CN107187455A - 一种用于动力集中型动车组的轻量化车体 - Google Patents

Abstract

一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其包括由设置于前端的司机室骨架（1）、设置于两侧的右侧墙（2）和左侧墙（3）、设置于左、右侧墙底部的底架（4）、设置于后端的后端墙（5）组成的整体承载式结构，其中，底架的中部设置有连接前端牵引梁（41）和后端牵引梁（48）的第一纵梁系列（43）和第二纵梁系列（44），使底架上形成分别经左侧梁（46）、右侧梁（47）、第一纵梁系列和第二纵梁系列的四条纵向力流传递路径，再加上司机室骨架、右侧墙、左侧墙、后端墙组成的框架式结构提供的两条力流传递路径，实现六路纵向力流传递。本发明在满足车体高强度、设备安装等性能要求的前提下，很好地满足了动力集中型动车组的低轴重要求。

Description

一种用于动力集中型动车组的轻量化车体

技术领域

本发明涉及轨道车辆车体，特别涉及轨道车辆中有轻量化要求的车体结构。

背景技术

目前动车组分动力分散型和动力集中型两种。随着铁路车辆运行速度的提高，对车辆轴重的要求也越来越高。对于动力分散动车组，其设备分散安装在多节车体上，较容易满足轴重要求。而动力集中型动车组的设备集中安装在动力车上，势必增加动力车的轴重，因此，对动力集中型动车组动力车的轻量化提出了更高的要求。

动力车车体作为动车组主要设备的载体，同时也是减重的主要对象，需要在满足设备安装、承载能力等性能要求的前提下进行轻量化设计。另外，车体为满足较高的高度要求，一般采用整体承载结构，如之前申请并公开的中国发明专利《一种整体承载式车体》，申请号201410288877.5，该篇专利公开了一种整体承载式车体，将司机室、底架、侧墙作为整体承载结构，同时在底架上增加了一个贯穿式的中央纵梁，使底架的力流传递由原来的两路（底架左侧梁、底架右侧梁）变为三路（底架左侧梁、底架右侧梁和中央纵梁），加上由司机室与左、右侧墙传递两路，从而实现了整体承载式车体的五路纵向力流传递，提高了车体的承载能力。但是该专利仍存在一些不足：一是，车体机械间中间需要留出人员通行通道，设备安装在两侧，使设备安装座无法安装在中央纵梁上，因而需设置强度足够高的厚底架地板，以便设备安装座能安装在上面，另一方面底架地板几乎铺满整个底架，选用厚底架地板大大增加了车体的重量。此外，力流传递路径仍然有优化的空间,可进一步提高车体的承载能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其作为一整体承载车体结构，在满足车体高强度、设备安装等性能要求的前提下，很好地满足了动力集中型动车组的低轴重要求。

为解决上述技术问题，本发明一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其包括由设置于前端的司机室骨架、设置于两侧的右侧墙和左侧墙、设置于左、右侧墙底部的底架、设置于后端的后端墙组成的整体承载式结构，其中，底架中部设置有连接前端牵引梁和后端牵引梁的第一纵梁系列和第二纵梁系列，使底架上形成分别经左侧梁、右侧梁、第一纵梁系列和第二纵梁系列的四条纵向力流传递路径，再加上司机室骨架、右侧墙、左侧墙、后端墙组成的框架式结构提供的两条力流传递路径，实现六路纵向力流传递。

所述底架由顺序横向设置的前端牵引梁、前端枕梁、中间横梁、后端枕梁、后端牵引梁和顺序纵向设置的左侧梁、第一纵梁系列、第二纵梁系列、右侧梁组成，且前端牵引梁和后端牵引梁一端中间分别设置有两根传力梁，前端牵引梁和后端牵引梁另一端中间设置车钩安装座；第一纵梁系列、第二纵梁系列的一端分别连接前端牵引梁中间的两根传力梁，另一端连接后端牵引梁中间的两根传力梁，且第一纵梁系列、第二纵梁系列在前端枕梁、中间横梁、后端枕梁处断开。

为了保证力流传递路径的完整性，所述前端枕梁、中间横梁、后端枕梁为箱型结构，箱型结构内部设置有连接第一纵梁系列、第二纵梁系列的纵向筋板。

所述第一纵梁系列、第二纵梁系列采用箱型或者L型梁结构，并在内部设置有横向筋板，以提高强度和刚度。

所述司机室骨架的前端设置有与底架上平面呈一角度安装的司机室前端板；司机室骨架两侧的司机室侧上梁垂直安装在司机室前端板上，司机室前端板安装在底架的前端牵引梁上，同时司机室前端板上设置有多个纵向斜梁与底架的前端牵引梁连接，使前端牵引梁上的载荷通过司机室前端板分散地传递至司机室骨架；司机室侧上梁与侧墙弦梁相连于司机室端墙处，与前端牵引梁、司机室端墙组成三角形结构，前端牵引梁上的弯矩和部分纵向载荷能通过该三角形结构传递至右侧墙、左侧墙。

所述第一纵梁系列、第二纵梁系列上方分别设置第一设备安装座；靠近侧墙的左、右侧梁上设置第二设备安装座，且在第二设备安装座底部的底架地板下方设置安装座斜撑，使得第一纵梁系列、第二纵梁系列在传递载荷的同时也支承设备，避免底架地板承受设备重量，因而铺满整个底架的底架地板可使用薄板，极大得降低了车体的重量。

本发明底架设置连接车体两端牵引梁的第一纵梁系列、第二纵梁系列，使车体的力流传递路径增加到六路；此外，设备安装座分别设置在第一纵梁系列、第二纵梁系列和左、右侧梁上，避免了使用厚底架地板承载设备，极大地降低了车体的重量。

附图说明

图1为本发明动力集中型动车组轻量化车体结构示意图，图中：1表示司机室骨架，11表示司机室前端板，12表示司机室侧上梁，13表示司机室端墙；2表示右侧墙；3表示左侧墙，31表示侧墙弦梁；4表示底架；5表示后端墙。

图2为底架结构示意图，图中：41表示前端牵引梁；42表示前端枕梁；43表示第一纵梁系列；44表示第二纵梁系列；45表示中间横梁；46表示左侧梁；47表示右侧梁；48表示后端牵引梁；49表示后端枕梁。

图3为前端牵引梁结构示意图，图中411表示车钩安装座；412表示传力梁。

图4为设备安装座及底架地板连接结构示意图，图中：6表示底架地板；7表示第一设备安装座；8表示安装座斜撑；9表示第二设备安装座。

图5为图4的局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其由司机室骨架1、右侧墙2、左侧墙3、底架4、后端墙5组成整体承载式结构。底架4上设置有连接前端牵引梁41和后端牵引梁48的第一纵梁系列43和第二纵梁系列44，因而底架4上的纵向力流传递路径增加为四条（左侧梁46、右侧梁47、第一纵梁系列43和第二纵梁系列44），如图2中底架上沿底架纵向标注的箭头所示。加上司机室骨架1、右侧墙2、左侧墙3、后端墙5组成的框架式结构提供两条力流传递路径，从而实现本发明提供的整体承载式车体的六路力流传递。

如图2所示，底架4由前端牵引梁41、前端枕梁42、中间横梁45、右侧梁47、左侧梁46、后端枕梁49、后端牵引梁48、第一纵梁系列43、第二纵梁系列44组成。前端牵引梁41和后端牵引梁48的两侧分别与右侧梁47、左侧梁46相连，且前端牵引梁41和后端牵引梁48一端中间分别设置有两根传力梁412，传力梁412为三角形结构，与设于前端牵引梁41和后端牵引梁48另一端中间的车钩安装座411相连，如图3所示。第一纵梁系列43、第二纵梁系列44的一端分别连接前端牵引梁41中间的两根传力梁412，另一端连接后端牵引梁48中间的两根传力梁。前端枕梁42、中间横梁45、后端枕梁49是车下设备安装的重要部件，为了保证其结构强度，第一纵梁系列43、第二纵梁系列44在前端枕梁42、中间横梁45、后端枕梁49处断开。为了保证力流传递路径的完整性，前端枕梁42、中间横梁45、后端枕梁49设计为箱型结构，其内部设置有连接第一纵梁系列43、第二纵梁系列44的纵向筋板。第一纵梁系列43、第二纵梁系列44采用箱型或者L型梁结构，并在内部设置有横向筋板,以提高其强度和刚度。

如图1所示，司机室骨架1作为力流传递的重要部件，其前端设置有与底架4上平面呈一定角度的司机室前端板11；司机室前端板11向外倾斜，能增加司机室内部空间。司机室骨架1两侧的司机室侧上梁12垂直安装在司机室前端板11上，司机室前端板11安装在底架4的前端牵引梁41上，同时司机室前端板11上还设置有多个纵向斜梁与底架4的前端牵引梁41连接，因而前端牵引梁41上的载荷可以通过司机室前端板11分散地传递至司机室骨架1；此外，司机室侧上梁12与侧墙弦梁31相连于司机室端墙13处，与前端牵引梁41、司机室端墙13组成三角形结构，前端牵引梁41上的弯矩和部分纵向载荷能有效地通过该三角形结构传递至右侧墙2、左侧墙3。

如图4、图5所示，第一纵梁系列43、第二纵梁系列44的上方分别设置第一设备安装座7，使第一纵梁系列43、第二纵梁系列44在传递载荷的同时也承受设备的垂向载荷，避免底架地板6承受设备重量，因而铺满整个底架4的底架地板6可使用薄板，达到减重效果。靠近侧墙的左侧梁46、右侧梁47上设置第二设备安装座9，且在第二设备安装座9底部的底架地板6下方设置安装座斜撑8，以避免底架地板6承载。

本发明为六路力流传递的整体承载车体，具体力流传递路径如下：

1）前端牵引梁41→右侧梁46→后端牵引梁48；

2）前端牵引梁41→第一纵梁系列43→前端枕梁42→第一纵梁系列43→中间横梁45→第一纵梁系列43→中间横梁45→第一纵梁系列43→后端枕梁49→后端牵引梁48；

3）前端牵引梁41→第二纵梁系列44→枕梁-42→第二纵梁系列44→中间横梁45→第二纵梁系列44→中间横梁-45→第二纵梁系列44→后端枕梁42→后端牵引梁48；

4）前端牵引梁41→左侧梁47→后端牵引梁48；

5）前端牵引梁41→司机室前端板11→司机室侧上梁12→司机室端墙13→侧墙弦梁31（右侧墙2）→后端墙5→后端牵引梁48；

6）前端牵引梁41→司机室前端板11→司机室侧上梁12→司机室端墙13→侧墙弦梁31（左侧墙2）→后端墙5→后端牵引梁48。

车体所承受的外部载荷均通过车钩传递至前、后端牵引梁41、48上，车钩安装在前、后端牵引梁41、48的靠下位置，因此，将对前、后端牵引梁41、48产生弯矩和纵向载荷，上述力流路径中1）、2）、3）、4）力流路径在底架4上进行传递，主要传递70%的纵向载荷和30%的弯矩，如图2所示；5）、6）力流路径由司机室骨架1、右侧墙2、左侧墙3、后端墙5组成的框架式架构进行传递，主要传递70%的弯矩和30%的纵向载荷，如图1所示。通过多路径力流传递，使车体更多部件参与承载，能使材料的利用率能达到0.15KN/kg（纵向2000KN压缩载荷与车体总重量的比值），整个车体重量减轻10%以上。

Claims (6)

1.一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其包括由设置于前端的司机室骨架（1）、设置于两侧的右侧墙（2）和左侧墙（3）、设置于左、右侧墙底部的底架（4）、设置于后端的后端墙（5）组成的整体承载式结构，其特征在于，底架（4）的中部设置有连接前端牵引梁（41）和后端牵引梁（48）的第一纵梁系列（43）和第二纵梁系列（44），使底架上形成分别经左侧梁（46）、右侧梁（47）、第一纵梁系列（43）和第二纵梁系列（44）的四条纵向力流传递路径，再加上司机室骨架（1）、右侧墙（2）、左侧墙（3）、后端墙（5）组成的框架式结构提供的两条力流传递路径，实现六路纵向力流传递。

2.根据权利要求1所述的一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其特征在于，所述底架（4）由顺序横向设置的前端牵引梁（41）、前端枕梁(42)、中间横梁(45)、后端枕梁(49)、后端牵引梁(48)和顺序纵向设置的左侧梁(46)、第一纵梁系列(43)、第二纵梁系列（44）、右侧梁(47)组成，且前端牵引梁(41)和后端牵引梁(48)一端中间分别设置有两根传力梁(412)，前端牵引梁和后端牵引梁另一端中间设置车钩安装座（411）；第一纵梁系列、第二纵梁系列的一端分别连接前端牵引梁中间的两根传力梁，另一端连接后端牵引梁中间的两根传力梁，且第一纵梁系列、第二纵梁系列在前端枕梁、中间横梁、后端枕梁处断开。

3.根据权利要求2所述的一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其特征在于，所述前端枕梁、中间横梁、后端枕梁为箱型结构，箱型结构内部设置有连接第一纵梁系列、第二纵梁系列的纵向筋板。

4.根据权利要求3所述的一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其特征在于，所述第一纵梁系列、第二纵梁系列采用箱型或者L型梁结构，并在内部设置有横向筋板。

5.根据权利要求1所述的一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其特征在于，所述司机室骨架（1）的前端设置有与底架（4）上平面呈一角度安装的司机室前端板（11）；司机室骨架两侧的司机室侧上梁（12）垂直安装在司机室前端板上，司机室前端板安装在底架的前端牵引梁上，同时司机室前端板上设置有多个纵向斜梁与底架的前端牵引梁连接，使前端牵引梁上的载荷通过司机室前端板分散地传递至司机室骨架；司机室侧上梁与侧墙弦梁（31）相连于司机室端墙（13）处，与前端牵引梁、司机室端墙组成三角形结构，前端牵引梁上的弯矩和部分纵向载荷能通过该三角形结构传递至右侧墙（2）、左侧墙（3）。

6.根据权利要求2所述的一种用于动力集中型动车组的轻量化车体，其特征在于，所述第一纵梁系列、第二纵梁系列上方分别设置第一设备安装座（7）；靠近侧墙的左、右侧梁上方设置第二设备安装座（9），且在第二设备安装座底部的底架地板下方设置安装座斜撑（8）。