CN111038539B - 车体结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车体结构，该车体结构包括：车顶、侧墙、底架和端墙，所述车顶、所述侧墙和所述端墙均为由激光焊接而成的焊接件，所述车顶包括车顶骨架、顶板、波纹顶板和端板；所述车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁和跨设在两条所述边梁上的多条弯梁，所述顶板和所述波纹顶板依次间隔设置在所述车顶骨架上，所述端板位于所述边梁末端，所述顶板上设置有至少一个空调平台；所述侧墙和所述端墙均连接在所述底架上，所述端墙和所述侧墙的上部连接所述车顶。实现了列车的轻量化和高强度。

Description

车体结构

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种车体结构。

背景技术

不锈钢车体具有重量轻、耐腐蚀、耐高温、高安全性以及寿命周期长等特点，可实现无涂装工艺、满足环保要求和降低运用维护成本等。目前，轻量化、高强度是不锈钢车体设计应遵循的基本原则和发展趋势。

现有技术中，不锈钢车体设计多采用电弧焊、电阻焊为主的无涂装结构；车顶设置分为平顶和弧顶两部分，平顶用于安装空调，弧顶由通长两根冷弯型钢边梁与数根拉弯成形的车顶弯梁通过连接板点焊在一起，形成骨架结构，然后在弧顶上面铺设波纹板，两侧设两根冷弯型钢外罩车顶侧顶板；侧墙立柱与窗上、下横梁以及内层筋板组焊成侧墙单元。门口采用槽型立柱形成门型框架。侧墙梁柱为帽形断面，与外板点焊后形成箱形结构；底架采用无中梁结构。

然而，现有技术方案中，车体结构整体质量较大，且不锈钢车体大部件组焊一般采取电弧焊、电阻焊等方式，焊接效率较低且焊接效果较差，导致列车的运行能耗高、速度慢且强度差。

发明内容

本发明提供一种车体结构，以实现列车轻量化和高强度。

本发明实施例提供的车体结构，包括：车顶、侧墙、底架和端墙，所述车顶、所述侧墙和所述端墙均为由激光焊接而成的焊接件；

所述车顶包括车顶骨架、顶板、波纹顶板和端板；所述车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁和跨设在两条所述边梁上的多条弯梁，所述顶板和所述波纹顶板依次间隔设置在所述车顶骨架上，所述端板位于所述边梁末端，所述顶板上设置有至少一个空调平台；所述侧墙和所述端墙均连接在所述底架上，所述端墙和所述侧墙的上部连接所述车顶。

本方案中，车体结构由车顶、侧墙、底架和端墙四个部分组成，且车顶、侧墙和端墙部分均由激光焊接，提高了不锈钢车体结构的密闭性和整体刚度；车顶整体结构为在车顶骨架上铺设顶板、波纹顶板和端板，采用大平顶结构，有利于车体轻量化设计；侧墙和端墙均连接在底架上，端墙和侧墙的上部连接车顶，形成完整车体，实现了列车轻量化和高强度设计。

可选的，还包括至少一个门机构安装座，所述门机构安装座包括：上盖板、底板和补强板；

所述底板和所述补强板依次间隔设置，且焊接在不同的所述弯梁上；

所述上盖板分别与所述车顶的所述边梁、所述底板、所述补强板的上边缘连接，所述上盖板上开设有减重孔。

本方案中，通过设置门机构安装座，用于安装车门结构，采用底板和补强板依次设置，增加了安装的稳定性，通过在上盖板上设置减重孔，有利于车体的轻量化设计。

可选的，所述车顶下方直接连接有沿车体长度方向延伸的C形槽。

本方案中，通过在车顶下方设置通长C形槽结构，有利于设备模块化安装，提高了车内设备的组装质量和生成效率。

可选的，所述侧墙包括多个沿车体长度方向排列的侧墙组件，每个所述侧墙组件均包括由上至下依次激光焊接的多个墙板。

本方案中，通过设置侧墙组件，便于工艺调节，每个侧墙组件包括由上至下一次激光焊接的多个墙板，有效保证了侧墙的平整度，防止出现翘曲不平的状况。

可选的，所述侧墙组件还包括多个侧墙立柱和多个侧墙横梁，所述侧墙立柱和所述侧墙横梁交错设置，且所述侧墙立柱与所述侧墙横梁均与所述墙板之间激光焊接；

所述侧墙立柱和所述侧墙横梁均为L型梁结构。

本方案中，通过多个侧墙立柱和多个侧墙横梁交错设置，侧墙立柱和侧墙横梁与墙板之间采用激光焊接的形成侧墙，侧墙立柱和侧墙横梁均采用L型梁结构，有利于车体轻量化。

可选的，所述侧墙与内装均通过紧固结构连接在所述车体的立柱或横梁上，所述紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。

本方案中，侧墙与内装通过螺栓结构或者铆螺母结构连接在车体立柱或横梁上，有效避免了由于小件焊接对墙板的焊接变形影响，提高了车体外观质量，结构简单，使用维护方便。

可选的，所述底架包括：底架边梁和底架中梁，所述底架边梁和所述底架中梁的长度均与所述车体的长度相匹配，所述底架边梁为两个，且两个所述底架边梁分别位于所述底架中梁的两侧。

本方案中，通过在底架中设置底架中梁结构，有效提高底架承载能力。

可选的，所述底架还包括多个设置在两个所述底架边梁之间的底架横梁。

可选的，所述端墙与内装之间、所述端墙与贯通道之间通过紧固结构安装在所述车体的立柱或横梁上，所述紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。

可选的，端墙包括墙板和多个间隔设置在所述墙板上的横梁，所述横梁为L型梁结构。

本发明提供的车体结构，包括车顶、侧墙、底架和端墙，所述车顶、所述侧墙、所述底架和所述端墙均为由激光焊接而成的焊接件，所述车顶包括车顶骨架、顶板、波纹顶板和端板；所述车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁和跨设在两条所述边梁上的多条弯梁，所述顶板和所述波纹顶板依次间隔设置在所述车顶骨架上，所述端板位于所述边梁末端，所述顶板上设置有至少一个空调平台；所述侧墙和所述端墙均连接在所述底架上，所述端墙和所述侧墙的上部连接所述车顶。由于车顶、侧墙、底架和端墙均由激光焊接而成，不仅有效的提高了焊接效率，而且提高了车体结构的密闭性和整体刚度，另外，由于车顶采用车顶骨架上铺设顶板、波纹顶板和端板的大平顶结构，有利于车体的轻量化。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的车体结构的整体结构示意图；

图2为图1中车顶的结构示意图；

图3A为门机构安装座结构示意图；

图3B为门机构底板和补强板结构示意图；

图3C为门机构上盖板结构示意图；

图4为C形槽结构示意图；

图5为侧墙组件正面结构示意图；

图6为侧墙组件反面结构示意图；

图7为L型梁结构示意图；

图8为底架结构示意图；

图9为端墙结构示意图。

附图标记说明：

1、 车顶

2、 侧墙

3、 底架

4、 端墙

5、 顶板

6、 波纹顶板

7、 端板

8、 边梁

9、 空调平台

10、 上盖板

11、 底板

12、 补强板

13、 弯梁

14、 攻丝垫块

15、 减重孔

16、 C形槽

17、 侧墙上墙板

18、 侧墙中墙板

19、 侧墙下墙板

20、 门角补强板

21、 窗角补强板

22、 侧墙横梁

23、 侧墙立柱

24、 底架边梁

25、 底架中梁

26、 L型梁结构

27、 牵枕缓

28、 底架端梁

29、 底架横梁

30、 端墙上墙板

31、 端墙侧墙板

32、 端墙下横梁

33、 端墙门立柱

34、 端墙横梁

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”或“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

随着国家轨道交通的发展，对于列车的要求也在不断的提高，列车车体的轻量化和高强度是车体设计应遵循的基本原则和发展趋势，目前的车体设计多采用电弧焊、电阻焊等方式，这些焊接方式焊接效率不高，不仅焊点痕迹难以去除，外表美观度低，而且不能焊接长距离的焊缝，不能密闭焊接件之间的空心，只有通过后期填补胶密闭焊接件间隙，导致车体密封性一般，乘客的乘坐舒适感差，列车无法高速运行，制约着进一步提升发展空间。另外，目前车体的结构仍存在较大的改进空间。本发明提供了一种车体结构，通过对车体的焊接方式以及车体结构的改进，实现列车的轻量化和高强度。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例一提供的车体结构的整体结构示意图，图2为图1中车顶的结构示意图，结合图1和图2，本发明实施例提供的车体结构包括车顶1、侧墙2、底架3和端墙4，车顶1、侧墙2和端墙4均为由激光焊接而成的焊接件。

其中，车顶1包括车顶骨架(图中未示出)、顶板5、波纹顶板6和端板7；车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁8和跨设在两条边梁8上的多条弯梁，顶板5和波纹顶板6依次间隔设置在车顶骨架上，端板7位于边梁8末端，顶板5上设置有至少一个空调平台9；侧墙2和端墙4均连接在底架3上，端墙4和侧墙2的上部连接车顶1。

如图1所示，车体结构主要由车顶1、侧墙2、底架3和端墙4组成一个整体，底架3、侧墙2和车顶1在车体的横断面上交圈连接，侧墙2和端墙4均连接在底架3上，端墙4和侧墙2的上部连接车顶1。对于车顶1、侧墙2、底架3和端墙4之间具体的连接方式，本发明实施例不做限制，只要能够满足将车顶1、侧墙2、底架3和端墙4连接在一起，且可以保持相对稳定即可。在一种可能的实施方式中，车顶1、侧墙2、底架3和端墙4通过弧焊的方式连接。

其中，车顶1、侧墙2、底架3和端墙4均为由激光焊接而成的焊接件，激光焊接是指将光强较高的激光束辐射至待焊工件表面，通过激光与工件材料的相互作用，使材料熔化形成一条焊缝，从而实现连接的一种焊接技术。

如图2所示，车顶1采用低圆顶结构，由车顶骨架上铺设顶板5、波纹顶板6和端板7的骨架蒙皮形式的板梁结构，车顶骨架由两条沿车体长度方向延伸的边梁8和跨设在两条边梁8上的多条弯梁焊接而成，车顶1的弯梁由主横梁和端板7横梁焊接而成，对于主横梁和端板7横梁的具体焊接方式，此处不做限制，只要可以实现将主横梁和端板7横梁焊接在一起，且组成相对稳定的弯梁即可。具体的整个车顶1所有横梁断面一致，充分体现互换性。另外，对于两条边梁8和多条弯梁的具体焊接方式，此处不做具体限制，只要能够满足将边梁8和弯梁焊接在一起，且保持相对稳定即可。在一种可能的实施方式中，边梁8和多条弯梁采用激光焊接。

具体的，车顶1为大平顶结构，车顶骨架上铺设顶板5和波纹顶板6，顶板5上设置有至少一个空调平台9；空调平台9的数量可以根据需要进行设置，此处不做具体限制。可选的，在两侧端板7上可以设置排水槽，以散排的方式排出雨水。

车体的主结构由不锈钢板材和型材拼焊而成，采用骨架蒙皮形式的筒型整体承载结构。本发明实施例对不锈钢的型号、规格、品牌等不做具体限制，只要满足实际标准需求即可。在一种可能的实施方式中，车体主结构不锈钢可以为SUS301L型钢材。

另外，车体长度、车体宽度、车体高度(轨面到车顶高度)、铝地板面矩轨面高度和车辆定矩等不做具体限制，其尺寸均可以按照具体的需求进行选择性调整，在一种可能的实施方式中，车体长度可以为19000mm，车体宽度可以为2800mm，车体高度(轨面到车顶高度)可以为3560mm，铝地板面矩轨面高度可以为1060mm，车辆定矩可以为12600mm。

本方案中，车体结构由车顶、侧墙、底架和端墙四个部分组成，且车顶、侧墙和端墙部分均由激光焊接，提高了不锈钢车体结构的密闭性和整体刚度；车顶整体结构为在车顶骨架上铺设顶板、波纹顶板和端板，采用大平顶结构，有利于车体轻量化设计；侧墙和端墙均连接在底架上，端墙和侧墙的上部连接车顶，形成完整车体，实现了列车轻量化和高强度设计。

可选的，由于侧墙设置有车门结构，为了便于连接侧墙门机构和车顶，车体结构中还包括至少一个门机构安装座，图3A为门机构安装座结构示意图，图3B为门机构底板和补强板结构示意图，图3C为门机构上盖板结构示意图，如图3A-图3C所示，门机构安装座包括：上盖板10、底板11和补强板12。

底板11和补强板12依次间隔设置，且焊接在不同的弯梁13上；上盖板10分别与车顶的边梁、底板11、补强板12的上边缘连接，上盖板10上开设有减重孔15。

门机构安装座设计在车顶边梁内侧安装车门位置，每辆车中门机构安装座的数量与每辆车的车门数量相对应，门机构安装座的数量此处不做具体限制，只要满足实际需求即可。在一种可能的实施方式中，每辆车设置4对门机构安装座。

具体的，在门机构安装座的安装过程中，将底板11和补强板12焊接在车顶弯梁13上，再将上盖板10放置在相应位置与车顶边梁、底板11、补强板12的上边缘先进行点焊预装，此时可实现车体纵向平面度调节，保证门机构安装符合1mm/m的平面度要求。平面度调节完毕后，再进行满焊焊接。此外，在上盖板10与底板11连接处以及上盖板10与补强板12连接处设置攻丝垫块14，且在上盖板10设置多个减重孔15，避免增加附件重量。此结构简单可靠，工艺性强。

进一步地，图4为C形槽结构示意图，如图4所示，为了减少车体重量，提高车内设备的组装质量和生产效率，可在车顶下方直接连接沿车体长度方向延伸的C形槽16。

具体的，本发明实施例中的车顶为大平顶结构，通过将C形槽直接焊接到弯梁上，可以减少焊接变形，保证C形槽尺寸，同时也避免了使用C形槽转接板，有利于车体的轻量化。本发明对于C形槽的尺寸、结构、材质以及焊接方式等不做具体的限制，C形槽的具体尺寸、结构、材质以及焊接方式，可根据实际情况需要进行设计。

可选的，图5为侧墙组件正面结构示意图，如图5所示，为了便于工艺调节，侧墙包括多个沿车体长度方向排列的侧墙组件，每个侧墙组件均包括由上至下依次激光焊接的多个墙板。

示例性的，侧墙由多个侧墙组件连接而成，多个侧墙组件分别包括由上至下依次激光焊接的多个墙板，可选的，每个侧墙组件由三块侧墙板(侧墙上墙板17、侧墙中墙板18和侧墙下墙板19)利用激光焊接组焊成型，使用激光焊接可以有效保证侧墙的平整度，防止出现翘曲不平的状况。另外，在侧墙上墙板17上设置有窗口，对于窗口的位置、大小等，此处不做具体限制，具体的可以根据实际需求进行设定，在一种可能的实施方式中，窗口采用超大窗口结构，窗口尺寸为宽1010mm，长1900mm，符合人性化设计理念，提高乘车舒适度，使得乘客视野更加宽阔。

为了避免门角和窗角应力集中，在一种可能的实施方式中，可以在门角和窗角分别设置门角补强板20和窗角补强板21，从而保证车体在纵向、垂向、扭转等载荷作用下，强度、刚度满足要求，使门的开、关运动自如。

可选的，图6为侧墙组件反面结构示意图，图7为L型梁结构示意图，如图6和图7所示，为了更加稳固侧墙结构，侧墙组件还包括多个侧墙立柱23和多个侧墙横梁22，侧墙立柱23和侧墙横梁22交错设置，且侧墙立柱23与侧墙横梁22均与墙板之间激光焊接；侧墙立柱23和侧墙横梁22均为L型梁结构26。

通过多个侧墙立柱23和多个侧墙横梁22交错设置，侧墙立柱23和侧墙横梁22与墙板之间采用激光焊接形成侧墙组件，侧墙立柱23和侧墙横梁22均采用L型梁结构26，有利于车体轻量化。

为了避免由于小件焊接对墙板的焊接变形的影响，可选的，侧墙与内装均通过紧固结构连接在车体的立柱或横梁上，紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。

侧墙与内装通过螺栓结构或者铆螺母结构连接在车体立柱或横梁上，有效避免了由于小件焊接对墙板的焊接变形影响，提高了车体外观质量，结构简单，使用维护方便。

可选的，图8为底架结构示意图，如图8所示，为了提高承载能力，底架中还可以包括底架边梁24和底架中梁25，底架边梁24和底架中梁25的长度均与车体的长度相匹配，底架边梁24为两个，且两个底架边梁24分别位于底架中梁25的两侧。

在一种可能的实施方式中，底架组成还包括牵枕缓27，牵枕缓27由牵引梁和枕梁组焊而成，作为车体重要受力部件，对于牵枕缓27的材料具体不做限制，可选的，牵枕缓27可以采用低合金高强度钢。

通过在底架上设置底架中梁25结构，提高车体承载能力，底架中梁25的长度与车体长度向匹配，车钩加载力通过牵枕缓27组成传递到两根底架边梁24和底架中梁25上，三根纵向梁同时受力，在整体上降低单根梁受力，有效避免底架边梁应力集中，提高了车体承载能力。对于底架中梁25的材料、厚度等不做具体要求，只要能够满足实际承载需要即可。在一种可能的实施方式中，底架可达到纵向压缩载荷1200KN、拉伸载荷960KN的静载荷要求，超过EN 12963-PⅢ中规定的800KN和640KN的要求。

可选的，底架还包括多个设置在两个底架边梁之间的底架横梁29。

具体的，通过在底架设置多个底架横梁29，增加承重量，本发明实施例对底架横梁29的位置和厚度不做具体限制，具体的可以根据实际车下吊装设备需要或依据吊装设备重量设计。另外，底架横梁29可以采用几型断面，底架横梁29下面可以开设铆接螺母孔，提供线管安装接口。可选的，底架两端横梁为底架端梁28。

图9为端墙结构示意图，如图9所示，可选的，端墙包括墙板和多个间隔设置在墙板上的横梁，横梁为L型梁结构26。

在一种可能的实施方式中，端墙墙板可以包括端墙上墙板30和端墙侧墙板31，并通过激光焊接的形式进行焊接，保证墙面的平整度。端墙上的横梁可以包括端墙下横梁32和端墙横梁34，端墙横梁34和端墙门立柱33通过激光焊的形式与端墙上墙板30和端墙侧墙板31进行连接，横梁设置为L型梁结构26，有利于车体轻量化。为避免端墙门角应力过于集中，还可以在侧墙门角设置门角补强板20。

为了控制小件焊接对墙板的焊接变形影响，可选的，端墙与内装之间、端墙与贯通道之间通过紧固结构安装在车体的立柱或横梁上，紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。通过端墙与内装、贯通道之间通过螺栓结构或铆螺母结构在立柱或横梁上进行安装，彻底取消焊接附件，避免和端墙板直接焊接，有效控制了小件焊接对墙板的焊接变形影响，切实有效的提高不锈钢车辆外观质量。

本发明实施例提供的车体结构，包括车顶、侧墙、底架和端墙，所述车顶、所述侧墙、所述底架和所述端墙均为由激光焊接而成的焊接件，所述车顶包括车顶骨架、顶板、波纹顶板和端板；所述车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁和跨设在两条所述边梁上的多条弯梁，所述顶板和所述波纹顶板依次间隔设置在所述车顶骨架上，所述端板位于所述边梁末端，所述顶板上设置有至少一个空调平台；所述侧墙和所述端墙均连接在所述底架上，所述端墙和所述侧墙的上部连接所述车顶。由于车顶、侧墙、底架和端墙均由激光焊接而成，不仅有效的提高了焊接效率，而且提高了车体结构的密闭性和整体刚度，另外，由于车顶采用车顶骨架上铺设顶板、波纹顶板和端板的大平顶结构，有利于车体的轻量化。。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种车体结构，其特征在于，包括：车顶、侧墙、底架和端墙，所述车顶、所述侧墙和所述端墙均为由激光焊接而成的焊接件；

所述车顶包括车顶骨架、顶板、波纹顶板和端板；所述车顶骨架包括两条沿车体长度方向延伸的边梁和跨设在两条所述边梁上的多条弯梁，所述顶板和所述波纹顶板依次间隔设置在所述车顶骨架上，所述端板位于所述边梁末端，所述顶板上设置有至少一个空调平台；所述侧墙和所述端墙均连接在所述底架上，所述端墙和所述侧墙的上部连接所述车顶；

所述底架包括底架中梁；所述车顶采用低圆顶结构；

所述侧墙包括多个沿车体长度方向排列的侧墙组件，每个所述侧墙组件均包括由上至下依次激光焊接的多个墙板；

所述侧墙组件还包括多个侧墙立柱和多个侧墙横梁，所述侧墙立柱和所述侧墙横梁交错设置，且所述侧墙立柱与所述侧墙横梁均与所述墙板之间激光焊接；

所述侧墙立柱和所述侧墙横梁均为L型梁结构；

所述车体结构，还包括至少一个门机构安装座，所述门机构安装座包括：上盖板、底板、补强板和攻丝垫块；

在所述门机构安装座的安装过程中，将所述底板和所述补强板焊接在不同的所述弯梁上，再将所述上盖板放置在相应位置与所述边梁、所述底板、所述补强板的上边缘先进行点焊预装，此时可实现车体纵向平面度调节，平面度调节完毕后，再进行满焊焊接。

2.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述车顶下方直接连接有沿车体长度方向延伸的C形槽。

3.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述侧墙与内装均通过紧固结构连接在所述车体的立柱或横梁上，所述紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。

4.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述底架还包括多个设置在两个所述底架边梁之间的底架横梁。

5.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述端墙与内装之间、所述端墙与贯通道之间通过紧固结构安装在所述车体的立柱或横梁上，所述紧固结构包括螺栓结构或铆螺母结构。

6.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，端墙包括墙板和多个间隔设置在所述墙板上的横梁，所述横梁为L型梁结构。

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