CN109398388A - 一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，包括车顶、侧墙、车门、增刚补强材料、内预置结构、外预置结构、端墙、车体棱边、车底架和增刚补强结构，该悬挂式空中列车车体通过将超高强度、高弹性模量的带形或束形的增刚补强材料置入车体表面棱边处的连通的沟槽内，并采用焊接、胶接、插接或铆接的方式固定，以增大车体整体刚度和强度，实现对车体的增刚补强作用，在提高运行安全可靠性的前提下，实现充分的轻量化，此外，该列车车体整体采用全镁合金结构设计，整个车体重量小，运行效率和安全性高，使得列车车体具有显著的便捷操控、节能减排和减震降噪效果，可有效降低城市交通噪声污染，提升用户乘用的舒适感。

Description

一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法

技术领域

本发明涉及悬挂式空中列车领域，具体为一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法。

背景技术

悬挂式空中列车具有建设成本低、建设工期短、占地面积小、环保降噪、适应复杂地形、适应恶劣天气以及外形美观、舒适视野开阔等诸多优点。随着现代社会的发展，建设用地日益短缺，人们对交通工具的使用体验的需求日趋苛刻等因素使得悬挂式空中列车在城市公共交通及景区观光方面备受青睐，在短期内将得到快速的推广和应用。

悬挂式空中列车车体结构多由碳钢或低碳、低合金钢焊接而成，重量大、能耗高且制动困难，已不满足现代交通运输安全、高效、便捷、节能环保的高要求，在一定程度上制约了悬挂式空中列车的推广应用。目前，已有部分悬挂式空中列车车体结构采用铝合金型材焊接制造而成，大幅度减轻了重量，提高了运输效率，但铝合金车体重量仍然较大，仍有较大的提升空间，且随着铝和铁资源的大量消耗已面临枯竭，有限的资源将极大的限制铝合金和钢铁在未来的大规模应用和可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，包括列车车体、车顶、侧墙、车门、观光窗口、增刚补强材料、悬挂转向安装架、内预置结构、外预置结构、端墙、车顶悬挂结构、车体棱边、车底架、固定门边框、增刚补强结构、连接底板、下固定轴和上悬挂转向轴，所述列车车体为一种镁合金型材和板材焊接而成的箱式结构，且列车车体包括车顶、两个侧墙、两个端墙和车底架，所述车顶、两个侧墙、两个端墙和车底架分别由镁合金型材焊接而成，所述车顶分别与两个侧墙、两个端墙上部以焊接方式相连接，且侧墙两侧与端墙焊接连接，所述侧墙和端墙下方焊接连接车底架，所述车顶上表面设置有两个车顶悬挂结构，所述车顶悬挂结构包括连接底板、下固定轴和上悬挂转向轴，所述连接底板上方螺栓紧固连接下固定轴，所述下固定轴上方可转动连接上悬挂转向轴，所述车底架下方设置有中间过道位置，且中间过道位置处设置有底部观光窗口，所述两个侧墙靠近座位位置设置有侧面观光窗口，以上所述的车底架观光窗口为可选项，所述车顶、两个侧墙、两个端墙和车底架等镁合金型材焊接的列车车体内包括有十二个车体棱边，所述两个侧墙中间位置布置有固定门边框，所述固定门边框内固定安装车门，所述车顶上部前后两端设置有两个悬挂转向安装架，所述悬挂转向安装架上固定连接车顶悬挂结构，所述车体棱边、固定门边框和车顶悬挂转向安装架处设置有增刚补强结构，所述增刚补强结构分为内预置结构和外预置结构，所述内预置结构和外预置结构均设置有增刚补强材料。

优选的，所述车底架由镁合金中空、带加强筋的型材焊接而成，且型材材料强度大于350MPa，所述车底架下表面和侧墙前后表面均设置有可遮蔽的观光窗口，且观光窗口材料为钢化玻璃。

优选的，车顶由强度大于350MPa的具有中空、带加强筋结构的镁合金型材焊接而成。

优选的，所述侧墙可根据两种方法制造而成，一是采用强度大于 350MPa的中空、带加强筋的型材焊接而成；二是采用焊接骨架加蒙皮结构，选择强度大于350MPa的镁合金型材焊接侧墙骨架，外部工业胶粘接或焊接。

优选的，所述车底架、车顶和侧墙的焊接方法包括但不局限于搅拌摩擦焊、熔化极惰性气体保护焊、非熔化极惰性气体保护焊、激光 -熔化极惰性气体保护复合焊和电子束焊接。

优选的，所述车体棱边，固定门边框和悬挂转向安装架上表面均布置有表面连通的沟槽，沟槽形状为半圆弧形∪或槽形┗┛，沟槽预先通过设计布置在车体型材的边梁部位，车体装配焊接完成后再将焊接封堵的部位切割打通，形成表面贯穿的全部十二个车体棱边、固定门边框和悬挂转向安装架处的连通的沟槽，采用强度大于2000MPa, 弹性模量高于200GPa的增刚补强材料置入上述沟槽中，并采用胶接、插接、焊接或铆接的方式固定形成增刚补强结构，即形成一种“马甲”式整体布局结构，所述增刚补强材料包括但不仅限于碳纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、超高强度钢等材料制作而成的丝材或带材。

优选的，所述增刚补强结构是在型材区域预置增刚补强材料构成，预置方式分为内预置和外预置，内预置构成内预置结构，外预置构成外预置结构。

优选的，所述列车车体的车身进行表面防护、涂装、装饰处理，其中防护处理采用化学钝化或微弧氧化处理，涂装处理采用出厂标准涂装，装饰处理为用户自定义装饰。

优选的，所述列车车体内部设有座椅、车顶板、行李架、裙板和地板，其中座椅骨架、行李架骨架、车顶板和裙板均为镁合金焊接结构，地板采用镁合金蜂窝板夹层结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该悬挂式空中列车车体采用全镁合金结构设计，车体重量小，运行效率和安全性高且具有显著的便捷操控、节能减排和减震降噪效果，可有效降低城市交通噪声污染，提升用户乘用舒适感，此外，该车体增刚补强结构保证车体具有足够的强度和刚度，运行安全，

1、镁合金是密度最小的高强度金属结构材料，采用全镁合金结构设计显著降低车体重量，大幅度提升运输能力和制动能力，提高运行效率和安全性。

2、镁合金阻尼性能明显优于传统的铝合金和钢铁，具有显著的减震降噪效果，提升用户乘用舒适感，同时降低城市交通噪声污染的危害。

3、采用超高强度材料增刚补强结构，保证车体具有足够的强度和刚度，保障运行安全，同时实现最大幅度的轻量化。

4、全球镁资源极其丰富，取之不尽用之不竭，可解决目前钢铁和铝合金面临资源枯竭而难以可持续发展的问题。

附图说明

图1为本发明列车车体的结构示意图。

图2为本发明车底架的结构示意图。

图3为本发明车体棱边的结构示意图。

图4为本发明第一局部增刚补强结构的结构示意图。

图5为本发明第二局部增刚补强结构的结构示意图。

图6为本发明车顶悬挂结构的结构示意图。

图中：1、列车车体；2、车顶；3、侧墙；4、车门；5、观光窗口；6、增刚补强材料；7、悬挂转向安装架；8、内预置结构；9、外预置结构；10、端墙；11、车顶悬挂结构；12、车体棱边；13、车底架；14、固定门边框；15、增刚补强结构；16、连接底板；17、下固定轴；18、上悬挂转向轴。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

如图1-6所示，一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，包括列车车体1、车顶2、侧墙3、车门4、观光窗口5、增刚补强材料6、悬挂转向安装架7、内预置结构8、外预置结构9、端墙10、车顶悬挂结构11、车体棱边12、车底架13、固定门边框14、增刚补强结构15、连接底板16、下固定轴17和上悬挂转向轴18，所述列车车体1为一种镁合金型材和板材焊接而成的箱式结构，且列车车体1包括车顶2、两个侧墙3、两个端墙10和车底架13，所述车顶2、两个侧墙3、两个端墙10和车底架13分别由镁合金型材焊接而成，所述车顶2分别与两个侧墙3、两个端墙10上部以焊接方式相连接，且侧墙3两侧与端墙10焊接连接，所述侧墙3和端墙10 下方焊接连接车底架13，所述车顶2上表面设置有两个车顶悬挂结构11，所述车顶悬挂结构11包括连接底板16、下固定轴17和上悬挂转向轴18，所述连接底板16上方螺栓紧固连接下固定轴17，所述下固定轴17上方可转动连接上悬挂转向轴18，所述车底架13下方设置有中间过道位置，且中间过道位置处设置有底部观光窗口5，所述两个侧墙3靠近座位位置设置有侧面观光窗口5，以上所述的车底架13观光窗口5为可选项，所述车顶2、两个侧墙3、两个端墙10 和车底架13等镁合金型材焊接的列车车体1内包括有十二个车体棱边12，所述两个侧墙3中间位置布置有固定门边框14，所述固定门边框14内固定安装车门4，所述车顶2上部前后两端设置有两个悬挂转向安装架7，所述悬挂转向安装架7上固定连接车顶悬挂结构11，所述车体棱边12、固定门边框14和车顶悬挂转向安装架7处设置有增刚补强结构15，所述增刚补强结构15分为内预置结构8和外预置结构9，所述内预置结构8和外预置结构9均设置有增刚补强材料6。

如图2所示，所述车底架13由镁合金中空、带加强筋的型材焊接而成，且型材材料强度大于350MPa，所述车底架13下表面和侧墙 3前后表面均设置有可遮蔽的观光窗口5，且观光窗口5材料为钢化玻璃。所述车顶2由强度大于350MPa的具有中空、带加强筋结构的镁合金型材焊接而成。所述侧墙3可根据两种方法制造而成，一是采用强度大于350MPa的中空、带加强筋的型材焊接而成；二是采用焊接骨架加蒙皮结构，选择强度大于350MPa的镁合金型材焊接侧墙3 骨架，外部工业胶粘接或焊接，所述车底架13、车顶2和侧墙3的焊接方法包括但不局限于搅拌摩擦焊、熔化极惰性气体保护焊、非熔化极惰性气体保护焊、激光-熔化极惰性气体保护复合焊和电子束焊接，如图3和图6所示，所述车体棱边12，固定门边框14和悬挂转向安装架7上表面均布置有表面连通的沟槽，沟槽形状为半圆弧形∪或槽形┗┛，沟槽预先通过设计布置在车体型材的边梁部位，车体装配焊接完成后再将焊接封堵的部位切割打通，形成表面贯穿的全部十二个车体棱边12、固定门边框14和悬挂转向安装架7处的连通的沟槽，采用强度大于2000MPa,弹性模量高于200GPa的增刚补强材料6 置入上述沟槽中，并采用胶接、插接、焊接或铆接的方式固定形成增刚补强结构15，即形成一种“马甲”式整体布局结构，所述增刚补强材料6包括但不仅限于碳纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、超高强度钢等材料制作而成的丝材或带材，如图4-5所示，所述增刚补强结构15是在型材区域预置增刚补强材料6构成，预置方式分为内预置和外预置，内预置构成内预置结构8，外预置构成外预置结构9，所述列车车体1的车身进行表面防护、涂装、装饰处理，其中防护处理采用化学钝化或微弧氧化处理，涂装处理采用出厂标准涂装，装饰处理为用户自定义装饰，所述列车车体1内部设有座椅、车顶板、行李架、裙板和地板，其中座椅骨架、行李架骨架、车顶板和裙板均为镁合金焊接结构，地板采用镁合金蜂窝板夹层结构。

该悬挂式空中列车车体采用全镁合金结构设计，显著降低车体重量，大幅度提升运输能力和制动能力，提高运行效率和安全性，且镁合金阻尼性能明显优于传统的铝合金和钢铁，使得车体具有显著的减震降噪效果，提升用户乘用舒适感，同时降低城市交通噪声污染的危害，采用超高强度、高弹性模量的带形或束形的增刚补强材料6构成的增刚补强结构15，保证车体具有足够的强度和刚度，保障运行安全，同时实现最大幅度的轻量化，最后，全镁合金结构设计可解决目前钢铁和铝合金面临资源枯竭而难以可持续发展的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体，包括列车车体(1)、车顶(2)、侧墙(3)、车门(4)、观光窗口(5)、增刚补强材料(6)、悬挂转向安装架(7)、内预置结构(8)、外预置结构(9)、端墙(10)、车顶悬挂结构(11)、车体棱边(12)、车底架(13)、固定门边框(14)、增刚补强结构(15)、连接底板(16)、下固定轴(17)和上悬挂转向轴(18)，其特征在于：所述列车车体(1)为一种镁合金型材和板材焊接而成的箱式结构，且列车车体(1)包括车顶(2)、两个侧墙(3)、两个端墙(10)和车底架(13)，所述车顶(2)、两个侧墙(3)、两个端墙(10)和车底架(13)分别由镁合金型材焊接而成，所述车顶(2)分别与两个侧墙(3)、两个端墙(10)上部以焊接方式相连接，且侧墙(3)两侧与端墙(10)焊接连接，所述侧墙(3)和端墙(10)下方焊接连接车底架(13)，所述车顶(2)上表面设置有两个车顶悬挂结构(11)，所述车顶悬挂结构(11)包括连接底板(16)、下固定轴(17)和上悬挂转向轴(18)，所述连接底板(16)上方螺栓紧固连接下固定轴(17)，所述下固定轴(17)上方可转动连接上悬挂转向轴(18)，所述车底架(13)下方设置有中间过道位置，且中间过道位置处设置有底部观光窗口(5)，所述两个侧墙(3)靠近座位位置设置有侧面观光窗口(5)，以上所述的车底架(13)观光窗口(5)为可选项，所述车顶(2)、两个侧墙(3)、两个端墙(10)和车底架(13)等镁合金型材焊接的列车车体(1)内包括有十二个车体棱边(12)，所述两个侧墙(3)中间位置布置有固定门边框(14)，所述固定门边框(14)内固定安装车门(4)，所述车顶(2)上部前后两端设置有两个悬挂转向安装架(7)，所述悬挂转向安装架(7)上固定连接车顶悬挂结构(11)，所述车体棱边(12)、固定门边框(14)和车顶悬挂转向安装架(7)处设置有增刚补强结构(15)，所述增刚补强结构(15)分为内预置结构(8)和外预置结构(9)，所述内预置结构(8)和外预置结构(9)均设置有增刚补强材料(6)。

2.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述车底架(13)由镁合金中空、带加强筋的型材焊接而成，且型材材料强度大于350MPa，所述车底架(13)下表面和侧墙(3)前后表面均设置有可遮蔽的观光窗口(5)，且观光窗口(5)材料为钢化玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述车顶(2)由强度大于350MPa的具有中空、带加强筋结构的镁合金型材焊接而成。

4.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述侧墙(3)可根据两种方法制造而成，一是采用强度大于350MPa的中空、带加强筋的型材焊接而成；二是采用焊接骨架加蒙皮结构，选择强度大于350MPa的镁合金型材焊接侧墙(3)骨架，外部工业胶粘接或焊接。

5.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述车底架(13)、车顶(2)和侧墙(3)的焊接方法包括但不局限于搅拌摩擦焊、熔化极惰性气体保护焊、非熔化极惰性气体保护焊、激光-熔化极惰性气体保护复合焊和电子束焊接。

6.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述车体棱边(12)，固定门边框(14)和悬挂转向安装架(7)上表面均布置有表面连通的沟槽，沟槽形状为半圆弧形∪或槽形沟槽预先通过设计布置在车体型材的边梁部位，车体装配焊接完成后再将焊接封堵的部位切割打通，形成表面贯穿的全部十二个车体棱边(12)、固定门边框(14)和悬挂转向安装架(7)处的连通的沟槽，采用强度大于2000MPa,弹性模量高于200GPa的增刚补强材料(6)置入上述沟槽中，并采用胶接、插接、焊接或铆接的方式固定形成增刚补强结构(15)，即形成一种“马甲”式整体布局结构，所述增刚补强材料(6)包括但不仅限于碳纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、超高强度钢等材料制作而成的丝材或带材。

7.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述增刚补强结构(15)是在型材区域预置增刚补强材料(6)构成，预置方式分为内预置和外预置，内预置构成内预置结构(8)，外预置构成外预置结构(9)。

8.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述列车车体(1)的车身进行表面防护、涂装、装饰处理，其中防护处理采用化学钝化或微弧氧化处理，涂装处理采用出厂标准涂装，装饰处理为用户自定义装饰。

9.根据权利要求1所述的一种增刚补强镁合金悬挂式空中列车车体及其制造方法，其特征在于：所述列车车体(1)内部设有座椅、车顶板、行李架、裙板和地板，其中座椅骨架、行李架骨架、车顶板和裙板均为镁合金焊接结构，地板采用镁合金蜂窝板夹层结构。