3.2 车体结构与内装
3.2.1 车体结构形式选择
1.车体结构基本要求
城轨车辆的车体是车辆中尺寸最大、重量最重，集车辆所有部件于一体的结构性部件。车体也是提供乘客场地与空间以及实现运输任务的主体部件（包括司机室及贯通道在内）。因此车体必须具有为乘客提供舒适、环保、安全性高的乘坐环境以及多种执行功能。因此，在车体设计中必须满足下列基本要求。
（1）在符合《地铁设计规范》（GB 50157—2003）和《地铁车辆限界》（CJJ 96—2003）要求、以及满足车载设备安装空间的前提下，外观美观大方，内部有尽可能大的客室空间和舒适、明快的乘坐环境，外表面平整，车体外形应满足洗车机洗车要求。
（2）车体结构设计应满足EN 12663《铁路车辆车体结构要求》标准中归属P-Ⅲ（地铁和快速运输车辆）类规定要求。车体结构在全寿命使用期内不应因被腐蚀而降低强度，在承受各种正常载荷时，30年内不产生永久变形与疲劳损伤。
（3）车体刚度应能满足车辆修理和纠正脱轨时的要求，在最大垂直载荷（AW3）作用下，车体静挠度不超过两转向架支承点之间距离的1‰，并确保在各种载荷下车门运动不受阻。
（4）车体在静强度试验时，在承受各种最大垂直和横向载荷的同时，还应承受EN 12663或GB/T 7928—2003规定的沿车钩中心线施加的纵向静态作用力值。此时的车体各部位应力均不应超过许用应力。
（5）车体设计时应利用动态、静态有限元分析法对车体的强度与刚度进行分析，并与车体动、静强度试验结果作比较，以验证车体的强度与刚度符合车辆技术规格书的规定。
（6）车体结构应按碰撞安全理念进行设计，在每个带司机室车辆的前端应设置防爬器，其两侧设能量吸收单元。车体结构应能充分满足在正常调车挂钩速度5km/h速度下时车体结构不受损，两列车25km/h速度下碰撞时保证司乘人员安全的强度要求。
（7）车体内装材料必须是环保的，有良好的防火性能（难燃的或不燃的，低烟的和无毒的）。
（8）车体结构应允许编入列车的各个车辆客室间自由通行。
（9）为方便乘客上下车、缩短列车停站时间，A型车车体两侧至少开5对门，B型车至少开4对门。
（10）车体应设有架车支座和车体吊装座以便于车辆拆装、起吊和救援。架车支座的设置应满足成组地炕式架车机的架车要求。客室内允许设置电气柜，车体底架下方应提供吊装电气与制动等设备的吊挂点，安装在车体底下的箱柜应有良好的可接近性和必需的检修空间。
2.车体结构形式选择
车体结构有三种基本结构形式：底架承载结构、侧墙承载结构和整体承载结构。
整体承载结构中车体每一结构件都发挥承受载荷的功能，是三种结构形式中车体结构自重最轻的一种，有利于减轻车辆自重。这种结构形式大多应用于轴重比较紧张的机车和启停频繁、加速性能要求高的动车组，城轨车辆的车体几乎全部使用这种结构形式。
整体承载结构车体具有两种结构形式，一种是带司机室的车辆，另一种是带动力装置的动车。车体主结构应为整体承载的铝合金或不锈钢型材的轻量化模块结构，各模块间可采用焊接或铆接结构。车体主要承载结构应由底架、两个侧墙、两个端墙和车顶等六大部件组成，使用寿命应不低于30年。
3.2.2 车体材料选择
1.车体主体结构材料
城轨车辆车体的材料大致有耐候钢、不锈钢和铝合金三种。一般均采用铝合金断面组合式中空挤压型材或不锈钢挤压型材。
（1）耐候钢车体用材
耐候钢属于无铬无镍或低铬低镍钢种，这种钢较之普通碳钢有较好的防腐蚀效果，《铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》（TB/T 1979—2003）可供车体选材时使用。表3.9、表3.10和表3.11分别为耐候钢的化学成分、力学性能和耐蚀性能。
表3.9 耐候钢化学成分
注：引自TB/T 1979—2003。
表3.10 耐候钢力学性能
注：引自TB/T 1979—2003。
表3.11 耐蚀性能
注：引自TB/T 1979—2003。
我国早期生产的地铁车辆的车体由普通碳钢制造，自重大，外表面需要防锈涂装，在运用中由于淋雨、人工洗车等原因使积水处腐蚀较为严重，甚至车辆架修时就需要进行切补处理。北京地铁13号线（前期车辆）和八通线的车辆改用耐候钢车体，使用效果良好。由表3.11数据可以预期，使用耐候钢作为车体材料使腐蚀速度减缓40％左右，可将腐蚀处切补处理延缓至车辆大修时进行。耐候钢材料在铝合金车体与轻量化不锈钢车体上也有应用。
（2）铝合金车体用材
常用于城轨道车辆车体的铝合金材料有5000系列、6000系列和7000系列，表3.12为三种系列铝合金材料的主要特性及用途。表3.13为几种常用铝合金材料强度设计值。出于强度考虑，铝合金车体两端承受纵向力的构件如：牵引梁、枕梁、车体两端的斜撑以及端梁等仍使用耐候钢材料。
表3.12 常用铝合金材料主要特性及用途
表3.13 常用铝合金材料强度设计值（N/mm2）
续上表
（3）不锈钢车体用材
20世纪早期美国就有将不锈钢材料用于制造轨道车辆车体的实践，由于使用的是高镍高铬不锈钢材料，防腐蚀性能较好，但车辆减重效果不明显，制造工艺要求高，造价也高，在很长一段时间内只是在一些防腐能力要求高的一些特种车辆上使用。20世纪80年代，由于列车速度的提高和城市轨道交通的发展，减轻车辆自重的要求十分迫切，日本开发成功以SUS 301L为主要材料的轻量化不锈钢车体结构。随着不锈钢焊接工艺的进步，不锈钢车体的强度、刚度和板面平整性不断提高，不锈钢已成为地铁车辆车体的主要用材。
轻量化地铁车辆车体使用的SUS 301L不锈钢属于铬镍型奥氏体不锈钢，具有良好的防腐能力、冷加工性能及低温韧性。通过冷作硬化强化手段，不同的冷轧压延率得到不同的强度。一般的SUS 301L不锈钢分为5个强度级，即LT、DLT、ST、MT和HT，表3.14为轻量化不锈钢车体主要材料的化学成分，表3.15为轻量化不锈钢车体主要材料的机械性能。表3.15中还列出有我国两种碳钢的机械性能以作比较。
表3.14 轻量化不锈钢车体主要材料的化学成分
表3.15 轻量化不锈钢车体主要材料机械性能
续上表
由表3.15可知，除轻量化不锈钢具有耐腐蚀性、加工性、机械强度等一系列优点外，SUS 301系不锈钢还能通过冷轧加工后得到LT、DLT、ST、MT和HT五种不同等级的抗拉强度和延伸率。为了满足制作车体不同部位杆件的需要，可有0.6～4.5mm多种不同厚度的板材供选择，大大增加在车体结构配置上的灵活性和多样性，使车体的强度、刚度分布更为合理。
（4）三种车体材料的选择
通过对上述三种车体材料的综合分析，铝合金车体和不锈钢车体各有优缺点，在南方城市潮湿多雨条件下，为满足密封性和使用寿命要求，建议采用整体焊接铝合金车体；而在北方城市干燥少雨条件下，宜采用轻量化不锈钢车体。耐候钢车体结构也有一定的轻量化能力，制造成本相对较低，在干旱地区的城轨车辆中有一定的使用优势。
2.车体内装材料防火要求
出于使用和美观要求，车体结构内外均附着装饰材料。用于车体上的装饰材料需符合BS 6853或等同及以上的其他国际标准中有关难燃、阻燃、无毒或低毒材料的各项规定。
3.2.3 车体结构强度和刚度
1.车体强度和刚度基本要求
GB/T 7928—2003规定地铁车辆车体强度和刚度应满足下列基本要求。
（1）同型号的车辆应具有统一基本结构形式。
（2）车体结构使用寿命为30年。
（3）车体采用整体承载结构，在其使用期限内能承受正常载荷的作用而不产生永久变形和疲劳损伤，并有足够的刚度，能满足修理和纠正脱轨的要求。
（4）新设计车辆的车体不产生永久变形和断裂的能力应通过计算和试验证明。在车体底架承受相当于车辆整备状态时的垂直载荷时，沿车钩中心水平位置施加规定的纵向载荷，其试验合成应力不应超过许用应力。试验用纵向压缩静载荷为A型车不低于1.25kN，B型车不低于0.8kN。
（5）车体试验用垂直载荷为1.1×（运转整备状态时的车体重量+最大载客重量）-（车体结构重量+试验器材重量）。
其中，最大载客重量=乘务员+坐席定员+最大立席乘员的重量。最大立席（超员）人数按9人/m2计，人均体重按60kg计算，站立面积为除去座椅及前缘100mm外的客室面积。
2.车体强度和刚度计算
车体结构和载荷条件复杂，可利用有限元法进行计算分析。根据车体结构特点，合理简化车体结构几何模型，建立符合车体结构力学特性的有限元模型，进行静力学和模态分析以验证车体结构合理性和有限元模型的正确性。为此必须做好下列各项工作。
（1）准确描述车体结构特点
地铁车辆车体一般由底架、车顶、两个侧墙和两个端墙等六个大部件组成。每个大部件由梁（柱）板组焊而成，采用不同材料会产生不同的梁（柱）结构形式和焊接方式：采用铝合金材料时，梁（柱）均为壁厚2～6mm的大型中空挤压铝型材组成，使用铆焊连接方式；采用轻量化不锈钢材料时，梁（柱）均为由壁厚0.8～4mm的板材轧制而成，使用点焊、激光焊或塞焊方式。为有效地减轻车体自重，地板和侧墙等用0.8mm薄板轧压成波纹状加强筋与外板点焊连接形成空腔，抵抗剪切力引起的翘曲。
（2）有限元模型的建立
由于车体结构和载荷基本上为纵向对称，因此可取车体的1/2进行分析。
①在建立铝合金车体有限元模型时，由于重要结构零件均为大型中空挤压铝型材，属于空间薄壳类零件，因此可选用薄壳类单元模拟铝型材结构。
②在建立轻量化不锈钢车体有限元模型时，可采用MSCPatran前处理软件建立车体有限元模型。为避免开口梁单元应力失真，车顶、侧墙、端墙、底架、司机室立柱可用高精度壳单元PSHELL，侧门框架加强槽铁可用实单元PSOLD。螺栓连接的地方可用刚性约束单元RBE2。
（3）载荷工况和边界条件处理
有限元模型载荷位置、大小、方式需根据实际载荷情况并参照TB/T 1335—1996规定进行处理，载荷工况见表3.16。车体结构重量可通过施加惯性力得到体现，其他重量和超员重量取其一半以均布压力的形式施加在地板上。空调机组重量均匀分布在空调机组安装座上。纵向载荷为一个集中载荷，取其一半按表3.16所列值施加到牵引梁车钩安装座上。扭转载荷按40kN·m施加到边梁顶车位上。由于结构和载荷均是对称的，除工况5外，均需在纵向中央截面上施加对称约束。所有工况都要对弹簧施加垂向和横向约束。由于纵向只需约束刚体位移，因此只需在车体一端任选两点约束其纵向位移。
表3.16 有限元计算用载荷工况
注：（1）B/T 7928—2003规定值为A型车≥800kN；B型车为490kN。
（4）车体静力学分析和模态分析
为了验证车体结构简化的合理性和有限元模型的正确性，需对计算结果作静力学分析和模态分析。
①车体静力学分析
a.强度分析
根据GB/T 7928—2003要求，计算垂向总载荷工况和合成载荷工况2下车体各部位应力分布，分析各部位的最大计算应力是否超过该部位材料许用应力。表3.17列出轻量化不锈钢车体计算时各种材料在不同工况下的许用应力（MPa），相应的计算值均不应大于表中的值。
表3.17 轻量化不锈钢车体计算时各种材料在不同工况下的许用应力 单位：MPa
b.刚度分析
按GB/T 7928—2003规定，在最大垂直载荷作用下车体静挠度不超过两转向架支撑点之间距离的1‰。以天津滨海线轻量化不锈钢B型车体有限元计算为例，得到在垂直总载荷工况下侧墙下边梁相对两转向架支承距离（12.6m）间的最大挠度为9.9mm，小于规定值（12.6mm），换算车体弯曲刚度EJ=3.99×108N/m2，相对扭转角Ψ=3.73×10-3rad，相当扭转刚度GJp=1.35×108N·m2/rad。
②模态分析
为了防止车体与转向架发生共振，在AW0条件下，车体固有频率与转向架频谱之间的频率之差的最小值应不小于2Hz。为此，在车体有限元计算中必须进行模态分析。在对车体进行模态分析计算时，不对车体施加任何约束，安装在车体上的设备用质量单元施加在相应位置上，利用MSCNatran提供的运动自由度边界条件，消除无约束刚度矩阵的奇异。表3.18为轻量化不锈钢B型车体前6阶振动频率计算结果实例，表3.19为铝合金A型车体在准备状态和垂向超载下的一阶扭转和一阶弯曲自振频率计算结果实例。
表3.18 轻量化不锈钢B型车体在准备状态下自振频率计算结果
表3.19 铝合金A型车体在准备状态和垂向超载下的一阶扭转和一阶弯曲自振频率计算结果
两种材料车体的模态计算结果表明，准备状态下城轨车体的一阶弯曲自振频率均超过11Hz，可以满足使用要求。
3.2.4 车体结构部件要求
由车体车顶模块、底架模块、两个侧墙模块和两个端墙模块等六大模块组成。
1.车顶模块
（1）车顶板在200cm2的面积上应能承受1000N的垂直载荷。
（2）车顶板能在间距500mm的两个400cm2的面积上分别承受1000N的垂直载荷。
（3）车顶结构在承载空调单元的相应部位应分别加固，并保证空调排水通畅。
2.底架模块
（1）底架应能同时承受AW3的乘客载荷和悬挂在底架上的所有设备载荷。
（2）提供所有安装在底架上的设备支撑，设备支撑强度应满足IEC 61373：1999规定的冲击和振动加速度要求。
（3）设吊/架车支撑点：
①在底架侧梁上靠近前后转向架的位置处各设两个支撑点。
②在底架两端的车钩横梁中央分别设一个架车支承点，做复轨用（在车钩横梁下方架车应能抬起空载的整车的一半）。
③在车辆底架的四角处设4个起吊点，用于紧急情况下的架车。
④架车、吊车、复轨用的架车支撑点应满足车辆拆卸、组装、检修、吊运和救援作业的需要。车体的垂向强度应满足在使用任何一点架车时，不使车体结构的任何部位发生永久变形。每个架车支承点处设有定位点，并标志有明晰标记。
（4）安装在底架上的牵引中心销座和中心销应有足够的强度与刚度，当中心销牵引点处受到转向架30m/s2的冲击力时不会产生永久变形，当受到50m/s2的冲击力时不被损坏。
（5）车体底架两端纵中心线上设车钩缓冲器牵引连接销座。
（6）在每个带司机室底架前端设防爬装置和两侧设吸能元件安装座或司机室端部设计吸能结构。
3.侧墙模块
（1）侧墙可由铝合金型材或轻量化不锈钢材料制成。
（2）在每侧侧墙上开设4或5个等距离的客室车门孔，应能满足安装车门的要求，门孔四角应避免出现高应力集中和积水现象。
（3）在每侧侧墙上开设尽可能大的窗孔，应能从车体外侧更换玻璃。
4.端墙模块
（1）端墙模块由铝合金型材或轻量化不锈钢材料制成。
（2）端墙表面应平整，应能方便地与贯通道密合，并固定住。
（3）端墙下方结构可支撑渡板，并将载荷从端墙结构传递到底架边梁上。
3.2.5 车体总装配
1.车体总装配要求：
车体在总装配后，应测量车体结构整体纵向、横向和对角线尺寸，以确保其满足设计要求。在所有装配接口处需进行防腐处理。在端部、顶部等接口处应进行防水密封处理。在车体适当位置设置架车和吊车用支撑点。此支撑点应满足车辆拆卸、组装、检修、吊运和救援、复轨等作业的要求。
2.车体总装配形式：
车体应采用模块化装配工艺，将两个侧墙模块、两个端墙模块、一个底架模块和一个车顶模块通过焊接或螺栓机械连接方法组成一个立体的整体承载结构。模块组件一般在车间内专门的胎膜上组装，实现流水线生产。车体装配形式有以下三种。
（1）全焊接铝合金车体组装
铝合金车体底架采用大型铝合金中空组合式挤压型材，由六大模块组焊而成，沿车体长度方向可实现对接连续自动弧焊。这种组焊方式具有车体零件数量少，焊接工作量小，且容易实现自动化等优点。近期由于采用FSW摩擦搅拌接合法可得到更好的焊接质量。
（2）不锈钢车体组装
轻量化不锈钢车体同样可由六大模块组焊而成，但是由于不锈钢中的奥氏体组织是不稳定的，在大约600℃时钢中铬的碳化物会沿晶界析出，使晶界附近的含铬量降低而发生晶界腐蚀，同时钢的屈服强度、抗拉强度会急剧下降；此外，奥氏体不锈钢热膨胀系数是一般钢的1.5倍，热传导率仅为一般钢的三分之一。由于这些特点，不锈钢车体的焊接原则上不能用电弧焊，一般只能使用在两电极间通有大电流、高压力以及热影响区小的点焊方式。对于在结构上难以点焊不得已需使用电弧焊时，也只能采用塞焊方式。在塞焊时，为减少热量的输入、避免晶界腐蚀及热变形，需用水在2min内冷却至室温。
（3）采用焊接与螺栓连接的铝合金车体组装
深圳地铁1号线、南京1号线和2号线的A型车，采用MOVIA模块化铝合金车体结构。车体的六大模块部件分别用焊接组成，而六大模块部件间采用霍克（HOOKER）式机械螺栓冷拉铆接技术拼装而成。其优点是：由于取消了焊接工序，避免了车体组装时的焊接变形；车体内装由立体生产转化为平面生产，降低了工艺难度，改善了施工条件，提高了生产效率，加快了生产速度，节省了占用台位时间；由于可在使用单位现场组装，车体整车运输转变为六大部件运输，缩小了运输空间，提高了运输效率，节约了运输成本。
3.车体设计寿命：
在正常运用条件下，预期寿命至少30年，30年内对车体结构件无需重修或加固。
4.车体挠度要求：
在各种载荷下其挠度值须满足GB/T 7928—2003规定，所有客室和司机室门应操作自如。
5.设备布置：
车辆电气设备安装在车体底架的设备箱或客室的电气柜中，电气设备的位置根据其电气要求选定。设备箱的布置和设计应考虑设备的尺寸、重心位置及车重的分配来确定，应作重量及重心计算。车下布置方案应充分考虑设备、部件的可维修性，吊挂点强度和刚度应满足GB/T 21563—2008要求。所有安装在车体上和吊装在车体底架的设备，在受到上述标准允许的冲击力时[纵向：3g；横向：1g；垂向：（1+C）×g（车端C=2，中部C=0.5）]，设备任何部分不应发生脱落，车体也不应发生永久变形。
6.防爬装置及能量吸收：
在首尾车底架应设有防爬装置，以防止两列车发生冲撞时产生爬叠。在防爬装置尾端的底架端部结构应具有能量吸收的功能，防爬装置及能量吸收装置应符合EN 15227—2007（E）要求。一旦发生撞车事故，底架端部结构可以将冲撞产生的超出车钩缓冲器所能吸收以外的能量由车体变形来吸收，从而使乘客受伤的危险降至最低程度。
7.架车支撑：
车体设计时应考虑吊车和架车用支撑点。架车、吊车、复轨用的架车支撑点可满足车辆拆卸、组装、检修、吊运和救援作业的需要。每个架车支撑点处设有定位点。架/吊车点处应有标记以指导作业。应设计救援情况下的三点支撑。
8.车体平整度及制造公差：
由车辆制造厂提供车体平整度及制造公差。
9.车体焊接：
（1）车辆及其部件焊接的设计、生产、试验和质量认证应满足EN 15085标准或等同的国际标准相关要求。
（2）制造商应提供首列车和后续列车的焊缝检查措施方案及参考标准。
（3）关键焊缝/关键部位：
①车体的关键焊缝和关键结构部位应由车体设计师/车辆制造商在首辆车生产时确定，应提供车体关键焊缝分布图。
②根据应力分析、有限元分析和/或车体强度试验的结果，确定关键焊缝或局部焊缝，通过计算验证高应力的疲劳区域和焊缝。
③确定的关键焊缝和关键部位考虑的参数应能满足应力的最低限度要求。
10.车体的外部造型、装饰和车辆前端设计须提供3～5套效果图和相应的动画效果方案。
11.投标方应对车体结构方案进行详细的描述。
12.车体内装与车体结构间空隙除预留风道处外，应合理设置防火阻挡层，防火阻挡层材料须符合DIN 5510或BS 6853标准相应等级要求。
13.车体外部设计应充分考虑洗车机工作的要求。
3.2.6 车体内装与布置
1.总体要求
车体内装设计时，应考虑以下要点：
（1）总体布局及装饰应具有现代美学特点；
（2）适合于乘客群体的人机工程学设计；
（3）完全协调一致的颜色和质地；
（4）良好的密闭性以防尘、防水和隔声；
（5）使用不显眼的紧固件/装配件；
（6）在易磨损部位采用较高耐久性的表面喷漆；
（7）材料、安装方法、密封和地板布等应符合安全、环保要求并不受气候条件影响等；
（8）安装牢固可靠，材料经久耐用并易于保养清洁；
（9）良好的客室照明；
（10）良好的通风条件。
2.内顶板和内墙板防火要求
所使用的材料和制品必须符合BS 6853或DIN 5510标准相应等级规定的防火和安全要求。
3.内顶板设计
（1）内顶板由全型模块组成。
（2）可采用复合铝板，背面应装有吸声材料以提高吸声性或采用更优材料。如采用表面有吸声孔的材料时，表面需美观且易于清洁。
（3）每个模块应装有铰接面板。客室中央区域设通风出口格栅。格栅与主面板垂直铰接，以便于通风风道出口的定期清洁。
（4）车顶板两边的活动盖板由铝合金板或更优材料制造，采用铰链连接，以便接触到门操纵机构和电缆槽。所有盖板都有锁闩住。活动盖板的铰接设计应灵活、坚固、耐用。在运用中不得发生意外损坏情况。
（5）照明在客室的整个长度内沿内顶板两侧分布，可通过铰接格栅清洁或更换灯具。
4.内墙设计
（1）内墙板包括侧墙内板、端墙内板、窗框、司机室隔墙等。墙板材料采用复合铝板，背面应装有吸声材料以提高吸声性或采用更优材料。
（2）侧墙和端墙内板等所使用的材料和制品须符合标准规定的防火和安全要求。制造商提供有关材料质量方面的资料，并提交型式试验报告和合格证书。
（3）用于固定侧墙内板的紧固件应藏在可封闭的铰接内顶板后面。侧墙内板通过平齐的支承型材来定位，最大限度地减少紧固件的数量。
（4）带窗周板的侧墙内墙板安装在型材中，侧墙骨架结构板和内墙板之间设有隔热、隔声层。
（5）车内应设置车内广播，到站显示，闭路电视，车内紧急报警，灭火器等装置。如有必要可设适当的广告框架。
（6）在车内适当位置设置列车运行中需要接近的电气设备（柜），但设备（柜）应设有可锁定的门，位置、形状、材质及颜色应与车辆内部装饰协调一致。
（7）车体外部两侧宜设置“制动不缓解”、“车门未关好”指示灯。“制动不缓解”为红色LED，“客室车门开”为黄色LED。
（8）列车两端、车体两侧和客室内部应设有车辆编号。
5.门槛及门框
（1）应采用嵌入式防滑型门槛，材料为耐磨铝合金或不锈钢。
（2）门框必须严格控制其尺寸公差及形位公差，确保车门关闭时与车体密贴。
6.座椅
（1）客室座椅
①客室座椅一般沿客室纵向布置，采用悬臂结构。座位要经久耐用，便于清洁，不易破损，结构坚固可靠。
②客室内适当位置设轮椅区和老、幼、病、残、孕专席座椅，并设相应的标识。
③座椅采用表面防滑的材料制成，座椅材料应满足标准规定的相应等级防火要求。
④座椅廓形应符合人机工程学要求，应具有良好的可清洗性和防滑性。
⑤座椅可采用铝合金或不锈钢骨架。每个座位应能承受150kg载荷。
⑥与车体连接的紧固件要有防松措施。
（2）司机室座椅
①司机座椅应为固定式软椅。
②座椅骨架为钢制件，其设计应符合人机工程学，采用弹簧悬挂防冲击安装方式。
③座椅垫和面罩应满足标准规定的防火和安全要求。
④所提供的旋转装置固定到地板上，并能旋转120°、前后方向可调节。
⑤司机室内另附设可折叠固定式乘务人员座椅一把，高度与前后位置可调整。
7.立柱和扶手
（1）在客室内顶板与地板面之间根据总体布置要求和人机工程学的各种规定，合理地设置数量充足、美观适用的水平扶手杆和立柱。水平扶手杆中心与车辆中心线的距离应充分考虑到站立乘客与座位乘客间的相对距离。立柱与扶手可采用复合不锈钢管。水平扶手杆中心距地板面高度应为1800mm左右，如有需要可设吊环。
（2）设置的立柱与扶手，颜色应与客室内的颜色匹配。
（3）立柱与扶手要求安装牢固，并不得有能导致乘客伤害的任何瑕疵，保证列车在包括紧急制动在内的任何操作状态下，均能承受乘客作用于立柱与扶手上的力。
（4）客室门口区座椅两侧可设置挡风玻璃。挡风玻璃强度符合UIC 651或者TB 1451标准。
8.地板与地板布
（1）地板：
①地板结构采用铝合金中空结构，应起地板隔音层的作用，并在底板下设隔音层。
②地板采用在波纹钢板上铺设陶粒砂或铝蜂窝地板和粘贴地板布的木结构形式。
③地板支撑材料在车下发生火灾时能够有效地隔断火焰。地板应使用难燃性材料，具有良好的隔音、隔热性能。
④对车下设备（如空压机组、转向架等）主要噪声源区域，地板隔音应作特殊处理。
⑤地板支撑材料和插在其中的绝缘材料的寿命至少为15年。
（2）地板布：
①地板布为PVC材料或橡胶材料，覆盖在地板结构上，采用粘接安装。尽量采用宽幅地板布以减少接缝。地板布的厚度不小于3mm，地板布应安装平整，任意1m范围内的两点高度差不超过1mm；需具有耐磨、防火、寿命长、不开裂、防滑的特性，而且具有美观、易于清洁的特点。
②应能保证地板布在长期运营中保证良好的外观，同时地板布应具有良好的防火、防滑和可清洗性，在门区处应采用压板盖住接缝并做特殊的防滑处理。
③地板布应具有良好的抗拉强度、耐磨性、阻燃性和防化学腐蚀性能：
a.抗拉强度经向：≥1000N/50mm
b.抗拉强度纬向：≥850N/50mm
c.剥离强度：≥200N/20mm
d.磨耗性：≤0.004g/cm2
e.氧指数：≥28％
f.45°角燃烧：难燃级
g.耐药性：酒精90％无变化
氢氧化钠2％无变化
盐酸5％无变化
（3）每平方米应能承受5kN的垂直载荷，300mm2面积上应可承受2kN的垂直载荷。此时不允许有永久变形或压痕。
9.客室车门
（1）客室车门采用双扇电动对开门或塞拉门。最高运行速度80km/h时宜采用双扇电动对开门，最高运行速度100km/h及以上时宜采用双扇电动塞拉门。
（2）每辆车的相邻车门中心距离应相等。
（3）整列车中任何相邻两个客室车门之间的中心距应相等。
（4）客室车门技术要求见3.11节。
10.车窗
（1）客室窗户采用整体密封式设计，必须严密、不渗水，使用双层中空安全玻璃（对无线信号的衰减不得超过6dB），技术要求应按GB/T 9963—1998和GB/T 11944—2002规定。
所有安全玻璃上均应有安全合格标记，并能从车内看到标记内容。
（2）每辆车根据客室座位布置设置一定数量的窗户，在保证车体强度和刚度前提下，客室窗户应尽量宽大。
（3）车窗的安装设计应能承受最恶劣条件下的室内和室外压力差，包括会车和通过隧道。
（4）车窗沿车体外表纵向形成装饰带，即不透光的部分采用反光金属型或盲玻璃型。
（5）窗户组件应能从车体外侧更换。
（6）窗户安装设计应能承受所有内部和外部的压力差，包括高速会车、通过隧道以及遭遇台风等。
（7）客室内设置内藏式安全锤。
11.客室照明
（1）光源：40W荧光灯或LED灯。
（2）电源：单相AC 220V，50Hz。
（3）照度：在距地板面高800mm处，高于200lx。
（4）客室内照明灯具平行纵向布置于车辆顶部两侧。灯具的选型应充分考虑到在车辆上的工作环境和方便维修，应耐振动、耐冲击和防潮、防尘，并应符合相关噪声标准。
（5）照明灯具应采用透光性好的灯罩，照明灯具应具有下列特性：
①灯具及灯罩的结构设计应与客室环境相匹配；
②灯管装入灯座后就立即可以正常工作；
③照明固定设备应通过车体接地；
④灯具及灯罩结构应便于清洗和维护，打开灯管外罩即可容易地在客室内更换灯管；
⑤灯管应能可靠地固定在灯座上，以免意外坠落；
⑥每一个门区（相对的两个侧门为一个门区）设一个使用DC 110V的故障照明灯，故障照明灯可与门区正常照明灯使用同一光源，当车内正常照明失效时故障照明灯立即投入使用，维持基本照明需求。
12.客室空调、通风及采暖（详见3.13节）
3.2.7 司机室
1.司机室应为全宽流线型设计。司机室内所有单元均为模块化结构，以便于安装、更换和维修保养。
2.司机室外罩可采用整体玻璃钢组件。
3.司机室结构及其配件所用的材料应符合BS 6853或DIN 5510等同及以上国际标准中规定的防火性能要求。
4.驾驶台布置：
（1）司机室驾驶台布置应符合人机工程学要求，并应符合身材范围从5％女性到95％男性的分布率或有关对驾驶人员规定的中国标准。
（2）驾驶台置于司机室中部，司机的视野应满足UIC 651标准中提出的要求，当司机坐在座位上操纵列车时，能方便而清楚地观察到前方信号、供电接触网、轨道设备、前方线路和车站等。
（3）在阳光直射下司机能清楚地看到驾驶台上仪表、显示灯、诊断显示器等所显示的各种信息和驾驶台上所有的操纵控制装置的位置及状态，确保司机正确地操纵列车，而又不使司机产生疲劳感。
5.驾驶台功能：
（1）司机室驾驶台及其控制设备：
①启动驾驶；
②选择驾驶模式；
③选择运行方向；
④操纵主控制手柄，实施牵引或制动；
⑤制动和停车；
⑥紧急制动；
⑦鸣笛；
⑧操作挡风前窗刮雨器等。
（2）驾驶台应具有列车驾驶与显示设备（位于中央部位），列车通信与显示设备（位于左侧仪表板内）和客室侧门按钮（相应地位于右侧和左侧仪表板内）。
（3）驾驶台外表组件应耐磨、耐用，以清洁材料制成，所有组件由一个铝合金构架支承，不得有可能伤害操作人员的棱角、毛刺、锐口等缺陷存在。
（4）在司机室内合适的地方放置一个灭火器。
（5）为提高安全性与使用效率，控制和信号以及频繁使用的设备应安装于方便操作、使用与容易看到的地方。控制设备应采取联锁方式，在任何时刻只有一个司机室被激活，提高驾驶安全性。
6.机室后墙门：
（1）司机室与客室间设一隔墙。隔墙中央部开向客室后墙门一扇，供司机出入客室，通常在司机室侧进行锁闭，在门板上加装单向玻璃，便于司机观察，但从客室看不到司机室。
（2）后墙门宜采用铝合金型材和板材构成的复合结构或蜂窝结构，中间充填符合防火、防烟和防毒要求的隔热、隔声材料。
7.机室前窗：
（1）司机室前端装有层压式高抗冲击性的挡风玻璃车窗，前玻璃应采用在任何部位受到敲击或被击穿时不会崩散的电加热安全玻璃，前窗玻璃的抗穿透性、抗冲击性应符合UIC 651规定，加热性能应符合TB/T 1451规定。
（2）司机室前窗设一套电动刮雨器。
（3）驾驶台前方设一个带有垂直导轨的耐用且便于维修的手动遮阳板。
8.司机室扶手与脚蹬：
（1）在每个司机室两侧设脚蹬和扶手（每侧两个）。
（2）脚蹬和扶手应满足限界和UIC 651规定的要求。
9.司机室门锁及钥匙：
（1）侧门门锁要求在内、外侧均能用钥匙方便地锁闭或打开。
（2）门锁应具有足够强度，并能耐受一定的冲击力。
10.司机室附属件：
要求设有下列司机室附属件：
（1）茶杯托；
（2）急救箱；
（3）时刻表架；
（4）检查卡架；
（5）小储物柜等。
11.司机室前顶部设电笛。
12.司机室照明：
（1）光源：20W荧光灯。
（2）电源：DC 110V。
（3）灯具的选型应充分考虑使用的工作环境和方便维修，应耐振动、耐冲击和防潮、防尘，并应符合相关噪声标准。
（4）司机室前端设2个前照灯，光源为白炽灯，使用DC 110V电源，前照灯的照度在列车前端的紧急停车距离处不低于2lx。
（5）司机室前端设2个防护灯，红色LED光源，DC 24V电源。
（6）司机室前端设终站点显示装置，显示列车种类（普通、试验、调试、回库等）及终点站等，光源为高亮度红色LED或黄色LED，使用DC 110V电源。
13.在线路未设置紧急疏散通道时，在司机室前端前进方向应设“紧急疏散门”。
紧急疏散门的设计应能保证在紧急情况时，不同年龄的健康乘客可从列车内方便、安全地撤离。紧急疏散门的设计原则是：
（1）紧急疏散门处于打开状态时，每一侧应均有扶手；
（2）在司机室内通过一个控制手柄就可以实现解锁、打开、关闭、锁住；
（3）折叠后的扶手或用作扶手的支承带应具有保护装置，防止倾倒；
（4）在紧急疏散门安全关闭并锁住后，列车方可启动；
（5）紧急疏散门应有足够的强度与刚度，在满载情况下疏散门的最低点距轨顶面大约150mm左右；
（6）紧急疏散门走行面应防滑。
14.列车两端设钩缓装置：
车体两端使用的钩缓装置详见3.5节。
3.2.8 贯通道
1.贯通道技术要求
（1）连接两节车辆之间的贯通道宽度：A型车≥1500mm，B型车≥1300mm；净高不小于1900mm。贯通通道不得有凸出件影响畅通。
（2）贯通道由车钩或半永久牵引杆支承，并能与车钩和半永久牵引杆上的滑动支承相匹配，连接方便，转动灵活自如。制造商应提供贯通道的可靠性和寿命指标数据。
（3）贯通道可采用带内饰板的单体式或两体式结构，在两辆车连挂和解钩时可快速解锁、分离与连挂、接合和锁定。紧靠贯通道的车体端墙上应设置扶手。贯通通道采用镶嵌式防滑型渡板，并应能满足9人/m2载荷要求。
（4）贯通道四周需封闭，应能良好地防止雨水和尘埃侵入。按IEC 61133的规定进行水密性检查。
（5）贯通道应具有良好的隔声和隔热性能。隔声性能应能达到降低噪声30dB（A）或以上。
（6）贯通道选用的材料应符合BS 6853或等同及以上国际标准防火要求，结构件应符合UIC 564防腐蚀要求。
（7）贯通道位移量应与车辆在各种运行条件下通过曲线的位移量相适应，能顺利地通过各种竖向曲线、水平曲线、线路条件以及各种车速的最不利条件的组合。按IEC 61133的规定进行曲线通过检查时，不得有零件损坏、异常声响和运动受到限制。当车辆一侧空气弹簧发生故障时，运营结束后贯通道不损坏。应提供贯通道通过曲线计算报告。
（8）贯通道外表面颜色应与列车外表面颜色相匹配，内侧盖板和内顶板颜色应分别与车体的内墙板、内顶板一致。
2.贯通道基本结构
贯通道应由折棚、连接框、渡板装置、侧护板以及顶板等主部件组成，如图3.10所示。
图3.10 贯通道示意图
（1）折棚组成
折棚由多折环状篷布缝制而成，每折环的下部设有2个排水孔，折棚体选用采用双层夹心结构，篷布用经过防火性能检验、高强度、耐老化人造革制作，以提高风挡的隔音、隔热性能。折棚体各折缝合边用铝合金型材镶嵌，折棚体的一端连接在车体端部，另一端与连接框连接固定。
（2）连接框组成
连接框由框架、导向座、连接板等组成，其一端固定在车端，另一端与折棚组成通过锁闭机构连接。锁闭机构操作简单，快速解锁、分离或连挂结合、锁定。各接合面周边设有密封胶条，风挡连接后胶条密封，使风挡有良好的密封性，不漏雨、不渗水。
（3）渡板装置组成
渡板装置由2个踏板、渡板及渡板支架组成。渡板支承架为连杆机构，分别固定在两车端，渡板置于其上，连杆机构上设渡板对中装置，在车辆运行时渡板不会偏移。渡板为不锈钢板，踏板为花纹不锈钢板，各相对滑动面间设有磨耗板，渡板承载能力为9人/m2。
（4）侧护板组成
护板的通道表面由铝型材与弧面橡胶条镶嵌而成，可实现拉伸和压缩。护板内表面设有连杆支承机构，使护板有足够的刚度，可使乘客依靠护板。护板的两端与车体端部连接，可用专用钥匙快速打开，拆卸护板。
（5）顶板组成
每个顶板由两个端梁、两个边护板、两个连杆架及中间护板组成，顶板通过两个端梁与两个车体的端面连接。由于顶板连接架为菱形铰接连杆机构，可适应车辆运行中车端的各种变化。
3.贯通道试验
（1）型式试验
①曲线通过能力试验
a.S形曲线通过能力试验[R150m（左曲线半径）-5m（直线）-R150m（右曲线半径）]；
b.曲线通过试验（R110m，线路超高100mm及R300mm，线路超高120mm）。
②组件、部件和原材料疲劳试验
试验项目包括：
a.拉伸试验；
b.挠曲试验（人造革巴利试验）；
c.摩擦试验。
③贯通道整体疲劳试验
a.贯通道安装在疲劳试验台上模拟最不利运行工况条件进行疲劳试验（应考虑在正线上的侧向位移）。确保使用寿命达到30年。
b.当贯通道的生产地点发生变化时，应重新进行型式试验，并提供试验报告。
（2）例行试验
①目检。
包括记录制造序号，按照图样检验组成件是否完整和正确。检验各橡胶垫和内外折棚。
②尺寸检验。
③淋雨试验。
④机械性能检查：
a.连接装置的对接接合检查；
b.分离及锁定装置的功能检验；
c.车钩滑动支承功能检查等。
3.2.9 车下设备外罩箱
1.VVVF逆变器、辅助逆变器等设备箱应采用不锈钢或铝合金材料，并做表面处理。支承及其金属附件、紧固件和扣件等应采用不锈钢制作。
2.按使用要求，应尽可能地将设备箱支承在底架侧梁或车体下框架上，支承与车体结构件的连接应采用机械连接方法，不允许焊接。支承的紧固件要使操作人员容易接近和方便地装拆，尽可能地不使用螺栓轴向承力方式连接。
3.对需要分解、拆卸或更换的设备，在相连接的部位尽量不采用不同金属材料。如不得不采用，则应采取有效的防电腐蚀措施。弹性安装的设备及其他指定的设备应有防松安全卡带。不得采用直接在底架上攻螺纹的螺栓连接方法。
4.外侧设备箱尽量与车辆的侧面接近，正常运行时，所有底架设备、外罩箱及电子设备都应满足车辆限界要求。
5.所有设备都是通过箱盖（门）来接近，开度要足够大，并能拆下，以便拆卸和更换箱内的任何部件（制动电阻器箱内的制动电阻除外）。箱盖应装配良好、严密，应能防止雨雪、尘埃侵入。箱盖的密封应符合水密性要求，置于车下的电器设备箱的防护等级为IP 54。对于清洁度要求较高的电器箱，应采取措施使箱内保持正压。设备箱的锁及扣件坚固耐用，设备箱的强度应按EN 12663或VDV 152标准的要求设计，并应满足铁路运输要求。
6.设备箱需按DIN标准或相应的欧洲、国际标准接地。在电压等于或超过380V的设备箱上应作永久性的标记并表明电压级别，并注明“危险/注意”。
7.电线、电缆：
（1）在车体上铺设的所有电线、电缆均应是难燃性或阻燃性的，不允许使用燃烧后会散发出有毒气体的电线、电缆，并应符合DIN 5510或等同的国际标准要求。
（2）在车体上使用的电线、电缆应有良好的绝缘性能。
（3）车体上所使用的电线、电缆应能满足使用要求，并留有适当的余量。在配线方式、布线以及绑扎时应充分考虑散热和电磁兼容问题。
（4）电气设备的外部配线的防火性能应符合铁路电缆订货技术条件标准（TB/T 1484.1—2001）以及国家相关标准。
（5）车体上所有电线、电缆的接线端头部均应带有清晰、正确、不易消损的线号。在接线端子（排）上同一线号出现两根以上的接线时，应在线号前标明此线的去向。
（6）车上使用的电线、电缆应尽量减少其种类和规格型号，对于同一种类的电线、电缆应统一型号和统一生产厂家。
3.2.10 车内告示
设计车辆时，应整体考虑客室内广告牌、旅客须知以及地铁线路图等内容的设置。
3.2.11 紧急设备
1.紧急开门装置
应在每个车门上设置紧急开门装置，当出现紧急情况时乘客能在车内用手动操作机构打开车门。
2.灭火器
（1）每个客室的明显位置至少设置两台灭火器，每个司机室设置一台灭火器。
（2）应采用干式灭火器，其性能与容量应符合相关国家标准。
3.紧急备用工具
在司机室内设置紧急备用工具，制造商应提出所配置的工具明细表。
3.2.12 车体内装材料防火标准
我国各城市地铁建设中也十分重视车辆内装材料的防火性能，对内装材料提出严格的防火要求。目前，主要采用国外的防火标准，如英国BS 6853、德国DIN 5510、法国NFF 16-101、美国NFPA 130、日本铁运第85号和第245号以及韩国KSF 2844等标准。
1.国外防火标准的比较
美英法等国车体内装材料防火标准测试方法和规定数据列于表3.20。
表3.20 美英法等国车体内装材料防火标准测试方法和规定数据
注：IS——火焰传播指数；DS——浓烟光学密度；NFPA——美国国家防火协会；A0—通过1m3立方体各表面产生的光学强度；R—毒性指数，即燃烧时气体浓度与标准规定值间的比较指数。
由表3.20可知：
①美国防火标准NFPA 130
本标准包括了表面传播速度试验项目，但没有包括燃烧性试验项目，没有包括对毒性气体控制的测试项目，对于车辆类别使用规范没有分类。
②法国防火标准NFF 16-101
本标准火焰测试中包括了制品的燃烧性测试项目，但没有表面传播速度的测试项目。毒气控制是对7种毒性气体，在人体临床测试15min后，控制无害的含量。
③英国防火灾标准BS 6853
本标准包括了针对防火应考虑的各方面，如火焰、浓烟、毒性测试项目。毒性控制的无害含量的人体临床测试时间，也由NFF 16-101的15min提高到30min，因此对人体安全保障更高，更有利于保障乘客安全。
2.国外车辆防火安全标准适用范围
现将美国、英国、法国和日本等国有关内装材料防火安全标准适用范围列在表3.21。
表3.21 车辆内装材料防火安全标准适用范围
注：○——整体使用；△——部分使用；———不适用。
3.对我国城市轨道交通车辆（内装板和座椅）防火标准的建议
（1）尽可能地采用国际上最严格和最完整的地铁车辆防火安全标准；
（2）内装板、地板、绝热材料、座椅等可依据英国防火规范BS标准和ISO标准；
（3）座椅往往是火灾危险最高的燃烧材料，应使用BS 6853中的I（a）标准；
（4）浓烟密度除需满足美国有关规范外，还需同时满足要求更严格的英国规范；
（5）质检部门装备相应质检设备，实施严格抽检；
（6）表3.22为韩国轨道车辆防火安全标准值，可供参考用。
表3.22 韩国轨道车辆防火安全标准值
注：LOI——氧气指数；DS——浓烟密度；A0—通过1m3立方体各表面产生的光学强度；R—毒性指数，即燃烧时气体浓度与标准规定值间的比较指数。
3.2.13 耐撞车体结构设计
1.车体结构设计新理念
以往，车辆的安全性主要考虑的是车体结构安全性，要求车体结构设计得强度、刚度越大越好，一旦发生碰撞事故时车体不变形、不损坏，保证给司乘人员提供生存空间的结构完整性。但是一旦发生碰撞事故，巨大的撞击能量通过车体传给人体，造成人员的“二次伤害”。现在，出于对乘客安全性的考虑，车体结构设计除大量设置吸能元件外，还应允许部分车体结构在碰撞中产生变形以吸收碰撞中发生的能量，减少冲击能量对乘客身体的二次伤害，将乘客的伤亡降到最小。
2.地铁车辆车体安全设计基本要求
根据地铁及市郊车辆车体安全性设计要求以及prEN 15227—2007有关规定，地铁车辆车体安全设计基本要求可以归纳如下。
（1）列车碰撞发生在相同或相似类型列车的头部或尾部。
（2）防撞车体结构设计要求的重点为在车辆端部设置碰撞变形能量吸收区，实施多级能量吸收。
（3）最大碰撞冲击力极限值的设定应确保发生列车碰撞时的减速度保持在一个适度的水平，降低二次伤害烈度以保护乘务人员及乘客的安全，并力求避免设备、内装及转向架等装置脱落或损坏。
（4）客室区域车体结构的承载能力必须大于碰撞变形能量吸收区的承载能力。
（5）碰撞变形能量吸收区的设计通常需要在给定的碰撞条件下进行，包括列车编组、碰撞速度及车钩缓冲装置布置等。
（6）增设防爬装置，降低车辆爬起的危险。
为了避免发生一辆车爬升冲入另一辆车的不利情况，必须在列车端部设置防爬装置，即限制在车辆碰撞界面处升起的垂直距离和阻挡由此产生的垂直力，使碰撞载荷直接作用于能量吸收装置。
3.碰撞能量系统吸能设计原理
（1）碰撞能量系统吸能设计原理
图3.11为地铁车辆碰撞变形能量吸收系统设计原理图。第一级为钩缓装置中的缓冲器压缩吸能；第二级为钩缓装置中的压溃管压溃吸能；第三级为钩缓装置中的过载保护元件作用（通常为连接销剪断）时吸能；第四级为头车前端底架碰撞吸能区（包括底架缓冲器和底架变形）吸能。
（2）四级能量吸收分配比
通过对车辆运用中承受的载荷、碰撞动能，人对冲击力即对加速度的忍受程度，车辆折曲变形行程和能量吸收等因素综合考虑，将铁路列车纵向设计载荷与其变形的关系分为四个等级。
①调车冲击，冲击速度为2.0～2.8m/s（7.2～10.0km/h），碰撞动能的耗散主要靠车钩缓冲器。
②轻度碰撞，冲击速度为5m/s（18.0km/h），冲击力为600～800kN，碰撞动能除由车钩缓冲器吸收外，还可由压溃管吸收。
图3.11 地铁车辆碰撞变形系统吸能设计原理
③中等碰撞，冲击速度为5.0～10m/s（18.0～36.0km/h），碰撞动能除由车钩缓冲器、压溃管吸收外还须由车辆端部两侧的能量吸收元件塑性变形以及车辆端部设置的局部结构折曲变形吸收，此时车端防爬装置起作用，车体发生的变形对客室应无损伤。
④严重碰撞，冲击速度大于10m/s（>36.0km/h），此时碰撞动能的耗散除由以上所述的能量吸收之外，还由车辆端部交界面处车体结构的折曲变形吸收，但折曲阻力应比客室的折曲阻力低50％～100％，以保持客室结构的稳定。
对于地铁及市郊列车，通常情况下碰撞变形能量吸收区需考虑的碰撞速度应该达到20～25km/h，过高的碰撞速度会使车体设计难度和制造成本过高。
4.碰撞结构设计
（1）车钩缓冲器
车钩缓冲器是第一级吸能主要元件，目前在地铁车辆上常用的有橡胶缓冲器、胶泥缓冲器和气液缓冲器等，表3.23为以上三种缓冲器的性能参数比较表。
表3.23 三种车钩缓冲器性能参数比较
由表3.23可知，胶泥缓冲器具有能量吸收较大、能量吸收率较高以及结构简单等特点，较为适用于第一级吸能区吸能元件。图3.12为胶泥缓冲器结构示意图。图3.13为胶泥缓冲器吸能特性曲线。
图3.12 胶泥缓冲器结构示意图
1—连接座；2—缸体；3—前端盖；4—后端盖；5—前导向密封；6—后导向密封；7—牵引杆；8—阻尼活塞；9—弹性胶泥
图3.13 胶泥缓冲器吸能特性曲线
（2）压溃元件
压溃元件通常称为压溃管，如图3.14所示。压溃管是通过可压溃的筒体的变形来吸能，是第二级吸能的主要吸能元件。图3.15是压溃管吸能特性曲线。
图3.14 压溃管
（3）过载保护元件
过载保护装置主要用作第三级吸能区，有两种保护方式：拉断式和剪切式。图3.16为拉断式过载保护装置结构，过载保护元件为连接从板座与枕梁间的过载保护螺栓。过载保护螺栓中部有一个缩颈，车钩压缩时受拉，当冲击力超过拉伸极限时螺栓在颈部被拉断，从板座与枕梁脱离，车钩前移，使底架两侧的碰撞变形能量吸收元件受力。
图3.15 压溃管吸能特性曲线
图3.17为剪切式过载保护装置结构，过载保护元件为车钩装置与从板座间的连接销。当车钩受到超过规定值的纵向压缩力时，连接销被剪断，剩余的冲击能量转由底架两侧的碰撞变形能量吸收元件吸收。
图3.16 拉断式过载保护装置
图3.17 剪切式过载保护装置
1—从板座；2—缓冲装置；3—车钩装置；4—可剪断螺栓；5—过载保护螺栓；6—连接螺栓；7—固定连接座
（4）底架用筒形碰撞变形能量吸收元件
图3.18为矩形断面的碰撞变形能量吸收元件及其轴向压缩试验结果曲线。筒形断面可以是正方形、矩形和六边形的，也可以是多单元组合式的。这种吸能元件在纵向冲击力作用下发生逐步渐进式的塑性屈曲变形，其特性曲线呈振荡波形式，但在碰撞冲击变形的很长距离内冲击力水平基本保持一致。
图3.18 筒形断面碰撞变形能量吸收元件及其特性曲线
（5）与车体结构完全集成在一起的碰撞变形能量吸收区设计
①底架端部结构碰撞变形能量吸收区
底架端部结构通常包括一个前方安装有防爬器的端梁。碰撞变形能量吸收区布置在端梁的正后方，并通过车钩从板座、底架枕梁与车体主结构连接成一体。端墙结构通常由梁柱组成的框架结构（端角柱、抗撞击立柱、窗横梁）以及外面覆盖的蒙皮壳组成。抗撞击立柱的主要作用是保证端墙有足够承载能力，以防止一旦发生碰撞时障碍物挤入司机室结构中。另一值得注意的点是端墙结构与车顶结构的连接必须恰当，以保证其与碰撞变形能量吸收区协调，如图3.19所示。
图3.19 底架端部结构碰撞变形能量吸收区设计
②吸能单元并列布置在端梁与车钩横梁之间的碰撞变形能量吸收区
碰撞变形能量吸收区的设计采用了多个相同的吸能单元并列布置在端梁与车钩横梁之间。为了给碰撞变形能量吸收区提供足够的垂直方向的支承作用，又不影响碰撞变形过程的动力特性，在抗撞立柱的上端采用一种特殊的触发机构——塑性铰链。整个车辆端部结构包括端梁及碰撞变形能量吸收元件一起作为一个整体，通过螺栓连接到车体主结构上，以便一旦发生车辆碰撞受损时，能够容易地更换整个端部模块。图3.20是碰撞变形能量吸收区与车体底架端部结构完全集成的不锈钢车体设计方案。图3.20上部为车体端部结构，图3.20下部左侧为底架仿真计算模型，图3.20下部右侧为能量吸收构件
图3.20 不锈钢车端结构吸能区设计
③车体端部集成的综合吸能区
车体端部集成的综合吸能区包括底架吸能结构、端梁吸能结构及端墙立柱等。端梁中间部分为一个刚性的部件，前方带有防爬器筋板，通过特殊设计的端梁两侧部分与边梁连接。吸能元件布置在端梁正后方，一旦发生碰撞，端梁中间部分向后挤压变形，吸能元件同时发生渐进式的屈曲变形。在变形过程中，底架结构发生屈曲变形，端梁两侧发展成塑性铰链。变形过程中能量吸收区垂直方向的支承及动力导向作用仍然是经过特殊设计的端墙结构与车顶结构的连接方式来实现。如图3.21所示，上部为车辆端部设计，下部为底架结构屈服变形过程原理图。
图3.21 车体端部集成的综合吸能区
（6）碰撞变形能量吸收元件与防爬装置组合模块
将碰撞变形能量吸收元件与防爬装置组成一个模块，然后组装到车辆端部结构上，而不是与车体结构设计集成在一起。其优点是：减少来自车体结构静强度设计要求的限制，允许仅从碰撞安全性的角度来优化吸能元件的设计；与车体集成设计方案相比，可以获得较低的碰撞挤压力和减速度水平；附加组装到车辆端部结构上的能量吸收装置易于修理与更换。在中低速发生碰撞时，仅限于能量吸收元件的损坏，并容易更换，降低维修成本。如图3.22和图3.23所示。
图3.22 吸能元件与防爬装置组合模块设计方案
图3.23 吸能元件与防爬装置组合模块的稳定变形过程
3.2.14 车体试验
1.车体、车内部件及材料型式试验
根据GB/T 14894—2005，GB/T 7928—2003以及EN 12663等相关标准进行车体、车内部件及材料型式试验，并制定相应的试验大纲和试验计划。所有试验大纲、试验计划及试验结果等均应提交业主认可后方可投入生产。如生产地发生变化时，应重新进行型式试验，并提交型式试验报告。
（1）车体尺寸检查及轮廓限界检查
①检查首辆生产车的车体尺寸。
②检查车体的制造轮廓限界。
（2）车体结构试验
车体结构应进行合格鉴定试验，包括强度分析、静强度试验、动强度试验、车体刚度试验和疲劳试验。车体结构试验按EN 12663规定进行。车体结构型式试验项目如下。
①模拟运行条件的垂向加载静强度试验。
②在AW3垂向载荷作用下的纵向载荷联合试验。
③冲击试验。可通过计算机模拟在不同车辆重量下以5km/h、15km/h、25km/h速度的冲击力来完成试验。
④动态试验和疲劳试验。可通过计算机模拟在不同车辆下的动态试验和疲劳试验，设计方案通过计算得出的疲劳寿命应相当于30年的工作寿命。
⑤架车/吊车试验：
a.垂向架车试验
在主横梁附近4个架车位处顶起一辆AW0的车（不包括转向架），测定底架应力。
b.对角架车试验
在主横梁附近4个架车位处顶起一辆AW0的车（不包括转向架）后，下降其中的一个支承点，直至该点处的垂向载荷为零，测定底架应力、变形量和另外3个支承点上的支承力。此时测得的车体结构各部位的应力不得超过许用应力和产生永久变形。
c.复轨试验
AW0载荷的车体一端支承在转向架上（转向架固定在轨道上），车体的另一端支承在车钩横梁中间的顶车座处，连同转向架一起提升车体。该试验也可由计算机模拟来完成。
⑥挠度试验：
a.在进行车体结构试验的①和②项试验时测量车体各部位挠度，在车长方向中央部位的最大挠度不得超过两转向架检中心距的1/1000。
b.车体需进行挠曲特性频率型式试验，确认车体的固有频率。在AW0载荷条件下的车体固有频率与转向架固有频率之差不小于2Hz。
2.车内部件及材料型式试验
（1）内顶板和内侧墙板应按BS 6853或等同及以上国际标准要求做防火性能试验，证明具有高阻燃性和低烟、低毒性。如采用经过其他地铁运用验证的材料可不必再做此项型式试验，制造商必须提交有关长期运用期限、合格鉴定和试验的证明以及报告。
（2）地板隔热层和覆盖层材料按照BS 6853或等同及以上国际标准要求做防火性能试验，着火屏障时间应达到45min。
（3）隔热、隔声材料型式试验：
按BS 6853或等同及以上国际标准要求进行防火性能试验，并进行隔声性能和隔热性能测定。
（4）窗户型式试验：
①按UIC 651进行玻璃耐撞击试验。
②耐候性能试验（包括水密性试验）。
（5）客室座椅型式试验需进行座椅强度和刚度试验。
（6）司机室座椅型式试验：
①按DIN 5510或BS 6853标准进行防火性能试验。
②座椅功能试验（前后、上下、横动及旋转等性能）。
（7）水密性型式试验：
按GB/T 14894—2005的5.11节进行。
（8）司机室司机瞭望条件型式试验：
按UIC 651规定进行。
（9）通道型式试验：
先进行试验台试验，再作线路试验。主要测试项目：
①曲线通过能力试验；
②连挂和分解试验；
③疲劳试验（只对其零部件在疲劳试验台上进行，主要试验项目有挠曲试验、拉伸试验和摩擦试验）。
3.例行试验
（1）检查主要尺寸。
（2）用专用测量装置检验车辆外形，确认符合车辆制造轮廓线要求。
（3）检查焊缝质量和使用材料。
（4）贯通道检查：
①目视检查
按图对组装的准确性和完整性进行检查（包括记录序列号），检查所有橡胶垫片和内、外遮篷。
②尺寸检查
包括检查涂层厚度和总尺寸。
③性能检查
包括连挂和锁定装置的功能检查。
（5）车体和外部设备箱体密封试验按GB/T 14894—2005的5.11节进行。