《悬挂式单轨车辆车体结构强度设计及试验规范》

ICS45.060

CCSS30

团体标准

T/SDRTSXXXXX—XXXX

悬挂式单轨车辆车体结构强度

设计及试验规范

Strengthdesignandtestaccreditationspecificationfor

suspendedmonorailvehiclecarbodystructure

（征求意见稿）

（本稿完成时间：2024年1月30日）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

山东轨道交通学会发布

T/SDRTSXXXX—XXXX

目次

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

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4坐标系.............................................................................2

5强度设计基本原则...................................................................2

6设计载荷工况.......................................................................3

7评定标准...........................................................................5

8试验方法...........................................................................5

附录A（规范性）风力等级及其单位风压力................................................10

附录B（资料性）悬挂式单轨车辆车体结构常用材料及其主要力学性能........................11

I

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悬挂式单轨车辆车体结构强度设计及试验规范

1范围

本文件规定了城市轨道交通悬挂式单轨车辆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、评定标准及试验方法。

本文件适用于最高运行速度不大于80km/h的城市轨道交通悬挂式单轨车辆（以下简称车辆）的金

属车体结构，其它悬挂式车辆或复合材料车体结构可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T4549.5铁道车辆词汇第5部分：车体

3术语和定义

GB/T4549.5界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

悬挂式单轨车辆suspendedmonorailvehicle

悬挂在箱型轨道梁下方，可编入列车的单节动车或拖车。

3.2

悬吊装置suspensionapparatus

用于连接车体（或枕梁）和转向架，实现传递牵引力、制动力以及控制车辆侧摆角的装置。

3.3

车体carbody

由转向架通过悬吊装置所吊挂，容纳司乘人员、整备品等，起主要承载作用的车辆组成部分之一。

3.4

车体结构bodystructure

车体的主要承载结构，带司机室车体由前端、车顶、侧墙、端墙和底架5个部分组成，不带司机室

车体由车顶、侧墙、端墙和底架4个部分组成。

3.5

车顶吊挂点suspendingpointonroof

车体车顶结构中，用于连接车体与悬吊装置的连挂承载结构。

3.6

1

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整备状态下的车体质量carbodymassinworkingorder

m1

完全装配好的车体质量。

3.7

正常有效载荷normalpayload

m3

座席和额定站席乘客质量与行李区行李质量的总和。

3.8

超常有效载荷exceptionalpayload

m4

座席和超员站席乘客质量与行李区行李质量的总和。

3.9

准备好用于试验的车体质量carbodymassaspreparedforthetest

m0

车体结构重量与试验工装重量之和。

4坐标系

车体坐标系见图1。x轴（对应于车体纵轴）正方向应位于运行方向。z轴（对应于车体竖直轴）正

方向应指向上。y轴（对应于车体横轴）应位于水平面，与x轴和z轴组成一个右手坐标系。

标引序号说明：

1——运行方向；x——纵向；y——横向；z——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，不应产生永久变形。

2

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5.3车体结构应具备足够的刚度，应满足其安装设备正常工作与运行过程中乘客舒适度的需要。

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车体结构的设计寿命不应低于30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。设计载荷工况与本文件规定不同

时，应按供需双方认可的相关技术文件执行。

6.2有效载荷

6.2.1m3应按以下参数计算：

a）乘客质量：60kg每人（包括行李）；

b）站立区乘客载荷：360kg/m2（6人/m2）；

c）行李区载荷：有专门行李区功能的车辆，100kg/m2；没有行李区的车辆为0。

6.2.2m4应按以下参数计算：

a）乘客质量：60kg每人（包括行李）；

b）站立区乘客载荷：480kg/m2（8人每平方米）；

c）行李区载荷：有专门行李区功能的车辆，100kg/m2；没有行李区的车辆为0。

6.3车体静载荷工况

6.3.1垂向最大工作载荷工况

垂向最大工作载荷应为1.3g×（m1+m4）。

6.3.2车钩连接处纵向载荷工况

6.3.2.1车钩连接处200kN压缩载荷与垂向载荷g×m1组合。

6.3.2.2车钩连接处200kN压缩载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合。

6.3.2.3车钩连接处150kN拉伸载荷与垂向载荷g×m1组合。

6.3.2.4车钩连接处150kN拉伸载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合。

6.3.3抬车载荷工况

6.3.3.1单端抬车载荷工况：在车辆一端规定位置抬车，另一端保持原有悬挂状态。载荷应为1.1g×

m1。

6.3.3.2整体抬车载荷工况：在车辆规定位置抬起整车，载荷应为1.1g×m1。

6.3.3.3支承点移位抬车载荷工况：考虑整车抬车载荷工况中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位移取值h。h为检修时架修装置

可提升的最大高度值，具体取值可按供需双方认可的相关技术文件执行。

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6.3.4解体载荷工况

6.3.4.1单端解体载荷工况：在车体底架一端指定支承位支承车体，同时将该端悬吊装置与车体解体

分离，车体另一端保持原有悬挂状态。载荷应为1.1g×m1。

6.3.4.2整车解体载荷试验：在车体底架两端指定支承位支承车体，同时将两端悬吊装置与车体解体

分离，车体呈水平支承状态。载荷应为1.1g×m1。

6.4跌落事故载荷工况

6.4.1单端跌落事故载荷工况

在车体车顶一端采用防跌落装置吊挂，同时将该端悬吊装置与车体解体分离，车体另一端保持原

有悬挂状态。载荷应为Kd×g×（m1+m4）。

注：Kd=Kdy×σs/σb，其中Kd为加速度系数，Kdy为冲击载荷系数，σs为材料屈服强度ReH或规定非比例延伸强度Rp02，

σb为材料抗拉强度。Kdy具体取值可按供需双方认可的相关技术文件执行。

6.4.2整车跌落事故载荷工况

在车体车顶两端采用防跌落装置吊挂，同时将该端悬吊装置与车体解体分离。载荷应为Kd×g×

（m1+m4）。

6.5横风载荷工况

横风作用于车体侧墙外侧结构表面。风力应按单位风压力乘以车体的侧向投影面积计算，风力等

级及单位风压力应按附录A执行。

6.6设备连接装置静载荷工况

6.6.1设备连接装置应能承受以下单独施加的载荷：

a）x方向：±3g×m，m为设备质量；

b）y方向：±1g×m；

c）z方向：（1±c）g×m，车体端部c=2，车体中部线性下降到0.5。

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单独施加的疲劳载荷：

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设备连接装置疲劳载荷工况

设备连接装置应承受以下单独施加的疲劳载荷以及设备本身运转产生的任何附加载荷：

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ReH或规定非比例延伸

强度Rp02。悬挂式单轨车辆车体结构常用材料及其主要力学性能见附录B。

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-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）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

7.2.2.1总则

疲劳强度评价分疲劳极限法和累积损伤法，评价方法应根据材料可用数据情况选取。

7.2.2.2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

107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107次循环时，疲劳极

限取107次循环时的疲劳强度。

7.2.2.3累积损伤法

利用7.2.1得出的S-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107

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。

8试验方法

8.1总则

8.1.1试验项目包括静载荷试验、疲劳载荷或运营载荷试验。

注：运营载荷是指正常运用条件下车体承受的各种载荷。

8.1.2静载荷试验的目的是测定车体结构在静载荷作用下的强度。

8.1.3疲劳载荷试验的目的是测定车体结构在疲劳载荷或运营载荷作用下的强度。

8.2静载荷试验

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8.2.1静载荷试验工况

8.2.1.1静载荷试验工况应至少包括6.3规定的静载荷工况。

8.2.1.2对于其他静载荷工况，可通过分析或试验或两者组合进行验证。

8.2.2测量项目

测量项目应包括应力和挠度。

8.2.3测点布置

8.2.3.1应力测点

应力测点的布置应根据强度计算和结构分析情况进行布置。主要承载部件应力大的部位、危险断

面、过渡断面、应力集中严重的部位均应布置测点。在测点布置图中应标明测点的确切位置。

8.2.3.2挠度测点

挠度测点应满足以下要求：

a）挠度测点一般宜布置在车体车顶枕梁两端及边梁的中央。

b）车体门、窗等处可视需要布点。

c）各挠度测点应编号，并与应变片的编号有明显的不一致。

8.2.4试验方法

8.2.4.1垂向最大工作载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

在车体结构上施加1.3g×（m1+m4）-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷

外，其余载荷应均匀施加在地板上。

试验时，测量各应力测点的应力值和挠度测点的位移值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.3g×（m1+m4）的数据。

8.2.4.2车钩连接处纵向载荷试验

8.2.4.2.1车钩连接处200kN压缩载荷与垂向载荷g×m1组合试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，其

余载荷均匀施加在地板上。然后在车钩连接处施加200kN压缩载荷。

试验时，测量各应力测点的应力值和挠度测点的位移值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于200kN压缩载荷与垂向载荷g×m1组合的数据。

8.2.4.2.2车钩连接处200kN压缩载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

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首先在车体结构上施加g×（m1+m4）-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载

荷外，其余载荷均匀施加在地板上。然后在车钩连接处施加200kN压缩载荷。

试验时，测量各应力测点的应力值和挠度测点的位移值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于200kN压缩载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合的数据。

8.2.4.2.3车钩连接处150kN拉伸载荷与垂向载荷g×m1组合试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，其

余载荷均匀施加在地板上。然后在车钩连接处施加150kN拉伸载荷。

试验时，测量各应力测点的应力值和挠度测点的位移值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于150kN拉伸载荷与垂向载荷g×m1组合的数据。

8.2.4.2.4车钩连接处150kN拉伸载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加g×（m1+m4）-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载

荷外，其余载荷均匀施加在地板上。然后在车钩连接处施加150kN拉伸载荷。

试验时，测量各应力测点的应力值和挠度测点的位移值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于150kN拉伸载荷与垂向载荷g×（m1+m4）组合的数据。

8.2.4.3抬车载荷试验

8.2.4.3.1单端抬车载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加1.1g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，

其余载荷均匀施加在地板上。然后在车辆一端指定抬车位抬起车体，车体另一端保持原有悬挂状态。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.1g×m1和单端抬车载荷组合的数据。

8.2.4.3.2整体抬车载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加1.1g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，

其余载荷均匀施加在地板上。然后在车辆两端指定抬车位抬起车体。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.1g×m1和整车抬车载荷组合的数据。

8.2.4.3.3支承点移位抬车载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

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首先在车体结构上施加1.1g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，

其余载荷均匀施加在地板上。然后在车辆两端指定抬车位抬起车体，将其中一支承点下降或上升一定

距离h。h为检修时架修装置可提升的最大高度值，具体取值可按供需双方认可的相关技术文件执行。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.1g×m1和支承点移位抬车载荷组合的数据。

8.2.4.4解体载荷试验

8.2.4.4.1单端解体载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加1.1g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，

其余载荷均匀施加在地板上。然后在车体底架一端指定支承位支承车体，同时将该端悬吊装置与车体

解体分离，车体另一端保持原有悬挂状态。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.1g×m1和单端解体载荷组合的数据。

8.2.4.4.2整车解体载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加1.1g×m1-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中载荷外，

其余载荷均匀施加在地板上。然后在车体底架两端指定支承位支承车体，同时将两端悬吊装置与车体

解体分离，车体呈水平支承状态。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷1.1g×m1和整车解体载荷组合的数据。

8.2.4.5跌落事故载荷试验

8.2.4.5.1单端跌落事故载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加Kd×g×（m1+m4）-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中

载荷外，其余载荷均匀施加在地板上。然后在车体车顶一端采用防跌落装置吊挂，同时将该端悬吊装

置与车体解体分离，车体另一端保持原有悬挂状态。

试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷Kd×g×（m1+m4）与垂向载荷g×（m1+m4）组

合的数据。

8.2.4.5.2整车跌落事故载荷试验

车体结构通过车顶吊挂点悬挂在悬吊装置下方。

首先在车体结构上施加Kd×g×（m1+m4）-g×m0垂向载荷，除质量大的设备在其安装位置施加集中

载荷外，其余载荷均匀施加在地板上。然后在车体车顶两端采用防跌落装置吊挂，同时将该端悬吊装

置与车体解体分离。

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试验时，测量各应力测点的应力值。

对试验测得的数据进行处理，计算出对应于垂向载荷Kd×g×（m1+m4）与垂向载荷g×（m1+m4）组

合的数据。

8.2.5试验步骤

在正式试验前应进行至少2次预试验，载荷分阶段增加，直到最大载荷。然后进行1次正式试验，

对其结果进行评价。

8.3疲劳载荷或运营载荷试验

如果疲劳强度计算表明车体疲劳强度满足本文件规定，可不进行疲劳载荷试验；如果疲劳强度计

算包含严重的不确定性或者计算表明疲劳强度不满足本文件的规定时，可用运营载荷试验直接测量工

作应力来评价疲劳强度。

运营载荷试验应在装备齐全的车辆上进行，车体装载m3。根据强度计算和静态试验结果确定关键

区域并布置应变片，记录在典型运用条件下的动应力数据。对动应力数据进行计数统计处理，编制应

力谱。利用7.2.1得出的S-N曲线，根据Palmgren-Miner法则累积损伤，推算出整个车体寿命的总损

伤，应低于1。

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附录A

（规范性）

风力等级及其单位风压力

风力等级及其单位风压力按表A.1执行。

表A.1风力等级及其单位风压力

风力等级风速（km/h）风压（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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附录B

（资料性）

悬挂式单轨车辆车体结构常用材料及其主要力学性能

车体结构常用铝合金材料及其主要力学性能见表B.1。

表B.1车体结构常用铝合金材料及其主要力学性能