专利名称：高速轨道车辆车体的侧顶结构的制作方法
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结构改进，重点针对侧顶结构及其铝合金型材板的结构优化，属于机械制造领域。
背景技术：
目前国内动车组的运营时速已达到380公里速度级，轨道车辆的高速运行必然产生兼顾车体强度、刚度和轻量化结构的设计要求。现有高速轨道车辆的轻量化车体一般由铝合金材料组焊而成，铝合金材料普遍采用骨架外壳组焊、薄壁单壳型材和中空双壳型材结构等。随着高速轨道车辆运行速度的提升，轨道车辆在过隧道、高速交会时，气动载荷导致车体变形过大问题，已不能满足高速度下车体的力学性能要求。因此在强度、刚度及车体轻量化性能上尚无法达到统一，在实现高速车辆车体的设计和使用上还存在着一定的难点。针对轨道车辆速度的提高，也相应地带来车顶外侧传入客室内的气动噪声量加大，已明显地影响到乘客的乘坐舒适性。另外，对于搭建连接轻量化车体框架来说，也存在着连接结构复杂、连接后易发生变形等实际问题。
实用新型内容本实用新型所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，在于解决上述现有技术问题而采用薄壁中空铝合金型材，型材内腔被分割成不规则的多边形，两端通过简易搭接或插接的连接结构以后形成侧顶与车顶的组焊安装构造特征。本实用新型的设计目的在于，实现一种轻量化侧顶结构，在达到刚度和强度参数要求的前提下，实现车体轻量化设计和优化的焊接、力学性能。在轨道车辆高速交会、过隧道运行环境下，减小车体变形量。另一设计目的在于，在针对轨道车辆速度的提升，减少从车体侧顶的外侧传入客室内部的气动噪声量，以相应地提高乘坐舒适性。为实现上述设计目的，所述高速轨道车辆车体的侧顶结构，在车体横向方向上分别与车体的车顶、侧墙连接，侧顶结构由若干个薄壁中空铝合金型材板依次连接并组焊而成。与现有技术的区别之处在于，侧顶结构的外表面为圆弧面，其型材断面宽度沿圆弧面顶点向两侧车顶、侧墙逐渐地变小。侧顶结构的外表面两端，分别与车顶、侧墙的外表面圆弧过渡。如上述基本方案，侧顶结构具有轻量化结构特征，其刚度和强度参数较高，在其外表面圆弧顶点处具备最大的型材断面宽度，使得整个侧顶结构在高速运行状态下发生交会和过隧道时，能够最大程度地接受气压冲击而达到减小车体变形量的效果。针对构成侧顶结构的薄壁中空铝合金型材板的改进措施如下[0014]薄壁中空铝合金型材板，通过挤压工艺而形成一体式结构，其具有弧形断面的内板和外板，外板分别与车顶、侧墙的外表面呈弧形过渡连接。在内板和外板之间设置有多个连续的斜筋板，斜筋板将薄壁中空铝合金型材板的内腔分割成若干个多边形。在薄壁中空铝合金型材板的两端分别设置有，用于相互之间进行插接的内、外插片。如上改进方案，构成侧顶结构的薄壁中空铝合金型材板，具有轻量化中空结构，而且内板、外板可根据车体断面整体造型选择不同角度的弧形构造。内、外板之间的内腔被斜筋板分割成多边形，可以是三角形、菱形、矩形等，其中三角形通常是较为稳定的一种结构，三角形可以等腰三角形或等边三角形等。对于侧顶结构与车顶之间的连接方式，可以选择先搭接再焊接的方式。即所述侧顶结构的侧端部设置有，用于与车顶进行搭接的一对搭片。在所述内板的内侧设置有若干个连接滑槽，连接滑槽位于2个相邻斜筋板的连接顶点处。连接滑槽主要用于在高速轨道车辆的侧顶内侧吊挂内装墙板等部件，在相邻斜筋板的连接顶点处具有较高的刚性与强度。为进一步优化型材板自身的强度指标，所述斜筋板与内板、斜筋板与外板的连接部的型材厚度，大于内板、外板其他部位的型材厚度。为改善型材插接后的焊接性能，2个所述的薄壁中空铝合金型材板相互插接后，在内、外插片之间形成一个呈60° -80°的焊接坡口，这样可以达到较高的力学和焊接性能要求。为提高在高速运行状态下发生交会和过隧道时，型材板具有良好的抗冲击能力车体强度与刚度，多个连续的斜筋板将薄壁中空铝合金型材板的内腔分割成若干个连续的三角形。相邻2个斜筋板的长度比例在1 (0.8-1.3)之间。如上所述，本实用新型高速轨道车辆车体的侧顶结构具有以下优点1、采用一种轻量化侧顶结构，在达到刚度和强度参数要求的前提下，实现车体轻量化设计和优化的焊接、力学性能，符合高速运行状态下的结构设计要求。2、解决轨道车辆在高速交会、过隧道运行环境下，车体发生较大变形量的问题。3、适应于轨道车辆较高的时速，减少从车体侧顶的外侧传入客室内部的气动噪声量，以相应地提高乘坐舒适性。
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的部分结构示意图；图2是高速轨道车辆车体的侧顶结构剖面示意图；图3是薄壁中空铝合金型材板的示意图；如图1至图4所示，内板1，外板2，斜筋板3，插片4，连接部5，焊接坡口 6，连接滑槽7，搭片8，车顶9，侧顶10，侧墙11，薄壁中空铝合金型材板20，圆弧面顶点30。
具体实施方式
实施例1，结合图1所示，高速轨道车辆的车体框架，主要由车顶9、侧顶10、侧墙 11和底架(图中未示出)所依次连接组成，车顶9两侧端分别连接侧顶10，侧顶10向下连接侧墙11，侧墙11再向下连接底架等结构。在图1中，由若干个薄壁中空铝合金型材板20相互插接、组焊后形成侧顶10，侧顶 10再与车顶9进行插接组焊。如图2和图3所示，高速轨道车辆车体的侧顶结构中，薄壁中空铝合金型材板20 通过挤压工艺而形成一体式结构。其中，具有整体内、外圆弧面的内板1和外板2，在内板1和外板2之间设置有多个连续的斜筋板3。在薄壁中空铝合金型材板20相互连接的端部，设置有一对内外插接的插片4。在侧顶10与车顶9的连接部设置有一对搭接的搭片8。 在内板1的内侧设置有若干个连接滑槽7，滑槽设置在2个相邻斜筋板3的连接顶点处。斜筋板3与内板1、或与外板2的连接部5的型材厚度，大于内板1或外板2的其他部位。两个相邻薄壁中空铝合金型材板20相互插接后，插片4之间形成一个呈70°的焊接坡口 6。在内板1和外板2之间连续的斜筋板3将型材板内腔分割成若干个三角形。在连续的斜筋板3分割成的三角形中，相邻斜筋板3的长度比例在1 1.1。所述外板2的外表面为圆弧面，并分别与车顶9、侧墙11的外表面圆弧过渡。侧顶10在车体横向方向上的外表面整体为圆弧面，其型材断面宽度沿圆弧面顶点30向两侧车顶9、侧墙11逐渐地变小，圆弧面顶点30即为型材断面最宽处。侧顶10整体的外圆弧面两端，分别与车顶9、侧墙11的外表面圆弧过渡。
权利要求1.一种高速轨道车辆车体的侧顶结构，在车体横向方向上分别与车顶(9)、侧墙(11) 连接，侧顶结构由若干个薄壁中空铝合金型材板00)依次连接并组焊而成，其特征在于所述侧顶结构的外表面为圆弧面，侧顶结构的型材断面宽度沿圆弧面顶点(30)向两侧车顶(9)、侧墙(11)逐渐地变小；所述侧顶结构的外表面两端，分别与车顶(9)、侧墙(11)的外表面圆弧过渡。
2.根据权利要求1所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于所述的薄壁中空铝合金型材板(20)，通过挤压工艺而形成一体式结构，其具有弧形断面的内板(1)和外板⑵，外板( 分别与车顶(9)、侧墙(11)的外表面呈弧形过渡连接，在内板(1)和外板( 之间设置有多个连续的斜筋板(3)，斜筋板C3)将薄壁中空铝合金型材板00)的内腔分割成若干个多边形；在薄壁中空铝合金型材板OO)的两端分别设置有，用于相互之间进行插接的内、外插片⑷。
3.根据权利要求2所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于所述侧顶结构的侧端部设置有，用于与车顶(9)进行搭接的一对搭片(8)。
4.根据权利要求2或3所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于在所述内板(1)的内侧设置有若干个连接滑槽(7)，连接滑槽(7)位于2个相邻斜筋板C3)的连接顶点处。
5.根据权利要求2或3所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于所述斜筋板⑶与内板(1)、斜筋板⑶与外板⑵的连接部(5)的型材厚度，大于内板(1)、外板 (2)其他部位的型材厚度。
6.根据权利要求5所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于2个薄壁中空铝合金型材板OO)相互插接后，在内、外插片(4)之间形成一个60° -80°的焊接坡口(6)。
7.根据权利要求6所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于多个连续的斜筋板(3)，将薄壁中空铝合金型材板OO)的内腔分割成若干个连续的三角形。
8.根据权利要求7所述的高速轨道车辆车体的侧顶结构，其特征在于在所述内板(1) 和外板(2)之间，相邻2个斜筋板(3)的长度比例在1 (0. 8-1. 3)之间。
专利摘要本实用新型所述高速轨道车辆车体的侧顶结构，采用薄壁中空铝合金型材，型材内腔被分割成不规则的多边形，两端通过简易搭接或插接的连接结构以后形成侧顶与车顶的组焊安装构造特征。侧顶结构在车体横向方向上分别与车顶、侧墙连接，侧顶结构由若干个薄壁中空铝合金型材板依次连接并组焊而成。侧顶结构的外表面为圆弧面，其型材断面宽度沿圆弧面顶点向两侧车顶、侧墙逐渐地变小。侧顶结构的外表面两端，分别与车顶、侧墙的外表面圆弧过渡。侧顶结构具有轻量化结构特征，其刚度和强度参数较高，在外表面圆弧顶点处具备最大的型材断面宽度，使得整个侧顶结构在高速运行状态下发生交会和过隧道时，能够最大程度地接受气压冲击而达到减小车体变形量效果。
文档编号B61D17/12GK201998995SQ20112007149
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者丁叁叁, 刘作琪, 周建乐, 杨则云, 王宝金, 邓小军, 马云双, 龚明 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司, 铁道部运输局