CN105383506A - 轨道车辆车体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重量轻、资源可再生、保温降噪的轨道车辆车体，包括车顶、端墙、侧墙、底架，底架包括底板和承载结构，侧墙、车顶、底板围成车体车身，侧墙与车顶、侧墙与底板之间均通过圆角过渡，车体车身是由竹篾和树脂缠绕一体成型，端墙固定在所述车体车身的端部，车体车身固定在承载结构上；还公开了一种轨道车辆车体的制备方法，包括：树脂改性处理：向树脂中添加改性剂和阻燃剂；竹篾预处理：将竹篾进行脱水防腐处理，之后连接成连续长的竹篾带；制作芯模；缠绕车体车身：将所述竹篾带横向、纵向、螺旋交叉缠绕在芯模上，边缠绕边淋浇改性后的树脂；制作端墙和承载结构；将端墙固定在车体车身的端部；将车体车身固定在承载结构上。

Description

轨道车辆车体及其制备方法

技术领域

本发明属于铁路运输技术领域，更具体地，涉及一种轨道车辆车体。此外，本发明还涉及一种制备上述轨道车辆车体的方法。

背景技术

轨道车辆包括高铁、动车、地铁、轻轨、磁悬浮列车等，轨道车辆车体主要是由车头部的头车车体和后面连接的若干个中间车车体构成，头车车体和中间车车体均是由车顶、侧墙、端墙、底架围成，头车车体的车头部还设置有司机室结构及罩在其外面的车头罩。底架一般是由底板及连接在其下面的边梁、横梁、缓冲梁、枕梁等承载梁构成。为了满足空气动力学性能，车头设置为细长流线型状，车体外表面均平滑过渡。为了追求动车、高铁等轨道车辆更快的运行速度，车体的轻量化设计成为必要措施。实现车体轻量化主要有两种途径：一是采用新材料，二是合理优化结构设计。传统的轨道车辆车体采用耐候钢车体和不锈钢车体，车体结构是采用单层外壳内部骨架的结构，目前是采用铝合金车体，制成中空型材结构，减重效果突出，得到快速的推广和普及。但作为金属结构，其自重依然很大，限制车速的进一步提高；并且铝是有限资源，限制其大规模的应用。

综上所述，如何使车体重量更轻、资源不受限制，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的以上问题，本发明的目的在于提供一种轨道车辆车体，重量轻且原材料资源可再生。本发明的另一目的是提供一种制备上述轨道车辆车体的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轨道车辆车体，包括车顶、端墙、侧墙、底架，所述底架包括底板和承载结构，所述侧墙、车顶、底板围成车体车身，所述侧墙与车顶、侧墙与底板之间均通过圆角过渡，所述车体车身是由竹篾和树脂缠绕一体成型，所述端墙固定在所述车体车身的端部，所述车体车身固定在所述承载结构上。

优选地，所述端墙是由竹篾和树脂缠绕而成的曲面，所述端墙的轮廓形状与所述车体车身内表面相适应，使所述端墙恰好能够固定在所述车体车身端部的内表面上。

优选地，所述车体车身预埋有连接件，所述车体车身与所述承载结构通过所述连接件连接固定。

优选地，所述车体车身的内表面固设有承力构件。

优选地，所述车体车身的内表面和外表面均涂覆有防腐防水涂料。

优选地，所述承载结构为镁合金结构，所述镁合金结构表面涂覆有防腐涂料。

优选地，所述轨道车辆车体包括头车车体，所述头车车体包括司机室结构和罩在所述司机室结构外部的车头罩，所述车头罩是由竹篾和树脂缠绕而成。

本发明还提供了一种制备上述轨道车辆车体的方法，包括：

树脂改性处理：向树脂中添加改性剂和阻燃剂，增大树脂韧性和强度，并使其具有阻燃性；

竹篾预处理：将原竹的竹青、竹黄去掉，剩余部分剖切成竹蔑，将所述竹篾进行脱水防腐处理，之后连接成连续长的竹篾带；

制作芯模：根据具体车型制作相应芯模；

缠绕车体车身：将所述竹篾带横向、纵向、螺旋交叉缠绕在芯模上，边缠绕边淋浇改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，脱模后制成车体车身；

制作端墙和承载结构；

将端墙固定在制作好的车体车身的端部；

将制作好的车体车身固定在承载结构上。

优选地，所述树脂为氨基树脂。

优选地，所述制备方法还包括端墙的制作：

制作端墙芯模，所述端墙芯模横截面形状为所述端墙的轮廓形状，所述端墙芯模被所述横截面分为相同的两半；

竹篾和树脂采用车体车身所使用的经过预处理的竹篾带和经过改性处理的树脂；

将所述竹篾带缠绕在所述端墙芯模上，边缠绕边淋浇所述改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，之后沿所述端墙芯模横截面将缠绕好的成品切分为2半，脱模后制成2个相同的端墙。

本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于车体车身采用竹材作为原材料，资源可再生，不会受到资源限制，而且竹材质量轻，强度高，韧性好，利用长竹篾的高比强度、比模量，采用不破坏竹材自身结构、充分发挥其力学性能的缠绕工艺，辅以树脂的粘结固化作用，使制得的车体车身强度高、质量轻，缠绕一体成型使车体车身整体性能好，刚度高，并且使车体的侧墙、车顶、底板之间没有多余零部件连接，减少噪音和振动，且缩短制造周期，降低成本。由于采用竹材和树脂作为车身，重量大幅降低，保证车体轻量化、有助于提速的同时，降低车轮与轨道的接触力，减少对地面的振动，从而降低车外辐射的噪声，并且竹材与树脂构成的复合材料，本身具有良好的高阻尼特性，声衰减高，极大改善列车的抗振性能和声学性能。另外，由竹材与树脂复合后的材料经试验得出导热系数低于0.2，具有保温功能。所以，车体车身内部不需要再加其他减振、降噪、保温材料，就具有上述功能，降低成本，减少生产步骤，缩短制造周期。

本发明还提供一种制备上述轨道车辆车体的制备方法，该方法通过树脂改性处理，增大树脂的韧性、强度，并使其具有阻燃性能，使制得的车体整体具有防火性；去掉强度低的竹黄和不易浸胶的竹青，留下强度高且与树脂易结合的竹肉部分剖切成竹篾，脱水防腐处理使竹篾强度高、寿命长；缠绕车身时采用横向、纵向、螺旋交叉缠绕多种方向的缠绕，使车身表面各个方向均具有高力学强度。整个制备方法使制备出的车体强度高、寿命长，稳固耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中一种具体实施方式所提供的轨道车辆车体结构示意图；

图2是图1中车体车身的结构示意图；

图3是本发明中一种具体实施方式所提供的轨道车辆车体结构纵向剖面图。

附图中标记如下：

1-车体车身、11-车顶、12-侧墙、13-底板、14-车头罩、2-端墙、3-承载结构。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轨道车辆车体及其制备方法，利用竹篾和树脂一体缠绕成型车体车身，有效地降低了轨道车辆车体的重量并使车体整体性能好。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图3，图1是本发明中一种具体实施方式所提供的轨道车辆车体结构示意图；图2是图1中车体车身的结构示意图；图3是本发明中一种具体实施方式所提供的轨道车辆车体结构纵向剖面图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的轨道车辆车体，包括车顶11、端墙2、侧墙12、底架，所述底架包括底板13和承载结构3，所述侧墙12、车顶11、底板13围成车体车身1，所述侧墙12与车顶11、侧墙12与底板13之间均通过圆角过渡，所述车体车身1是由竹篾和树脂缠绕一体成型，所述端墙2固定在所述车体车身1的端部，所述车体车身1固定在所述承载结构3上。车体车身1主要承受空气动力，车体自重由承载结构3承载。

承载结构3为现有技术中的常规结构，如具体可以包括两个纵向的边梁及与其相连的横梁、缓冲梁、枕梁，缓冲梁与车钩相连接，枕梁用以支持车体重量并与转向架相接，横梁用以支持车重并吊装下方的机器，材质可以为碳钢、不锈钢、铝合金等金属结构；端墙2的结构与材质也为现有技术中的常规结构，如碳钢、不锈钢、铝合金等金属结构；承载结构3和端墙2具体采用何种结构和材质，本发明对此不做进一步限制，都在保护范围内。车体车身1采用竹篾和树脂通过缠绕工艺一体成型，充分利用竹材自身优异的力学性能，采用可以充分发挥出其拉伸强度的缠绕工艺，与树脂复合，粘结固化为整体性能好、质量轻、强度高、弹性模量高、绿色环保的车体车身1。车体车身1表面均由圆角过渡，使满足空气动力学的要求的同时，便于竹篾缠绕过程中强度的充分发挥。车体车身1的截面形状为现有技术中的常规形状，如鼓形，或其他符合空气动力学要求的，四面均为凸弧面且相互之间平滑过渡的形状。车体车身1固定在承载结构3上，固定方式可以采用粘结度高的胶黏剂进行粘接，可以在车体车身1的底部通孔，采用螺栓螺母、方头法兰、定位销等方式与承载结构3连接固定，优选在缠绕车体车身1过程中，在车体车身底面缠绕上金属结构，之后再将该金属结构与承载结构3焊接固定；连接方式在本发明中不作进一步限制，都在保护范围内。端墙2固定在车体车身1的端部，可以固定在内表面也可以固定在外表面，固定方式可以采用粘结度高的胶黏剂粘接，也可以采用螺栓螺母、方头法兰、定位销等连接件固定，具体采用何种方式固定，本发明不做进一步限制，都在保护范围内。

在上述实施方式的基础上，端墙2是由竹篾和树脂缠绕而成的曲面，端墙2的轮廓形状与车体车身1内表面相适应，使端墙2恰好能够固定在车体车身1端部的内表面上。端墙2也采用竹篾和树脂缠绕制成，可以使车体重量进一步减轻，将端墙2固定在车体车身1的内表面，使车体外形保持圆滑过渡，不存在凸起，以满足空气动力学的要求。具体的固定方式不做进一步限制，可以采用粘结度高的胶黏剂粘接，或采用连接件进行连接固定等，都在保护范围内。

在上述实施方式的基础上，车体车身1预埋有连接件，车体车身1与承载结构3通过所述连接件连接固定。采用预埋连接件的方式，可以使连接件稳固固定在车体车身1上，再通过连接件与承载结构3连接，使固定牢固。还可以将车体内部的其他设置也通过连接件连接，如车体内的座椅、行李架等内部其他结构，通过连接件与车体车身1连接固定。

在上述实施方式的基础上，车体车身1的内表面固设有承力构件。在车体车身1的内表面固设承力构件，可以进一步增大需要连接内部其他结构的车身墙体的强度。对于承力构件的形状、材质和固定方式不做限制，都在保护范围内，形状优选为环形，可以沿车体车身1轴向布设多个，材质优选为金属材质，方便与其他座椅、行李架等内部结构焊接连接，可以采用胶黏剂粘接的方式固定。

在上述实施方式的基础上，车体车身1的内表面和外表面均涂覆有防腐防水涂料，保护车体车身1防腐防水，延长使用寿命。所述防腐防水涂料为现有技术中常用的防腐防水材料，如各种防腐树脂等，本发明不做进一步限制，均在本发明的保护范围之内。

在上述实施方式的基础上，承载结构3为镁合金结构，所述镁合金结构表面涂覆有防腐涂料。由于车体重量除车身外，主要在承载结构。镁合金材料是新型高强度工程结构金属材料，质量轻，强度与铝合金相当甚至更高，所以承载结构3采用镁合金结构，在保证强度的同时可以进一步降低车体重量。采用表面涂覆防腐涂料的方式，保护镁合金材质不受腐蚀，延长使用寿命。

在上述实施方式的基础上，轨道车辆车体包括头车车体，所述头车车体包括司机室结构和罩在所述司机室结构外部的车头罩14，车头罩14是由竹篾和树脂缠绕而成。车头罩14也采用竹篾和树脂缠绕而成，可以进一步降低车体重量。

本发明还提供了一种制备上述轨道车辆车体的方法，在一种具体实施方式中，包括如下步骤：

树脂改性处理：向树脂中添加改性剂和阻燃剂，增大树脂韧性和强度，并使其具有阻燃性；树脂类型本发明不做限制，可以为任意所属技术领域技术人员易于想到的树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等，所添加的改性剂和阻燃剂可以起到增大树脂韧性和强度并使其具有阻燃性的都可以，根据不同的树脂选用不同的添加剂，属于现有技术常见的改性处理方式；

竹篾预处理：将原竹的竹青、竹黄去掉，剩余部分剖切成竹蔑，将所述竹篾进行脱水防腐处理，之后连接成连续长的竹篾带；竹青部分维管束结构过于致密，树脂不易渗入，不适宜用于与树脂复合，竹黄部分强度太低，所以将这两部分都去掉，选用强度高、树脂能够进入的剩余部分，竹材最好选用3-4年生的青壮年的竹子，竹材的力学强度最好，竹篾脱水防腐处理使竹篾不易腐蚀，寿命长，具体的脱水防腐处理方式不做限制，脱水方式可以采用晒干、烘干等方式去除竹材的水分，使其含水率降至10%以下，防腐处理可以采用不破坏竹材力学性能的任意现有方式；

制作芯模：根据具体车型制作相应芯模；

缠绕车体车身1：将所述竹篾带横向、纵向、螺旋交叉缠绕在芯模上，边缠绕边淋浇改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，脱模后制成车体车身1；采用横向、纵向、螺旋交叉缠绕的组合缠绕方式，使缠绕出的车身表面各个点上的各个方向强度均匀，淋浇树脂的方式使竹篾带浸润树脂，与现有的通过浸胶槽浸胶的方式相比，可以使质地较硬的竹篾浸润更多树脂；

制作端墙2和承载结构3；端墙2和承载结构3的材质、制作方式均属于现有常规的结构和制作方式，不做限制；

将端墙2固定在制作好的车体车身1的端部；具体固定方式不做限制，如，可以将端墙2套装在端部外表面，并用连接紧固件固定，也可以用高粘结度的胶黏剂将其粘接在车体车身1端部的内表面，同时用连接紧固件连接固定，也可以使端墙2焊接在承载结构3上，车体车身1固定在承载结构3上，则端墙2也与车体车身1固定，只要能使端墙2固定在车体车身1端部的任意本领域技术人员容易想到的固定方式都在本发明的保护范围之内；

将制作好的车体车身1固定在承载结构3上。具体固定方式不做限制，如采用高粘结度的胶黏剂粘接，并同时用连接紧固件连接固定，或在缠绕车体车身1的时候，最后将承载结构3上首先与车体车身1接触的两条边梁直接缠绕在车体车身1上，都在本发明的保护范围之内。

在上述实施方式的基础上，树脂为氨基树脂。氨基树脂与竹材的结合性最好。

在上述实施方式的基础上，制备方法还包括端墙2的制作：

制作端墙芯模，所述端墙芯模横截面形状为所述端墙2的轮廓形状，所述端墙芯模被所述横截面分为相同的两半；

竹篾和树脂采用车体车身1所使用的经过预处理的竹篾带和经过改性处理的树脂；

将所述竹篾带缠绕在所述端墙芯模上，边缠绕边淋浇所述改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，之后沿所述端墙芯模横截面将缠绕好的成品切分为2半，脱模后制成2个相同的端墙2。这样制作端墙2，一次可以成型两个端墙2，生产效率高，且这种成型方式适合竹篾缠绕工艺。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆车体，包括车顶、端墙、侧墙、底架，所述底架包括底板和承载结构，其特征在于，所述侧墙、车顶、底板围成车体车身，所述侧墙与车顶、侧墙与底板之间均通过圆角过渡，所述车体车身是由竹篾和树脂缠绕一体成型，所述端墙固定在所述车体车身的端部，所述车体车身固定在所述承载结构上。

2.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述端墙是由竹篾和树脂缠绕而成的曲面，所述端墙的轮廓形状与所述车体车身内表面相适应，使所述端墙恰好能够固定在所述车体车身端部的内表面上。

3.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述车体车身预埋有连接件，所述车体车身与所述承载结构通过所述连接件连接固定。

4.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述车体车身的内表面固设有承力构件。

5.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述车体车身的内表面和外表面均涂覆有防腐防水涂料。

6.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述承载结构为镁合金结构，所述镁合金结构表面涂覆有防腐涂料。

7.如权利要求1所述的轨道车辆车体，其特征在于，所述轨道车辆车体包括头车车体，所述头车车体包括司机室结构和罩在所述司机室结构外部的车头罩，所述车头罩是由竹篾和树脂缠绕而成。

8.一种制备权利要求1-7中任意一项所述的轨道车辆车体的方法，其特征在于，包括：

树脂改性处理：向树脂中添加改性剂和阻燃剂，增大树脂韧性和强度，并使其具有阻燃性；

竹篾预处理：将原竹的竹青、竹黄去掉，剩余部分剖切成竹蔑，将所述竹篾进行脱水防腐处理，之后连接成连续长的竹篾带；

制作芯模：根据具体车型制作相应芯模；

缠绕车体车身：将所述竹篾带横向、纵向、螺旋交叉缠绕在芯模上，边缠绕边淋浇改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，脱模后制成车体车身；

制作端墙和承载结构；

将端墙固定在制作好的车体车身的端部；

将制作好的车体车身固定在承载结构上。

9.如权利要求8所述的轨道车辆车体的制备方法，其特征在于，所述树脂为氨基树脂。

10.如权利要求8所述的轨道车辆车体的制备方法，其特征在于，还包括端墙的制作：

制作端墙芯模，所述端墙芯模横截面形状为所述端墙的轮廓形状，所述端墙芯模被所述横截面分为相同的两半；

竹篾和树脂采用车体车身所使用的经过预处理的竹篾带和经过改性处理的树脂；

将所述竹篾带缠绕在所述端墙芯模上，边缠绕边淋浇所述改性后的树脂，使所述竹篾带浸润所述改性后的树脂并粘结固化成型，之后沿所述端墙芯模横截面将缠绕好的成品切分为2半，脱模后制成2个相同的端墙。