《懸掛式單軌車輛車體結構強度設計及試驗規(guī)范》

ICS45.060

CCSS30

團體標準

T/SDRTSXXXXX—XXXX

懸掛式單軌車輛車體結構強度

設計及試驗規(guī)范

Strengthdesignandtestaccreditationspecificationfor

suspendedmonorailvehiclecarbodystructure

（征求意見稿）

（本稿完成時間：2024年1月30日）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

山東軌道交通學會發(fā)布

T/SDRTSXXXX—XXXX

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術語和定義.........................................................................1

4坐標系.............................................................................2

5強度設計基本原則...................................................................2

6設計載荷工況.......................................................................3

7評定標準...........................................................................5

8試驗方法...........................................................................5

附錄A（規(guī)范性）風力等級及其單位風壓力................................................10

附錄B（資料性）懸掛式單軌車輛車體結構常用材料及其主要力學性能........................11

I

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懸掛式單軌車輛車體結構強度設計及試驗規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了城市軌道交通懸掛式單軌車輛車體結構的術語和定義、坐標系、強度設計基本原則、

設計載荷工況、評定標準及試驗方法。

本文件適用于最高運行速度不大于80km/h的城市軌道交通懸掛式單軌車輛（以下簡稱車輛）的金

屬車體結構，其它懸掛式車輛或復合材料車體結構可參照執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T4549.5鐵道車輛詞匯第5部分：車體

3術語和定義

GB/T4549.5界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

懸掛式單軌車輛suspendedmonorailvehicle

懸掛在箱型軌道梁下方，可編入列車的單節(jié)動車或拖車。

3.2

懸吊裝置suspensionapparatus

用于連接車體（或枕梁）和轉向架，實現傳遞牽引力、制動力以及控制車輛側擺角的裝置。

3.3

車體carbody

由轉向架通過懸吊裝置所吊掛，容納司乘人員、整備品等，起主要承載作用的車輛組成部分之一。

3.4

車體結構bodystructure

車體的主要承載結構，帶司機室車體由前端、車頂、側墻、端墻和底架5個部分組成，不帶司機室

車體由車頂、側墻、端墻和底架4個部分組成。

3.5

車頂吊掛點suspendingpointonroof

車體車頂結構中，用于連接車體與懸吊裝置的連掛承載結構。

3.6

1

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整備狀態(tài)下的車體質量carbodymassinworkingorder

m1

完全裝配好的車體質量。

3.7

正常有效載荷normalpayload

m3

座席和額定站席乘客質量與行李區(qū)行李質量的總和。

3.8

超常有效載荷exceptionalpayload

m4

座席和超員站席乘客質量與行李區(qū)行李質量的總和。

3.9

準備好用于試驗的車體質量carbodymassaspreparedforthetest

m0

車體結構重量與試驗工裝重量之和。

4坐標系

車體坐標系見圖1。x軸（對應于車體縱軸）正方向應位于運行方向。z軸（對應于車體豎直軸）正

方向應指向上。y軸（對應于車體橫軸）應位于水平面，與x軸和z軸組成一個右手坐標系。

標引序號說明：

1——運行方向；x——縱向；y——橫向；z——豎直方向

圖1車體坐標系

5強度設計基本原則

5.1車體結構應設計成整體承載結構。

5.2車體結構應能承受與其運用要求相一致的最大載荷，不應產生永久變形。

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5.3車體結構應具備足夠的剛度，應滿足其安裝設備正常工作與運行過程中乘客舒適度的需要。

5.4在保證強度和剛度的前提下，車體結構應最大限度降低自重。

5.5車體結構的設計壽命不應低于30年。

6設計載荷工況

6.1總則

用于車體結構設計的載荷工況包括靜載荷工況和疲勞載荷工況。設計載荷工況與本文件規(guī)定不同

時，應按供需雙方認可的相關技術文件執(zhí)行。

6.2有效載荷

6.2.1m3應按以下參數計算：

a）乘客質量：60kg每人（包括行李）；

b）站立區(qū)乘客載荷：360kg/m2（6人/m2）；

c）行李區(qū)載荷：有專門行李區(qū)功能的車輛，100kg/m2；沒有行李區(qū)的車輛為0。

6.2.2m4應按以下參數計算：

a）乘客質量：60kg每人（包括行李）；

b）站立區(qū)乘客載荷：480kg/m2（8人每平方米）；

c）行李區(qū)載荷：有專門行李區(qū)功能的車輛，100kg/m2；沒有行李區(qū)的車輛為0。

6.3車體靜載荷工況

6.3.1垂向最大工作載荷工況

垂向最大工作載荷應為1.3g×（m1+m4）。

6.3.2車鉤連接處縱向載荷工況

6.3.2.1車鉤連接處200kN壓縮載荷與垂向載荷g×m1組合。

6.3.2.2車鉤連接處200kN壓縮載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合。

6.3.2.3車鉤連接處150kN拉伸載荷與垂向載荷g×m1組合。

6.3.2.4車鉤連接處150kN拉伸載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合。

6.3.3抬車載荷工況

6.3.3.1單端抬車載荷工況：在車輛一端規(guī)定位置抬車，另一端保持原有懸掛狀態(tài)。載荷應為1.1g×

m1。

6.3.3.2整體抬車載荷工況：在車輛規(guī)定位置抬起整車，載荷應為1.1g×m1。

6.3.3.3支承點移位抬車載荷工況：考慮整車抬車載荷工況中其中一個抬車點相對于其他三個抬車點

組成的平面垂直移位的情況。該抬車點相對于其余三個抬車點的垂直位移取值h。h為檢修時架修裝置

可提升的最大高度值，具體取值可按供需雙方認可的相關技術文件執(zhí)行。

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6.3.4解體載荷工況

6.3.4.1單端解體載荷工況：在車體底架一端指定支承位支承車體，同時將該端懸吊裝置與車體解體

分離，車體另一端保持原有懸掛狀態(tài)。載荷應為1.1g×m1。

6.3.4.2整車解體載荷試驗：在車體底架兩端指定支承位支承車體，同時將兩端懸吊裝置與車體解體

分離，車體呈水平支承狀態(tài)。載荷應為1.1g×m1。

6.4跌落事故載荷工況

6.4.1單端跌落事故載荷工況

在車體車頂一端采用防跌落裝置吊掛，同時將該端懸吊裝置與車體解體分離，車體另一端保持原

有懸掛狀態(tài)。載荷應為Kd×g×（m1+m4）。

注：Kd=Kdy×σs/σb，其中Kd為加速度系數，Kdy為沖擊載荷系數，σs為材料屈服強度ReH或規(guī)定非比例延伸強度Rp02，

σb為材料抗拉強度。Kdy具體取值可按供需雙方認可的相關技術文件執(zhí)行。

6.4.2整車跌落事故載荷工況

在車體車頂兩端采用防跌落裝置吊掛，同時將該端懸吊裝置與車體解體分離。載荷應為Kd×g×

（m1+m4）。

6.5橫風載荷工況

橫風作用于車體側墻外側結構表面。風力應按單位風壓力乘以車體的側向投影面積計算，風力等

級及單位風壓力應按附錄A執(zhí)行。

6.6設備連接裝置靜載荷工況

6.6.1設備連接裝置應能承受以下單獨施加的載荷：

a）x方向：±3g×m，m為設備質量；

b）y方向：±1g×m；

c）z方向：（1±c）g×m，車體端部c=2，車體中部線性下降到0.5。

6.6.26.6.1中a）、b）和c）規(guī)定的載荷應分別與設備本身可能產生的最大載荷組合。6.6.1中a）

和b）規(guī)定的載荷應與垂向載荷g×m組合。

6.7車體疲勞載荷工況

車體結構應承受以下單獨施加的疲勞載荷：

a）x方向：±0.15g×（m1+m3）；

b）y方向：±0.15g×（m1+m3）；

c）z方向：（1±0.15）g×（m1+m3）。

6.8設備連接裝置疲勞載荷工況

設備連接裝置應承受以下單獨施加的疲勞載荷以及設備本身運轉產生的任何附加載荷：

a）x方向：±0.15g×m；

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b）y方向：±0.15g×m；

c）z方向：（1±0.15）g×m。

7評定標準

7.1靜強度

在6.3、6.4、6.5和6.6規(guī)定的靜載荷工況下，應力不應大于材料屈服強度ReH或規(guī)定非比例延伸

強度Rp02。懸掛式單軌車輛車體結構常用材料及其主要力學性能見附錄B。

7.2疲勞強度

7.2.1評價原則

疲勞強度應按下列原則得出的S-N曲線進行評價：

a）至少97.5%的存活概率；

b）按照部件或接頭形狀進行細節(jié)分類；

c）利用試驗技術和經驗整理從小比例試樣得出的極限值，確保其適用于全尺寸部件。

7.2.2評價方法

7.2.2.1總則

疲勞強度評價分疲勞極限法和累積損傷法，評價方法應根據材料可用數據情況選取。

7.2.2.2疲勞極限法

在6.7和6.8規(guī)定的載荷作用下，應力不應大于材料的疲勞極限。當材料疲勞極限出現在不大于

107次循環(huán)時，取該疲勞極限。當材料沒有規(guī)定疲勞極限或疲勞極限出現在大于107次循環(huán)時，疲勞極

限取107次循環(huán)時的疲勞強度。

7.2.2.3累積損傷法

利用7.2.1得出的S-N曲線，根據Palmgren-Miner法則計算6.7和6.8中每個載荷工況作用107

次循環(huán)產生的損傷，6.7和6.8分別累積所有載荷工況產生的損傷得到總損傷，總損傷均應低于1。

8試驗方法

8.1總則

8.1.1試驗項目包括靜載荷試驗、疲勞載荷或運營載荷試驗。

注：運營載荷是指正常運用條件下車體承受的各種載荷。

8.1.2靜載荷試驗的目的是測定車體結構在靜載荷作用下的強度。

8.1.3疲勞載荷試驗的目的是測定車體結構在疲勞載荷或運營載荷作用下的強度。

8.2靜載荷試驗

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8.2.1靜載荷試驗工況

8.2.1.1靜載荷試驗工況應至少包括6.3規(guī)定的靜載荷工況。

8.2.1.2對于其他靜載荷工況，可通過分析或試驗或兩者組合進行驗證。

8.2.2測量項目

測量項目應包括應力和撓度。

8.2.3測點布置

8.2.3.1應力測點

應力測點的布置應根據強度計算和結構分析情況進行布置。主要承載部件應力大的部位、危險斷

面、過渡斷面、應力集中嚴重的部位均應布置測點。在測點布置圖中應標明測點的確切位置。

8.2.3.2撓度測點

撓度測點應滿足以下要求：

a）撓度測點一般宜布置在車體車頂枕梁兩端及邊梁的中央。

b）車體門、窗等處可視需要布點。

c）各撓度測點應編號，并與應變片的編號有明顯的不一致。

8.2.4試驗方法

8.2.4.1垂向最大工作載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

在車體結構上施加1.3g×（m1+m4）-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷

外，其余載荷應均勻施加在地板上。

試驗時，測量各應力測點的應力值和撓度測點的位移值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.3g×（m1+m4）的數據。

8.2.4.2車鉤連接處縱向載荷試驗

8.2.4.2.1車鉤連接處200kN壓縮載荷與垂向載荷g×m1組合試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，其

余載荷均勻施加在地板上。然后在車鉤連接處施加200kN壓縮載荷。

試驗時，測量各應力測點的應力值和撓度測點的位移值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于200kN壓縮載荷與垂向載荷g×m1組合的數據。

8.2.4.2.2車鉤連接處200kN壓縮載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

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首先在車體結構上施加g×（m1+m4）-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載

荷外，其余載荷均勻施加在地板上。然后在車鉤連接處施加200kN壓縮載荷。

試驗時，測量各應力測點的應力值和撓度測點的位移值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于200kN壓縮載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合的數據。

8.2.4.2.3車鉤連接處150kN拉伸載荷與垂向載荷g×m1組合試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，其

余載荷均勻施加在地板上。然后在車鉤連接處施加150kN拉伸載荷。

試驗時，測量各應力測點的應力值和撓度測點的位移值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于150kN拉伸載荷與垂向載荷g×m1組合的數據。

8.2.4.2.4車鉤連接處150kN拉伸載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加g×（m1+m4）-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載

荷外，其余載荷均勻施加在地板上。然后在車鉤連接處施加150kN拉伸載荷。

試驗時，測量各應力測點的應力值和撓度測點的位移值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于150kN拉伸載荷與垂向載荷g×（m1+m4）組合的數據。

8.2.4.3抬車載荷試驗

8.2.4.3.1單端抬車載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加1.1g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，

其余載荷均勻施加在地板上。然后在車輛一端指定抬車位抬起車體，車體另一端保持原有懸掛狀態(tài)。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.1g×m1和單端抬車載荷組合的數據。

8.2.4.3.2整體抬車載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加1.1g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，

其余載荷均勻施加在地板上。然后在車輛兩端指定抬車位抬起車體。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.1g×m1和整車抬車載荷組合的數據。

8.2.4.3.3支承點移位抬車載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

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首先在車體結構上施加1.1g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，

其余載荷均勻施加在地板上。然后在車輛兩端指定抬車位抬起車體，將其中一支承點下降或上升一定

距離h。h為檢修時架修裝置可提升的最大高度值，具體取值可按供需雙方認可的相關技術文件執(zhí)行。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.1g×m1和支承點移位抬車載荷組合的數據。

8.2.4.4解體載荷試驗

8.2.4.4.1單端解體載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加1.1g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，

其余載荷均勻施加在地板上。然后在車體底架一端指定支承位支承車體，同時將該端懸吊裝置與車體

解體分離，車體另一端保持原有懸掛狀態(tài)。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.1g×m1和單端解體載荷組合的數據。

8.2.4.4.2整車解體載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加1.1g×m1-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中載荷外，

其余載荷均勻施加在地板上。然后在車體底架兩端指定支承位支承車體，同時將兩端懸吊裝置與車體

解體分離，車體呈水平支承狀態(tài)。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷1.1g×m1和整車解體載荷組合的數據。

8.2.4.5跌落事故載荷試驗

8.2.4.5.1單端跌落事故載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加Kd×g×（m1+m4）-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中

載荷外，其余載荷均勻施加在地板上。然后在車體車頂一端采用防跌落裝置吊掛，同時將該端懸吊裝

置與車體解體分離，車體另一端保持原有懸掛狀態(tài)。

試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷Kd×g×（m1+m4）與垂向載荷g×（m1+m4）組

合的數據。

8.2.4.5.2整車跌落事故載荷試驗

車體結構通過車頂吊掛點懸掛在懸吊裝置下方。

首先在車體結構上施加Kd×g×（m1+m4）-g×m0垂向載荷，除質量大的設備在其安裝位置施加集中

載荷外，其余載荷均勻施加在地板上。然后在車體車頂兩端采用防跌落裝置吊掛，同時將該端懸吊裝

置與車體解體分離。

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試驗時，測量各應力測點的應力值。

對試驗測得的數據進行處理，計算出對應于垂向載荷Kd×g×（m1+m4）與垂向載荷g×（m1+m4）組

合的數據。

8.2.5試驗步驟

在正式試驗前應進行至少2次預試驗，載荷分階段增加，直到最大載荷。然后進行1次正式試驗，

對其結果進行評價。

8.3疲勞載荷或運營載荷試驗

如果疲勞強度計算表明車體疲勞強度滿足本文件規(guī)定，可不進行疲勞載荷試驗；如果疲勞強度計

算包含嚴重的不確定性或者計算表明疲勞強度不滿足本文件的規(guī)定時，可用運營載荷試驗直接測量工

作應力來評價疲勞強度。

運營載荷試驗應在裝備齊全的車輛上進行，車體裝載m3。根據強度計算和靜態(tài)試驗結果確定關鍵

區(qū)域并布置應變片，記錄在典型運用條件下的動應力數據。對動應力數據進行計數統(tǒng)計處理，編制應

力譜。利用7.2.1得出的S-N曲線，根據Palmgren-Miner法則累積損傷，推算出整個車體壽命的總損

傷，應低于1。

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附錄A

（規(guī)范性）

風力等級及其單位風壓力

風力等級及其單位風壓力按表A.1執(zhí)行。

表A.1風力等級及其單位風壓力

風力等級風速（km/h）風壓（Pa/m2）

0＜10～0.025

11～50.056～0.14

26～110.16～6.8

312～197.2～18.2

420～2818.9～39

529～3840～71.6

639～4972.9～119

750～61120.8～182.8

862～74184.9～267.8

975～88270.4～372.1

1089～102375.2～504.1

11103～117507.7～664.2

12118～133664.2～851

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附錄B

（資料性）

懸掛式單軌車輛車體結構常用材料及其主要力學性能

車體結構常用鋁合金材料及其主要力學性能見表B.1。

表B.1車體結構常用鋁合金材料及其主要力學性能