CN112141143B - 一种虚拟轨道列车车体结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟轨道列车车体结构，包括底架、侧墙、端墙、车顶，其特征在于：所述底架还包括轮区拱梁，所述轮区拱梁设置在低地板区骨架与一位端底架、二位端底架之间，形状是与车轮外轮廓匹配的拱形，所述侧墙钢骨架结构在车轮位置上侧设置轮区斜撑，所述每个车轮上侧的轮区斜撑之间设置横梁，所述侧墙钢骨架外侧固定外饰板，所述侧墙外饰板的车轮位置设有拱形开口，所述端墙包括左、右挡板、上侧横梁和墙板，所述上侧横梁两侧与侧墙固定连接，上侧与车顶铝型材固定连接，左、右挡板固定连接两侧侧墙，所述墙板固定连接在左、右挡板、上侧横梁外侧。悬架与车体间通过底架上的拱梁、过渡梁，将力连续传递至车体主结构，改善了力传导路径。

Description

一种虚拟轨道列车车体结构

技术领域

本发明属于公共路权运行环境下非轮轨接触导向运输领域，尤其是涉及一种虚拟轨道列车车体结构。

背景技术

目前城市轨道交通主要有地铁车、有轨电车、轻轨车等，虽然各有独特优势，但与道路公共交通相比投资大、运营成本高、建设周期长，同时轨道具有专用性。为满足路线建设成本低、地面资源占用少、市内交通压力低、绿色环保等需求，新一代虚拟轨道列车应运而生。虚拟轨道列车具有中低运量系统，且兼具有轨电车和公共汽车两者的优点，无须铺设钢轨，不破坏路面，全列由多节车厢铰接组成，具有轨迹跟随能力，可实现自动导向，采用全电驱动新型胶轮列车系统，沿用部分轨道车辆应用技术，具有项目建设周期短，基础设施投资小，调度灵活的特点，是兼顾运能与成本全新的中运量交通系统解决方案。

车体是虚拟轨道列车的主要承载部件，在运行过程中，要承受各种设备载荷以及运行中纵向、横向和垂向冲击载荷的作用力，因此必须具有足够的强度和刚度，保证列车运行的安全性和平稳性，同时为各系统集成提供空间与支撑。由于虚拟轨道列车以胶轮替代传统轨道车辆的转向架在普通公路上行驶，车体承载结构所受载荷条件、运行工况等与运行在钢轨上的轨道车辆车体有着明显不同，而这一类车体承载结构尚无成熟案例。提出基于轻量化前提下适应虚拟轨道列车的车体结构具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种虚拟轨道列车车体结构，满足虚拟轨道列车对车体的承载需求、各系统接口的集成需求，同时保证车体受力传导连续、结构合理，和轻量化。

为实现上述发明目的，本发明提供一种虚拟轨道列车车体结构，包括底架、侧墙、端墙、车顶，所述底架包括一位端底架、二位端底架、低地板区骨架，所述一位端底架、二位端底架、低地板区骨架和侧墙的主体采用“交圈”布置的桁架式钢骨架结构，所述车顶为自带安装滑槽的铝型材结构，其特征在于：所述底架还包括轮区拱梁，所述轮区拱梁设置在低地板区骨架与一位端底架、二位端底架之间，形状是与车轮外轮廓匹配的拱形，所述侧墙钢骨架结构在车轮位置上侧设置轮区斜撑，所述每个车轮上侧的轮区斜撑之间设置横梁，所述侧墙钢骨架外侧固定外饰板，所述侧墙外饰板的车轮位置设有拱形开口，所述端墙包括左、右挡板、上侧横梁和墙板，所述上侧横梁两侧与侧墙固定连接，上侧与车顶铝型材固定连接，左、右挡板固定连接两侧侧墙，所述墙板固定连接在左、右挡板、上侧横梁外侧。悬架与车体间通过底架上的拱梁、过渡梁，将力连续的传递至车体主结构，改善了力传导路径。

所述轮区拱梁包括钢管连接而成的拱形边梁和连接在两个所述拱形边梁间的多个小横梁，其中拱形边梁上部并排连接多个小横梁，既适应轮对安装、摆角和高度升降需求，又保证车体强度，同时上侧多个小横梁保证拱梁上侧强度，适应车体承载需求。

所述每个轮区拱梁位于车体内侧的拱形边梁内设有过渡梁，一方面增加轮区拱梁的强度，另一方面连接悬架。

所述底架还包括多个悬架接口安装座，所述多个悬架接口安装座设置在轮区拱梁处的过渡梁或低地板区骨架上，作为悬架与车体的连接接口。

所述虚拟轨道列车车体结构还包括连接板，所述连接板一端紧固连接在端墙的上侧横梁下侧，一端紧固连接车顶铝型材端部，端墙与车顶固定连接后再用连接板加固连接，增加连接的牢固性。

所述车顶还包括封板，所述封板固定连接在车顶两端的铝型材端部，封板外侧连接所述端墙上侧横梁，封板主要用于封堵车顶型材的型腔以及连接端墙。

本发明的车体结构，创新地采用多材料混合应用方案。相比单一金属材料结构，有效提高了材料性能利用率，提高了结构轻量化程度和设计灵活性，同时符合虚拟轨道列车对车体的承载需求、各系统接口的集成需求。

本发明的车体结构，在布置轮区拱梁情况下通过合理布置桁架式钢骨架，使用多种连接方式实现力传导的连续性，避免应力集中与局部受力过大。悬架与车体间通过底架上的拱梁、过渡梁，将力连续的传递至车体主结构，最大限度的改善力传导路径。同时，结构形式简洁规整，可极大的简化车辆生产制造流程。

附图说明

图1为本发明车体结构轴测图；

图2为本发明车体结构半剖视图；

图3为本发明底架组成示意图；

图4为本发明轮区拱梁局部视图；

图5为本发明侧墙组成示意图；

图6为本发明端墙组成示意图；

图7为本发明车顶组成示意图；

图8为本发明侧墙与车顶间连接结构示意图；

图9为本发明端墙与车顶间连接结构示意图。

其中：1-底架、2-侧墙、3-端墙、4-车顶、5、结构胶、6-紧固件

101-一位端底架、102-轮区拱梁、103-低地板区骨架、104-二位端底架、105-铰接支座、106-悬架接口安装座、107-过渡梁

201-侧墙上边梁、202-门上横梁、203-主立柱、204-窗上横梁、205-窗下横梁、206-复合板外皮、207-轮区斜撑、208-外板补强、209-小立柱、210-连接横梁

301-上侧横梁、302-连接板、303-墙板、304-挡板

401-车顶铝型材、402-密封框、403-封板

具体实施方式

参照图1、图2，本发明所述的车体结构主要包括：底架1、侧墙2、端墙3、车顶4。

参照图3和图4，本发明所述的底架1主要包括：一位端底架101、轮区拱梁102、低地板区骨架103、二位端底架104、铰接支座105、悬架接口安装座106。一位端底架101、二位端底架104采用高强度桁架式钢骨架结构，主要使用了槽型钢材、方型钢管，横梁上设置有减轻孔；横梁间通过槽型纵梁连接；骨架高低平面间通过槽型、方型立柱支撑；横梁、纵梁、立柱的合理布置与焊接形成了交圈”布置的桁架式钢骨架结构，实现了封闭的力传导路径，起到了车上附件承载以及增加端底架整体刚度作用。一位端底架101端部采用车体横向内收、车体垂向抬升的布置方式，除满足列车头罩外形与安装要求外，其抬升角也可适应各种复杂路况。每个轮区拱梁102由方型钢管首尾相接焊接而成的两个拱形边梁，两个拱形边梁间焊接小横梁，其中拱形边梁上部并排连接多个小横梁，所述两个拱形边梁位于车体内侧的拱形边梁内设有过渡梁107。一位端底架101、二位端底架104、低地板区骨架103连接成整体底架，主要承受由悬架空簧传递而来的垂向载荷，同时将受力传递至一位端底架101、二位端底架104、低地板区骨架103。低地板区骨架103主要使用了槽型钢材的横梁、纵梁、边梁依次焊接而成；横梁上设置有减轻孔以实现减重；低地板区骨架103为底架1的低地板区域，骨架布置平整简洁，距离路面高度小于300mm，最大限度的提高客室低地板区占比，同时也方便了客室设施布置及乘客上下车辆。悬架接口安装座106设置在所述过渡梁107和轮对中间的低地板区骨架上，采用锻钢材料，设有与悬架接口螺栓匹配的通孔，以实现悬架叉臂的安装固定与载荷传递。铰接支座105采用锻钢材料，焊接于二位端底架104的端梁上，为车辆间铰接支撑机构提供安装座。

参照图5，本发明所述的侧墙2主要包括：侧墙上边梁201、门上横梁202、主立柱203、窗上横梁204、窗下横梁205、复合板外皮206、轮区斜撑207、外板补强208、小立柱209、连接横梁210。侧墙上边梁201为沿车体纵向通长的空腔钢型材。连接横梁210将侧墙2的一、二位侧连接固定，在其上平面设有螺栓安装孔，可使用紧固件6将侧墙2与车顶4连接。连接横梁210、主立柱203设置有减轻长圆孔，以在保证强度刚度前提下减轻重量。侧墙上边梁201、连接横梁210、主立柱203、窗上横梁204、窗下横梁205、门上横梁202间采用焊接连接方式，形成侧墙2的主体桁架。再将轮区斜撑207、小立柱209、外板补强208与主体桁架焊接，形成完整的侧墙2骨架。复合板外皮206为复合材料材质，具有保温隔热、吸音降噪、装饰隔挡等功能。

参照图6，本发明所述的端墙3主要包括：上侧横梁301、连接板302、钢质墙板303、挡板304。上侧横梁301由空腔钢型材在两端焊接封板形成。挡板304为沿车体高度方向的钢板，与钢质墙板303接触位置设有V型坡口。钢质墙板303分别与上侧横梁301、挡板304焊接形成整体。

参照图7，本发明所述的车顶4主要包括：车顶型材401、密封框402、封板403。车顶型材401为多块自带安装滑槽的铝型材组合焊接而成；铝型材型腔内布置有内筋，可显著提高车顶4的刚度；铝型材的中空型腔可为电气布线提供合理路径，或内填保温吸音材料；铝型材自带安装滑槽可为车顶4的上下表面安装的设备分别提供安装座与吊装点。封板403为铝制型材，位于车顶4一、二位端头位置，与车顶型材401接触位置设有V型坡口并与其焊接，主要功能是封堵车顶型材401的型腔以及连接端墙3的上侧横梁。密封框402为铝制型材，与车顶型材401焊接，主要功能是为车上空调风口提供密封安装座。

参照图8和图9，本发明所述各部件间的连接方式为：端墙3上的上侧横梁301、钢制墙板303、挡板304，侧墙2上的侧墙上边梁201、主立柱203，底架1上的一位端底架101、二位端底架104、低地板区骨架103组合焊接。车顶4上的车顶铝型材401、封板403分别与端墙3的上侧横梁301、侧墙2上的侧墙上边梁201使用结构胶5粘接。通过使用连接板302、紧固件6将端墙3与车顶4紧固连接。通过使用连接横梁210、紧固件6将侧墙2与车顶4紧固连接。最后使用结构胶5将复合板外皮206粘贴于侧墙2两侧外立面，组成整体车体承载结构。

端墙3、侧墙2下侧与底架1四周焊接，一、二位侧墙上侧通过连接横梁210固定连接，在其上平面设有螺栓安装孔，可使用紧固件6将侧墙2与车顶4连接，侧墙上边梁201与车顶型材使用结构胶5粘接，端墙上侧横梁5与车顶封板403通过结构胶5粘接，再通过连接板302、紧固件6将端墙3与车顶4铝型材紧固连接。最后使用结构胶5将复合板外皮206粘贴于侧墙2两侧外立面，组成整体车体承载结构。

基于本发明所述的车体结构，可以满足虚拟轨道列车对车体的承载需求、集成需求、工艺性要求。该设计已经通过有限元分析以及试验验证了其有效性和可行性，并在生产中得到验证。

Claims (6)

1.一种虚拟轨道列车车体结构，包括底架(1)、侧墙(2)、端墙(3)、车顶(4)，所述底架(1)包括一位端底架(101)、二位端底架(104)、低地板区骨架(103)，所述一位端底架(101)、二位端底架(104)、低地板区骨架(103)和侧墙(2)的主体采用“交圈”布置的桁架式钢骨架结构，所述车顶(4)为自带安装滑槽的铝型材结构，其特征在于：所述底架(1)还包括轮区拱梁(102)，所述轮区拱梁(102)设置在低地板区骨架(103)与一位端底架(101)、二位端底架(104)之间，形状是与车轮外轮廓匹配的拱形，所述侧墙(2)钢骨架结构在车轮位置上侧设置轮区斜撑(207)，所述每个车轮上侧的轮区斜撑(207)之间设置横梁，所述侧墙(2)钢骨架外侧固定外饰板，所述侧墙(2)外饰板的车轮位置设有拱形开口，所述端墙(3)包括左、右挡板(304)、上侧横梁(301)和墙板(303)，上侧与车顶铝型材(401)固定连接，左、右挡板(304)固定连接两侧侧墙(2)，所述墙板(303)固定连接在左、右挡板(304)、上侧横梁(301)外侧。

2.根据权利要求1所述的虚拟轨道列车车体结构，其特征在于：所述轮区拱梁(102)包括钢管连接而成的拱形边梁和连接在两个所述拱形边梁间的多个小横梁，其中拱形边梁上部并排连接多个小横梁。

3.根据权利要求2所述的虚拟轨道列车车体结构，其特征在于：所述每个轮区拱梁(102)位于车体内侧的拱形边梁内设有过渡梁(107)。

4.根据权利要求3所述的虚拟轨道列车车体结构，其特征在于：还包括多个悬架接口安装座(106)，所述多个悬架接口安装座(106)设置在轮区拱梁(102)处的过渡梁(107)或低地板区骨架(103)上。

5.根据权利要求1所述的虚拟轨道列车车体结构，其特征在于：还包括连接板(302)，所述连接板(302)一端紧固连接在端墙(3)的上侧横梁(301)下侧，一端紧固连接车顶铝型材(401)下部。

6.根据权利要求1所述的虚拟轨道列车车体结构，其特征在于：还包括封板(403)，所述封板(403)固定连接在车顶(4)两端的铝型材端部，封板(403)外侧连接所述端墙(3)上侧横梁(301)。

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