CN201484421U - 高速轨道车辆车体框架 - Google Patents

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王军
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丁叁叁
赵士忠
王万静
王学亮
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Abstract

本实用新型所述高速轨道车辆车体框架，整体采用中空薄壁铝合金型材板，型材断面设计为平滑的连续圆弧，适用于350公里以上速度级车体框架结构，满足高速轨道车辆使用的车体强度和刚度的设计要求，特别是在车顶与侧墙之间的顶部端角处采用宽度渐变的平滑圆弧过渡，以满足明线或隧道交会时对气动性能的要求。车体框架主要具有依次连接的车顶、侧墙、底架、边梁、以及连接车顶和侧墙的顶部端角。车顶、侧墙、顶部端角均采用数个相互插接的弧形中空型材板，底架采用数个相互插接的直线形中空型材板。顶部端角的内表面与外表面具有不同的弧度。在顶部端角的弧形顶点处，弧形中空型材板的断面宽度最大，在弧形顶点两侧的断面宽度逐渐减小。

Description

高速轨道车辆车体框架
技术领域
本实用新型涉及一种应用于高速轨道车辆的车体框架，属于机械制造领域。
背景技术
目前国内动车组的时速已达到300公里以上速度级，轨道车辆的高速运行必然产生兼顾车体刚性强度和轻量化结构的设计要求。
现有高速轨道车辆的轻型车体一般选用铝合金型材，铝合金型材普遍采用骨架外壳、薄型材单壳或中空双壳结构等。随着轨道车辆行驶速度的提升，中空铝合金型材内部为四边形结构，已不能满足高速度下车体的力学性能和焊接性能要求。
另外，现有车体框架在满足强度和刚度要求的同时，其整体外观轮廓更接近于立方体，因而未采取相应的端角圆弧过渡设计，无法满足350公里以上速度级时速对车体流线造型和空气动力学的使用要求。
当具有上述350公里以上速度级的高速轨道车辆，在正常的运营明线交会、以及隧道交会时会产生压力较高的交会压力波，形成车体框架气密载荷承受能力的极限值，现有的轻型车体显然无法满足此类特殊工况的使用要求。
实用新型内容
本实用新型所述高速轨道车辆车体框架，在于解决上述问题而整体采用中空薄壁铝合金型材板，型材断面设计为平滑的连续圆弧，既体现轻量化和气密搭接连接，又同时兼顾车体强度与刚性的统一。
本实用新型的设计目的在于，提供一种适用于350公里以上速度级车体框架结构，满足高速轨道车辆使用的车体强度和刚度的设计要求，特别是在车顶与侧墙之间的顶部端角处采用宽度渐变的平滑圆弧过渡，以满足明线或隧道交会时对气动性能的要求。
另一设计目的在于，实现车体框架各组成部分之间的气密性连接，满足高速运行时的轻量化设计、使用要求，以及解决连接部气密疲劳应力偏大的问题。
为实现上述设计目的，所述高速轨道车辆车体框架主要具有：
依次连接的车顶、侧墙、底架、边梁、以及连接车顶和侧墙的顶部端角。其中，
车顶、侧墙、顶部端角均采用数个相互插接的弧形中空型材板，底架采用数个相互插接的直线形中空型材板。
顶部端角的内表面与外表面具有不同的弧度。
在顶部端角的弧形顶点处，弧形中空型材板的断面宽度最大，在弧形顶点两侧的断面宽度逐渐减小。
如上述基本方案，所述车体框架整体上采用中空薄壁型材板相互插接或搭接的连接结构，在实现轻量化的前提下体现车体强度和刚度要求。
而且，车体顶部与两侧侧墙之间的端角处采取变截面的大圆弧过渡，此类变截面连接结构能够满足高速车辆交会时的气密强度。
为有效地解决侧墙下方边梁与底架之间的气密疲劳应力偏大的问题，可采取如下改进方案：
所述的底架包括有不处于同一垂直高度的端部底架和中部底架。
端部底架与边梁、中部底架与边梁分别搭接后进行组焊连接。
为进一步提高车体轻量化与刚性强度性能，所述的弧形中空型材板具有弧形的内板和外板，内板和外板之间设置有多个连续的斜筋板，相邻的斜筋板将弧形中空型材板的内腔分割成若干个三角形。
在所述弧形中空型材板相互连接的端部，设置有用于插接的插片。
在车顶与顶部端角、侧墙与顶部端角之间的弧形中空型材板连接端，设置有一对内外搭接的一对搭片。
为改善侧墙与底架之间的连接强度，可采取如下改进方案：
数个中空型材板依次插接后构成所述的边梁，所述型材板具有垂直于水平面的内板和弧形外板，在内板和外板之间设置有多个连续的斜筋板。
在边梁与侧墙的连接部，设置有焊接坡口；在边梁与设备舱裙板的连接部，设置有连接挂钩。
如上所述，本实用新型高速轨道车辆车体框架具有以下优点和有益效果：
1、车体框架整体采用中空薄壁铝合金型材板，型材断面设计为平滑的连续圆弧，以流线造型的外轮廓满足350公里以上速度级高速轨道车辆对空气动力学的要求。
2、车体框架能够体现轻量化与气密搭接连接，车体强度与刚性的设计要求。
3、在顶部端角处采用宽度渐变的平滑圆弧过渡，以满足高速轨道车辆在明线或隧道交会时对气动性能的要求。
4、实现了车体框架各组成部分之间的气密性连接，解决连接部气密疲劳应力偏大的问题。
附图说明
现结合以下附图对本实用新型做进一步地说明
图1是所述高速轨道车辆车体框架示意图；
图2是图1的剖面示意图；
图3是所述顶部端角的断面线型示意图；
图4是构成所述顶部端角的型材板结构示意图；
图5是所述端部、中部底架与边梁连接的对比示意图。
如图1至图5所示，车顶1，侧墙2，底架3，顶部端角4，边梁5，
端部底架10，中部底架11，
内板21，外板22，斜筋板23，插片24，搭片25，
内表面41，外表面42，
内板51，外板52，斜筋板53，连接挂钩54。
具体实施方式
实施例1，如图1至图5所示，所述高速轨道车辆车体框架主要具有：
依次连接的车顶1、侧墙2、底架3、边梁5，以及连接车顶1和侧墙2的顶部端角4。其中，
车顶1、侧墙2、顶部端角4均采用数个相互插接的弧形中空型材板，底架3采用数个相互插接的直线形中空型材板。
如图3所示，顶部端角4的内表面41与外表面42具有不同的弧度，内表面41所处弧度的半径为780毫米，外表面42所处弧度的半径为700毫米。
在顶部端角4的弧形顶点A，弧形中空型材板的断面宽度最大，在弧形顶点两侧的断面宽度逐渐减小。即以A点为中心线，顶部端角4的弧形断面向两侧渐窄过渡。
如图3和图4所示，所述的弧形中空型材板具有弧形的内板21和外板22，内板21和外板22之间设置有多个连续的斜筋板23，相邻的斜筋板23将弧形中空型材板的内腔分割成若干个三角形。
在所述弧形中空型材板相互连接的端部，设置有用于插接的插片24。
在车顶1与顶部端角4、侧墙2与顶部端角4之间的弧形中空型材板连接端，设置有一对内外搭接的一对搭片25。
如图5所示，所述的底架3包括有不处于同一垂直高度的端部底架10和中部底架11，端部底架10与边梁5、中部底架11与边梁5分别搭接后进行组焊连接。
边梁5由数个中空型材板依次插接后焊接连接而成，所述型材板具有垂直于水平面的内板51和弧形外板52，在内板51和外板52之间设置有多个连续的斜筋板53。
在边梁5与侧墙2的连接部设置有焊接坡口，在边梁5与设备舱裙板的连接部设置有连接挂钩54。
所述高速轨道车辆车体框架具有全新的整体圆弧外轮廓，车体框架的型材断面满足350公里以上速度级的高速运行要求。
顶部端角采取变宽断面结构，能够适应高速轨道车辆在明线、隧道交会时对气动性能的要求，能承受交会时所产生的压力较高的交会压力波的冲击，即气密载荷能达到±6000Pa以上。
底架3与边梁5采取搭接后再实施组焊的连接处理方式，能够解决连接部气密疲劳应力偏大的问题。

Claims (4)

1.一种高速轨道车辆车体框架，包括有依次连接的车顶(1)、侧墙(2)、底架(3)、边梁(5)、以及连接车顶(1)和侧墙(2)的顶部端角(4)，其特征在于：
车顶(1)、侧墙(2)、顶部端角(4)均采用数个相互插接的弧形中空型材板，底架(3)采用数个相互插接的直线形中空型材板，
顶部端角(4)的内表面(41)与外表面(42)具有不同的弧度；
在顶部端角(4)的弧形顶点处，弧形中空型材板的断面宽度最大，在弧形顶点两侧的断面宽度逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的高速轨道车辆车体框架，其特征在于：所述的底架(3)包括有不处于同一垂直高度的端部底架(10)和中部底架(11)，
端部底架(10)与边梁(5)、中部底架(11)与边梁(5)分别搭接后进行组焊连接。
3.根据权利要求1或2所述的高速轨道车辆车体框架，其特征在于：所述的弧形中空型材板具有弧形的内板(21)和外板(22)，内板(21)和外板(22)之间设置有多个连续的斜筋板(23)，相邻的斜筋板(23)将弧形中空型材板的内腔分割成若干个三角形；
在所述弧形中空型材板相互连接的端部，设置有用于插接的插片(24)；
在车顶(1)与顶部端角(4)、侧墙(2)与顶部端角(4)之间的弧形中空型材板连接端，设置有一对内外搭接的一对搭片(25)。
4.根据权利要求3所述的高速轨道车辆车体框架，其特征在于：数个中空型材板依次插接后构成所述的边梁(5)，所述型材板具有垂直于水平面的内板(51)和弧形外板(52)，在内板(51)和外板(52)之间设置有多个连续的斜筋板(53)，
在边梁(5)与侧墙(2)的连接部，设置有焊接坡口，
在边梁(5)与设备舱裙板的连接部，设置有连接挂钩(54)。
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