CN105197031B - 一种轨道车辆及其侧墙组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其侧墙组件，所述侧墙组件由多支铝合金挤压型材(1)插接、焊接组成，其上开设有车体附件安装开口，相邻两支所述铝合金挤压型材(1)的接缝内侧设有形成于其中一支所述铝合金挤压型材(1)上的垫板(3)，所述垫板(3)在截面上呈钩状，其头部紧贴另一支所述铝合金挤压型材(1)接缝部位的内壁，其根部与头部之间的钩槽形成对应于所述接缝的空腔(4)。该侧墙组件对铝合金挤压型材的插接结构、焊接结构、安装开口的局部结构以及截面形状等进行了优化设计，能显著提高侧墙的结构强度和气密性，可应用于适合安装塞拉门及空调等设备置于车顶的车体结构。

Description

一种轨道车辆及其侧墙组件

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别是轨道车辆的侧墙组件。本发明还涉及设有所述侧墙组件的轨道车辆。

背景技术

车体作为列车的组成部分，既是旅客的乘坐载体，又是安装和链接其他几个组成部分(如：走行部、制动装置、车端连接装置、车辆内部装饰设备等)的基础，按材料不同可分为耐候钢车体、不锈钢车体和铝合金车体三种。

车体一般由司机室(头车、尾车)、底架、车顶、侧墙、端墙以及车体各附件等组成一个带门窗切口的薄壁筒形整体承载结构。

为进一步实现车体轻量化，近代的高速列车、地铁车辆和轻轨车辆上采用铝合金车体，在铝制车体结构设计中，车体主要承载构件一般采用大型中空截面的挤压铝型材，且普遍采用中空薄壁内筋桁架结构，以提高构件的刚度，充分发挥材料的承载能力，达到最大限度地减轻车体自重。全车的底架、侧墙、车顶均采用大型中空截面的挤压铝型材拼焊而成。与钢制车体相比，焊接工作量减少约40％，制造工艺大为简化，质量科减轻3～5t，可保证车体承载结构在使用期内(25～30年)不维修或少维修。

现有车体的挤压铝型材在进行组合时，相邻的挤压铝型材通过插槽和插榫相互插接在一起，然后从外侧对接缝进行焊接，由于插接结构设计不合理，导致插接对准和调校费时费力，连接不够可靠，而且，在进行焊接时，插接部位容易受热变形，导致焊接精度较差，并且，由于内侧没有可以容纳焊料的部位，焊接连接的可靠性也较低。

此外，现有车体的侧墙组件还存在以下不足：

首先，侧窗安装开口的上沿和下沿部位的外立面和内立面仅依靠型材内部的斜向内筋进行支撑，无法形成平整的安装部位，而且结构强度较弱，侧窗安装后的稳定性有待于进一步提高。

其次，如图1所示，侧墙1＇下沿与边梁2＇的焊接位置与地板面几乎位于同一平面上，接缝位置较低，恰好位于侧墙1＇与边梁2＇交汇的直角区域，当列车高速行驶时，在较大的内外压差作用下，外界空气容易沿地板面渗透进入车体内部，气密载荷强度较弱。

再者，为了与边梁进行连接，侧墙的下沿一般设计的较宽，而下沿以上的部分设计的较窄，侧墙在下沿处骤然加宽，在内侧形成斜面，这种突变截面的侧墙在变宽的部位存在应力集中的现象，且下沿以上的部分由于宽度较窄，结构强度较弱。

因此，如何对车体侧墙组件进行优化设计，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种侧墙组件。该侧墙组件对铝合金挤压型材的插接结构、焊接结构、安装开口的局部结构以及截面形状等进行了优化设计，能显著提高侧墙的结构强度和气密性，可应用于适合安装塞拉门及空调等设备置于车顶的车体结构。

本发明的第二目的是提供一种设有所述侧墙组件的轨道车辆。

为实现上述目的，本发明提供一种侧墙组件，由多支铝合金挤压型材插接、焊接构成，其上开设有车体附件安装开口，相邻两支所述铝合金挤压型材的接缝内侧设有形成于其中一支所述铝合金挤压型材上的垫板，所述垫板在截面上呈钩状，其头部紧贴另一支所述铝合金挤压型材接缝部位的内壁，其根部与头部之间的钩槽形成对应于所述接缝的空腔。

优选地，所述安装开口中的侧窗开口在上沿和下沿处分别设有补强横筋。

优选地，所述安装开口中的侧门开口一次性整体加工成形。

优选地，所述安装开口包括紧急解锁装置安装口。

优选地，在截面上，其宽度从中间部位至下沿在内侧逐渐加宽。

优选地，其侧门立柱上直接开设门机构及内装件安装孔。

优选地，相邻两支所述铝合金挤压型材在接缝处分别设有坡口，形成“V”形焊接槽。

为实现上述第二目的，本发明还提供一种轨道车辆，包括车体及内装设备，所述车体包括底架、侧墙、车顶、前端墙、后端墙及地板，所述侧墙为上述任一项所述的侧墙组件。

优选地，所述侧墙组件的侧门立柱直接与所述前端墙和后端墙连接，并直接插入所述底架的边梁内部。

优选地，所述边梁上设有向上凸起高于地板平面的内筋桁架式侧墙连接部，其与所述侧墙组件的下沿相插接、焊接连接。

本发明在相邻两支铝合金挤压型材的接缝内侧设有垫板，该垫板可形成于其中任意一支所述铝合金挤压型材上，其平行于铝合金挤压型材的板面，在截面上呈钩状，组装时插入另一支铝合金挤压型材的插槽中，插接后其头部外侧紧贴另一支铝合金挤压型材接缝部位的内壁，根部与头部之间的钩槽形成对应于接缝的空腔。此垫板形成了铝合金挤压型材相互插接的榫部，其钩状的造型不仅易于插入插槽中，而且在宽度方向上具有较大的弹性余量，插接后具有更高的连接强度和稳定性，另一方面，垫板头部与根部之间的钩槽所形成的空腔能够起分隔所用，使垫板不直接与焊接部位接触，有效的阻隔了局部热传导，在进行焊接时，插接部位不易受热变形，而且，此空腔允许焊接部位向内凸起，也可容纳部分焊料，从而保证了焊接精度和强度。

在一种优选方案中，侧墙门口区域通过数控中心整体加工一次成型，保证了结构的准确性，同时，优化侧墙截面形状，将其从突变截面改为缓变截面，提高了侧墙强度、刚度。

在另一种优选方案中，为满足外挂塞拉门及内装罩板的安装，直接在侧门立柱上开设安装需要的孔位，减少焊接；同时增开紧急解锁装置安装用开口，满足紧急解锁装置的安装要求。

本发明所提供的轨道车辆设有上述侧墙组件，由于所述侧墙组件具有上述技术效果，设有该侧墙组件的轨道车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中侧墙与边梁相连接的局部示意图；

图2为本发明所提供侧墙组件在侧窗开口位置的截面示意图；

图3为图2中A部位的局部放大图；

图4为图2中B部位的局部放大图；

图5为图2中C部位的局部放大图；

图6为本发明所提供侧墙组件显示器开口处的局部截面示意图；

图7为本发明所提供侧墙组件侧门开口位置的截面示意图；

图8为本发明所提供侧墙组件侧门开口处的正面示意图。

图9为本发明所提供侧墙组件的侧门立柱与端墙连接的示意图；

图1中：

侧墙1＇ 边梁2＇

图2至图9中：

1.铝合金挤压型材 2.坡口 3.垫板 4.空腔 5.侧窗开口 6.横筋 7.目的地显示器 8.显示器开口 9.滑槽 10.托架 11.螺栓 12.侧门门口 13.立柱 14.应力集中分散块15.矩形开口 16.安装孔 17.端墙 18.边梁 19.侧墙连接部

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本文中的上、下、内、外等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定。

请参考图2、图3，图2为本发明所提供侧墙组件在侧窗开口位置的截面示意图；图3为图2中A部位的局部放大图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种强度能满足将空调等设备置于车顶，适合安装外挂塞拉门的侧墙组件。

如图所示，该侧墙组件由五支铝合金挤压型材1通过焊接方式组成的一个完整结构，并开设有侧窗、目的地显示器、新风风口等车体附件安装用开口，铝合金挤压型材1为通过挤压成型的长大中空型材，呈中空薄壁内筋桁架结构，相邻的型材之间通过插接、焊接的方式连接。

相邻两支铝合金挤压型材1在接缝处分别设有坡口2，两个坡口形成“V”形焊接槽，接缝内侧设有形成于其中任意一支铝合金挤压型材1上的垫板3。此垫板2平行于铝合金挤压型材1的板面，在截面上呈钩状，其头部大体呈顶角圆滑过渡的“V”字形，组装时插入另一支铝合金挤压型材的插槽中，钩部外侧为一短平面，插接后短平面紧贴另一支铝合金挤压型材1接缝部位的内壁，其根部与头部之间的钩槽形成对应于接缝的空腔4。

垫板2形成了铝合金挤压型材1相互插接的榫部，其钩状的造型不仅易于插入插槽中，而且在宽度方向上具有较大的弹性余量，插接后具有更高的连接强度和稳定性。

另一方面，垫板2头部与根部之间的钩槽所形成的空腔4能够起分隔所用，使垫板2不直接与焊接部位接触，有效的阻隔了局部热传导，在进行焊接时，插接部位不易受热变形，而且，此空腔允许焊接部位向内凸起，也可容纳部分焊料，从而保证了焊接精度和强度。

内、外接缝的垫板2既可以位于同一铝合金挤压型材1上(如图3所示)，也可以分别位于两支铝合金挤压型材1上(如图5所示)，均可以实现本发明目的。

请一并参考图4，图4为图2中B部位的局部放大图。

在附件安装用开口中，侧窗开口5的上沿和下沿处分别增加有横筋6进行补强。此横筋6与铝型材一体挤压成型，垂直于铝型材的外立面和内立面，其中，外立面的开口周边超出横筋6一定距离，形成的开口尺寸小于内立面上的开口。

这样，侧窗开口5的上沿和下沿部位的外立面和内立面不再仅仅依靠型材内部的斜向内筋进行支撑，同时还由横筋6进行支撑，从而提高了结构强度，且横筋6能够形成平整的安装部位，能够提高侧窗安装后的稳定性。

请参考图6，图6为本发明所提供侧墙组件显示器开口处的局部截面示意图。

目的地显示器7安装在侧墙组件上的显示器开口8中，开口内侧的上边沿和下边沿分别设有一道沿车体长度方向延伸的滑槽9。此滑槽9与铝型材一体挤压成型，显示器主体部分嵌入显示器开口8中，背部的上边沿和下边沿分别通过“Z”形托架10和螺栓组件固定在滑槽9上，具体固定方式为，螺栓11的头部卡入滑槽9内部，螺纹杆从滑槽开口伸出后穿过“Z”形托架10用螺母锁紧。

除了用于安装目的地显示器7的滑槽之外，侧墙的内壁上在不同高度还设有多个用于安装其他车体附件的滑槽。这种侧墙自带滑槽的结构形式，能够很好的满足内装件安装需求，提高整体模块化程度。

请参考图7、图8，图7为本发明所提供侧墙组件侧门开口位置的截面示意图；图8为本发明所提供侧墙组件侧门开口处的正面示意图。

侧门门口12由数控加工中心整体加工后焊接立柱13成为整体，由于是一次性整体加工成形，因此可保证结构的准确性；后续侧门四角增加应力集中分散块14，以优化结构，避免应力集中；门口区域的右下方增设另一纵向的矩形开口15，用于安装紧急解锁装置，满足紧急解锁装置安装使用要求。

侧门立柱13上直接开设门机构及内装件的安装孔16，具体为横向和纵向的长圆孔，满足外挂塞拉门及内装罩板的安装要求。这种预开孔方式可大量减少焊接工作量，具有良好的工艺性。

此外，还可以进一步优化侧墙截面形状，以提高强度、刚度，满足侧窗、目的地显示器安装开口需求。

具体地，在截面上，侧墙宽度从中间部位至下沿在内侧逐渐加宽，与突变加宽的横截面相比，不存在应力集中现象，通过仿真计算后，对薄弱部位进行变截面设计，优化型材壁厚，使下沿以上的部分也设计的较宽，具有更高的结构强度。

本发明可实现不同厂家动车组重联运行、统一乘客界面、方便旅客乘坐、统一运用界面、方便司乘操作，特别适应运用需求为时速350公里的高速动车组。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将接缝内侧的垫板在截面上设计成其他类似于钩状的形状；或者铝合金挤压型材的数量进一步增加或减少，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

请参考图5、图9，图5为图2中C部位的局部放大图；图9为本发明所提供侧墙组件的侧门立柱与端墙连接的示意图。

除了上述侧墙组件，本发明还提供一种轨道车辆，包括车体及内装设备，车体包括底架、侧墙、车顶、端墙及地板等构件，其中，侧墙为上文所述的侧墙组件。

具体地，在组装时，侧墙组件的侧门立柱13直接与端墙17连接，并直接插入底架边梁18的内部，以提高整体结构刚性和强度。

边梁18上设有向上凸起高于地板平面的内筋桁架式侧墙连接部19，其与侧墙组件的下沿相插接、焊接连接，即侧墙下沿与边梁18的焊接位置高出地板面一定距离，相当于将侧墙与边梁18的插接焊缝位置抬高，在侧墙底部形成一道护边。这样，当列车高速行驶时，外界空气不容易沿地板面渗透进入车体内部，提高了气密载荷强度，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的轨道车辆及侧墙组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种轨道车辆，包括车体及内装设备，所述车体包括底架、侧墙、车顶、端墙（17）及地板，所述侧墙包括多支插接、焊接的铝合金挤压型材（1），其上开设有车体附件安装开口，其特征在于，相邻两支所述铝合金挤压型材（1）的接缝内侧设有形成于其中一支所述铝合金挤压型材（1）上的垫板（3），所述垫板（3）在截面上呈钩状，其头部紧贴另一支所述铝合金挤压型材（1）接缝部位的内壁，其根部与头部之间的钩槽形成对应于所述接缝的空腔（4）；所述安装开口中的侧窗开口（5）在上沿和下沿处分别设有补强横筋（6）；所述安装开口中的侧门开口（12）一次性整体加工成形；在截面上，所述侧墙的宽度从中间部位至下沿在内侧逐渐加宽；所述侧墙组件的侧门立柱（13）直接与所述端墙（17）连接，并直接插入所述底架边梁（18）的内部；所述边梁（18）上设有向上凸起高于地板平面的内筋桁架式侧墙连接部（19），其与所述侧墙组件的下沿相插接、焊接连接。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，所述安装开口包括紧急解锁装置安装口。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，其侧门立柱（13）上直接开设门机构及内装件安装孔（16）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的轨道车辆，其特征在于，相邻两支所述铝合金挤压型材（1）在接缝处分别设有坡口（2），形成“V”形焊接槽。