CN111806481B - 车顶骨架结构、车体及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆，尤其涉及车顶骨架结构、车体及轨道车辆。该车顶骨架结构包括一对成间隔设置的车顶边梁以及连接于一对车顶边梁之间的若干个弯梁，还包括一对加固梁，若干个弯梁包括分别位于车顶边梁两端的两个门区弯梁，每个加固梁的两端分别连接在两个门区弯梁上靠近同一车顶边梁的端部；并且一对加固梁沿传力方向分别相对的弯曲设置。本发明对车体受力及力的传播路径进行拓扑优化，从而根据拓扑优化结果在车顶骨架结构中增设加固梁，以提高该车顶骨架结构的纵向载荷能力以及抗弯抗扭能力，特别是使得该车顶骨架结构具备抗垂向弯曲能力，从而使得该车顶骨架结构满足车体纵向载荷能力和抗弯抗扭能力的要求。

Description

车顶骨架结构、车体及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及车顶骨架结构、车体及轨道车辆。

背景技术

轨道车辆的车体包括车顶组件以及与车顶组件连接的侧墙组件。常见的车体结构中，车顶组件进一步包括用于起支撑作用的车顶骨架结构及覆盖于车顶骨架结构外表面的车顶本体。

传统的车顶骨架结构通常由平行设置的两条车顶边梁以及焊接于两条车顶边梁之间的若干组弯梁组成，以使车体的纵向载荷能力和抗弯抗扭能力均能满足整车承载要求。

但是，传统的车顶骨架结构尚不具备抗垂向弯曲能力，从而导致车体的抗垂向弯曲能力不足，进而引起车体整体的传力结构不稳定。此外，传统的车顶骨架结构为了满足整车承载要求，通常需要在车顶组件中架设较多较重的弯梁，从而使得车体过重，不利于车体轻量化要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种车顶骨架结构，以解决传统的车顶骨架结构尚不具备抗垂向弯曲能力，从而导致车体的抗垂向弯曲能力不足的问题。

本发明还提出一种车体。

本发明还提出一种轨道车辆。

根据本发明第一方面实施例的一种车顶骨架结构，包括一对成间隔设置的车顶边梁以及连接于一对所述车顶边梁之间的若干个弯梁，还包括一对加固梁，若干个所述弯梁包括分别位于所述车顶边梁两端的两个门区弯梁，每个所述加固梁的两端分别连接在两个所述门区弯梁上靠近同一所述车顶边梁的端部；并且一对所述加固梁沿传力方向分别相对的弯曲设置。

根据本发明的一个实施例，以沿车体长度方向的轴线为对称轴，一对所述加固梁相对于所述对称轴对称设置；一对所述加固梁由两端向中部呈逐渐靠近所述对称轴的内凹弯曲设置。

根据本发明的一个实施例，一对所述加固梁之间留有间隙。

根据本发明的一个实施例，所述加固梁的端部通过连接块与所述门区弯梁固定连接。

根据本发明的一个实施例，所述连接块上构造有沿所述门区弯梁长度方向设置的凹槽，所述加固梁的端部焊接在所述凹槽的侧面。

根据本发明的一个实施例，若干个所述弯梁还包括若干个第一弯梁，各个所述第一弯梁排列于两个所述门区弯梁之间，所述加固梁通过垫板与各个所述第一弯梁固定连接。

根据本发明的一个实施例，若干个所述弯梁还包括若干个第二弯梁，各个所述第二弯梁分别排列在所述门区弯梁的远离所述第一弯梁的一侧。

根据本发明的一个实施例，所述门区弯梁和所述第一弯梁分别构造为帽型梁，所述第二弯梁构造为乙型梁。

根据本发明第二方面实施例的一种车体，包括车顶组件，所述车顶组件包括如上所述的车顶骨架结构。

根据本发明第三方面实施例的一种轨道车辆，包括如上所述的车顶骨架结构；或者包括如上所述的车体。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例的一种车顶骨架结构包括一对成间隔设置的车顶边梁以及连接于一对车顶边梁之间的若干个弯梁，还包括一对加固梁，若干个弯梁包括分别位于车顶边梁两端的两个门区弯梁，每个加固梁的两端分别连接在两个门区弯梁上靠近同一车顶边梁的端部；并且一对加固梁沿传力方向分别相对的弯曲设置。本发明实施例所述的车顶骨架结构通过对车体受力及力的传播路径进行拓扑优化，从而根据拓扑优化结果在车顶骨架结构中增设加固梁，以利用上述设置的一对加固梁提高该车顶骨架结构的纵向载荷能力以及抗弯抗扭能力，特别是使得该车顶骨架结构具备抗垂向弯曲能力，从而使得该车顶骨架结构满足车体纵向载荷能力和抗弯抗扭能力的要求。

进一步的，该车顶骨架结构由于增设上述的一对加固梁，还能提高该加固梁连接位置的弯梁及车顶边梁的焊接刚度，进一步提高车顶骨架结构的整体强度以及整体传力结构的稳定性。

再进一步的，该车顶骨架结构由于增设上述的一对加固梁，与现有技术相比，可以有效减轻弯梁的承重负荷，在相同承载要求的基础上，可以减少弯梁的数量，从而减轻车顶骨架结构的重量，以使车体满足轻量化要求。

本发明实施例的一种车体，包括车顶组件，该车顶组件包括如上所述的车顶骨架结构。通过设置上述车顶骨架结构，使得该车体具有上述车顶骨架结构的全部优点，在此不再赘述。

本发明实施例的一种轨道车辆，包括如上所述的车顶骨架结构；或者包括如上所述的车体。通过设置上述车顶骨架结构或者上述车体，使得该轨道车辆具有上述车顶骨架结构和车体的全部优点，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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是本发明实施例车顶骨架结构的结构示意图；

图2是本发明实施例加固梁与门区弯梁的连接结构示意图；

图3是本发明实施例加固梁与第一弯梁的连接结构示意图。

附图标记：

1：车顶边梁；21：第一弯梁；22：门区弯梁；23：第二弯梁；3：加固梁；31：连接块；32：垫板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种车顶骨架结构。该车顶骨架结构通过对车体受力及力的传播路径进行拓扑优化，从而根据拓扑优化结果对车顶骨架结构进行结构优化和简化。

具体的，如图1所示，该车顶骨架结构包括一对成间隔设置的车顶边梁1以及连接于一对车顶边梁1之间的若干个弯梁，其中，若干个弯梁包括分别位于车顶边梁1两端的两个门区弯梁22。该车顶骨架结构还包括一对加固梁3，每个加固梁3的两端分别连接在两个门区弯梁22上靠近同一车顶边梁1的端部，并且一对加固梁3沿传力方向分别相对的弯曲设置，以使一对加固梁3在一对车顶边梁1之间形成近似于X形的结构，每个加固梁3分别连接在两个门区弯梁22之间并且与位于两个门区弯梁22之间的多个其他弯梁交叉连接，从而利用加固梁3对弯梁进行加固，且该加固作用的施力点根据车体的长度方向逐渐变化，以使整个车体的车顶骨架结构不仅能够具备纵向载荷能力和抗弯抗扭能力，还能具备更好的抗垂向弯曲能力。并且，该车顶骨架结构还能提高该加固梁3连接位置的弯梁及车顶边梁1的焊接刚度，进一步提高车顶骨架结构的整体强度以及整体传力结构的稳定性。

进一步的，与现有技术中所述的传统的车顶骨架结构相比，该车顶骨架结构由于增设上述的一对加固梁3，还可以利用加固梁3起到辅助承重的作用，从而有效减轻所有弯梁的承重负荷，并且在关键部位的弯梁，例如门区弯梁22，通过加固梁3的加固作用而产生更强的焊接组装强度和承重能力。并且，在相同承载要求的基础上，本发明实施例所述的车顶骨架结构可以减少弯梁的数量，从而减轻车顶骨架结构的重量，以使车体满足轻量化要求。

可理解的是，本实施例所述的一对车顶边梁1沿车体的长度方向相对的成间隔设置于车体的顶部两侧，并且一对车顶边梁1的两端自二号门跨越至四号门，优选上述的两个门区边梁分别位于二号门和四号门的门立柱顶部，则一对加固梁3的两端分别连接在二号门顶部的门区弯梁22上以及四号门顶部的门区弯梁22上，并且每个加固梁3分别与二号门和四号门之间的弯梁交叉连接，以使每个加固梁3都能跨越设置在二号门和四号门之间，起到对车体的整体加固以及对车体抗弯抗扭能力的整体提高。

在一个实施例中，如图1所示，以沿车体长度方向的轴线为对称轴，一对加固梁3相对于对称轴对称设置，并且，一对加固梁3由两端向中部呈逐渐靠近对称轴的内凹弯曲设置，从而使得车体的纵向承载能力能够沿该对称轴对称，并且提高车体的整体受力和承载的平稳性，既能使车体具备侧向抗弯能力和整体抗扭能力，同时，由于每个加固梁3均沿车体长度方向连接于两个门区弯梁22上，从而使车体具备垂向抗弯能力，进一步提高车体整体的结构强度。

可理解的是，本发明实施例中所述的车体垂向是指垂直于地面的方向，车体侧向是指沿车体长度方向的对称轴的任一侧方向。

在一个实施例中，如图1所示，一对加固梁3之间留有间隙。优选的，根据加固梁3的弯曲程度，该间隙在靠近门区弯梁22的位置趋近于最大，但不超过一对车顶边梁1的间距；并且，该间隙在两个门区弯梁22之间的中点位置最小，但两个加固梁3之间不接触。该间隙的设置能够使车顶骨架结构在相对靠近一对车顶边梁1的位置具有更强的加固作用。

在一个实施例中，如图2所示，加固梁3的端部通过连接块31与门区弯梁22固定连接。优选的，为了便于连接块31与门区弯梁22之间的可靠连接，连接块31上构造有沿门区弯梁22长度方向设置的凹槽，该凹槽能便于套装在门区弯梁22凸出部上，并且加固梁3的端部焊接在凹槽的侧面。连接块31的设置能够增加加固梁3的端部与门区弯梁22的表面之间的接触面积，从而对加固梁3与门区弯梁22的连接处起到保护和进一步加固的作用。

在一个实施例中，如图1所示，若干个弯梁还包括若干个第一弯梁21，各个第一弯梁21排列于两个门区弯梁22之间。如图3所示，优选加固梁3通过垫板32与各个第一弯梁21固定连接，由于在加固梁3与各个第一弯梁21之间通过点焊加装垫板32，从而保证了加固梁3与弯梁的焊接工艺的可实现性，以及减小焊接变形，提高焊接强度。

在一个实施例中，如图1所示，若干个弯梁还包括若干个第二弯梁23，各个第二弯梁23分别排列在门区弯梁22的远离第一弯梁21的一侧。由于本发明实施例所述的车顶骨架结构增设了上述的加固梁3，使得与加固梁3端部连接的门区弯梁22、以及与加固梁3交叉连接的第一弯梁21的承重分别对应增加，且连接处的刚度增加，故而将门区弯梁22和第一弯梁21分别构造为帽型梁；对应的，将第二弯梁23构造为乙型梁，相对来说，帽型梁的承重能力比乙型梁的承重能力高，可见本发明实施例所述的车顶骨架结构针对连接有加固梁3的部分位置的弯梁采用具有较高承重能力的帽型梁体结构，而在其余位置的弯梁采用具有较低承重能力的乙型梁体结构，从而配合加固梁3的设置而进一步增加车顶骨架结构的局部位置的弯梁承重能力，从而减轻其余位置的弯梁的承重能力、重量和设置数量，以实现车顶骨架结构的整体传力系统的分配合理化，并且可以对应的减少弯梁的总数量，从而可以在满足车顶骨架结构的承载和结构强度的要求的基础上，还能进一步有效减轻车顶骨架结构的整体重量。

基于上述的车顶骨架结构，本发明实施例还提出了一种车体。该车体包括车顶组件，该车顶组件包括如上所述的车顶骨架结构。进一步的，该车顶组件还包括车顶本体，车顶本体覆盖于上述的车顶骨架结构的外表面。通过设置上述车顶骨架结构，使得该车体具有上述车顶骨架结构的全部优点，在此不再赘述。

基于上述的车顶骨架结构，本发明实施例还提出了一种轨道车辆。该轨道车辆包括如上所述的车顶骨架结构；或者包括如上所述的车体。通过设置上述车顶骨架结构或者上述车体，使得该轨道车辆具有上述车顶骨架结构和车体的全部优点，在此不再赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种车顶骨架结构，包括一对成间隔设置的车顶边梁以及连接于一对所述车顶边梁之间的若干个弯梁，其特征在于，还包括一对加固梁，若干个所述弯梁包括分别位于所述车顶边梁两端的两个门区弯梁，每个所述加固梁的两端分别连接在两个所述门区弯梁上靠近同一所述车顶边梁的端部；并且一对所述加固梁沿传力方向分别相对的弯曲设置，以使一对所述加固梁在一对所述车顶边梁之间形成近似于X形的结构；每个所述加固梁能跨越设置两个所述门区弯梁之间，并且与位于两个所述门区弯梁之间的多个所述弯梁交叉连接。

2.根据权利要求1所述的车顶骨架结构，其特征在于，以沿车体长度方向的轴线为对称轴，一对所述加固梁相对于所述对称轴对称设置；

一对所述加固梁由两端向中部呈逐渐靠近所述对称轴的内凹弯曲设置。

3.根据权利要求1所述的车顶骨架结构，其特征在于，一对所述加固梁之间留有间隙。

4.根据权利要求1至3任一项所述的车顶骨架结构，其特征在于，所述加固梁的端部通过连接块与所述门区弯梁固定连接。

5.根据权利要求4所述的车顶骨架结构，其特征在于，所述连接块上构造有沿所述门区弯梁长度方向设置的凹槽，所述加固梁的端部焊接在所述凹槽的侧面。

6.根据权利要求1至3任一项所述的车顶骨架结构，其特征在于，若干个所述弯梁还包括若干个第一弯梁，各个所述第一弯梁排列于两个所述门区弯梁之间，所述加固梁通过垫板与各个所述第一弯梁固定连接。

7.根据权利要求6所述的车顶骨架结构，其特征在于，若干个所述弯梁还包括若干个第二弯梁，各个所述第二弯梁分别排列在所述门区弯梁的远离所述第一弯梁的一侧。

8.根据权利要求7所述的车顶骨架结构，其特征在于，所述门区弯梁和所述第一弯梁分别构造为帽型梁，所述第二弯梁构造为乙型梁。

9.一种车体，包括车顶组件，其特征在于，所述车顶组件包括如权利要求1至8任一项所述的车顶骨架结构。

10.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的车顶骨架结构；或者包括如权利要求9所述的车体。

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