城市軌道交通車輛也可采用耐候鋼等普通鋼材

對于城市軌道交通的車輛,目前國際上有一種趨向:外觀裝飾要求漂亮和豪華;車體結構材料也大量采用不銹鋼、鋁合金等材料。這樣不但增加了制造工藝難度,也大幅度提高了成本和價格。鋁合金和不銹鋼的價格一般是鋼材的幾倍甚至更多。由于城市軌道交通系統的車輛購置費在整個工程費用中占有較大的比重(地鐵一般在10 % 左右), 因此車輛標準過高會造成工程總投資增加。
隨著城市的現代化,漂亮的車輛外形是必要的,但應和城市的整個格調相一致,避免奢侈性的超前要求。軌道車輛的主要損壞形式除走行部分的正常磨損外是車體鋼結構的腐蝕。采用鋁合金和不銹鋼材料的主要目的是為了抗蝕。國產鐵路客車的廠修規程規定廠修周期為6 年,在采用耐候鋼(一種含銅的低合金鋼) 后,廠修周期改為7. 5 年,有些車型如25 型車在加強了車輛的除銹和油漆工藝后,廠修周期標明為15 年。普通鋼材車輛的使用壽命可做3 個廠修,為24 年左右,耐候鋼車輛壽命據估計可達三四十年。車輛壽命除材料外也決定于鋼結構的除銹及油漆處理工藝。處理好的車體鋼結構使用三四十年后腐蝕也不嚴重。曾經見到在40 年代制造的客車,由于除銹和油漆工藝做得好,在80 年代初車輛解體后, 鋼結構部分仍然很少看到有腐蝕現象。最近曾到車輛段進行調查和了解,25 型車耐候鋼車體在進行兩年段修程的修理檢查時,基本未發現腐蝕現象,其抗腐蝕性能相當理想。城市軌道交通的車輛是否可以耐候鋼來代替鋁合金或者不銹鋼,從而大幅度地降低成本和價格呢? 我們可從以下幾個方面進行分析。
(1) 構造方面
鐵路客車上設置有煤箱、水箱、采暖鍋爐、飲用水鍋爐,裝有暖氣管道(水暖) 、上下水管道,在車廂的兩端還設置有盥洗室和廁所,并且在車上還為旅客提供飲水和飲食服務。大量的水和蒸汽泄漏至車體鋼結構的表面,是鋼結構產生腐蝕的主要根源。而城市軌道交通的車輛則不存在這種狀況,車廂里沒有水源和汽源,降溫用空調或風扇,采暖用電加熱,因此腐蝕源很少。
(2) 運用條件方面
鐵路客車的運用范圍廣,條件差別大。如齊齊哈爾至南京的鐵路客車在冬季運行時,齊齊哈爾夜間的最低溫度可達-40 ℃,而南京白天的溫度則在10 ℃ 左右,溫度差值達50 ℃;烏魯木齊至上海的客車在夏季運行時,海拔高度相差2 000 m 之多,相對濕度烏魯木齊為40 %～50 % , 上海則達到90 % 以上。溫差大、濕度變化大、凝結水的大量產生,也是造成車體鋼結構腐蝕的重要原因。地鐵和輕軌的車輛則也不存在這種狀況。
(3) 鋼結構使用壽命方面
金屬結構的壽命除受腐蝕影響外,另一個重要因素是受疲勞強度破壞的影響。根據斷裂力學理論,鐵路客車鋼結構的疲勞壽命一般不超過50 年。在疲勞強度方面,不銹鋼和普通鋼材是接近的,而鋁合金還不如鋼材。另外從產品的更新換代方面考慮,過分的延長車輛的使用壽命實際上是沒有什么現實意義的。
(4) 價格因素
根據1999 年的價格,國內市場普通鋼材(型、板材) 價格在3 000 元/t 左右,不銹鋼價格在15 000 元/t 左右,鋁合金材價格在12 000 元/t 左右(日本市場價格遠高于不銹鋼價格) 。不銹鋼和鋁合金的價格是普通鋼材的四五倍,選用不銹鋼或鋁合金材料作為車體結構,必然會大大提高車輛的成本和價格。綜上所述可以看出,只要做好金屬結構的防腐處理和油漆工藝,采用耐候鋼材料制造城市軌道交可行的,壽命能保證在30 年以上。采用普通鋼材通車輛是完全可行的。

原作者：王永寧