CN115246428B - 一种车辆底架结构及车体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆底架结构及车体结构，包括前端梁、2根底架边梁、设置在2根底架边梁之间的枕梁、连接前端梁和2根底架边梁的前端地板、连接2根底架边梁与枕梁的中间地板，以及与前端梁相连接的2根牵引梁，其结构特点是，所述前端梁的后方间隔、对称设有2个防爬器安装座，所述防爬器安装座包括纵向加强筋、盖板、横筋，所述盖板与横筋相连接，所述盖板、横筋与所述前端梁、前端地板共同围合形成管状结构，所述管状结构的两端分别与底架边梁、牵引梁相连接，所述纵向加强筋设在所述盖板与前端地板的连接处。本发明的车辆底架结构为车体提供足够的刚度和强度，在前端梁处可以进行车辆抬车复轨，使车辆救援、维修作业更方便高效。

Description

一种车辆底架结构及车体结构

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别是一种车辆底架结构及车体结构。

背景技术

由于轨道状况不佳、道岔闭合异常、列车失控、操作失误、天灾等原因，导致列车脱轨意外事故仍不时发生。发生脱轨事故如果不能迅速地将列车复轨，会严重影响作业的完成进度以及轨道的恢复通行。因此，如何高效完成列车复轨是保证铁路运输安全面临的最大问题之一。

对于列车脱轨并倾斜严重，且发生在隧道中时，侧倾的一侧往往与隧道之间的间隙非常小，空间非常有限，若利用底架边梁下方的枕内架车座进行顶升操作非常困难。而此时转向架拆卸和重装过程难度大，耗时长，在不拆卸转向架时利用枕外架车座进行顶升会给车体带来永久破坏的较大风险。在该场景下，车体的两端位置相对开阔，从端部方向(车辆运营方向，即隧道延伸方向)进行顶升、再横移的复轨操作最优救援方法。然而，由于列车前端的通常要设置司机室结构，并设有司机室侧门、侧窗等大型孔洞，且通长要适应列车的流线型造型，相比于非司机室端的端墙端，其长度更长，刚度更弱，在前端进行救援抬车时，往往容易导致车体发生永久变形，实施更困难。因此，出于车体结构强度限制等原因，目前并无类似车体结构及架车方法公开。

同时，车体耐碰撞安全性要求日益提高，集吸能与防爬功能为一体的防爬器为最常用的被动安全结构，其需要车体结构能承受较大的纵向和垂向载荷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种车辆底架结构及车体结构，该车辆底架结构及车体结构能减小防爬器后方区域，尤其是中间地板区域的应力集中，为车体提供足够的刚度和强度，可以在前端梁处进行车辆抬车复轨，使车辆救援、维修作业更方便高效。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种车辆底架结构，包括前端梁、2根底架边梁、设置在2根底架边梁之间的枕梁，以及与前端梁相连接的2根牵引梁，其结构特点是，所述前端梁的后方间隔、对称设有2个防爬器安装座，所述防爬器安装座设置在底架边梁、牵引梁之间，并与底架边梁、牵引梁相连接，所述前端梁、底架边梁、牵引梁与防爬器安装座形成盒状加强结构所述防爬器支撑座包括纵向加强筋、盖板、横筋，所述盖板与横筋相连接，所述盖板、横筋与所述前端梁、前端地板共同围合形成管状结构，所述管状结构的两端分别与底架边梁、牵引梁相连接，所述纵向加强筋设在所述盖板与前端地板的连接处。

本发明的车辆底架结构通过在前端梁的后方设置防爬器安装座，以提高车体对防爬器载荷的承受能力，且由前端梁、底架边梁、牵引梁与防爬器安装座形成盒状加强结构，从而使牵引梁、底架边梁、前端梁、防爬器安装座和司机室骨架构成了立体传力结构。一方面，防爬器安装座引导前端梁上的纵向载荷传递至底架边梁和牵引梁，减小防爬器后方区域，尤其是中间地板区域的应力集中，为车体提供足够的刚度和强度，在前端梁处可以进行车辆抬车复轨，使车辆救援、维修作业更方便高效。另一方面，使防爬器安装座具有较好的强度，保证防爬器安装的可靠性，使车体在发生碰撞时能够承受防爬器动作带来的较大纵向力和垂向力。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

车辆底架结构还包括连接前端梁和2根底架边梁的前端地板、连接2根底架边梁与枕梁的中间地板；所述防爬器安装座包括纵向加强筋、盖板、横筋，所述盖板与横筋相连接，所述盖板、横筋与所述前端梁、前端地板共同围合形成管状结构，所述管状结构的两端分别与底架边梁、牵引梁相连接，所述纵向加强筋设在所述盖板与前端地板的连接处。所述底架边梁与横筋的连接处还设有过渡筋板，以避免底架边梁和防爬器安装座的横筋之间的刚度突变。所述盖板上设有孔洞，孔洞设在靠近防爬器安装螺栓的位置，以便于防爬器安装螺栓的安装操作。

进一步的，每个防爬器安装座设有2根所述纵向加强筋，位于内侧的所述纵向加强筋与地板竖筋板对齐，位于外侧的所述纵向加强筋设置在所述底架边梁上，所述纵向加强筋在靠近所述横筋处的高度大于远离所述横筋、连接所述前端地板处的高度。优选的，2根所述纵向加强筋具有足够的板厚度，以得到更好的焊接工艺性能。纵向加强筋在横筋后方的高度急剧下降后缓慢过渡至前端地板，这样可以为防爬器安装结构提供足够的支撑，增强结构的稳定性，同时又可以引导载荷传递至底架边梁和牵引梁，减小位于后方的中间地板的应力集中。

进一步的，所述底架边梁包括长边梁、边梁连接板、短边梁，2根所述短边梁连接于所述前端梁的两端，所述长边梁通过所述边梁连接板与所述短边梁连接过渡，2根所述底架边梁之间的距离通过所述边梁连接板和短边梁在所述前端梁处收窄。由于车体流线型造型，底架结构在整体上在其前端处收窄。

进一步的，还包括水平筋槽、边梁加强筋、U形辅助梁，所述短边梁在靠近边梁连接板处开设有水平筋槽，所述水平筋槽从短边梁的底部向靠近地板方向向内凹陷设置；所述边梁加强筋连接所述水平筋槽与所述边梁连接板；所述U形辅助梁的两端与所述边梁连接板、短边梁的底部相连接，所述边梁加强筋位于所述U形辅助梁的U形截面结构中。通过U形辅助梁的设置，使得水平筋槽可以与边梁连接板焊接，同时也可以增加边梁加强筋，由此，在承受垂向载荷时，水平筋槽与边梁加强筋承担了一部分弯矩产生的剪切力和纵向拉压力，极大降低了短边梁底部的应力水平，同时，也增加了纵向的传力路径，同样有利于纵向承载。U形辅助梁可采用底架边梁加工而成，无需增加新的型材断面，减少型材开模成本。或者，U形辅助梁使用单独的型材断面，对其板厚适当加大，有利于降低局部应力水平。

进一步的，所述长边梁在靠近边梁连接板处设有L型支撑，所述L型支撑的纵向截面为三角形，所述L型支撑的前端与所述边梁连接板相连接，L型支撑倾斜过渡至其后端与所述长边梁的内侧相连接；所述L型支撑的上端与边梁设备悬挂筋相连接、下端与所述长边梁的下表面相连接。通过L型支撑的设置，改善了底架边梁的过渡区域由底架边梁错边引起的结构不连续性。

进一步的，所述前端梁上设有2个竖直布置的端梁加强盒，2个所述端梁加强盒的顶部与司机室骨架的2根的前端立柱相连接，2个所述端梁加强盒的后端与2根牵引梁相连接，2个所述端梁加强盒的底端分别设有端梁架车座。司机室骨架的前端立柱与牵引梁通过端梁加强盒对齐设置，二者连接在前端梁上，形成竖直方向的闭环传力构。

进一步的，所述前端梁由中空型材制成，所述前端梁上靠近2个所述防爬器安装座处开设有2个安装孔，所述安装孔的位置设有加强管，所述加强管的两端分别与所述前端梁的型材两侧外表面焊接。安装孔用于固定防爬器的安装螺栓，通过在安装孔的位置设置加强管，可以加强前端梁中空型材的横向承载能力，增加前端梁的刚度，使之足以承受安装防爬器的螺栓的预紧载荷，避免产生安装螺栓预紧压溃型材的问题。

进一步的，司机室骨架的侧门门框设在所述底架边梁的上方，并与所述底架边梁相连接，进一步加强立体传力结构在竖直方向上的承载能力。

基于同一种发明构思，本发明还提出一种车体结构，包括车顶、侧墙、司机室骨架、端梁架车座、车辆底架结构，所述司机室骨架包括前端立柱、侧门门框，所述车辆底架结构为如前所述的车辆底架结构，2根所述前端立柱与所述车辆底架结构的2根所述牵引梁分别连接至所述前端梁上，所述侧门门框设在所述底架边梁的上方，并与所述底架边梁相连接。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1)本发明通过在前端梁后方、由前端梁、底架边梁、牵引梁与防爬器安装座形成盒状加强结构，使防爬器安装座引导前端梁上的纵向载荷传递至底架边梁和牵引梁，减小防爬器后方区域，尤其是中间地板区域的应力集中，为车体提供足够的刚度和强度，在前端梁处可以进行车辆抬车复轨，使车辆救援、维修作业更方便高效。

2)本发明通过在短边梁的过渡连接侧铣掉局部型腔，增加短边梁与边梁连接板的横向焊缝，同时增加T型筋板(即边梁加强筋)进行加强，并用U形辅助梁进行密封，使该部位结构具有很好的垂向抗弯能力，为列车前端梁抬车的实现打下基础，解决了传统列车在底架边梁的收窄过渡区域受垂向载荷时易出现应力集中并超标的问题。

3)本发明通过盖板、横筋与所述前端梁、前端地板共同围合形成呈管状结构的防爬器安装结构，具有较好的刚度和强度，保证了防爬器安装的可靠性，使车体在发生碰撞时能够承受防爬器动作带来的较大纵向力和垂向力，同时使列车前端在进行顶升时不易变形。

4)本发明通过在前端梁中设置加强管，可以加强前端梁中空型材的横向承载能力，增加前端梁的刚度，使之足以承受安装防爬器的螺栓的预紧载荷，避免产生安装螺栓预紧压溃型材的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明的车体结构一实施例的结构示意图。

图2为本发明的车辆底架结构一实施例的俯视图。

图3为本发明的防爬器安装座一实施例的结构示意图。

图4为本发明的防爬器安装结构一实施例的横向剖视图。

图5为图4的局部放大视图。

图6为本发明的防爬器安装结构一实施例的纵向剖视图。

图7为本发明的底架边梁(未安装U形辅助梁)一实施例的局部结构示意图。

图8为本发明的底架边梁(安装U形辅助梁)一实施例的局部结构示意图。

图9为本发明的车体结构端部抬车复轨的俯视示意图。

图10为本发明的车体结构端部抬车复轨的侧视示意图。

附图标记：

1-车顶；2-侧墙；3-司机室骨架；4-端梁架车座；5-车辆底架结构；6-防爬器；200-转向架；300-救援车；301-抬升杆；302-移动机构

31-前端立柱；32-侧门门框；

51-前端梁；52-防爬器安装座；53-底架边梁；54-前端地板；55-中间地板；56-枕梁；57-牵引梁；58-边梁加强筋；59-过渡筋板；

511-端梁加强盒； 512-加强管；

521-纵向加强筋； 522-盖板； 523-横筋；

53a-设备悬挂筋；531-长边梁；532-短边梁；532a-水平筋槽；533-边梁连接板；533a-焊缝；534-U形辅助梁；535-L型支撑；535a-水平筋板；535b-竖直筋板；

541-地板竖筋板；

571-牵引梁斜筋。

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，下面将结合实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1、图2所示，本发明至少一个实施例提供一种车辆底架结构，包括前端梁51、2根底架边梁53、设置在2根底架边梁53之间的枕梁56、连接前端梁51和2根底架边梁53的前端地板54、连接2根底架边梁53与枕梁56的中间地板55，以及与前端梁51相连接的2根牵引梁57，所述前端梁51的后方间隔、对称设有2个防爬器安装座52。

所述前端梁51上设有2个竖直布置的端梁加强盒511，2个所述端梁加强盒511的顶部与司机室骨架3的2根的前端立柱31相连接，2个所述端梁加强盒511的后端与2根牵引梁57相连接，2个所述端梁加强盒511的底端分别设有端梁架车座4。司机室骨架3的侧门门框32设在所述底架边梁53的上方，并与所述底架边梁53相连接。司机室骨架3的前端立柱31与牵引梁57通过端梁加强盒511对齐设置，二者连接在前端梁51上，形成竖直方向的闭环传力构。

如图3所示，所述防爬器安装座52包括纵向加强筋521、盖板522、横筋523，所述盖板522与横筋523相连接，所述盖板522、横筋523与所述前端梁51、前端地板54共同围合形成管状结构，所述管状结构的两端分别与短边梁532、牵引梁斜筋571相连接，所述纵向加强筋521设在所述盖板522与前端地板54的连接处。所述底架边梁53与横筋523的连接处还设有过渡筋板59，以避免底架边梁53和防爬器安装座52的横筋523之间的刚度突变。所述盖板522上在靠近螺栓的位置设有孔洞，以便于防爬器螺栓的安装操作。

结合图6，每个防爬器安装座52设有2根所述纵向加强筋521，位于内侧的所述纵向加强筋521与地板竖筋板541对齐，位于外侧的所述纵向加强筋521设置在所述底架边梁53上。优选的，2根所述纵向加强筋521具有足够的板厚度，以得到更好的焊接工艺性能。结合图3，所述纵向加强筋521在靠近所述横筋523处的高度大于远离所述横筋523、连接所述前端地板54处的高度。纵向加强筋521在横筋523后方的高度急剧下降后缓慢过渡至前端地板54，这样可以为防爬器安装结构提供足够的支撑，增强结构的稳定性，同时又可以引导载荷传递至底架边梁53和牵引梁57，减小位于后方的中间地板55的应力集中。

结合图4、图5，所述前端梁51由中空型材制成，所述前端梁51上靠近所述防爬器安装座52的位置开设有用于防爬器螺栓安装的2个安装孔，防爬器6通过螺栓安装在前端梁51上，并与防爬器安装座52固定连接。优选的，在安装孔的位置设有加强管512，所述加强管512的两端分别与所述前端梁51的型材两侧外表面焊接。如此，可以加强前端梁51中空型材的横向承载能力，增加前端梁51的刚度，使其足以承受安装防爬器的螺栓的预紧载荷。

如图2所示，所述底架边梁53包括长边梁531、边梁连接板533、短边梁532，2根所述短边梁532连接于所述前端梁51的两端，所述长边梁531通过所述边梁连接板533与所述短边梁532连接过渡，2根所述底架边梁53之间的距离通过所述边梁连接板533和短边梁532在所述前端梁51处收窄。由于车体流线型造型，车辆底架结构5在整体上在其前端处收窄。

如图7所示，所述短边梁532在靠近边梁连接板533处开设有水平筋槽532a，所述水平筋槽532a从短边梁532的底部向靠近地板方向向内凹陷设置；所述边梁加强筋58连接所述水平筋槽532a与所述边梁连接板533。通过在短边梁的过渡连接侧铣掉局部型腔，增加短边梁与边梁连接板的横向焊缝533a，同时增加T型筋板(即边梁加强筋)进行加强，并用U形辅助梁进行密封，使该部位结构具有很好的垂向抗弯能力，为列车前端梁抬车的实现打下基础。

如图8所示，所述U形辅助梁534的两端与所述边梁连接板533、短边梁532的底部相连接，所述边梁加强筋58位于所述U形辅助梁534的U形截面结构中。通过U形辅助梁534的设置，使得水平筋槽532a可以与边梁连接板533焊接，同时也可以增加边梁加强筋58，由此，在承受垂向载荷时，水平筋槽532a与边梁加强筋58承担了一部分弯矩产生的剪切力和纵向拉压力，极大降低了短边梁532底部的应力水平，同时，也增加了纵向的传力路径，同样有利于纵向承载。优选的，U形辅助梁534可采用底架边梁53加工而成，无需增加新的型材断面，减少型材开模成本。或者，U形辅助梁534使用单独的型材断面，对其板厚适当加大，有利于降低局部应力水平。

如图8所示，所述长边梁531在靠近边梁连接板533处设有L型支撑535，所述L型支撑535包括水平筋板535a、竖直筋板535b。所述L型支撑535的纵向截面为三角形，所述L型支撑535的前端与所述边梁连接板533相连接，L型支撑535倾斜过渡至其后端与所述长边梁531的内侧相连接；所述L型支撑535的上端与设备悬挂筋53a相连接、下端与所述长边梁531的下表面相连接。通过L型支撑535的设置，改善了底架边梁53的过渡区域由底架边梁53错边引起的结构不连续性。

基于同一种发明构思，本发明还提出一种车体结构，如图1所示，包括车顶1、侧墙2、司机室骨架3、端梁架车座4、车辆底架结构5，所述司机室骨架3包括前端立柱31、侧门门框32，所述车辆底架结构5为如前所述的车辆底架结构5，2根所述前端立柱31与所述车辆底架结构5的2根所述牵引梁57分别连接至所述前端梁51上，所述侧门门框32设在所述底架边梁53的上方，并与所述底架边梁53相连接。

图9、图10为本发明的车梯结构在端部抬车复轨的俯视图、侧视图。在当转向架200等设备完成拆卸时，在救援空间和设备允许条件下，可使用救援车300进行救援操作。即打开救援车300的抬升杆301对被救援车辆的前端进行稳固，并对不顶升一端的转向架轮对双向安装止轮器。救援车300的两个抬升杆301分别作用在两个端梁架车座4，抬升杆301动作，将列车低位一侧进行抬升，直至车辆水平。在列车顶升至平衡状态后，再采用移动机构302进行列车横移，移动至轨道中心，并下落至事先放置在轨道上的转向架200，实现列车复轨。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种车辆底架结构，包括前端梁(51)、2根底架边梁(53)、设置在2根底架边梁(53)之间的枕梁(56)，以及与前端梁(51)相连接的2根牵引梁(57)，其特征在于，所述前端梁(51)的后方间隔、对称设有2个防爬器安装座(52)，所述防爬器安装座(52)设置在底架边梁(53)、牵引梁(57)之间，并与底架边梁(53)、牵引梁(57)相连接，所述前端梁(51)、底架边梁(53)、牵引梁(57)与所述防爬器安装座(52)形成盒状加强结构；所述前端梁(51)上设有2个竖直布置的端梁加强盒(511)，2个所述端梁加强盒(511)的顶部与司机室骨架(3)的2根前端立柱(31)相连接，2个所述端梁加强盒(511)的后端与2根牵引梁(57)相连接。

2.根据权利要求1所述的车辆底架结构，其特征在于，还包括连接前端梁(51)和2根底架边梁(53)的前端地板(54)、连接2根底架边梁(53)与枕梁(56)的中间地板(55)；所述防爬器安装座(52)包括纵向加强筋(521)、盖板(522)、横筋(523)，所述盖板(522)与横筋(523)相连接，所述盖板(522)、横筋(523)与所述前端梁(51)、前端地板(54)共同围合形成管状结构，所述管状结构的两端分别与底架边梁(53)、牵引梁(57)相连接，所述纵向加强筋(521)设在所述盖板(522)与前端地板(54)的连接处，所述底架边梁(53)与横筋(523)的连接处还设有过渡筋板(59)，所述盖板(522)上设有孔洞。

3.根据权利要求2所述的车辆底架结构，其特征在于，每个防爬器安装座(52)设有2根所述纵向加强筋(521)，位于内侧的所述纵向加强筋(521)与地板竖筋板(541)对齐，位于外侧的所述纵向加强筋(521)设置在所述底架边梁(53)上，所述纵向加强筋(521)在靠近所述横筋(523)处的高度大于远离所述横筋(523)、连接所述前端地板(54)处的高度。

4.根据权利要求1所述的车辆底架结构，其特征在于，所述底架边梁(53)包括长边梁(531)、边梁连接板(533)、短边梁(532)，2根所述短边梁(532)连接于所述前端梁(51)的两端，所述长边梁(531)通过所述边梁连接板(533)与所述短边梁(532)连接过渡，2根所述底架边梁(53)之间的距离通过所述边梁连接板(533)和短边梁(532)在所述前端梁(51)处收窄。

5.根据权利要求4所述的车辆底架结构，其特征在于，还包括水平筋槽(532a)、边梁加强筋(58)、U形辅助梁(534)，所述短边梁(532)在靠近边梁连接板(533)处开设有水平筋槽(532a)，所述水平筋槽(532a)从短边梁(532)的底部向靠近地板方向向内凹陷设置；所述边梁加强筋(58)连接所述水平筋槽(532a)与所述边梁连接板(533)；所述U形辅助梁(534)的两端与所述边梁连接板(533)、短边梁(532)的底部相连接，所述边梁加强筋(58)位于所述U形辅助梁(534)的U形截面结构中。

6.根据权利要求4所述的车辆底架结构，其特征在于，所述长边梁(531)在靠近边梁连接板(533)处设有L型支撑(535)，所述L型支撑(535)的纵向截面为三角形，所述L型支撑(535)的前端与所述边梁连接板(533)相连接，L型支撑(535)倾斜过渡至其后端与所述长边梁(531)的内侧相连接；所述L型支撑(535)的上端与设备悬挂筋(53a)相连接、下端与所述长边梁(531)的下表面相连接。

7.根据权利要求1所述的车辆底架结构，其特征在于，2个所述端梁加强盒(511)的底端分别设有端梁架车座(4)。

8.根据权利要求1所述的车辆底架结构，其特征在于，所述前端梁(51)由中空型材制成，所述前端梁(51)上靠近2个所述防爬器安装座(52)处开设有2个安装孔，所述安装孔的位置设有加强管(512)，所述加强管(512)的两端分别与所述前端梁(51)的型材两侧外表面焊接。

9.根据权利要求1所述的车辆底架结构，其特征在于，司机室骨架(3)的侧门门框(32)设在所述底架边梁(53)的上方，并与所述底架边梁(53)相连接。

10.一种车体结构，包括车顶(1)、侧墙(2)、司机室骨架(3)、端梁架车座(4)、车辆底架结构(5)，所述司机室骨架(3)包括前端立柱(31)、侧门门框(32)，其特征在于，所述车辆底架结构(5)为根据权利要求1～9任一所述的车辆底架结构(5)，2根所述前端立柱(31)与所述车辆底架结构(5)的2根所述牵引梁(57)分别连接至所述前端梁(51)上，所述侧门门框(32)设在所述底架边梁(53)的上方，并与所述底架边梁(53)相连接。