專利名稱：高速軌道車輛車體的側頂結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種應用于高速軌道車輛的車體結構改進，重點針對側頂結構及其鋁合金型材板的結構優化，屬于機械制造領域。
背景技術：
目前國內動車組的運營時速已達到380公里速度級，軌道車輛的高速運行必然產生兼顧車體強度、剛度和輕量化結構的設計要求。現有高速軌道車輛的輕量化車體一般由鋁合金材料組焊而成，鋁合金材料普遍采用骨架外殼組焊、薄壁單殼型材和中空雙殼型材結構等。隨著高速軌道車輛運行速度的提升，軌道車輛在過隧道、高速交會吋，氣動載荷導致車體變形過大問題，已不能滿足高速度下車體的力學性能要求。因此在強度、剛度及車體輕量化性能上尚無法達到統一，在實現高速車輛車體的設計和使用上還存在著一定的難點。針對軌道車輛速度的提高，也相應地帶來車頂外側傳入客室內的氣動噪聲量加大，已明顯地影響到乘客的乘坐舒適性。另外，對于搭建連接輕量化車體框架來說，也存在著連接結構復雜、連接后易發生變形等實際問題。
發明內容
本發明所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，在于解決上述現有技術問題而采用薄壁中空鋁合金型材，型材內腔被分割成不規則的多邊形，兩端通過簡易搭接或插接的連接結構以后形成側頂與車頂的組焊安裝構造特征。本發明的目的在于，實現ー種輕量化側頂結構，在達到剛度和強度參數要求的前提下，實現車體輕量化設計和優化的焊接、力學性能。在軌道車輛高速交會、過隧道運行環境下，減小車體變形量。另ー發明目的在于，在針對軌道車輛速度的提升，減少從車體側頂的外側傳入客室內部的氣動噪聲量，以相應地提高乘坐舒適性。為實現上述發明目的，所述高速軌道車輛車體的側頂結構，在車體橫向方向上分別與車體的車頂、側墻連接，側頂結構由若干個薄壁中空鋁合金型材板依次連接并組焊而成。與現有技術的區別之處在于，側頂結構的外表面為圓弧面，其型材斷面寬度沿圓弧面頂點向兩側車頂、側墻逐漸地變小。側頂結構的外表面兩端，分別與車頂、側墻的外表面圓弧過渡。如上述基本方案，側頂結構具有輕量化結構特征，其剛度和強度參數較高，在其外表面圓弧頂點處具備最大的型材斷面寬度，使得整個側頂結構在高速運行狀態下發生交會和過隧道時，能夠最大程度地接受氣壓沖擊而達到減小車體變形量的效果。
針對構成側頂結構的薄壁中空鋁合金型材板的改進措施如下
薄壁中空鋁合金型材板，通過擠壓エ藝而形成一體式結構，其具有弧形斷面的內板和外板，外板分別與車頂、側墻的外表面呈弧形過渡連接。在內板和外板之間設置有多個連續的斜筋板，斜筋板將薄壁中空鋁合金型材板的內腔分割成若干個多邊形。在薄壁中空鋁合金型材板的兩端分別設置有，用于相互之間進行插接的內、外插片。如上改進方案，構成側頂結構的薄壁中空鋁合金型材板，具有輕量化中空結構，而且內板、外板可根據車體斷面整體造型選擇不同角度的弧形構造。內、外板之間的內腔被斜筋板分割成多邊形，可以是三角形、菱形、矩形等，其中三角形通常是較為穩定的一種結構，三角形可以等腰三角形或等邊三角形等。對于側頂結構與車頂之間的連接方式，可以選擇先搭接再焊接的方式。 即所述側頂結構的側端部設置有，用干與車頂進行搭接的ー對搭片。在所述內板的內側設置有若干個連接滑槽，連接滑槽位于2個相鄰斜筋板的連接頂點處。連接滑槽主要用于在高速軌道車輛的側頂內側吊掛內裝墻板等部件，在相鄰斜筋板的連接頂點處具有較高的剛性與強度。為進ー步優化型材板自身的強度指標，所述斜筋板與內板、斜筋板與外板的連接部的型材厚度，大于內板、外板其他部位的型材厚度。為改善型材插接后的焊接性能，2個所述的薄壁中空鋁合金型材板相互插接后，在內、外插片之間形成ー個呈60° -80°的焊接坡ロ，這樣可以達到較高的力學和焊接性能要求。為提高在高速運行狀態下發生交會和過隧道時，型材板具有良好的抗沖擊能力車體強度與剛度，多個連續的斜筋板將薄壁中空鋁合金型材板的內腔分割成若干個連續的三角形。相鄰2個斜筋板的長度比例在I : (O. 8-1. 3)之間。如上所述，本發明高速軌道車輛車體的側頂結構具有以下優點I、采用ー種輕量化側頂結構，在達到剛度和強度參數要求的前提下，實現車體輕量化設計和優化的焊接、力學性能，符合高速運行狀態下的結構設計要求。2、解決軌道車輛在高速交會、過隧道運行環境下，車體發生較大變形量的問題。3、適應于軌道車輛較高的時速，減少從車體側頂的外側傳入客室內部的氣動噪聲量，以相應地提高乘坐舒適性。
現結合以下附圖對本發明做進ー步地說明。圖I是所述高速軌道車輛車體框架的部分結構示意圖；圖2是高速軌道車輛車體的側頂結構剖面示意圖；圖3是薄壁中空鋁合金型材板的示意圖；如圖I至圖4所示，內板I，外板2，斜筋板3，插片4，連接部5，焊接坡ロ 6，連接滑槽7，搭片8，車頂9，側頂10，側墻11，薄壁中空鋁合金型材板20，圓弧面頂點30。
具體實施例方式實施例1，結合圖I所示，高速軌道車輛的車體框架，主要由車頂9、側頂10、側墻11和底架(圖中未示出)所依次連接組成，車頂9兩側端分別連接側頂10，側頂10向下連接側墻11，側墻11再向下連接底架等結構。在圖I中，由若干個薄壁中空鋁合金型材板20相互插接、組焊后形成側頂10，側頂10再與車頂9進行插接組焊。如圖2和圖3所示，高速軌道車輛車體的側頂結構中，薄壁中空鋁合金型材板20通過擠壓エ藝而形成一體式結構。其中，具有整體內、外圓弧面的內板I和外板2，在內板I和外板2之間設置有多個連續的斜筋板3。在薄壁中空鋁合金型材板20相互連接的端部，設置有ー對內外插接的插片4。在側頂10與車頂9的連接部設置有一對搭接的搭片8。 在內板I的內側設置有若干個連接滑槽7，滑槽設置在2個相鄰斜筋板3的連接頂點處。斜筋板3與內板I、或與外板2的連接部5的型材厚度，大于內板I或外板2的其他部位。兩個相鄰薄壁中空鋁合金型材板20相互插接后，插片4之間形成ー個呈70°的焊接坡ロ 6。
在內板I和外板2之間連續的斜筋板3將型材板內腔分割成若干個三角形。在連續的斜筋板3分割成的三角形中，相鄰斜筋板3的長度比例在I : I. I。所述外板2的外表面為圓弧面，并分別與車頂9、側墻11的外表面圓弧過渡。側頂10在車體橫向方向上的外表面整體為圓弧面，其型材斷面寬度沿圓弧面頂點30向兩側車頂9、側墻11逐漸地變小，圓弧面頂點30即為型材斷面最寬處。側頂10整體的外圓弧面兩端，分別與車頂9、側墻11的外表面圓弧過渡。
權利要求
1.一種高速軌道車輛車體的側頂結構，在車體橫向方向上分別與車頂(9)、側墻(11)連接，側頂結構由若干個薄壁中空鋁合金型材板(20)依次連接并組焊而成，其特征在于 所述側頂結構的外表面為圓弧面，側頂結構的型材斷面寬度沿圓弧面頂點(30)向兩偵_頂(9)、側墻(11)逐漸地變小； 所述側頂結構的外表面兩端，分別與車頂(9)、側墻(11)的外表面圓弧過渡。
2.根據權利要求I所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于所述的薄壁中空鋁合金型材板(20)，通過擠壓工藝而形成一體式結構，其具有弧形斷面的內板(I)和外板⑵， 外板(2)分別與車頂(9)、側墻(11)的外表面呈弧形過渡連接， 在內板(I)和外板(2)之間設置有多個連續的斜筋板(3)，斜筋板(3)將薄壁中空鋁合金型材板(20)的內腔分割成若干個多邊形； 在薄壁中空鋁合金型材板(20)的兩端分別設置有，用于相互之間進行插接的內、外插片⑷。
3.根據權利要求2所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于所述側頂結構的側端部設置有，用于與車頂(9)進行搭接的一對搭片(8)。
4.根據權利要求2或3所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于在所述內板(I)的內側設置有若干個連接滑槽(7)，連接滑槽(7)位于2個相鄰斜筋板(3)的連接頂點處。
5.根據權利要求2或3所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于所述斜筋板⑶與內板(I)、斜筋板⑶與外板⑵的連接部(5)的型材厚度，大于內板(I)、外板(2)其他部位的型材厚度。
6.根據權利要求5所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于2個薄壁中空鋁合金型材板(20)相互插接后，在內、外插片(4)之間形成一個60° -80°的焊接坡口(6)。
7.根據權利要求6所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于多個連續的斜筋板(3)，將薄壁中空鋁合金型材板(20)的內腔分割成若干個連續的三角形。
8.根據權利要求7所述的高速軌道車輛車體的側頂結構，其特征在于在所述內板(I)和外板(2)之間，相鄰2個斜筋板(3)的長度比例在I : (0. 8-1. 3)之間。
全文摘要
本發明所述高速軌道車輛車體的側頂結構，采用薄壁中空鋁合金型材，型材內腔被分割成不規則的多邊形，兩端通過簡易搭接或插接的連接結構以后形成側頂與車頂的組焊安裝構造特征。側頂結構在車體橫向方向上分別與車頂、側墻連接，側頂結構由若干個薄壁中空鋁合金型材板依次連接并組焊而成。側頂結構的外表面為圓弧面，其型材斷面寬度沿圓弧面頂點向兩側車頂、側墻逐漸地變小。側頂結構的外表面兩端，分別與車頂、側墻的外表面圓弧過渡。側頂結構具有輕量化結構特征，其剛度和強度參數較高，在外表面圓弧頂點處具備最大的型材斷面寬度，使得整個側頂結構在高速運行狀態下發生交會和過隧道時，能夠最大程度地接受氣壓沖擊而達到減小車體變形量效果。
文檔編號B61D17/08GK102673586SQ20111006536
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月17日 優先權日2011年3月17日
發明者丁叁叁, 劉作琪, 周建樂, 楊則云, 王寶金, 鄧小軍, 馬云雙, 龔明 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司, 鐵道部運輸局