JIS E 7105-2006铁道车辆车体结构静载荷试验.doc

E 7105:2006铁道车辆车体结构静载荷试验方法Rolling stock Test methods of static load for body structures1. 适用范围本标准主要是关于确认电车、内燃动车、客车等乘用车车体的强度、刚性等时的静载荷试验（以下称试验）方法的规定。2. 引用标准下列标准是引用标准，是构成本标准的一部分。这些引用标准适用其最新版（包含追补内容）。JIS B 0153 机械振动和冲击的术语汇编JIS B 0155 工业流程测量和控制术语和定义JIS B 7505 布尔登管式压力计JIS B 7516 金属制直尺JIS E 4001 铁道车辆用语JIS E 4208 铁道车辆-转向架载荷试验方法JIS E 7106 铁道车辆.乘用车车体结构的一般要求JIS Z 2300 无损试验用语3. 定义本标准中所用主要用语的定义除根据JIS E 4001及JIS B 0153外还根据以下内容。a) 供试构架安装了对转向架构架、侧墙、端墙、车顶等主要构架及其他强度刚性有影响的构件。但是，对于5.6.7，为了使测量过程中的气密室内能维持同一设定压力，需使用正规的部件或闭塞用临时封堵部件，密封开口部。b) 应变仪根据JIS Z 2300的5.（8）（应变应力测量）。c) 测力传感器根据JIS B 0155的2.C）2.2）（压力测量用机器用语）。d) 应力用应变仪测出的应变和装有该应变仪的构件的纵弹性系数的积。备注应力本来是不能直接测量的，但是，本标准沿用了一直以来的惯用形式，“应变测量”替换为“应力测量”等。4. 试验种类试验种类通常有如下7种。需要和这不同的试验时，其试验方法要根据交易双方当事人之间的协定。a） 垂直载荷试验b） 车端压缩载荷试验c） 扭转载荷试验d） 三点支撑试验e） 弯曲固有频率测量试验f） 扭转固有频率测量试验g） 气密强度试验（1）注（1）气密结构车辆适用于交易双方当事人之间协定了的车辆。5. 试验方法5.1测量项目各试验种类的各试验项目参照表1。表1测量项目试验种类测量项目应力变位量固有频率负荷气密室内压力垂直载荷试验车端压缩载荷试验扭转载荷试验三点支撑试验弯曲固有频率测量试验扭转固有频率测量试验气密强度试验5.2计测仪器针对各测量项目的计测仪器的一例见表2。表2计测仪器（一例）测量项目计测仪器应力应变仪变位量变位计，JIS B 7516中规定的金属制直尺频率应变仪，变位计，加速度传感器及频率分析器负荷测力传感器气密室内压力JIS B 7505 中规定的压力表或压力计备注应变仪的使用方法根据JIS E 4208的6.3（应变仪的使用方法）的规定。5.3测量点的选择方法5.3.1应力的测量点应力的测量点如下。a）计算应力和实测应力对比容易的基本部件的部分。b）强度计算的结果，能预测发生高应力的部分。c）形状及截面的急变化部分，焊道缝边部等被预测发生应力集中的部分。d）制作车体时，焊接加工等要注意的部分。5.3.2变位量的测量点变位量的测量点如下。a)测量长度方向上的垂直方向的变位量（2）1）车体的支撑点。但是，载荷上有明确的作用点时的那个点。2）出入口开口部的两端等，车体变形样式成拐点的点。3）能观测的变形形式的间隔基本成等间隔的点。注（2）也称挠曲量。b)车辆截面上的截面内的变位量（3）指形状及截面的急变部分等影响车体性能的点。注（3）也称变形量5.3.3频率的测量点频率的测量点是固有振动模式出现的最明确的点。5.4载荷载荷的大小根据JIS E 7106。5.5气密室内压力气密强度试验时室内施加的空气压力大小根据JIS E 7106。5.6车体的支撑方法及试验载荷的负荷方法5.6.1垂直载荷试验垂直载荷试验如下。a)车体的支撑方法车体的支撑位置是由转向架支撑的部位，其支撑部的结构如下。1）装有和车体直接连接的空气弹簧的车辆的支撑位置是临时空气弹簧座。2）装有和车体直接连接的盘簧的车辆的支撑位置是临时盘簧座。3）由心盘和侧托架支撑的车辆的支撑位置是临时心盘或临时辅助侧托架。车体支撑方法的一例如图1所示。b)负荷的方法负荷方法如下。1）试验载荷是等分布到地板面的负荷，使用油压、气囊、水箱、砂袋、铁块、铸件用铁锭等，阶段地增减垂直载荷直到设定的最大载荷，测量各个阶段（6）。该试验载荷一般是由JIS E 7106的表3中规定的最大载荷中减去供试车体及试验机材的质量乘重力加速度后的载荷的值。2）装有质量大的机器的车辆另外在其安装部分负荷对应机器质量的集中载荷进行测量。注（6）预备试验确认对应每个载荷阶段的应力及挠曲的关系是直线关系。不是直线关系时需要确认其主要原因。而且，负载增减的测量值有差别（滞后现象）时，确认供试车体或试验工装等结构上的因素。进而，确认除去负载后的应力及挠曲量和负载前基本相同。5.6.2车端压缩载荷试验车端压缩载荷试验如下。a)车体的支撑方法车体支撑方法根据5.6.1.a）。但是，图1所示的平形上部滚子座及平形下部滚子座用于压缩载荷的负荷侧为了不阻碍车体的压缩变形。b)负载的方法负载的方法如下。1）负载的是油压千斤顶的压缩载荷。2）为了稳定车体位置，在垂直方向上用5.6.1b）中规定的方法负荷垂直载荷。其大小虽然不特别规定但是一般使用相当于空车的载荷。3）车体两侧的车钩安装部位上安装如图2所示的临时的试验用押棒，由车体一侧用油压千斤顶阶段地增减压缩载荷直到设定的最大载荷，按各个阶段（6）测量。5.6.3扭转试验扭转试验如下。a)车体的支撑方法车体的支撑方法是用支持台支撑如图3所示的车体一侧的枕梁中心线上的2处（8），用固定梁固定或在支撑点附近负荷垂直载荷固定，其他的枕梁中心位置通过扭转梁用带支棱或小径滚子的支持台支撑。注（8）装有和车体直接连接的空气弹簧或盘簧的车辆支撑位置是空气弹簧或盘簧的位置，用心盘支撑的车辆支撑位置是辅助侧托架部。b)载荷的负荷方法载荷的负荷方法如图3所示，仅力偶扭矩施加给车体实施负载，阶段地增减负载直到设定的最大载荷，按各个阶段（6）测量。5.6.4三点支撑试验三点支撑试验如下。a)车体的支撑方法车体的支撑方法如图4所示用头部装有球面座或滚珠的测力传感器水平支撑4处枕梁附近的千斤顶座部。其中1处的支撑点（图4上是后侧）是装有测力传感器的油压千斤顶（或螺旋千斤顶）。b)载荷的负荷方法载荷的负荷方法如下。1）负载根据5.6.1b)1）。载荷大小是从相当于该车辆空车载荷中减去相当于供试车体质量和重力加速度的积的垂直载荷后的值。2）在设有千斤顶的支撑点上，阶段地减少复原千斤顶的高度直到千斤顶部的测力传感器从车体脱开，在各个阶段进行测量试验（6）。但是，因为对于具备小的扭转刚性的车体即使是减少千斤顶的高度测力传感器有时也不会从车体上脱开，所以千斤顶高度的最大减少量要根据交易双方当事人之间的协定。5.6.5弯曲固有频率测量试验弯曲固有频率测量试验如下。a)车体的支撑方法车体的支撑方法是使用和5.6.1a）相同的支持台。b)加振方法向车体施加振动的方法有很多，但是一般多使用以下方法。1）砝码瞬间切离方式如图5所示，车体中央的下面吊着砝码，根据瞬间切离砝码使车体发生自由振动的方法。2）打击加振法代替图5的砝码，将砂袋或土袋等落到车体中央的底架地板面，给车体加振的方法。3）强制加振方式代替图5的砝码，在车体中央安装强制加振机，或用连接设置在地上的加振机的金属丝给车体中央施加加振力的方法。4）冲击锤方式不安装图5的砝码，在垂直方向用冲击锤打击底架部分，向车体施加弯曲振动的方法。c)测量频率把安装在车体上的加速度传感器的输出信号输出到记录纸上，根据其波形读取弯曲固有频率或用频率分析器分析加速度传感器的输出。5.6.6扭曲固有频率测量试验扭曲固有频率测量试验如下。a)车体的支撑方法车体支撑是根据5.6.3a)的图3除去固定螺栓、固定梁、油压千斤顶及测力传感器后的状态。b)加振方法向车体施加振动的方法有很多，但是一般多使用以下方法。1）砝码瞬间切离方式如图6所示，先在扭转梁的一端吊上砝码，根据瞬间切离砝码使车体发生自由振动的方法。2）强制加振方式代替图6的砝码，在扭转梁的一端安装强制加振机，实施振动的方法或用连接设置在地上的加振机的金属丝给扭转梁的头端施加加振力的方法。3）冲击锤方式如图6所示，不安装扭转梁及砝码，用冲击锤在垂直方向上击打由支棱支撑的侧底架部分，向车体施加扭振的方法。c)测量频率把安装在车体上的加速度传感器的输出信号输出到记录纸上，根据其波形读取弯曲固有频率或用频率分析器分析加速度传感器的输出。5.6.7气密强度试验气密强度试验如下。a)车体的支撑方法车体的支撑方法是用支持台支撑4处车体枕梁部。b)压力的负荷方法压力的负荷方法是将压缩空气阶段地送入设置在供试车体的临时封堵部的空气供给口。阶段地增加直到设定的气密室内压力的最大值，按各个阶段测量。减少压力时，很难阶段地减压调整空气，所以一般不设途中阶段，返回到压力零（0）状态进行测量（6）。6.试验结果的评价方法试验结果的评价方法根据JIS E 7106的4.3及4.4。解说本解说是对正文规定的事项及其相关事项的说明，不是标准的一部分。本解说是由财团法人日本标准协会编集发行的，对本解说如有疑问请咨询财团法人日本标准协会。1. 制定修改的主旨1.1修改的主旨a)制定的主旨近年来，伴随铁道车辆速度的提高，实现铁道车辆的基本结构部分即车体的轻量化的同时也要确保必要强度，确保车辆安全和乘坐舒适性变成了更重要的课题。因此，需要将测量铁道车辆车体各部应力、变位量等的载荷试验方法及评价方法作为“铁道车辆车体的载荷试验方法”进行标准化、统一化，所以制定了JIS。b)此次的修改以前设计车体时适用的规定有JIS E 7103:1994(通勤用电车车体设计通则)，但是没有通勤电车以外的客车、新干线、气动车等车辆的相关规定。另外，在欧洲，在EU统一扩大的背景下，欧洲标准（以下称EN）的制定活跃起来，公布了以整个铁道车辆为对象的EN12663：2000Railway applications-Structural requirements of railway vehicle bodies(铁道应用铁道车辆车体的结构要求)。因为考虑到该标准在许多国家推广使用着，申请注册成国际标准的可能性高，所以其注册申请提出时，也提高了对于准备把在日本铁道业界的实施状况加入规定内的抗衡方案的必要性的认识。EN 12663的内容和以前JIS 的规定内容相比较，了解到和EN相关的内容包含本标准在内涉及到13件。制定新的抗衡方案“JIS E 7106:铁道车辆乘用车车体设计通则“时，和该JIS重复的内容进行整理统一。沿用该方针，将以前的JIS中规定的4.4试验载荷及4.5试验压力和5.试验结果的评价法统一到新的JIS中，该JIS仅整理规定了载荷试验方法。1.2制定的经过以前的标准在1987（昭和62）年经设置于社团法人日本铁道工业会的“铁道车辆车体的载荷试验方法JIS 原案编制委员会”的审议及日本工业标准调查会铁道部会车辆基本专门委员会等规定的审议，于1989（平成元）年被制定为日本工业标准。2.此次的修改内容a)按照JIS Z 8301:2000(规格票的样式)修改了样式。b)制定了引用标准及定义，易于正确理解标准内容。此次，在固有频率的测量方法中例示了用锤子的打击试验方法，所以也引用了与其相关的标准。c)以前的JIS的4.4试验载荷、4.5试验压力及5.试验结果的评价法的规定全部引用JIS E 7106的规定。d)注（6）中规定在载荷试验前进行预备试验，不能保证载荷和测