CN112009510B - 一种轨道车辆的车顶和车体 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种轨道车辆的车顶和车体。该车顶包括具有矩形开口的平顶结构，所述平顶结构包括两个平行设置的平顶端梁以及两个平行设置的平顶纵梁，所述平顶纵梁固定连接在两个所述平顶端梁之间；所述矩形开口由所述平顶端梁和所述平顶纵梁围绕形成；所述平顶纵梁包括平顶管和固定连接于所述平顶管顶部的平顶板；所述平顶端梁、所述平顶管以及所述平顶板均为一体成型结构。该车顶在满足大开口、重荷载要求的同时，还能减少焊接工作量和焊接变形，方便后续部件装配，从而提高装配效率。

Description

一种轨道车辆的车顶和车体

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种轨道车辆的车顶和车体。

背景技术

现有轨道车辆为了方便安装空调机组，在车顶两端的平顶上设置有开口，开口的纵向尺寸一般为620mm，横向尺寸一般为860mm。为了满足车体强度，在平顶上一般使用正交布置槽钢的方式将荷载分布到多根纵向槽钢上，实现平顶整体受力。在地铁类不锈钢车体标准BS EN 12663-2中对客车的车体的纵向压缩力要求大于等于800kN，而在国内碳钢车体执行标准TB/T 1335中对车体的纵向压缩力要求大于等于1180kN。

但是，对于需要承受压缩工况远大于上述标准要求的压缩工况的重载荷的车体，如压缩力大于等于3560kN，并且需要在平顶上设置大开口(开口宽度占车顶总宽度的70％以上)时，现有平顶在槽钢的正交节点处会因为断面突变而出现应力集中，车顶结构也会出现失稳甚至超出材料屈服强度而破坏的情况，导致无法满足使用要求。

为了适应大开口、重荷载的需求，沿受力方向纵向排布两根“乙”字型梁，并在两根梁之间焊接连接梁，实现框架整体传力，但是结构焊接量大，不可避免的出现焊接变形且难以修正，结构变形后不仅外观差、不利于后续部件装配，而且容易诱导出现结构的局部失稳，最终影响荷载的传递。

发明人发现，现有平顶结构因焊接量大而容易产生焊接变形，导致不利于后续部件装配的问题。

发明内容

本申请实施例中提供了一种轨道车辆的车顶和车体，该车顶的平顶结构由于采用一体成型结构的平顶端梁和平顶纵梁制成，在满足大开口、重荷载要求的同时，还能减少焊接工作量和焊接变形，方便后续部件装配，从而提高装配效率。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种车顶，该车顶包括具有矩形开口的平顶结构，所述平顶结构包括两个平行设置的平顶端梁以及两个平行设置的平顶纵梁，所述平顶纵梁固定连接在两个所述平顶端梁之间；

所述矩形开口由所述平顶端梁和所述平顶纵梁围绕形成；

所述平顶纵梁包括平顶管和固定连接于所述平顶管顶部的平顶板；

所述平顶端梁、所述平顶管以及所述平顶板均为一体成型结构。

优选地，所述平顶端梁为具有

形横截面的槽型梁，包括顶板、朝向所述矩形开口一侧的第一侧板和远离所述矩形开口一侧的第二侧板；

在所述第一侧板和所述顶板上设置有与所述平顶纵梁对应的槽口；

所述平顶管的端部穿过所述槽口插入所述平顶端梁内，所述平顶管的顶面与所述平顶端梁的槽底面贴合；

所述平顶板的端面与所述平顶端梁位于所述槽口处的断面对接，并且所述平顶板的顶面与所述平顶端梁的顶面共面。

优选地，所述平顶结构还包括用于增强所述平顶端梁和所述平顶纵梁之间连接强度的补强结构。

优选地，所述补强结构包括四个第一补强板，在所述平顶端梁和所述平顶纵梁的每个连接处均设置有一个第一补强板；

所述第一补强板的一部分固定连接在所述平顶端梁的槽底面上、另一部分固定连接在所述平顶板朝向所述矩形开口的一侧。

优选地，所述补强结构还包括与所述第一补强板一一对应的第二补强板；沿竖直方向，所述第一补强板与所述第二补强板间隔设置；

所述第二补强板用于固定连接所述平顶管、所述平顶端梁和所述平顶板，并在所述平顶板、所述平顶管、所述平顶端梁以及相互对应的所述第一补强板和所述第二补强板之间形成箱型结构。

优选地，所述第一补强板和所述第二补强板均为L形板。

优选地，所述平顶纵梁与所述平顶端梁之间通过电弧焊焊接连接；所述平顶板与所述平顶管之间、所述第一补强板与所述平顶板之间、以及所述第一补强板与所述平顶端梁之间均通过电阻点焊焊接连接；所述第二补强板与所述平顶管之间、所述第二补强板与所述平顶端梁之间、所述第二补强板与所述平顶板之间均通过熔化焊焊接连接。

优选地，所述平顶板朝向所述矩形开口的侧边形成有第一翻边，所述第一翻边由所述平顶板朝向所述平顶管一侧折弯形成；

所述第一侧板设置有朝向所述矩形开口一侧折弯形成的第二翻边；

所述第二补强板与所述第一翻边和所述第二翻边均固定连接。

优选地，在每个所述平顶纵梁背离所述矩形开口的一侧均固定连接有多个弯梁，所述弯梁用于将所述平顶结构固定连接于边顶；

所述弯梁采用板材整体拉压成型，所述弯梁的横截面形状为Z形；

所述平顶管为方管或矩形管。

优选地，所述平顶端梁的两端部设置有用于连接边顶的弧形结构。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种车体，包括上述技术方案提供的任意一种车顶。

采用本申请实施例中提供的车顶，由于车顶的平顶结构由平顶端梁和平顶纵梁连接构成，平顶纵梁由固定连接的平顶管和平顶板构成，并且平顶端梁、平顶管以及平顶板均为一体成型结构，因此，在制造平顶结构的过程中，只需对平顶端梁和平顶纵梁的连接处进行焊接即可，与现有平顶结构相比，大大地减少了焊接工作量，从而减少了平顶结构在焊接过程中发生焊接变形的可能性，避免了焊接变形后的修正过程，在满足大开口、重荷载要求的同时，不仅能够改善外观，而且方便后续部件装配，有利于提高装配效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种车顶的仰视结构示意图；

图2为本申请实施例提供的车顶中平顶结构的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的车顶中平顶结构的仰视结构示意图；

图4为图3中平顶结构A部分去除第二补强板后的局部放大示意图；

图5为图3中平顶结构的B-B向剖视结构示意图；

图6为图2中平顶结构的平顶端梁的立体结构示意图；

图7为图2中平顶结构的平顶纵梁的组成结构示意图。

附图标记：

1-车顶；11-平顶结构；12-边顶；

111-矩形开口；112-平顶端梁；113-平顶纵梁；114-第一补强板；115-第二补强板；116-弯梁；

1121-顶板；1122-第一侧板；1123-第二侧板；1124-槽口；1125-槽底面；1126-弧形结构；11221-第二翻边；

1131-平顶管；1132-平顶板；11321-第一翻边。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的所有实施例中，轨道车辆可以为内燃机车或电力机车，还可以为动车组、地铁、轻轨或有轨电车等；将轨道车辆的车轴轴心线的延伸方向称为横向，将轨道车辆沿轨道行驶的方向称为纵向，将轨道车辆的高度方向成为竖直方向。

实施例一

本申请实施例提供了一种车顶1，该车顶1包括具有矩形开口111的平顶结构11，如图1结构所示，车顶1的两端分别设置有一个平顶结构11，但是在实际生产、设计、制造过程中，车顶1可以如图1结构所示设置有两个平顶结构11，也可以仅在一端设置一个或两个平顶结构11，即，平顶结构11可以根据实际需要设置具体数量和布置位置，图1仅作为车顶1结构的一种示例，并不构成对本申请实施例的所有车顶1结构的限制；

平顶结构11包括两个平行设置的平顶端梁112以及两个平行设置的平顶纵梁113，平顶纵梁113固定连接在两个平顶端梁112之间；如图1、图2和图3结构所示，两个平行设置的平顶端梁112沿纵向相对设置，两个平行设置的平顶纵梁113沿横向相对设置；两个平顶纵梁113均固定连接在两个平顶端梁112上，形成矩形框架结构，并在中间形成矩形开口111；矩形开口111由平顶端梁112和平顶纵梁113围绕形成；平顶纵梁113与平顶端梁112之间通过电弧焊焊接连接在一起；

如图7和图5结构所示，平顶纵梁113包括平顶管1131和固定连接于平顶管1131顶部的平顶板1132；平顶管1131可以为方管或矩形管；平顶板1132与平顶管1131之间通过电阻点焊焊接连接；

平顶端梁112、平顶管1131以及平顶板1132均为一体成型结构。

上述车顶1的平顶结构11由平顶端梁112和平顶纵梁113连接构成，平顶纵梁113由固定连接的平顶管1131和平顶板1132构成，并且平顶端梁112、平顶管1131以及平顶板1132均为一体成型结构；平顶端梁112可以使用一块板材整体拉压成型，替代现有端梁的拼焊结构，既可以消除由焊接带来的材料性能下降的影响，提高了平顶结构11承担重量的能力，又降低了工艺操作难度，避免了由于焊接造成的部件变形，减少了后续调修的工作量；同时，通过平顶板1132与平顶管1131的组合替代了现有纵向排布两根“乙”字型梁的组合，由两个窄截面、横向、熔化焊组合变为两个宽截面、竖向、电阻点焊组合，不仅能够提供足够的结构强度，而且减少了焊接变形，能够避免焊接变形诱导结构失稳，可极大提高平顶结构11的生产效率；因此，在制造平顶结构11的过程中，只需对平顶端梁112和平顶纵梁113的连接处进行焊接即可，与现有平顶结构11相比，大大地减少了焊接工作量，从而减少了平顶结构11在焊接过程中发生焊接变形的可能性，避免了焊接变形后的修正过程，在满足大开口、重荷载要求的同时，不仅能够改善外观，而且方便后续部件装配，有利于提高装配效率。

由于上述车顶1的平顶结构11既保证了车顶1结构的传力，又考虑了制造中的变形问题，能够满足对大开口、重承载的平顶结构11的技术需求，使车体能够承受3560kN荷载的模拟工况要求及现车实验要求。

一种具体的实施方式中，如图5和图6结构所示，平顶端梁112为具有

形横截面的槽型梁，包括顶板1121、朝向矩形开口111一侧的第一侧板1122和远离矩形开口111一侧的第二侧板1123；平顶端梁112的槽型开口沿是竖直方向朝向车体底部；如图2结构所示，在顶板1121上设置有多个用于安装和/或减重的通孔；

在第一侧板1122和顶板1121上设置有与平顶纵梁113对应的槽口1124；如图6结构所示，在平顶端梁112朝向矩形开口111一侧的第一侧板1122上设置有两个槽口1124，槽口1124的位置与平顶纵梁113相对应，槽口1124用于穿设平顶管1131，使平顶管1131的端部穿过槽口1124插入平顶端梁112内，平顶管1131的顶面与平顶端梁112的槽底面1125贴合；平顶板1132的端面与平顶端梁112位于槽口1124处的断面对接，并且平顶板1132的顶面与平顶端梁112的顶面共面。

由于平顶端梁112采用槽型梁，平顶管1131的端部插入平顶端梁112内，并且平顶板1132的端面与平顶端梁112的顶板1121开设槽口1124的断面相对接，使平顶纵梁113的平顶管1131和平顶板1132均与平顶端梁112固定连接，进而提高平顶纵梁113与平顶端梁112之间的连接强度，通过平顶管1131和平顶板1132有利于提高平顶纵梁113的纵向结构强度，进而提高平顶结构11在纵向和竖直方向的承载能力，使平顶结构11满足大开口、重承载的技术要求。

为了进一步提高平顶纵梁113与平顶端梁112之间的连接强度，进而提高平顶结构11的结构强度和承载能力，平顶结构11还包括用于增强平顶端梁112和平顶纵梁113之间连接强度的补强结构。如图3、图4和图5结构所示，补强结构通过设置于平顶结构11四角的第一补强板114和第二补强板115来实现，在平顶结构11的每个角部，即，平顶纵梁113与平顶端梁112的连接处均设置有第一补强板114和第二补强板115，第一补强板114和第二补强板115沿竖直方向间隔设置，均用于连接平顶纵梁113与平顶端梁112；当然，在实际生产、设计、制造过程中，不仅可以采用第一补强板114和第二补强板115来实现补强功能，还可以通过其它结构；

补强结构可以包括四个第一补强板114，在平顶端梁112和平顶纵梁113的每个连接处均设置有一个第一补强板114；第一补强板114可以为L形板；第一补强板114的一部分固定连接在平顶端梁112的槽底面1125上、另一部分固定连接在平顶板1132朝向矩形开口111的一侧。第一补强板114与平顶板1132之间、以及第一补强板114与平顶端梁112之间均通过电阻点焊焊接连接；

补强结构还可以包括与第一补强板114一一对应的第二补强板115；沿竖直方向，第一补强板114与第二补强板115间隔设置；第二补强板115可以为L形板；第二补强板115用于固定连接平顶管1131、平顶端梁112和平顶板1132，并在平顶板1132、平顶管1131、平顶端梁112以及相互对应的第一补强板114和第二补强板115之间形成箱型结构。第二补强板115与平顶管1131之间、第二补强板115与平顶端梁112之间、第二补强板115与平顶板1132之间均通过熔化焊焊接连接。

由于在平顶结构11的四角均设置有第一补强板114、第二补强板115或间隔设置的第一补强板114和第二补强板115，通过第一补强板114和/或第二补强板115连接平顶端梁112和平顶纵梁113，能够在平顶端梁112和平顶纵梁113的连接基础上进一步提高连接强度和刚度。

在平顶结构11四角设置补强板的情况下，为了进一步提高补强板的结构增强效果，如图5、图6和图7结构所示，在平顶板1132朝向矩形开口111的侧边形成有第一翻边11321，第一翻边11321由平顶板1132朝向平顶管1131一侧折弯形成；第一侧板1122设置有朝向矩形开口111一侧折弯形成的第二翻边11221；第二补强板115与第一翻边11321和第二翻边11221均固定连接。如图5结构所示，第一翻边11321的端面与第二翻边11221的侧面共面，并与第二补强板115的侧表面固定连接，通过第二补强板115将第一翻边11321、第二翻边11221和平顶管1131固定连接在一起，进一步加强了平顶管1131与平顶板1132、平顶板1132与平顶端梁112之间的连接强度，并能够通过第二翻边11221与第一翻边11321的限位提高转配效率；通过第一补强板114和第二补强板115在平顶管1131、平顶板1132与平顶端梁112之间形成箱型结构，通过形成在平顶结构11四周的箱型结构能够提高高应力区的承载能力及抗疲劳能力。

在上述各种实施例的基础上，如图1、图2和图3结构所示，在每个平顶纵梁113背离矩形开口111的一侧均固定连接有多个弯梁116，弯梁116用于将平顶结构11固定连接于边顶12；弯梁116采用板材整体拉压成型，弯梁116的横截面形状可以为Z形。如图6结构所示，平顶端梁112的两端部设置有用于连接边顶12的弧形结构1126。

通过设置在平顶纵梁113背离矩形开口111的一侧的弯梁116能够增强平顶结构11与边顶12之间的连接强度，使平顶结构11的承载能力提高，在大开口的情况下仍然能够满足大载荷需求；弯梁116采用板材整体拉压成型的制作方式，同样能够减少焊接变形；并且，由于在平顶端梁112的两端部设置有弧形结构1126，因此，在将平顶端梁112与边顶12进行连接的过程中，可以仅在弧形结构1126部分与边顶12进行焊接即可，与传统平顶结构相比，使焊缝的位置向边顶12方向偏移，将焊缝移出大应力区，从而直接提高了车顶1的结构强度和承载能力。

采用上述平顶结构11的车顶1中，矩形开口111沿纵向的长度尺寸可以为3260mm，沿横向的宽度尺寸可以为1940mm。

实施例二

本申请实施例还提供了一种车体(图中未示出)，该车体包括上述实施例提供的任意一种车顶1，车体除车顶1外，还可以包括底架、侧墙和端墙，如图1结构所示，车顶1的两端分别设置有一个平顶结构11，但是在实际生产、设计、制造过程中，车顶1也可以仅在其一端设置一个平顶结构11，即，平顶结构11可以根据实际需要设置具体数量。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种车顶，包括具有矩形开口的平顶结构，其特征在于，所述平顶结构包括两个平行设置的平顶端梁以及两个平行设置的平顶纵梁，所述平顶纵梁固定连接在两个所述平顶端梁之间；

所述矩形开口由所述平顶端梁和所述平顶纵梁围绕形成；

所述平顶纵梁包括平顶管和固定连接于所述平顶管顶部的平顶板；

所述平顶端梁、所述平顶管以及所述平顶板均为一体成型结构；

所述平顶端梁为具有

形横截面的槽型梁，包括顶板、朝向所述矩形开口一侧的第一侧板和远离所述矩形开口一侧的第二侧板；

所述平顶结构还包括用于增强所述平顶端梁和所述平顶纵梁之间连接强度的补强结构；所述补强结构包括四个第一补强板，在所述平顶端梁和所述平顶纵梁的每个连接处均设置有一个第一补强板；所述补强结构还包括与所述第一补强板一一对应的第二补强板；沿竖直方向，所述第一补强板与所述第二补强板间隔设置；

所述平顶板朝向所述矩形开口的侧边形成有第一翻边，所述第一翻边由所述平顶板朝向所述平顶管一侧折弯形成；所述第一侧板设置有朝向所述矩形开口一侧折弯形成的第二翻边；所述第二补强板与所述第一翻边和所述第二翻边均固定连接。

2.根据权利要求1所述的车顶，其特征在于，

在所述第一侧板和所述顶板上设置有与所述平顶纵梁对应的槽口；

所述平顶管的端部穿过所述槽口插入所述平顶端梁内，所述平顶管的顶面与所述平顶端梁的槽底面贴合；

所述平顶板的端面与所述平顶端梁位于所述槽口处的断面对接，并且所述平顶板的顶面与所述平顶端梁的顶面共面。

3.根据权利要求2所述的车顶，其特征在于，

所述第一补强板的一部分固定连接在所述平顶端梁的槽底面上、另一部分固定连接在所述平顶板朝向所述矩形开口的一侧。

4.根据权利要求3所述的车顶，其特征在于，

所述第二补强板用于固定连接所述平顶管、所述平顶端梁和所述平顶板，并在所述平顶板、所述平顶管、所述平顶端梁以及相互对应的所述第一补强板和所述第二补强板之间形成箱型结构。

5.根据权利要求4所述的车顶，其特征在于，所述第一补强板和所述第二补强板均为L形板。

6.根据权利要求4所述的车顶，其特征在于，所述平顶纵梁与所述平顶端梁之间通过电弧焊焊接连接；所述平顶板与所述平顶管之间、所述第一补强板与所述平顶板之间、以及所述第一补强板与所述平顶端梁之间均通过电阻点焊焊接连接；所述第二补强板与所述平顶管之间、所述第二补强板与所述平顶端梁之间、所述第二补强板与所述平顶板之间均通过熔化焊焊接连接。

7.根据权利要求1所述的车顶，其特征在于，在每个所述平顶纵梁背离所述矩形开口的一侧均固定连接有多个弯梁，所述弯梁用于将所述平顶结构固定连接于边顶；

所述弯梁采用板材整体拉压成型，所述弯梁的横截面形状为Z形；

所述平顶管为方管或矩形管。

8.根据权利要求1-7任一项所述的车顶，其特征在于，所述平顶端梁的两端部设置有用于连接边顶的弧形结构。

9.一种车体，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的车顶。

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