引言

　　20世紀60年代至70年代末，以1964年日本新幹線鐵路建成使用為标志，全球開始發展商業運營高速鐵路。中國高鐵建設是在1978年，鄧小平同志訪問日本時，乘坐新幹線鐵路上的高速列車後，高速鐵路才逐漸受到中國民衆的關注。20世紀80年代，廣九鐵路廣深段啟動電氣化改造工程，計劃引進擺式動車組列車，提速至160千米/小時，成為中國發展準高速鐵路的擇優試驗線路。1990年至1991年期間，中國開始高鐵技術攻關和試驗實踐規劃，以廣深鐵路為準高速化改造試點線路，并優先選擇在京滬線京津段和滬甯段設計高速鐵路。深鐵路啟動準高速化改造，成為中國第一條準高速鐵路工程。1996年，中國與韓國共同研制高速列車，并在廣深鐵路上進行試驗。1998年8月28日，廣深鐵路營運列車最高行駛速度200千米/小時，成為中國第一條達到高速指标的鐵路。12月，京滬高速鐵路項目出現“傳統輪軌技術”“磁懸浮軌道技術”兩種互斥争議方案，導緻該項目長期擱置，同時也一度左右着中國高速鐵路的發展方向。1999年8月16日，秦沈客運專線開工建設，作為中國第一條輪軌高速動車組的試驗線路。2002年12月31日，上海磁浮列車示範運營線建成，設計速度430千米/小時，為中國首條高速軌道系統。2003年10月11日，秦沈客運專線全段建成通車，設計速度250千米/小時，為中國第一條高速國鐵線路。2005年6月11日，石太高速鐵路開工建設，中國正式進入标準化建設高速客運專線鐵路階段。2007年1月5日，台灣高速鐵路通車試營運，成為中國第一條投用的設計速度300千米/小時級别高速鐵路。4月18日，中國鐵路第六次大面積提速啟動，部分路段列車最高運營速度250千米/小時，中國首次在全國局部地區初具規模開行運營速度200千米/小時動車組列車，中國鐵路開始邁入高速時代。2008年8月1日，京津城際鐵路開通運營，成為中國内地第一條設計速度350千米/小時級别高速鐵路。2009年12月26日，京廣高速鐵路武廣段開通運營，列車最高運營速度350千米/小時，首次打破中國鐵路春運瓶頸，高鐵運輸在幹線鐵路上占據重要地位，為中國正式進入高鐵時代标志。2017年12月28日，石濟高速鐵路開通運營，至此，中國鐵路“四橫四縱”快速通道全部建成通車。2010年至2018年期間，中國已在長三角、珠三角、環渤海等地區城市群建成高密度高鐵路網，東部、中部、西部和東北四大闆塊區域之間完成高鐵互聯互通2021年6月17日，據科技日報報道，截至2020年底，我國高速鐵路運營裡程達3.79萬公裡，穩居世界第一。

　　中國在高鐵領域上的飛速發展，與高鐵制造材料的選擇至關重要，其中高鐵車身外殼的材料選擇有很重要。中國已經形成龐大的高鐵鐵路網，在外工作的我們回家的方式更加便捷了，但是大家都了解高鐵的生産過程嗎？放下那些高深的技術，直觀且簡單地說，高鐵列車在制造中由四大部分組裝而成：車體、轉向架、車上下大部件、車内設施。下面将着重講車體部分

　　1.1高鐵的車體

　　高鐵列車的外殼并不是一整塊，而是由許多條狀的型材焊接而成。為了使列車運行時前後能承受更大壓力，所以前後方向是一整塊型材，避免拼接。而豎直方向則不需承受太大壓力，因此采用焊接。列車外殼并不是一塊簡單的鋼闆，而是由兩層鋁合金闆内部網狀鍊接構成，這種材料密度較小較輕，且硬度足夠。兩層鋁合金之間有長條狀的支撐，它們互相連接形成三角形，以提供最穩定的支撐。

　　1.2合金體系與成分

　　工業鋁型材是高鐵産業的重要組成部分，也就是高鐵車皮的主要材料。

　　鋁型材是高鐵實現輕量化最好的材料。鋁合金的密度大約是鋼材密度的三分之一，而加一定元素形成的合金具有比鋼合金更高的強度。因此在強度剛性滿足高鐵車廂安全要求的同時，使用鋁合金可以大大減輕高鐵列車車廂的自重。一般而言，一個高鐵車廂使用的鋁合金大概有10噸左右，整個車身的重量要比全部使用鋼材減輕30%-50%。

　　1.3鋁合金的特點

　　1.3.1鋁合金具有優良的耐火性和耐電弧性。

　　雖然鋁的熔點要低于鋼的熔點，但車體的耐火耐電弧性不僅和材料的熔點相關，還與材料的導熱性相關。鋁合金材料與鋼鐵相比具有優良的導熱性，其散熱性比鋼要好。

　　1.3.2鋁合金具有更強的耐腐蝕性。

　　鋁合金表面易形成一層緻密的氧化膜，在大氣中具有很好的抗氧能力。因此鋁合金比鋼質車體具有更好的耐腐蝕性，特别是車體不易塗覆的部位。同時鋁合金表面可以化學着色、上漆、噴塗，通過這些方法可進一步提高鋁構件的耐腐性。

　　1.3.3鋁合金有着優秀的塑性。

　　随着大型中空、複雜斷面鋁塑材的開發應用，鋁材焊接技術的不斷進步，鋁合金車輛制造技術日趨成熟鋁合金件的易于更換，不需除鏽，适用于各種表面處理，便于維護，還可以回收的特點，是制造工藝大大簡化，制造所需工作量也較鋼質車體大大減少。

　　2.1高鐵車體的制造工藝

　　大家平時坐的高鐵基本上都是采用鋁合金框架結構，而城市的地鐵則有鋁合金車體、不鏽鋼車體等。由于鋁合金的材料特點，是生産高鐵的最好的材料之一，但是鋁合金的下料、焊接性等，促使其成為高鐵列車整車制造的核心技術之一。

　　一個胖子想要跑得快會比一個瘦子困難一些。人們降低高鐵列車重量的願望越來越高，設計師們不由自主地想到了鋁。為什麼不是鎂合金、钛合金呢？因為設計師也要考慮到材料的成本等因素。

　　鋁的重量隻有鋼的三分之一左右，可惜的是，鋁的強度卻低，因此，目前大多數鋁合金車體大量采用的是“大截面中空擠壓型材構成的筒形結構”，即中間是空的，但是兩個面之間夾支撐的筋闆，增加強度而重量減輕。如下圖所示。

　　2.1.1鋁合金車體的制造工藝技術

　　高速動車組的鋁合金車體主要采用閉式鋁合金型材，車體的承載方式則為整體承載結構。其中一些車體的大部件如車頂、底架、側牆等在制造.上則會選擇與車體等長的大型中空擠壓鋁合金型材，然後進行插接組悍最終完成;至于一些小部件如端牆等則主要采用鋁合金闆梁結構制造而成。車間在實際進行制造高速動車組鋁合金車體生産時，應按照以下制造流程來操作:先由下料員根據設計師提供的車體圖紙進行下料，然後将材料運送到各個相應的制造工段進行車體部件的插接組焊生産，最後由總成工段對列車車頂、底架、端牆等部件進行焊接總成，而後對完成的車體進行調修、檢查、交驗。

　　一節車體上，有70多種不同斷面的鋁合金型材，最薄的地方為1.5mm，最厚的地方為4mm。車體生産的過程是這樣的：先将購進的鋁合金原材料按尺寸采用激光、水切割等工藝下料，之後加工焊接成不同部件，這些部件被組合，最終組焊成一個車體。車體加工的長焊縫全部由機器人完成，小的部位由人手工焊接，現在開始，攪拌摩擦焊、激光複合焊等新的焊接工藝在得到應用。

　　2.1.2高鐵車頭的制造工藝

　　鋁合金焊接不僅比其他焊接難度高，對焊接環境有恒溫恒濕的高要求，也是對操作者身體有傷害的工種,因此，在國内幾家高鐵動車組生産的企業都配置有恒溫恒濕環保焊接生産車間。最難的車體制造應該是頭車的車體，就是有駕駛室的車體。它主要是手工組焊，工藝更為複雜，尺寸要求更為苛刻。車體焊接完成，甚至是在焊接的過程中，都在不斷地進行調直打平，可以理解為對這個鋼鐵大家夥的精細修整，用的是打磨的方法。打磨幾乎和焊接一樣重要，目的在于消除應力，保證車身的平整度。

　　2.1.3車體表面處理制造工藝技術

　　高速動車組的表面處理系統主要負責車體的噴砂、補焊、噴漆面.烘幹等工作，一般高速動車組車體的表面處理作業大約需要18天。其中噴漆室、噴塗機具、烘幹室是車體表面處理系統需要使用到的關鍵工藝設備，由于車體表面處理工藝技術複雜，操作車間屬于危險性較大的生産區域。所以需要車間的相關操作人員做好通風、防爆、防火等安全措施工作，嚴格按照有關規範要求去設置車間内部的勞動衛生防護設施。

　　3.1展望

　　當今世界以高速動車組為代表的高速鐵路技術方興未艾,有着極為廣闊的發展前景,積極搶占技術制高點具有重要的戰略意義。研發速度等級更高的高速動車組是我國高速鐵路日後發展的重要方向，更的速度意味着對高鐵車體的性能更高，因此，将會需要研發質量更小阻力更小的車體來為更高的速度提供有利的條件。

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