ICS 45. 060.20 S 51 TB 中华人民共和国铁道行业标准 TB/T34512016 动车组车体结构强度设计及试验 Strength design and test of body structures of EMU/DMU 2016-09-30发布 2017-04-01实施 国家铁路局 发布 万方数据 TB/T 3451-2016 目 次 前 言 1 范 围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 坐标系 5 强度设计基本原则 设计载荷工况 评定标准 7 8试 验 附录A（资料性附录） 动车组车体结构常用材料及其主要力学性能 8 I 万方数据 TB/T 3451—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中车青岛四方车辆研究所有限公司归口。 本标准起草单位：中车青岛四方车辆研究所有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、中车青岛 四方机车车辆股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司。 本标准主要起草人：阎锋、栾平景、陈平、邓海、陈文宾、马纪军、郑敏。 Ⅱ 万方数据 TB/T 3451—2016 动车组车体结构强度设计及试验 1范围 本标准规定了动车组车体结构的术语和定义、坐标系、强度设计基本原则、设计载荷工况、评定标 准及试验。 本标准适用于最高运行速度为200km/h~350km/h动车组车体结构，其他动车组可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T4549.5—2004铁道车辆词汇第5部分：车体 3术语和定义 GB/T4549.5—2004界定的及以下术语和定义适用于本文件。 3. 1 车体carbody 容纳旅客、货物、整备品等，由转向架所支撑，主要起承载作用，是车辆的一个组成部分。 注：改写GB/T4549.5—2004，定义2.1。 3. 2 车体结构 bodystructure 车体的主要承载结构，由底架、侧墙、端墙和车顶等主要结构件组成。 3. 3 设备连接装置equipmentattachment 将设备连接到车体上的局部承载结构。 3. 4 整备状态下的车体质量m， mass of the car body in working order m, 完全装配好的车体与水、沙、食物等最大运营储备及全体乘务人员质量之和。 3. 5 转向架质量m² mass of the bogie m2 二系悬挂装置及其下方所有部件的质量之和。车体与转向架间连接部件的质量应按比例分摊到 m,和mz中。 3. 6 正常有效载荷mnormalpayloadm3 坐席乘客质量与行李间行李质量的总和。 3. 7 超常有效载荷m。exceptionalpayloadm 坐席和站席乘客质量与行李间行李质量的总和。 4坐标系 车体坐标系如图1所示。×轴（对应于车体纵轴）正方向位于运行方向。z轴（对应于车体竖直轴） 1 万方数据 TB/T3451—2016 正方向指向上。轴（对应于车体横轴)位于水平面，与轴和z轴组成一个右手坐标系。 1. 说明： 运行方向： 纵向； 横向； 一竖直方向。 图1车体坐标系 5 强度设计基本原则 5.1车体结构应设计成整体承载结构。 5.2 车体结构应能承受与其运用要求相一致的最大载荷，不产生永久变形。 5.3 车体结构应具备一定的刚度，满足其安装设备正常工作与运行过程中旅客乘坐舒适度的需要。 5.4 在保证强度和刚度的前提下，车体结构应最大限度降低自重。 5.5 车体结构材料宜采用不锈钢或铝合金。 5. 6 车体结构的设计寿命不应低于20年。 6 设计载荷工况 6. 1 总 则 用于车体结构设计的载荷工况包括静载荷工况和疲劳载荷工况。设计载荷工况与本标准规定不 同时，应按用户规定的技术条件执行。 6.2有效载荷 6.2.1正常有效载荷m，按以下参数计算： 乘客质量：80kg/人（包括行李）； b) 站立区乘客载荷：0； c) 行李间载荷：300kg/m²； (P 行李区载荷：0（此处行李质量已包括在乘客质量中）。 6.2.2 超常有效载荷m，按以下参数计算： a) 乘客质量：80kg/人（包括行李）； b) 站立区乘客载荷：320kg/m²（4人/m²）； 行李间载荷：300kg/m²； c) (P 行李区载荷：0（此处行李质量已包括在乘客质量中）。 2 万方数据 TB/T3451-2016 6.3车体静载荷工况 6.3.1垂向最大工作载荷工况 垂向最大工作载荷为1.3g×（m，+m）。 6.3.2车钩连接处纵向载荷工况 车钩连接处纵向载荷工况包括： a）车钩连接处1500kN压缩载荷与垂向载荷g×m,组合； b）车钩连接处1500kN压缩载荷与垂向载荷g×（m，+ma）组合； c)3 车钩连接处1000kN拉伸载荷与垂向载荷g×m,组合； (P 车钩连接处1000kN拉伸载荷与垂向载荷g×（m，+m）组合。 6.3.3端墙区域压缩载荷工况 端墙区域压缩载荷工况包括： a）立 端部结构地板上方150mm高度400kN压缩载荷与垂向载荷g×m，组合； b）腰带（窗台）高度300kN压缩载荷与垂向载荷g×m，组合； 注：对于司机室，该压缩载荷分布在前窗窗台上。 c）上边梁高度300kN压缩载荷与垂向载荷g×m,组合，车头端是否执行该工况视司机室具体结 构而定。 对于以上三种压缩载荷工况，载荷施加在车体一端端墙上，另一端在车钩高度施加纵向约束。 6.3.4单端抬车工况 在车辆一端规定位置抬车，载荷为1.1g×（m，+m²）。抬车时，车体的另一端支撑在空簧位。 6.3.5整车抬车工况 在规定位置抬起整个车辆，载荷为1.1g×（m+2×m²）。 6.3.6支撑点移位抬车工况 6.3.5中规定的载荷工况应考虑到其中一个抬车点相对于其他三个抬车点组成的平面垂直移位的 情况。该抬车点相对于其余三个抬车点的垂直移位应取10mm。 注：在某些运营要求中，抬车时可能不包括转向架。在这种情况下6.3.4~6.3.6中规定的转向架质量m，设为0。 6.3.7气密强度载荷与垂向载荷g×（m，+m。）组合载荷工况 250km/h及以下速度等级动车组车体气密强度载荷为±4kPa,350km/h速度等级动车组车体气 密强度载荷为±6kPa。 6.4车体一转向架连接装置静载荷工况 车体一转向架连接装置除应承受6.3.1、6.3.4和6.3.5产生的载荷，还应分别承受以下载荷与垂 向载荷g×m，的组合： a）%方向：±3g×m2; 12 6.5排障器连接装置静载荷工况 排障器连接装置应能承受作用在排障器下边缘的137kN纵向压缩载荷。 6.6设备连接装置静载荷工况 6.6.1设备连接装置应承受以下载荷，这些载荷应单独施加： a）方向：±3g×m； b）y方向：±1g×m； c）z方向：(1±c)g×m。 其中m为设备质量。 注：车体端部c=2，车体中部线性下降到0.5。 3 万方数据 TB/T3451-2016 6.6.26.6.1中a）、b)和c)规定的载荷应分别与设备本身可能产生的最大载荷组合。6.6.1中a)和 b)规定的载荷应与垂向载荷g×m组合。 6.7车体疲劳载荷工况 车体结构应承受以下疲劳载荷，疲劳载荷应单独施加： a）x方向：±0.15g×（m,+m）； b）y方向：±0.15g×（m，+m）； c）z方向：（1±0.15)g×（m+m）。 6.8设备连接装置疲劳载荷工况 设备连接装置应承受以下疲劳载荷以及设备本身运转产生的任何附加载荷，疲劳载荷应单独 施加： a）方向：±0.15g×m； b）y方向：±0.15g×m； c）z方向：（1±0.15)g×m。 6.9振动模态 7评定标准 7.1静强度 在6.3、6.4、6.5和6.6规定的静载荷工况下，应力不应大于材料屈服强度R或规定非比例延伸 强度R.0.2。动车组车体结构常用材料及其主要力学性能参见附录A。 7.2疲劳强度 7.2.1评价原则 疲劳强度应按下列原则得出的S一N曲线进行评价： a） 至少97.5%的存活概率； b) 按照部件或接头形状进行细节分类； c）未 利用试验技术和经验整理从小比例试样得出的极限值，确保其适用于全尺寸部件。 7.2.2评价方法 疲劳强度评价分疲劳极限法和累积损伤法，评价方法根据材料可用数据情况选取。 7.2.3疲劳极限法 在6.7和6.8规定的载荷作用下，应力不应大于材料的疲劳极限。当材料疲劳极限出现在不大于 10"次循环时，取该疲劳极限。当材料没有规定疲劳极限或疲劳极限出现在大于10°次循环时，疲劳极 限取10"次循环时的疲劳强度。 7.2.4累积损伤法 利用7.2.1得出的S一N曲线，根据Palmgren-Miner法则计算6.7和6.8中每个载荷工况作用10 次循环产生的损伤，6.7和6.8分别累积所有载荷工况产生的损伤得到总损伤，总损伤均应低于1。 7.3刚 度 车体结构的刚度应确保整备状态下车体的一阶垂向弯曲自振频率与转向架的点头和浮沉自振频 率的比值大于1.4或车体的一阶垂向弯曲自振频率不低于10Hz。 8试验 8.1概述 8.1.1试验项目包括静载荷试验、疲劳载荷或运用载荷试验和振动模态试验三部分。 注：运用载荷是指正常运用条件下车体承受的各种载荷。 4 万方数据