城轨车辆用辅助电源箱轻量化设计与研究

冯云明，刘亮，任逊

（南京中车浦镇海泰制动设备有限公司，南京 211800）

0 引言

随着国内轨道交通产业迅速发展，对车辆装备的节能、绿色、环保、高效提出更高要求。作为铁路科技创新发展方向和重点任务之一，车辆及设备轻量化问题日益受到重视。轻量化对于车辆减重、提速、降噪、降低能源消耗及设备寿命，具有特别重要的现实意义[1]。

对设备材料进行替代优化是降低设计质量的有效手段。铝合金的材料密度约为钢材的1/3，同时具有高比强度、抗腐蚀性、高力学性能等优势，该材料的替代应用对减轻车辆设备自重有利，已在成熟运用[2-3]。

辅助电源系统通过箱体集成并悬挂在车体底部，作为城轨车辆供电系统的核心设备，在供电故障时为车辆设备提供电源。因此，在实现减重目标的同时需要确保产品结构强度等可靠性设计。

1 辅助电源箱结构设计

辅助电源系统包括箱体与主电路两部分。箱体作为整个系统的关键承载件与车辆连接，具有良好的结构强度、抗震性、耐腐蚀性，可以保证辅助电源系统在使用过程中的安全。为实现轻量化设计，箱体材质为铝合金，各组成部分由不同厚度的板材焊接而成，结构形式如图1所示。其中：蒙皮厚度为3 mm，吊耳厚度为6 mm，具体材料性能如表1所示。

表1 铝合金箱体材料性能 MPa

图1 辅助电源箱结构示意图

2 有限元分析

2.1 建立有限元模型

辅助电源箱体为钣金件，材料的厚度与长度和宽度相比小得多，因此在有限元建模时采用壳单元[2]。……