CN113386813A - 一种具有模块化车下设备集成结构的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有模块化车下设备集成结构的车辆。其包括底架，所述底架临近I端和II端均设有转向架区域，两端的所述转向架区域之间为设备模块布置区，在所述设备模块布置区内设置有多个设备模块和空簧附加风缸，所述空簧附加风缸靠近转向架区域设置，所述设备模块在两端的所述空簧附加风缸之间布设，且所述设备模块沿所述底架的底部垂向布置，并与所述底架的底部之间形成布线空间，所述设备模块上的高压线缆出线口与所述高压侧对应，所述设备模块上的低压线缆出线口与所述低压侧对应。与相关技术相比，本发明对车下设备安装及布线接口进行统一规划，对车辆进行模块化分区，减少设备安装及接线位置种类繁多的问题，以提高车下空间利用率。

Description

一种具有模块化车下设备集成结构的车辆

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种具有模块化车下设备集成结构的车辆。

背景技术

随着地铁车辆相关技术的发展，车辆附加功能越来越多，额外需要增加的设备也相应增加。因车辆总体尺寸有标准化要求，无法调整，因此，需要在有限的车辆空间内布置更多的功能设备。

目前国内城轨车辆车下设备由于种类繁多，各种设备由于不同生产商产品尺寸、接口差异，导致其布置及安装方式多种多样，空间利用率低，对多功能列车的技术实现存在一定制约。此外，设备种类和布置方式的多样性，会增加车辆的整体设计周期，同时，由于设备布置方案和安装方式不同，导致整个产业相关资源的重复利用度低，浪费严重。且在车辆运营维护阶段，不利于车辆运营维护的标准化作业，严重影响了车辆运营方的维护作业效率。

现有专利如公告号CN207644405U公示的车下设备布置结构及具有其的车辆，其采用多个设备架将设备安装在车体底部，但设备与底架如何连接，其并没有公开。又如专利公告号CN101786458B公示的车厢的底板下面包括标准化的布置的客运有轨车辆，其主要提供的是标准化布置方案，该标准化布置方案没有考虑不同供应商供应设备不同时，设备安装的互换性和布置的通用性。

另外，针对本案涉及的技术名词，本领域技术人员通常认定如下：

大型设备模块：指外形尺寸大小只能在车辆底架的横向上安装一个；

中型设备模块：指外形尺寸大小可以在车辆底架的横向上安装两个；

小型设备模块：指外形小于所述中型设备模块。

发明内容

鉴于目前车辆附加功能越来越多，受车辆尺寸空间限制，车下设备及管、线布置空间紧张，而国内轨道车辆车下设备由于种类繁多，各种色板由于不同生产商产品尺寸、接口不同，导致其布置及安装方式多种多样，空间利用率低，对多功能列车的技术实现有一定的制约。此外，设备种类和布置方式的多样性，还会增加车辆的整体设计周期，导致整个产业相关资源的重复利用度低，浪费严重，在车辆运营维护阶段，不利于车辆运营维护的标准化作业，严重影响车辆运营方的维护作业效率。因此，本发明的目的在于提供一种具有模块化车下设备集成结构的车辆，对车下设备安装及布线接口进行统一规划，对车辆进行模块化分区，对设备、线路、管路分层分区布置，减少设备安装及接线位置种类繁多的问题，以提高车下空间利用率。

本发明的技术方案是：一种具有模块化车下设备集成结构的车辆包括底架，所述底架的纵向的两端分别为I端和II端，在所述底架内面向所述I端时，所述底架的左侧为高压侧，右侧为低压侧，所述底架临近I端和II端均设有转向架区域，两端的所述转向架区域之间为设备模块布置区，在所述设备模块布置区内设置有多个设备模块和空簧附加风缸，所述空簧附加风缸在枕内靠近I端和II端的所述转向架区域均有设置，所述设备模块在两端的所述空簧附加风缸之间布设，且所述设备模块沿所述底架的底部垂向布置，并与所述底架的底部之间形成用于走高低压线缆和管路的布线空间，所述设备模块上的高压线缆出线口与所述高压侧对应，所述设备模块上的低压线缆出线口与所述低压侧对应。

上述方案中，将设备模块布置区设计在车中部区域（即在两端的所述空簧附加风缸之间布设），能实现不同设备供应商的设备可布置在相同区域内，且设备安装与其功能相结合，提高设备安装的互换性和布置的通用性。

优选的，所述底架的横向的两端均设有边梁翼板，两端的所述边梁翼板的底部上设有相对水平延伸的边梁工艺边，所述边梁工艺边沿所述底架的纵向布设有多个；所述边梁工艺边与所述底架的底部形成工艺口；多个所述设备模块分别与某一工艺口安装，且所述设备模块与该工艺口处的边梁工艺边形成悬挂连接。

设备模块采用托装的方式悬挂连接，避免螺栓承载，提高设备安装的安全可靠性。

优选的，所述设备模块包括大型设备模块和中型设备模块，所述大型设备模块靠近II端设置，所述中型设备模块靠近I端设置；或者，所述大型设备模块靠近I端设置，所述中型设备模块靠近II端设置。

大型设备模块和中型设备模块安装的具体位置需兼顾受电弓和三轨受流车型，实现一种兼容功能模块的设备布置方式，以能够适应不同设备供应商的安装，提升设备互换性和布置通用性。

优选的，所述大型设备的两端设有安装座，所述安装座伸入所述工艺口中并与所述边梁工艺边挂接。

安装座可在大型设备出厂前，要求厂家制作并安装。在现场进行底架装配时，直接利用该大型设备自带的安装座实现快速匹配安装，节省大量装配作业时间，提高效率。

优选的，所述中型设备通过悬挂横梁集成至少有两台，所述悬挂横梁的两端分别伸入所述工艺口中并与所述边梁工艺边挂接。

通过悬挂横梁实现中型设备的集成式安装，形成相对位置统一的布置方案，节省车下布置空间。

为了实现轻量化和能减少安装面区域的应力集中，所述悬挂横梁包括加强筋、横梁翼板、横梁筋板和安装翼板，所述横梁翼板的两端与所述边梁工艺边挂接；所述横梁筋板设于所述横梁翼板的底部并与所述横梁翼板形成闭合的中空截面，所述安装翼板自所述横梁翼板的底部水平延伸；所述加强筋设于所述横梁翼板的顶部。

优选的，所述安装翼板在所述横梁翼板的长度方向上布设有多个；所述横梁筋板的中空截面为向安装翼板倾斜的直角梯形；所述横梁筋板在所述横梁翼板的长度大于所述横梁筋板临近安装翼板的长度。

为便于设备进行模块化设计，统一布线路径，所述布线空间内设有制动管路和线槽，所述制动管路和线槽安装在所述底架的底部；所述线槽临近底架的纵向中心线H设置，所述制动管路设于所述线槽的两端。

优选的，所述设备模块包括小型设备模块，所述底架的底部设有滑槽，所述小型设备模块与临近低压侧的滑槽通过紧固件安装。

统一小型设备安装结构，减少车辆零部件种类，提高车下空间利用率。利用底架自带的滑槽，避免重新安装支座，减少零部件数量的同时还节省工艺时间。

优选的，所述紧固件包括滑块、螺栓和螺母，所述滑块插装于所述滑槽中，所述螺栓贯穿所述滑块并延伸至所述滑槽的外侧，该延伸的外侧端与所述螺母连接，所述滑块上设有用于限制螺栓的头部转动的止转槽。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、根据不同车辆配置，引入车辆模块区域划分的概念，对设备、线路、止动管路分层分区布置，中型设备集成重组，形成相对位置统一的布置方案，节省车下布置空间；

二、大中型设备设计为螺栓非承载托装形式，提高设备安装的安全可靠性；

三、小设备安装结构的统一，减少车辆零部件种类，提高车下空间利用率；

四、通过分层分区的模块化布置于安装，节省车下设备布置空间，通过对设备安装及布线接口、结构的统一规划设计，减少设备种类，提高设备互换性和布置的通用性，节省维护成本；

五、能够充分利用车下的平面布置和垂向高度空间，兼顾受电弓和三轨受流车型，减少设备和布置种类，节省维护空间和维护成本；统一设备安装结构，避免大型设备采用螺栓或铆钉承载的风险，具有一定的创新性。

附图说明

图1为本发明提供的Tc车辆的车下设备布置示意图；

图2为本发明提供的Mp车辆的车下设备布置示意图；

图3为本发明提供的M车辆的车下设备布置示意图；

图4为本发明提供的具有模块化车下设备集成结构的车辆中的大型设备模块与线管位置的布置示意图；

图5为图4中的A处放大示意图；

图6为本发明提供的具有模块化车下设备集成结构的车辆中的中型设备模块与线管位置的布置示意图；

图7为图6中的B处放大示意图；

图8为图7中的悬挂横梁的结构示意图；

图9为图8的左侧示意图；

图10为图8的俯视示意图；

图11为本发明提供的具有模块化车下设备集成结构的车辆中的小型设备模块与线管位置的布置示意图；

图12为图11中的C处放大示意图；

图13为图9中的滑块的结构示意图；

图14为图10的侧视图。

附图中：1-空簧附加风缸、2-辅助制动模块、3-悬挂横梁、4-辅助逆变器箱、5-出线盒、6-蓄电池箱、7-转向架区域、8-风源模块、9-边梁工艺边、10-高压箱、11-牵引箱、12-吸收电阻或制动电阻、13-踏面清扫控制装置、14-底架设备限制线、15-制动管路、16-线槽、17-安装座、18-边梁翼板、19-安装倒角、20-低压线缆出线口、21-高压线缆出线口、22-滑块、23-螺母、24-滑槽、25-螺栓、26-螺栓孔、27-止转槽、28-砂箱、29-加强筋、30-横梁筋板、31-横梁安装孔、32-横梁翼板、33-设备安装孔、34-安装翼板、35-折线面、36-底架、37-工艺口、38-布线空间。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种具有模块化车下设备集成结构的车辆包括底架36，所述底架36具有纵向和横向，所述底架36上设有纵向中心线H和横向中心线M。所述底架36在纵向的两端分别为I端和II端，在所述底架36内面向所述I端时，所述底架36的左侧为高压侧，右侧为低压侧。

所述底架36临近I端和II端均设有转向架区域7，所述转向架区域7为转向架所在位置，所述转向架区域7不布置设备。两端的所述转向架区域7之间为设备模块布置区。在所述设备模块布置区内设置有多个设备模块和空簧附加风缸1，所述空簧附加风缸1在枕内靠近I端和II端的所述转向架区域7均有设置，以最大程度获得统一的车下布置空间。所述设备模块在两端的所述空簧附加风缸1之间（底架中部区域）集中布设，使不同设备位置相对固定，实现不同设备供应商的设备可布置在相同区域内，以提升设备互换性和布置通用性。

所述设备模块包括大型设备模块和中型设备模块，所述大型设备模块靠近II端设置，所述中型设备模块靠近I端设置；或者，所述大型设备模块靠近I端设置，所述中型设备模块靠近II端设置。

在具体的实施例中，如图1所示的Tc车辆的车下设备布置示意图，Tc车为拖车，根据列车配置和整车轴重平衡，将多个所述设备模块中较重的大型设备（如辅助逆变器箱4、蓄电池箱6）布置在II端，较轻的中型设备（如风源模块8和发辅助制动模块2）布置在I端。在辅助逆变器箱4和蓄电池箱6之间布设出线盒5，所述出线盒5安装在所述底架36的底部。所述出线盒5位于纵向中心线H和底架设备限制线14之间。

如图2所示的Mp车辆的车下设备布置示意图，Mp车为动车，根据高压电路需求，其中，Mp车从车顶受电弓引出高压线进高压箱，因此将大型设备（如高压箱10）布置在靠近I端的位置（如受电弓在II端，则所述高压箱10布置在II端）。大型设备如牵引箱11布置在底架36的中间附近，分别对两端的转向架的电机供电。中型设备模块（如辅助制动模块2、吸收电阻或制动电阻12）则布置在II端。具有模块化车下设备集成结构的Mp车辆的设备模块还包括小型设备模块（如踏面清扫控制装置13），所述小型设备模块位于高压箱10和牵引箱11之间，且所述小型设备模块与底架36的底部连接。为满足限界要求，尽量将小型设备模块布置在底架设备限制线14的内部。在牵引箱11靠近I端和II端的两端各设一个出线盒5，所述出线盒5安装在所述底架36的底部。所述出线盒5位于纵向中心线H和底架设备限制线14之间。所述踏面清扫控制装置13与位于I端的出线盒5位于同一个宽度方向线上，且所述踏面清扫控制装置13位于出线盒5的外侧（出线盒5靠近纵向中心线H设置）。

如图3所示的M车辆的车下设备布置示意图，M车位动车，如需要配置砂箱28，则将临近II端的空簧附加风缸1的位置向底架36的横向中心线M靠近，预留布置砂箱28的空间。如不需配置砂箱28，则两端的空簧附加风缸1距底架36的横向中心线M距离一致。该布置方案可兼容不同速度级别地铁车辆对撒砂系统的不同要求。M车辆中，牵引箱11布置在底架36的中间附近，其他的大型设备（如辅助逆变器箱4）布置在I端，中型设备模块（如辅助制动模块2、吸收电阻或制动电阻12）则布置在II端。同样，在M车辆中也布置有小型设备模块，与Mp车辆布置位置相同。所述M车辆上布置的出线盒5的数量及位置与Mp车辆布置的相同。

如图4、图5所示，不论什么车型，其大型设备模块的安装方式及线路位置的布设均相同，均安装垂向分层布置原则进行。制动管路15和铺设电缆用的线槽16贴紧底架36的底部，多个所述设备模块与所述底架36的底部之间形成用于走高低压线缆和管路的布线空间38。所述线槽16临近底架36的纵向中心线设置，所述制动管路15设于所述线槽16的两端。

如图1~图3所示，各设备之间（在纵向上）预留一定的间距，提供维护、接线的作业空间。设置从所述线槽16出线用的出线盒5，向两端的设备进线。

为便于设备进线模块化设计，统一布线路径，不同供应商的同功能设备的安装边界尺寸和进出线位置都具有统一的设计。对设备的高低压线缆进线口进线分区设置，与车下线缆高低压侧相对应。如图4所示，所述设备模块上的高压线缆出线口21与所述高压侧对应，所述设备模块上的低压线缆出线口20与所述低压侧对应。

如图4、图5所示，所述底架36的横向的两端均设有边梁翼板18，两端的所述边梁翼板18的底部上设有相对水平延伸的边梁工艺边9。所述边梁工艺边9沿所述底架36的纵向上布设有多个（如图1~图3所示）。所述边梁工艺边9与所述底架36的底部形成工艺口37。

大型设备模块（如牵引箱11等）的两端设有安装座17，所述安装座17伸入所述工艺口37中并托装于与所述边梁工艺边9实现挂接。再通过螺栓紧固，实现螺栓不承载安装，不用通过以往车辆提供的悬挂横梁进行过度安装，提升了设备整体的集成度。在大型设备模块的安装座17的端部加工有安装倒角19，能避免底架焊接制造时产生的负公差导致的车宽减小，边梁翼板18根部圆弧与安装座17干涉。

如图6、图7所示，不论什么车型，其中型设备模块的安装方式及线路位置的布设均相同，均安装垂向分层布置原则进行。所述中型设备通过悬挂横梁3集成至少有两台，所述悬挂横梁3的两端分别伸入所述工艺口37中并与所述边梁工艺边9挂接并通过螺栓紧固。如图1所示，辅助制动模块2和风源模块8可集成在一个悬挂横梁3上形成一个中型设备模块。如图2、图3所示，辅助制动模块2与吸收电阻或制动电阻12可集成在一个悬挂横梁3上形成一个中型设备模块。

同样，在所述悬挂横梁3的两个端部设有安装倒角19，与安装座17的作用相同。

设备模块安装时，在底架36的底部没有设置边梁工艺边9的位置处将安装的设备模块抬升，当安装座17或悬挂横梁3抬升至边梁工艺边9之上后，再沿纵向平移至边梁工艺边9的正上方，再将设备模块下移，使安装座17或悬挂横梁3托装于所述边梁工艺边9的上端面上。

如图8~图10所示，所述悬挂横梁3采用铝合金挤压型材制成。所述悬挂横梁3包括加强筋29、横梁翼板32、横梁筋板30和安装翼板34。所述横梁翼板32的两端需要与所述边梁工艺边9挂接（如图7所示），因此横梁翼板32的长度与底架的横向尺寸匹配。所述横梁翼板32两端的宽度尺寸大于中部的宽度尺寸，以保证两端与边梁工艺边9连接的强度，实现轻量化设计。

所述加强筋29设于所述横梁翼板32的顶部，并沿所述横梁翼板32的宽度排设有多根。所述加强筋29沿所述横梁翼板32的长度方向延伸。所述加强筋29能补强因下部加工后造成的强度和刚度削弱。所述加强筋29凸伸的高度需小于工艺口的高度。所述横梁翼板32的两端设有横梁安装孔31，该横梁安装孔31与边梁工艺边9上的孔对应，用于贯穿螺栓将悬挂横梁3与底架固定。所述横梁安装孔31为腰形孔，以满足车体焊接公差要求。

所述横梁筋板30设于所述横梁翼板32的底部并与所述横梁翼板32形成闭合的中空截面，该闭合的中空截面为直角梯形（如图9所示），即，所述横梁筋板30的顶部（临近横梁翼板32）为直角边，底部为闭合的顶点，所述安装翼板34在该闭合的顶点位置处水平延伸。该封闭的中空截面能实现悬挂横梁3刚度和轻量化的平衡。

如图10所示，所述安装翼板34在所述横梁翼板32的长度上间隔布设多个，所述横梁翼板32上设有与设备安装的设备安装孔33。多个所述横梁翼板32布设的间距和数量与安装的设备上的安装位置有关。所述设备安装孔33为腰孔，以满足设备安装点间距公差要求。

如图8所示，所述横梁筋板30在所述横梁翼板32的长度大于所述横梁筋板30临近安装翼板34的长度，使所述横梁筋板30的两端形成向内缩的折线面35，一方面以满足悬挂横梁3的端部托装的要求，另一方面减少因设备载荷造成的悬挂横梁3安装面区域的应力集中。

如图11、图12所示，所述底架36的底部设有滑槽24。小型设备模块（如踏面清扫控制装置13）通过底架36底部的滑槽24用螺栓吊装。具体为：所述踏面清扫控制装置13有四个安装点，其中两个安装在底架自带的滑槽24中，另两个安装点在底架对应的位置处点焊滑槽24。所述小型设备模块与临近低压侧的滑槽24通过紧固件安装。

如图12所示，所述紧固件包括滑块22、螺栓25和螺母23。如图13所示，所述滑块22采用不锈钢制成，其为长矩形结构，其中部设有螺栓孔26。如图14所示，所述滑块22的一端设有贯通的止转槽27。如图12所示，所述滑块22插装于所述滑槽24中，所述螺栓25贯穿所述滑块22并延伸至所述滑槽24的外侧，该延伸的外侧端与所述螺母23连接。所述止转槽27能与螺栓25的头部抵接，用于卡住螺栓头，防止打扭力时螺栓一同转动。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有模块化车下设备集成结构的车辆，包括底架（36），所述底架（36）的纵向的两端分别为I端和II端，在所述底架（36）内面向所述I端时，所述底架（36）的左侧为高压侧，右侧为低压侧，其特征在于，所述底架（36）临近I端和II端均设有转向架区域（7），两端的所述转向架区域（7）之间为设备模块布置区，在所述设备模块布置区内设置有多个设备模块和空簧附加风缸（1），所述空簧附加风缸（1）在枕内靠近I端和II端的所述转向架区域（7）均有设置，所述设备模块在两端的所述空簧附加风缸（1）之间布设，且所述设备模块沿所述底架（36）的底部垂向布置，并与所述底架（36）的底部之间形成用于走高低压线缆和管路的布线空间（38），所述设备模块上的高压线缆出线口（21）与所述高压侧对应，所述设备模块上的低压线缆出线口（20）与所述低压侧对应。

2.根据权利要求1所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述底架（36）的横向的两端均设有边梁翼板（18），两端的所述边梁翼板（18）的底部上设有相对水平延伸的边梁工艺边（9），所述边梁工艺边（9）沿所述底架（36）的纵向布设有多个；所述边梁工艺边（9）与所述底架（36）的底部形成工艺口（37）；多个所述设备模块分别与某一工艺口（37）安装，且所述设备模块与该工艺口（37）处的边梁工艺边（9）形成悬挂连接。

3.根据权利要求1所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述设备模块包括大型设备模块和中型设备模块，所述大型设备模块靠近II端设置，所述中型设备模块靠近I端设置；或者，所述大型设备模块靠近I端设置，所述中型设备模块靠近II端设置。

4.根据权利要求3所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述大型设备的两端设有安装座（17），所述安装座（17）伸入所述工艺口（37）中并与所述边梁工艺边（9）挂接。

5.根据权利要求3所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述中型设备通过悬挂横梁（3）集成至少有两台，所述悬挂横梁（3）的两端分别伸入所述工艺口（37）中并与所述边梁工艺边（9）挂接。

6.根据权利要求5所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述悬挂横梁（3）包括加强筋（29）、横梁翼板（32）、横梁筋板（30）和安装翼板（34），所述横梁翼板（32）的两端与所述边梁工艺边（9）挂接；所述横梁筋板（30）设于所述横梁翼板（32）的底部并与所述横梁翼板（32）形成闭合的中空截面，所述安装翼板（34）自所述横梁翼板（32）的底部水平延伸；所述加强筋（29）设于所述横梁翼板（32）的顶部。

7.根据权利要求6所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述安装翼板（34）在所述横梁翼板（32）的长度方向上布设有多个；所述横梁筋板（30）的中空截面为向安装翼板（34）倾斜的直角梯形；所述横梁筋板（30）在所述横梁翼板（32）的长度大于所述横梁筋板（30）临近安装翼板（34）的长度。

8.根据权利要求1所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述布线空间（38）内设有制动管路（15）和线槽（16），所述制动管路（15）和线槽（16）安装在所述底架（36）的底部；所述线槽（16）临近底架（36）的纵向中心线H设置，所述制动管路（15）设于所述线槽（16）的两端。

9.根据权利要求1所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述设备模块包括小型设备模块，所述底架（36）的底部设有滑槽（24），所述小型设备模块与临近低压侧的滑槽（24）通过紧固件安装。

10.根据权利要求9所述的具有模块化车下设备集成结构的车辆，其特征在于，所述紧固件包括滑块（22）、螺栓（25）和螺母（23），所述滑块（22）插装于所述滑槽（24）中，所述螺栓（25）贯穿所述滑块（22）并延伸至所述滑槽（24）的外侧，该延伸的外侧端与所述螺母（23）连接，所述滑块（22）上设有用于限制螺栓（25）的头部转动的止转槽（27）。

Images