jīng)濟及技術(shù)的發(fā)展，軌道客車持續(xù)發(fā)力，產(chǎn)品系列呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢[1]，但普速鐵路客車依然是主力軍。下面針對普速鐵路客車的車體結(jié)構(gòu)和制造工藝的演變過程展開探討。

我國普速鐵路客車車型經(jīng)歷了數(shù)次大面積更新?lián)Q代，主要包含21型、22型、25型以及近期的“復(fù)興號”成員——160 km·h-1動力集中電動車組（直型車體和鼓型車體）。2016年以前，我國普速鐵路客車批量生產(chǎn)并投入運營的客車主要有21型、22型以及25型3個系列，均具有不同的時代特色[2]。每個主車型包含各種子車型，如硬座車、硬臥車、軟臥車、餐車及行李車等。每一次的提檔升級都代表著時代的進步和技術(shù)的進步。每種主車型的提出都是特定的歷史背景下客戶的舒適性需求和輕量化等技術(shù)需求的體現(xiàn)，都有著各自的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)特點。

1 21型客車和22型客車特點

21型客車是我國第一代旅客列車的主要型號，時速為80～100 km·h-1，車長為21 975 mm，車寬為3 004 mm，結(jié)構(gòu)為碳鋼鉚接和焊接組合形式。隨著運營需求的變化，車體結(jié)構(gòu)開展減重改進，具體包括全焊接結(jié)構(gòu)、側(cè)墻自帶壓筋。第二代旅客列車的主要型號產(chǎn)品是22型，時速為120 km·h-1，車體長度為23 600 mm，車體寬度為3 106 mm，為帶中梁的薄壁筒形全焊接板梁結(jié)構(gòu)，延續(xù)了側(cè)墻板帶壓筋的形式，以提高車體的強度和剛度。材料上，它逐步優(yōu)化為耐候鋼，增加了整車的耐候性能。21型客車和22型客車車體制造工藝主要依托簡易的夾持、定位工裝輔助進行組裝、焊接。

2 25型客車特點

25型客車是我國第三代主型鐵路客車，配置集中供電空調(diào)，車長為25 500 mm，車寬為3 105 mm。車體材質(zhì)以低合金鋼和耐候鋼為主，廁所、平頂?shù)炔糠治恢貌捎貌讳P鋼。鋼結(jié)構(gòu)車體取消了中梁及側(cè)墻板壓筋，由側(cè)墻、端墻、車頂及底架4大模塊組裝，焊接而成薄壁筒形整體承載結(jié)構(gòu)。

25型客車可分為25G和25T型兩大類，二者主體斷面結(jié)構(gòu)一致（見圖1）。車體鋼結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于側(cè)門、端門、車鉤、風(fēng)擋及轉(zhuǎn)向架的連接接口形式。例如：25G型車側(cè)門為折頁門，25T型車為塞拉門；25G型車車鉤采用15號車鉤，25T型車為密接式車鉤。兩種車型的車體組裝、焊接工藝基本一致。

圖1 25型車車體斷面示意圖（單位：mm）

3 時速160 km·h-1動力集中電動車組特點

3.1 時速160 km·h-1動力集中電動車組的演變

目前，我國鐵路客車的主打車型為25型客車，產(chǎn)品開發(fā)定型較早，運行速度和乘坐舒適度已不能滿足旅客出行的需要。近些年，我國普通鐵路客車保有量出現(xiàn)拐點，從逐年增加變?yōu)橹鸩綔p少。中國鐵路已成功開發(fā)時速160 km·h-1的動力集中型列車，俗稱“綠巨人”[2]?！熬G巨人”的亮相，不但提升了當前既有線路列車的速度等級，還將充分發(fā)揮既有車站在城區(qū)的地理位置、既有線路里程及覆蓋范圍廣、票價較低的優(yōu)勢，與高鐵形成優(yōu)勢互補。中國鐵路方面曾表示，未來將逐步用動力集中動車組替代現(xiàn)有25型鐵路客車，使其成為中國下一代普速客車的主力車型。作為國鐵集團及中國中車的重點項目，拖車由中車唐山和中車浦鎮(zhèn)聯(lián)合研制，型號為CR200J，主要分為直型車研制和鼓型車研制兩個階段。

2016年開始短編試制，包含一/二等座車、餐座合造車（餐吧式）及控制車。2017年開始長編試制，包含一/二等座車、餐座合造車（廚房式）及一/二等臥車。2018年底，國鐵集團對動力集中動車組進行第一次采購，共計購置了28組時速為160 km·h-1的動力集中動車組（其中10列為短編組、18列為長編組列車），并于2019年年初投入運營。2019年共進行了兩次招標，首次招標92列（短編組），第二次招標21列（長編組），目前招標總數(shù)達到141列（短編組102列，長編組39列）。經(jīng)過短編組、長編組試制及小批量生產(chǎn)，國鐵集團已經(jīng)初步具備批量生產(chǎn)能力。為增加車輛的空間，提升乘客的舒適性，2019年底至2020年初開始鼓型車的長短編試制。2020年底至2021年中，伴隨3列“復(fù)興號”高原雙源動力集中動車組（短編）、2列中老鐵路“瀾滄號”動車組及2列金臺鐵路160 km·h-1動車組的交付運營，時速160 km·h-1動力集中電動車組的鼓型車結(jié)構(gòu)及制造平臺得到了驗證。2021年，國鐵集團開展了62列鼓型短編組的批量訂單招標，并于年底交付各路局運營。

3.2 160 km·h-1動力集中電動車組的車體結(jié)構(gòu)

160 km·h-1動力集中電動車組車體鋼結(jié)構(gòu)包含直車體和鼓型車體，斷面結(jié)構(gòu)見圖2。相比直型車體，鼓型車體斷面進行了以下優(yōu)化：寬度由3 105 mm加寬到3 360 mm，車高維持在4 433 mm；側(cè)墻由直型改為上部內(nèi)倒4°、下部內(nèi)倒2.7°鼓型；底架寬度尺寸增加為3 292.5 mm，底架側(cè)梁角度為3°，取消腳蹬；車頂座車一端平頂，另一端設(shè)置活頂。車頂由三段弧組成，兩側(cè)R800，中部R8 000，高度821 mm與直車體相同，活頂蓋與車頂輪廓匹配。材質(zhì)由原來的耐候鋼Q310NQL2改用高耐候鋼Q350EWL1，耐候鋼Q345NQR2改為高耐候鋼Q350EWR1，另外部分使用普通碳素鋼和奧氏體不銹鋼。

圖2 160 km·h-1動力集中電動車組車體斷面示意圖

3.3 160 km·h-1動力集中電動車組的制造工藝

車體主體結(jié)構(gòu)同25型車薄壁筒形整體承載的板梁結(jié)構(gòu)，在制造工藝上有一定的傳承性。它以25型車制造工藝為基礎(chǔ)，工藝流程依然為側(cè)墻、端墻、車頂及底架4大部件預(yù)組后進行車體總成、電磁調(diào)平，主要區(qū)別在于新材料的焊接、彎梁立柱的成型、模塊化的組裝及工裝的柔性化切換。

新材料方面，6 mm以下耐候鋼改為高耐候鋼，Cr含量提升了近10倍，大大提升了抗氧化性和防腐蝕性[3]。新材料焊接方面，相應(yīng)焊絲優(yōu)化為高耐候鋼焊絲CHW-TH500EW-Ⅱ，通過大量的試驗研究其工藝性和操作性。直型車的彎梁同25型車，鼓型車體的大小彎梁半徑及弧長明顯增加。大彎梁制造工藝采用“冷彎斷面+拉彎弧度”成型工藝，新制匹配拉彎機的拉彎模具，克服了材料回彈問題。小彎梁制造工藝采用“激光切割整體下料+弧度壓制成型+沖塞焊孔”的成型工藝，研制壓型模具。直型車和鼓型車體的立柱區(qū)別于25型車的帽型結(jié)構(gòu)，采用乙型斷面。斷面上有長圓孔、鑰匙孔、塞焊孔等不規(guī)則附屬孔洞。制造工藝采用激光切割整體下料、折彎。鼓型車體的角度采取左右件對稱壓型工藝，研制模具克服貼墻板面上翹、立面旁彎和扭曲變形的缺陷。模塊化組裝方面，在原有25型車的牽枕緩、端墻及平頂?shù)然A(chǔ)上，研究側(cè)墻骨架及側(cè)頂模塊組裝工藝，提高了車體制造的模塊化程度。另外，結(jié)合25型車、160 km·h-1直型車體和鼓型車體的斷面及部件結(jié)構(gòu)分析，避免資源浪費，統(tǒng)一3種型號車輛的制造流程，僅針對每道工序的組焊工裝進行改造，對涉及車輛的寬度、長度、高度及弧度等技術(shù)參數(shù)的變化，制定對應(yīng)的工裝標準，實現(xiàn)柔性化的模塊切換，以滿足各車型之間的組裝需求[4]。

3.4 160 km·h-1動力集中電動車組的展望

高速鐵路雖然具有運營速度快、舒適度好等優(yōu)勢，但我國人口眾多，收入水平存在差距，對鐵路運輸存在差異化需求。除了發(fā)展高速鐵路以外，我國對價格相對低廉的普速客車和時速為160 km·h-1的動力集中電動車組列車仍然有十分廣泛的需求。我國幅員遼闊，地形和氣候復(fù)雜，不可能全部客運都由高速鐵路來承擔，因此普速客運和時速160 km·h-1的動力集中電動車組列車仍將長期存在。碳鋼車體的自動化應(yīng)用程度較低，隨著車輛的深入應(yīng)用，國內(nèi)外先進的制造技術(shù)也會逐步得到應(yīng)用[5]。

4 結(jié)語

普速鐵路客車型號從21型、22型到25型，得到了長期的廣泛應(yīng)用。根據(jù)160 km·h-1動力集中電動車組的試制及小批量運營反饋，它的結(jié)構(gòu)及制造工藝在逐步優(yōu)化，如從開始的直型車體升級為鼓型車體，車寬增加，提高了乘客的舒適性。隨著“復(fù)興號”的不斷應(yīng)用，未來從車輛的結(jié)構(gòu)到制造工藝將持續(xù)進行改善。