專利名稱：高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種應(yīng)用于高速軌道車輛的車體結(jié)構(gòu)改進(jìn)，重點(diǎn)針對(duì)車頂結(jié)構(gòu)及其鋁合金型材板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)動(dòng)車組的運(yùn)營(yíng)時(shí)速已達(dá)到380公里速度級(jí)，軌道車輛的高速運(yùn)行必然產(chǎn)生兼顧車體強(qiáng)度、剛度和輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)有高速軌道車輛的輕量化車體一般由鋁合金材料組焊而成，鋁合金材料普遍采用骨架外殼組焊、薄壁單殼型材和中空雙殼型材結(jié)構(gòu)等。隨著高速軌道車輛運(yùn)行速度的提升，軌道車輛在過(guò)隧道、高速交會(huì)吋，氣動(dòng)載荷導(dǎo)致車體變形過(guò)大問(wèn)題，已不能滿足高速度 下車體的力學(xué)性能要求。因此在強(qiáng)度、剛度及車體輕量化性能上尚無(wú)法達(dá)到統(tǒng)一，在實(shí)現(xiàn)高速車輛車體的設(shè)計(jì)和使用上還存在著一定的難點(diǎn)。針對(duì)軌道車輛速度的提高，也相應(yīng)地帶來(lái)車頂外側(cè)傳入客室內(nèi)的氣動(dòng)噪聲量加大，已明顯地影響到乘客的乘坐舒適性。另外，對(duì)于搭建連接輕量化車體框架來(lái)說(shuō)，也存在著連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接后易發(fā)生變形等實(shí)際問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題而采用薄壁中空鋁合金型材，型材內(nèi)腔被分割成不規(guī)則的多邊形，兩端通過(guò)簡(jiǎn)易搭接或插接的連接結(jié)構(gòu)以后形成車頂與車體側(cè)頂?shù)慕M焊安裝構(gòu)造特征。本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)ー種輕量化車頂結(jié)構(gòu)，在達(dá)到剛度和強(qiáng)度參數(shù)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)車體輕量化設(shè)計(jì)和優(yōu)化的焊接、力學(xué)性能。在軌道車輛高速交會(huì)、過(guò)隧道運(yùn)行環(huán) 境下，減小車體變形量。另ー發(fā)明目的在于，在針對(duì)軌道車輛速度的提升，減少?gòu)能図斖鈧?cè)傳入客室內(nèi)部的氣動(dòng)噪聲量，以相應(yīng)地提高乘坐舒適性。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，在車體橫向方向上，由若干個(gè)薄壁中空鋁合金型材板依次連接并組焊而成。具體地，所述的車頂結(jié)構(gòu)具有一中部區(qū)，在中部區(qū)兩側(cè)分別設(shè)置有側(cè)部區(qū)和端部區(qū)。 中部區(qū)型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向兩?cè)逐漸變小，端部區(qū)型材斷面的垂向?qū)挾龋剀図斨行南蜍圀w側(cè)頂ー側(cè)逐漸變大，側(cè)部區(qū)型材斷面的垂向?qū)挾龋剀図斨行南蜍圀w側(cè)頂ー側(cè)是相同的。如上述基本方案，車頂結(jié)構(gòu)具有輕量化結(jié)構(gòu)特征，其剛度和強(qiáng)度參數(shù)較高，在中部區(qū)的中心即車頂中心具有最大型材斷面寬度，使得整個(gè)車頂結(jié)構(gòu)在高速運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生交會(huì)和過(guò)隧道時(shí)，能夠最大程度地接受氣壓沖擊而達(dá)到減小車體變形量的效果。進(jìn)ー步優(yōu)化車頂構(gòu)造分區(qū)的剛度和強(qiáng)度參數(shù)，可將所述車頂結(jié)構(gòu)的中部區(qū)型材斷面垂向之間漸變線的夾角設(shè)置在2° -6°之間。針對(duì)車頂與車體側(cè)頂之間連接結(jié)構(gòu)剛性與強(qiáng)度的改進(jìn)措施是，所述車頂結(jié)構(gòu)的端部區(qū)，其側(cè)端部與車體側(cè)頂之間是圓弧過(guò)渡的連接結(jié)構(gòu)。針對(duì)構(gòu)成車頂結(jié)構(gòu)的薄壁中空鋁合金型材板的改進(jìn)措施如下薄壁中空鋁合金型材板通過(guò)擠壓エ藝而形成一體式結(jié)構(gòu)，其具有弧形斷面的內(nèi)板和外板，外板與車體側(cè)頂之間的外表面呈弧形過(guò)渡連接，在內(nèi)板和外板之間設(shè)置有多個(gè)連續(xù)的斜筋板，斜筋板將薄壁中空鋁合金型材板的內(nèi)腔分割成若干個(gè)多邊形；
在薄壁中空鋁合金型材板的兩端分別設(shè)置有，用于相互之間進(jìn)行插接的內(nèi)外插片。如上改進(jìn)方案，構(gòu)成車頂結(jié)構(gòu)的薄壁中空鋁合金型材板，具有輕量化中空結(jié)構(gòu)，而且內(nèi)板、外板可根據(jù)車體斷面整體造型選擇不同角度的弧形構(gòu)造。內(nèi)、外板之間的內(nèi)腔被斜筋板分割成多邊形，可以是三角形、菱形、矩形等，其中三角形通常是較為穩(wěn)定的ー種結(jié)構(gòu)。對(duì)于車頂結(jié)構(gòu)與車體側(cè)頂之間的連接方式，可以選擇先搭接再焊接的方式。即所述車頂結(jié)構(gòu)的端部區(qū)外側(cè)端部設(shè)置有，用于與車體側(cè)頂進(jìn)行搭接的ー對(duì)搭片。在所述內(nèi)板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)連接滑槽，連接滑槽位于2個(gè)相鄰斜筋板的連接頂點(diǎn)處。連接滑槽主要用于在高速軌道車輛的車頂內(nèi)側(cè)吊掛內(nèi)裝墻板等部件，在相鄰斜筋板的連接頂點(diǎn)處具有較高的剛性與強(qiáng)度。為進(jìn)ー步優(yōu)化型材板自身的強(qiáng)度指標(biāo)，所述斜筋板與內(nèi)板、斜筋板與外板的連接部的型材厚度，大于內(nèi)板、外板其他部位的型材厚度。為改善型材插接后的焊接性能，2個(gè)所述的薄壁中空鋁合金型材板相互插接后，在內(nèi)外插片之間形成ー個(gè)呈60° -80°的焊接坡ロ，這樣可以達(dá)到較高的力學(xué)和焊接性能要求。為提高在高速運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生交會(huì)和過(guò)隧道時(shí)，型材板具有良好的抗沖擊能力車體強(qiáng)度與剛度，在內(nèi)板和外板之間，相鄰2個(gè)斜筋板的長(zhǎng)度比例在I : (O. 8-1. 3)之間。如上所述，本發(fā)明高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)I、采用ー種輕量化車頂結(jié)構(gòu)，在達(dá)到剛度和強(qiáng)度參數(shù)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)車體輕量化設(shè)計(jì)和優(yōu)化的焊接、力學(xué)性能，符合高速運(yùn)行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。2、解決軌道車輛在高速交會(huì)、過(guò)隧道運(yùn)行環(huán)境下，車體發(fā)生較大變形量的問(wèn)題。3、適應(yīng)于軌道車輛較高的時(shí)速，減少?gòu)能図斖鈧?cè)傳入客室內(nèi)部的氣動(dòng)噪聲量，以相應(yīng)地提高乘坐舒適性。


現(xiàn)結(jié)合以下附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步地說(shuō)明。圖I是所述高速軌道車輛車體車頂和側(cè)頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)剖面示意圖3是車頂中部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是車頂端部結(jié)構(gòu)的示意圖；如圖I至圖4所示，內(nèi)板1，外板2，斜筋板3，插片4，連接部5，焊接坡ロ 6，連接滑槽7，搭片8，車頂9，側(cè)頂10，薄壁中空鋁合金型材板20 ；中部區(qū)I，端部區(qū)II，側(cè)部區(qū)III。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I，結(jié)合圖I所示，高速軌道車輛的車體框架，主要由車頂9、側(cè)頂10、側(cè)墻和底架(圖中未示出)所依次連接組成，車頂9兩側(cè)端分別連接側(cè)頂10，側(cè)頂10向下連接側(cè)墻，側(cè)墻再向下連接底架等結(jié)構(gòu)。
在圖I中，由若干個(gè)薄壁中空鋁合金型材板20相互插接、組焊后形成車頂9，車頂9與側(cè)頂10再進(jìn)行插接組焊。如圖2和圖3所示，高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)中，薄壁中空鋁合金型材板20通過(guò)擠壓エ藝而形成一體式結(jié)構(gòu)。其中，具有整體內(nèi)、外圓弧面的內(nèi)板I和外板2,在內(nèi)板I和外板2之間設(shè)置有多個(gè)連續(xù)的斜筋板3。在薄壁中空鋁合金型材板20相互連接的端部，設(shè)置有ー對(duì)內(nèi)外插接的插片4。在車頂9與車體側(cè)頂10的連接部，設(shè)置有一對(duì)搭接的搭片8。在內(nèi)板I的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)連接滑槽7，滑槽設(shè)置在2個(gè)相鄰斜筋板3的連接頂點(diǎn)處。斜筋板3與內(nèi)板I、或與外板2的連接部5的型材厚度，大于內(nèi)板I或外板2的其他部位。兩個(gè)相鄰薄壁中空鋁合金型材板20相互插接后，插片4之間形成ー個(gè)呈70°的焊接坡ロ 6。在內(nèi)板I和外板2之間連續(xù)的斜筋板3將型材板內(nèi)腔分割成若干個(gè)三角形。在連續(xù)的斜筋板3分割成的三角形中，相鄰斜筋板3的長(zhǎng)度比例在I : I. I。所述外板2的外表面為圓弧面，并與側(cè)頂10外表面圓弧過(guò)渡。所述的車頂9具有一中部區(qū)I，在中部區(qū)I兩側(cè)分別設(shè)置有側(cè)部區(qū)III和端部區(qū)II。其中，中部區(qū)I型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向兩?cè)逐漸變小，端部區(qū)II型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向車體側(cè)頂10 —側(cè)逐漸變大，側(cè)部區(qū)III型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向車體側(cè)頂10 —側(cè)是相同的。車頂9的中部區(qū)I，其型材斷面垂向之間漸變線的夾角是3°。車頂9的端部區(qū)II，其側(cè)端部與車體側(cè)頂10之間是圓弧過(guò)渡的連接結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，在車體橫向方向上，由若干個(gè)薄壁中空鋁合金型材板(20)依次連接并組焊而成，其特征在于 所述的車頂結(jié)構(gòu)具有一中部區(qū)(I)，在中部區(qū)(I)兩側(cè)分別設(shè)置有側(cè)部區(qū)(III)、端部區(qū)(II)，其中， 中部區(qū)(I)型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向兩?cè)逐漸變小， 端部區(qū)(II)型材斷面的垂向?qū)挾?，沿車頂中心向車體側(cè)頂(10) —側(cè)逐漸變大， 側(cè)部區(qū)(III)型材斷面的垂向?qū)挾龋剀図斨行南蜍圀w側(cè)頂(10) —側(cè)是相同的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述車頂結(jié)構(gòu)的中部區(qū)(I)，其型材斷面垂向之間漸變線的夾角在2° -6°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述車頂結(jié)構(gòu)的端部區(qū)(II)，其側(cè)端部與車體側(cè)頂(10)之間是圓弧過(guò)渡的連接結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的薄壁中空鋁合金型材板(20)，通過(guò)擠壓工藝而形成一體式結(jié)構(gòu)，其具有弧形斷面的內(nèi)板(I)和外板⑵， 外板(2)與車體側(cè)頂(10)之間的外表面呈弧形過(guò)渡連接， 在內(nèi)板(I)和外板(2)之間設(shè)置有多個(gè)連續(xù)的斜筋板(3)，斜筋板(3)將薄壁中空鋁合金型材板(20)的內(nèi)腔分割成若干個(gè)多邊形； 在薄壁中空鋁合金型材板(20)的兩端分別設(shè)置有，用于相互之間進(jìn)行插接的內(nèi)外插片⑷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述車頂結(jié)構(gòu)的端部區(qū)(II)外側(cè)端部設(shè)置有，用于與車體側(cè)頂(10)進(jìn)行搭接的一對(duì)搭片(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述內(nèi)板(I)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)連接滑槽(7)，連接滑槽(7)位于2個(gè)相鄰斜筋板(3)的連接頂點(diǎn)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述斜筋板(3)與內(nèi)板(I)、斜筋板⑶與外板⑵的連接部(5)的型材厚度，大于內(nèi)板(I)、外板⑵其他部位的型材厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于2個(gè)所述的薄壁中空鋁合金型材板(20)相互插接后，在內(nèi)外插片(4)之間形成一個(gè)60° -80°的焊接坡口(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述內(nèi)板(I)和外板(2)之間，相鄰2個(gè)斜筋板(3)的長(zhǎng)度比例在I : (0. 8-1. 3)之間。
全文摘要
本發(fā)明所述高速軌道車輛車體的車頂結(jié)構(gòu)，采用薄壁中空鋁合金型材，型材內(nèi)腔被分割成不規(guī)則的多邊形，兩端通過(guò)簡(jiǎn)易搭接或插接的連接結(jié)構(gòu)以后形成車頂與車體側(cè)頂?shù)慕M焊安裝構(gòu)造特征。實(shí)現(xiàn)一種輕量化車頂結(jié)構(gòu)，在達(dá)到剛度和強(qiáng)度參數(shù)要求的前提下優(yōu)化焊接、力學(xué)性能。在軌道車輛高速交會(huì)、過(guò)隧道運(yùn)行環(huán)境下，減小車體變形量。構(gòu)成車頂結(jié)構(gòu)的薄壁中空鋁合金型材板通過(guò)擠壓工藝而形成一體式結(jié)構(gòu)，其具有弧形斷面的內(nèi)板和外板，外板與車體側(cè)頂之間的外表面呈弧形過(guò)渡連接，在內(nèi)板和外板之間設(shè)置有多個(gè)連續(xù)的斜筋板，斜筋板將薄壁中空鋁合金型材板的內(nèi)腔分割成若干個(gè)多邊形。在型材板兩端分別設(shè)置有，用于相互之間進(jìn)行插接的內(nèi)外插片。
文檔編號(hào)B61D17/12GK102673585SQ20111006536
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者丁叁叁, 劉作琪, 周建樂(lè), 楊則云, 王寶金, 鄧小軍, 馬云雙, 龔明 申請(qǐng)人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司, 鐵道部運(yùn)輸局