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國內某A型地鐵采用八節編組，其編組方式為：A1*B1*C=D1*D2=C*B2*A2，A為帶司機室拖車，B、C、D均為動車。車輛為受電弓受流，采用電動塞拉門，雙重地板結構。
為滿足車輛運營時的節能要求，需充分考慮車體結構的輕量化，這就要求在滿足強度等指標的前提下，對車體各部件進行優化設計。本文論述了對該項目車體結構各部件所作的優化設計，并采用有限元分析驗證了車體結構的強度、剛度、穩定性、疲勞性能及耐碰撞性能，為后續項目的類似車體結構設計提供了參考。
車體為A型地鐵鼓形車體，采用大斷面鋁合金型材，整體焊接承載結構。車體結構采用模塊式設計，由底架、頂蓋、側墻、端墻、司機室五大模塊及車體附件組焊而成，具有良好的整體承載能力。車體斷面圖如圖1所示，整車三維模型如圖2所示。
車體主要技術參數如下：A車車體長度/mm23380B/C/D車車體長度/mm21880最大寬度/mm3092車輛定距/mm15700車鉤中心距軌面高度/mm720設計速度/（km.h）。
底架是車體的主要承載結構，很大程度上決定著整個車體的強度和剛度。整個底架由長短地板、牽枕緩、底架邊梁、端梁等結構組焊而成，在A車前端設置有防爬器，以滿足碰撞時的防爬車要求。該項目采用邊梁懸掛的設備布置方法，在進行底架邊梁設計時，伸出70mm的筋板用以安裝懸掛梁，同時對邊梁型材進行優化以滿足設備沖擊強度的要求。針對以往項目曾經出現過司機室下門角在靜強度試驗時應力較大的情況，對該處結構進行了優化，如圖3所示，通過增加圓弧結構，門立柱與底架邊梁焊縫區域的高應力點轉移到了圓弧區域的母材上，該處的應力集中效應得到了顯著的改善。
頂蓋由頂蓋邊梁、頂蓋長梁、支撐梁、空調底板、受電弓底板（僅B、D車有）以及頂蓋圓弧板組焊而成。在車體縱向1/4和3/4處設置下沉式空調安裝平臺。在本項目中，采用端送端回模式的空調平臺結構設計，回風通過座椅下方及拐角頂板縫隙，從機組端部回到空調機組，回風口與車內不直接連通。與以往項目常采用的端送底回模式相比，該模式能夠有效降低空調機組噪聲，有效提高了乘客乘車的舒適度。圖為傳統的端送底回送回風空調平臺結構，圖為該項目采用的端送端回送回風空調平臺結構。側墻由側墻板和門立柱組焊而成，作為頂蓋和底架結構的連接部件，側墻結構直接影響車體的垂向承載和側偏剛度。該項目車體對側墻門立柱與頂蓋邊梁的連接部位作了優化設計，取消了頂蓋邊梁型材的三角腔體，門立柱相應延長至頂蓋邊梁主筋板處進行焊接，如圖所示。采用這種連接方式，在保證該位置強度的前提下縮短了頂蓋邊梁的機加工作業時間，提高了生產效率。
司機室采用準流線形設計，前端設置有乘客緊急疏散門，側門采用電動塞拉門。考慮到以往項目在車體靜強度試驗時出現過司機室上縱梁斜撐與頂蓋端板連接位置出現應力較大的情況，對該連接位置端板的厚度進行了優化，由原來的5mm改為20mm，有效降低了該區域的應力水平。對司機室門立柱和上縱梁的連接結構進行了優化，避免了焊縫交疊的情況，降低了該位置的應力集中效應，如圖7所示。
采用A車作為分析對象，車體靜強度載荷工況的施加依據標準GB/T7928—2003《地鐵車輛通用技術條件》和EN12663-1:2010《鐵道應用-鐵路車輛車體的結構要求》等標準，共計算了標準要求的24個典型工況，其中部分關鍵工況的結果如表1所示。在表1所列的幾個危險工況中，車體最大的應力均未超過其許用應力，車體的靜強度滿足標準要求。在超載AW3工況下，車體底架邊梁的最大垂向位移為10.99mm，小于技術規格書要求的變形量（15.7mm），車體剛度滿足技術規格書的要求。
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