本實(shí)用新型屬于鐵路交通運(yùn)輸領(lǐng)域，具體涉及一種軌道車輛新型車體部件集成技術(shù)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的軌道車輛車體結(jié)構(gòu)主要采用金屬車體，材料一般為碳鋼、不銹鋼、鋁合金等。由于金屬板材或型材的加工尺寸及形狀的限制，傳統(tǒng)的軌道車輛車體結(jié)構(gòu)分為底架、側(cè)墻、車頂、端墻等幾大部件。各部件采用一塊或多塊金屬材料加工制作完成，然后通過焊接工藝實(shí)現(xiàn)幾大部件之間的連接。因此，傳統(tǒng)的軌道車輛車體結(jié)構(gòu)中存在大量的焊縫。焊接操作容易造成結(jié)構(gòu)變形大、焊縫區(qū)域產(chǎn)生熱影響區(qū)，在金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力等現(xiàn)象，不利于車體結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。除此之外，車體結(jié)構(gòu)的焊接工作量大，部分焊接區(qū)域，如車頂與側(cè)墻的車內(nèi)焊縫區(qū)域，涉及到仰焊操作，焊接的操作難度大大提升，容易出現(xiàn)焊接缺陷，從而影響車體的裝配質(zhì)量。

車體結(jié)構(gòu)輕量化是目前軌道車輛車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要研究課題。新材料應(yīng)用技術(shù)是一種常用的結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)方案。但是，在傳統(tǒng)的軌道車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于對新材料力學(xué)性能的信心不足以及相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的缺乏，新材料在軌道車輛中的應(yīng)用被局限于一些次要結(jié)構(gòu)以及非承載結(jié)構(gòu)當(dāng)中，車體結(jié)構(gòu)的輕量化效果不明顯。目前，隨著碳纖維等新材料的力學(xué)性能的不斷提高以及新材料在其它行業(yè)成熟應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，碳纖維等新型材料將在軌道車輛結(jié)構(gòu)中得到更廣泛的應(yīng)用。由于新材料的成型工藝不同于傳統(tǒng)的金屬材料，新材料的應(yīng)用也會使傳統(tǒng)的車體結(jié)構(gòu)部件形式及裝配方法發(fā)生質(zhì)的改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種新型車體結(jié)構(gòu)，通過采用新材料、新工藝，將車體結(jié)構(gòu)中側(cè)墻、車頂兩大部件整合在一起，減少部件間接縫，提高結(jié)構(gòu)完整性及可靠性，使車體外形得到有效控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種軌道車輛車體結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的車體集側(cè)墻與車頂兩大部件為一體，車體采用內(nèi)外碳纖維蒙皮中間填充紙蜂窩芯材的三明治結(jié)構(gòu)形式；車體的內(nèi)、外蒙皮包括車體側(cè)墻與車頂?shù)南嘟粎^(qū)域均為碳纖維預(yù)浸料連續(xù)鋪層成型結(jié)構(gòu)，并在碳纖維預(yù)浸料各鋪層邊緣處有搭接區(qū)域。

所述的車體結(jié)構(gòu)中預(yù)埋若干加強(qiáng)骨架。

為保證車體結(jié)構(gòu)的整體性與連續(xù)性，內(nèi)、外蒙皮的每一層碳纖維鋪層在其材料邊緣處保留25-35mm的搭接區(qū)域。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

（1）本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體，將傳統(tǒng)金屬車體結(jié)構(gòu)中的側(cè)墻、車頂兩大部件集成在一起，提高了車體結(jié)構(gòu)的整體尺寸精度、簡化了車體結(jié)構(gòu)裝配工藝流程。

（2）本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體，有效地避免了傳統(tǒng)金屬車體中側(cè)墻與車頂部件間的連接焊縫，消除了焊接熱影響區(qū)及殘余應(yīng)力的影響，提高了車體結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度。

（3）本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體，能夠有效的降低車體重量，較之傳統(tǒng)的金屬車體結(jié)構(gòu)的減重效果明顯，契合目前軌道車輛車體結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)需求。

（4）本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體及其一體化成型方法為首次在軌道車輛車體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，是一種全新的概念與設(shè)計(jì)，對未來軌道車輛結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)具有非常重要的推動(dòng)作用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的車體局部放大視圖。

具體實(shí)施方式

參閱圖1，本實(shí)用新型所述的車體將傳統(tǒng)金屬車體結(jié)構(gòu)中的側(cè)墻1與車頂2兩大部件集成為一體，通過OOA工藝一體化成型。

參閱圖2，本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體采用內(nèi)外蒙皮中間填充紙蜂窩芯材的三明治結(jié)構(gòu)形式，主要包括外蒙皮3、內(nèi)蒙皮4、紙蜂窩芯材5、加強(qiáng)骨架6。所述的車體側(cè)墻1區(qū)域的截面厚度尺寸為37mm，其中內(nèi)、外蒙皮3、4的厚度均為2mm，紙蜂窩芯材的厚度尺寸為33mm；車頂2區(qū)域的截面厚度尺寸為27mm，其中內(nèi)、外蒙皮3、4的厚度均為2mm，紙蜂窩芯材的厚度尺寸為23mm。所述的車體的內(nèi)、外蒙皮3、4均采用EV101/HFW200T-A3/42碳纖維預(yù)浸料，鋪層數(shù)量為9層，0o、±45o、90o碳纖維預(yù)浸料鋪層的比例依次為為28%、44%、28%，具體鋪層順序?yàn)?±45o)、(0o，90o)、(±45o)、(0o，90o)、 (0o，90o)、(±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o) ，為保證U型車體結(jié)構(gòu)的整體性與連續(xù)性，內(nèi)、外蒙皮3、4的每一層碳纖維鋪層在其材料邊緣處保留30mm的搭接區(qū)域。所述的紙蜂窩芯材5為國產(chǎn)NOMEX蜂窩，在側(cè)墻1與車頂2的過渡區(qū)域，紙蜂窩型材的截面尺寸根據(jù)車體內(nèi)、外蒙皮3、4所圍成的空腔尺寸決定，最大截面厚度尺寸約為70mm。所述的加強(qiáng)骨架6用于滿足車體內(nèi)部裝飾部件的安裝需求，采用的是EV101-2/HFW200T-A3碳纖維預(yù)浸料材料，結(jié)構(gòu)厚度尺寸為3mm，所需的鋪層數(shù)量為13層，鋪層角度依次為(±45o)、(0o，90o)、(±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o) ，0o、±45o、90o碳纖維預(yù)浸料鋪層的比例依次為為23%、54%、23%，利用熱壓罐工藝完成預(yù)成型，預(yù)成型過程中的溫度為120℃，壓力為-0.3MPa。

所述的車體在內(nèi)、外蒙皮3、4初步成型，紙蜂窩芯材5填充以及預(yù)成型的加強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)6預(yù)埋工作完成后，采用OOA工藝最終一體化成型，成型溫度為120℃、壓力為-0.4MPa。

本實(shí)用新型所述的軌道車輛車體，將應(yīng)用于下一代地鐵碳纖維車體結(jié)構(gòu)中。經(jīng)過仿真計(jì)算分析，在滿足地鐵車輛車體強(qiáng)度、剛度等技術(shù)參數(shù)要求的前提下，該車體較之傳統(tǒng)的金屬車體的側(cè)墻及車頂結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)減重約38%，實(shí)現(xiàn)了車體結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)目的。