一种轨道车辆的端墙结构及其加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种轨道车辆的端墙结构及其加工方法，所述端墙结构包括前端墙，所述前端墙包括端门立柱、端角柱、门上横梁、端顶弯梁、端墙板，所述端墙结构还包括吸能部件和后端框架，所述前端墙和所述后端框架在所述吸能部件的两侧与所述吸能部件固定连接。所述端墙结构的加工方法为a预组端墙结构；b将端墙结构固定在车体端部。本发明的端墙结构中增加了吸能部件和后端框架，使端墙结构在遭受撞击时能够参与变形吸能，提高了端墙的耐冲击性能，保证了乘客的安全，其加工方法采用模块式的加工方法，保证了端墙结构的安装效率。
【专利说明】
一种轨道车辆的端墙结构及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轨道车辆的端墙结构及其加工方法，特别涉及一种能够在遭受撞击时产生变形吸收撞击能量的端墙结构及其加工方法。
【背景技术】
[0002]随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，人们对轨道车辆的安全性提出了更高的要求。目前轨道车辆的端墙与车体之间大多为焊接结构，端墙和车体均没有设置吸能部件，发生碰撞后能量全部由车钩缓冲器吸收，随着车辆运营速度的不断提高，车钩缓冲器已不能完全吸收撞击能量，剩余能量会导致车辆相撞而产生变形，影响乘客的安全。
[0003]在中国的申请号为200920317585.4的实用新型专利中公开了一种端墙结构，由端墙外板、门立柱、端角柱、顶部弯梁、门上横梁组成，门上横梁的两端与门立柱焊接固定，门立柱的底部与车体底架焊接固定，门立柱的顶部与顶部弯梁焊接固定，端墙外板分别与端角柱、门立柱、门上横梁、顶部弯梁焊接固定，门立柱的底部与端角柱的底部之间和门立柱的底部之间均由连接板连接。此结构的端墙由门立柱、顶部弯梁、端角柱和连接板之间连接形成封闭的框架结构，提高了端墙的强度和刚度，对撞击的抵抗能力有所增加，但是其只有刚性结构，只能将撞击能量传给后面的车体骨架，并没有能够吸收能量的部件，所能承受的撞击速度有限。
【发明内容】
[0004]本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供能够在遭受撞击时产生变形吸收撞击能量的一种轨道车辆的端墙结构。
[0005]本发明进一步提供了能够保证上述轨道车辆的端墙结构的安装效率的加工方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]—种轨道车辆的端墙结构，所述端墙结构包括如端墙，所述如端墙包括端丨]立柱、端角柱、门上横梁、端顶弯梁、端墙板，所述端墙结构还包括吸能部件和后端框架，所述前端墙和所述后端框架在所述吸能部件的两侧与所述吸能部件固定连接。
[0008]进一步，所述前端墙还包括缓冲梁，所述缓冲梁设置在所述前端墙的底部与所述端门立柱、所述端角柱和所述端墙板固定连接，所述端门立柱、所述端角柱、所述门上横梁、所述端顶弯梁、所述缓冲梁之间固定连接形成封闭的前端框架。
[0009]进一步，所述缓冲梁的断面为U形，其U形开口面向所述吸能部件，所述缓冲梁的U形断面的底边比顶边长。
[0010]进一步，所述后端框架是由顶弯梁、侧立柱、下横梁固定连接形成的封闭框架结构。
[0011]进一步，所述吸能部件包括若干个纵向梁，若干个纵向梁与所述前端墙和所述后端框架的四周边缘固定连接，各个所述纵向梁纵向平行设置。
[0012]进一步，在所述吸能部件的外侧固定连接蒙皮，所述蒙皮与所述纵向梁固定连接，所述蒙皮的两侧边与所述前端墙和所述后端框架固定连接。
[0013]进一步，在所述吸能部件底部的纵向梁下设置边梁，所述边梁为只有一个斜边的倒梯形结构，与所述底部的纵向梁固定连接。
[0014]进一步，所述后端框架与车体端部之间采用螺栓连接，在所述后端框架和所述车体端部之间的连接处涂密封胶。
[0015]本发明进一步提供了一种轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0016]a预组端墙结构；
[0017]b将所述端墙结构固定在车体端部。
[0018]进一步，步骤a的具体方法为首先将所述前端墙、所述后端框架分别预组，然后将所述吸能部件中底部的所述纵向梁与所述边梁固定连接，将各个所述纵向梁和所述边梁与所述前端框架和所述后端框架的四周边缘固定连接，各个所述纵向梁之间纵向平行排列，再将所述蒙皮固定连接在所述纵向梁和所述边梁的外侧，所述蒙皮的两侧边与所述前端墙和所述后端框架固定连接，形成所述端墙结构。
[0019]进一步，步骤a的具体方法为首先将所述前端墙、所述后端框架分别预组，将所述吸能部件中的纵向梁与若干个所述蒙皮或一个长蒙皮之间固定连接形成若干个或一个结构单元，各个所述纵向梁之间纵向平行排列，然后将所述结构单元加工成大致箱形结构，再将所述箱形结构与所述前端墙和所述后端框架的四周边缘固定连接。
[0020]进一步，所述前端墙的预组方法是首先将所述门立柱、所述端角柱、所述门上横梁、所述端顶弯梁、所述缓冲梁之间固定连接形成所述前端框架，然后将所述端墙板与所述前端框架之间固定连接形成所述前端墙；
[0021]所述后端框架的预组方法是将所述顶弯梁、所述侧立柱、所述下横梁之间固定连接形成所述封闭框架。
[0022]进一步，步骤b具体包括如下步骤:
[0023]将预组后的所述端墙结构中的所述后端框架与所述车体端部之间通过螺栓连接;
[0024]在所述后端框架和所述车体端部之间的连接处涂密封胶。
[0025]综上所述，本发明提供的一种轨道车辆端墙结构及其加工方法，与现有技术相比，具有如下优点:
[0026](I)端墙结构中增加了吸能部件和后端框架，使端墙结构在遭受撞击时能够参与变形吸能，提高了端墙的耐冲击性能，保证了乘客的安全。
[0027](2)前端墙在现有的端墙结构的基础上增加缓冲梁，取消了连接板，缓冲梁与门立柱、端角柱、和端顶弯梁之间连接形成封闭的框架结构，更加坚固。
[0028](3)可以改变吸能部件的各个纵向梁的断面形式、壁厚、长度以及各个纵梁之间的间距来改变吸能部件的吸能能力，以适应不同能量吸收的要求，既可节省制造成本又能兼顾安全性。
[0029](4)后端框架由顶弯梁、侧立柱、下横梁焊接形成封闭的框架结构，十分坚固，并且封闭的框架结构能够保证后端框架的平面度，与车体连接时能够与车体端部贴合得更好。
[0030](5)采用模块化的加工方法，简化并优化了加工过程，保证了端墙结构的安装效率，组装好的整体框架结构再通过后端框架与车体端部用螺栓连接，使端墙结构在遭受撞击变形后能够快速更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明的立体结构示意图；
[0032]图2是本发明的端墙板平面图；
[0033]图3是图1的A向示意图；
[0034]图4是图3的爆炸示意图；
[0035]图5是图4的C向示意图；
[0036]图6是图5的B-B剖视图。
[0037]如图1至图6所示，前端墙1，吸能部件2，后端框架3，门立柱4，端角柱5，门上横梁6，端顶弯梁7，端墙板8，缓冲梁9，下部端墙板10，上部端墙板11，立柱12，顶纵梁13，侧纵梁14，底纵梁15，蒙皮16，顶弯梁17，侧立柱18，下横梁19，边梁20。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0039]实施例一
[0040]如图1所示，一种轨道车辆的端墙结构，包括前端墙1、吸能部件2、后端框架3，前端墙I和后端框架3在吸能部件2的两侧与吸能部件2固定连接。
[0041]如图2和图5所示，前端墙I包括门立柱4、端角柱5、门上横梁6、端顶弯梁7、端墙板8、缓冲梁9，端顶弯梁7与门立柱4和端角柱5的顶部固定连接，门上横梁6的两端与两侧的门立柱4固定连接，缓冲梁9与门立柱4和端角柱5的底部固定连接，如此形成封闭的前端框架。
[0042]端墙板8由上部端墙板11和下部端墙板10组成，上部端墙板11与门上横梁6和门立柱4、端顶弯梁7之间固定连接，下部端墙板10与门立柱4、端角柱5和缓冲梁9之间固定连接，上部端墙板11和下部端墙板10的表面模压成型多个鼓筋以增强刚度，在上部端墙板11的中间位置设置立柱12，加强上部端墙板11的刚度，立柱12与端顶弯梁7、门上横梁6和上部端墙板11之间固定连接。
[0043]端墙板8采用鼓筋板增强刚度的同时，取消了门立柱4和端角柱5之间的横梁(图中未表示)，减轻了端墙结构的重量。
[0044]如图4和图6所示，缓冲梁9的断面为U形，其U形开口面向吸能部件2，缓冲梁9的U形断面的底边比顶边长，由于车钩9 (图中未表示)的作用，在车体遭受撞击时，前端墙I的缓冲梁9最先承受撞击能量，因此缓冲梁9所需的承载能力更高，缓冲梁9采用的型材的刚度和强度需比前端墙I的其他梁和柱大，或者前端墙I的梁和柱采用与缓冲梁9相同规格的型材。
[0045]如图3和图4所示，吸能部件2包括若干个纵向梁，各个纵向梁之间纵向平行设置，若干个纵向梁与后端框架3和前端墙I的四周边缘固定连接，纵向梁包括顶纵梁13、侧纵梁14、底纵梁15，顶纵梁13、侧纵梁14、底纵梁15均由若干个一定长度的梁组成，各个纵向梁之间间隔一定距离。
[0046]纵向梁的规格以及各个纵向梁之间所间隔的距离根据客户的要求通过计算以及试验等方法确定，应既保证在要求的撞击速度下能够实现变形吸能，又能有一定的强度和刚度承载蒙皮16以及整个前端墙I的重量。由此吸能部件2通过改变各个纵向梁的特性，如断面形式、壁厚、长度以及各个纵向梁之间的间距，可以适应不同的能量吸收的要求，既可节省制造成本又能兼顾安全性。
[0047]由于吸能部件2需要在撞击时产生变形吸收能量，因此吸能部件2的纵向梁所采用的型材的刚度比前端墙I和后端框架3的梁和柱小，纵向梁可以采用的型材断面形状为U形、角形、箱形等。
[0048]如图1和图4所示，后端框架3是由顶弯梁17、侧立柱18、下横梁19之间固定连接形成的封闭框架，后端框架3的梁和柱所采用的型材至少要保证其与车体骨架(图中未表示)的强度一致，因此顶弯梁17、侧立柱18、下横梁19的断面均优选为U形。后端框架3的断面形状和尺寸与车体断面的形状和尺寸相适配。
[0049]如图4所示，下横梁19的U形开口面向吸能部件2，U形开口的高度与底纵梁15的断面高度相适配。
[0050]吸能部件2与前端墙I和后端框架3固定连接形成整体框架结构，吸能部件2中的纵向梁与前端框架和后端框架3固定连接，其中顶纵梁13与端顶弯梁7和顶弯梁17之间固定连接；侧纵梁14与端角柱5和侧立柱18之间固定连接；底纵梁15与缓冲梁9和下横梁19之间固定连接。
[0051 ] 在底纵梁15下设置边梁20，边梁20为只有一个斜边的倒梯形结构，其斜边面向后端框架3，边梁20的顶部与底纵梁15固定连接，底部与缓冲梁9的底部固定连接，底纵梁15和边梁20的断面高度之和与缓冲梁9的U形开口高度相适配，边梁20的布置形式可以是在所有底纵梁15的底部固定连接一个边梁20或几个底纵梁15与一个边梁20固定连接，边梁20为水平方向并垂直于底纵梁15，也可以在每个底纵梁15的底部固定连接一个边梁20。
[0052]边梁20面向后端框架3的一端采用斜壁，是为了吸能部件2与前端墙I和后端框架3连接后在此处形成封闭结构，避免了底纵梁15和边梁20连接处的截面突变而导致底纵梁15的局部应力过大的情况，同时由于缓冲梁9采用的型材尺寸较大，缓冲梁9断面的U形开口的高度也比较高，而底纵梁15的断面尺寸比缓冲梁9小，为使缓冲梁9、底纵梁15和边梁20连接后的整体性更好，更加坚固，优选使底纵梁15和边梁20的断面高度之和与缓冲梁9的U形开口的高度相适配，并且缓冲梁9的U形断面的底边长度优选为与边梁20的底边长度相同，这种方式还有利于将撞击能量传递给车体骨架。
[0053]在连接好的整体框架结构中的吸能部件2和边梁20的外侧设置蒙皮16，蒙皮16为一个或若干个，蒙皮16与纵向梁和边梁20固定连接，蒙皮16之间固定连接，蒙皮16在纵向方向上的两侧边向外伸长至前端框架和后端框架3上，蒙皮16与前端框架和后端框架3之间固定连接，形成端墙结构。
[0054]安装好的端墙结构通过后端框架3与车体端部(图中未表示)之间连接，连接方式采用螺栓固定连接，在端墙结构遭受撞击变形后可以快速拆卸更换。为保证密封，在后端框架3和车体端部之间涂密封胶。
[0055]前端墙I和后端框架3均采用封闭框架结构使其表面更加平整，与吸能部件2和车体端部连接时能够更加方便,并且更加平整的后端框架3与车体端部之间的表面会贴合得更好，能够使端墙结构与车体之间的密封性更好。
[0056]为保证端墙结构的整体强度，上述端墙结构中各个部件之间的连接方式均优选采用焊接连接，端墙结构中各部件的材质可以是碳钢、不锈钢、铝合金等轨道车辆的车体骨架常用的材质。
[0057]下面对本发明的轨道车辆的端墙结构的加工方法作进一步详细描述，如图1至图6所示，包括如下步骤:
[0058]a将前端墙1、后端框架3分别预组。
[0059]b将吸能部件2中的底纵梁15与边梁20固定连接，将纵向梁和边梁20与若干个蒙皮16分别固定连接形成若干个结构单元，其中各个纵向梁之间纵向平行排列。
[0060]将若干个结构单元之间组装成大致箱形结构，箱形结构的断面与后端框架3的断面相适配。
[0061]c箱形结构与前端墙I的前端框架和后端框架3之间固定连接形成端墙结构。
[0062]d将端墙结构固定在车体端部。
[0063]其中在步骤a中:
[0064]前端墙I的预组方法是首先将门立柱4、端角柱5、门上横梁6、端顶弯梁7、缓冲梁9之间通过电弧焊连接形成封闭的前端框架，然后将端墙板8与前端框架通过电阻点焊连接，其中上部端墙板11与门立柱4、门上横梁6、端顶弯梁7之间通过电阻点焊连接，下部端墙板10与端顶弯梁7、端角柱5、门立柱4、缓冲梁9之间通过电阻点焊连接。
[0065]后端框架3的预组方法是将顶弯梁17、侧立柱18、下横梁19之间通过电弧焊连接形成封闭框架。
[0066]在步骤b中:
[0067]吸能部件2中的底纵梁15与边梁20之间通过电弧焊连接，纵向梁和边梁20与蒙皮16之间通过电阻点焊连接，将蒙皮16之间通过电弧焊连接以保证密封。
[0068]在步骤c中:
[0069]箱形结构中的各个纵向梁和边梁20与前端框架和后端框架3之间电弧焊连接，蒙皮16的两侧边与前端框架和后端框架3之间电弧焊连接。
[0070]步骤d具体包括如下步骤:
[0071]组装好的端墙结构中的后端框架3与车体端部之间通过螺栓固定连接。
[0072]在后端框架3和车体端部之间的连接处涂密封胶保证密封。
[0073]实施例二
[0074]实施例一中的端墙结构的加工方法中步骤b的安装方法如下:
[0075]首先将若干个蒙皮16通过电弧焊连接成一个整体或采用一个长蒙皮，再计算确定需要在蒙皮16上定位支撑的位置以及吸能部件2和边梁20与蒙皮16的连接位置，然后通过工装设备(图中未表示)将蒙皮16定形成大致箱形结构，箱形结构的断面的形状和尺寸与后端框架3的断面相适配，将接点处的蒙皮16通过电弧焊连接，将底纵梁15与边梁20通过电弧焊连接，再将吸能部件2中的各个纵向梁和边梁20分别按照预定的位置与蒙皮16通过电阻点焊连接形成一个结构单元，各个纵向梁之间纵向平行排列。
[0076]其他端墙结构的加工方法以及结构同实施例一，在此实施例中不再赘述。
[0077]实施例三
[0078]实施例一中的端墙结构的加工方法中步骤b的安装方法如下:
[0079]将吸能部件2中的底纵梁15和边梁20通过电弧焊连接，将各个纵向梁和边梁20与前端框架和后端框架3通过电弧焊连接，再将蒙皮16与纵向梁和边梁20之间通过电阻点焊连接，各个纵向梁之间纵向平行排列，然后将蒙皮16的两侧边与前端框架和后端框架3之间通过电阻点焊连接形成端墙结构。
[0080]其他端墙结构的加工方法以及结构同实施例一，在此实施例中不再赘述。
[0081]此轨道车辆的端墙结构运用模块化理论，将端墙结构划分为前端墙1、吸能部件2和后端框架3三个部分，其中前端墙I和后端框架2为固定模块，吸能部件2为可变模块，通过改变吸能部件2的特性，如断面形式、壁厚、长度，可以使端墙结构满足不同的撞击速度要求，因此可根据不同情况选择相应的配置，实现经济性与安全性的统一。
[0082]端墙结构在现有端墙的基础上增加吸能部件2和后端框架I，使端墙结构在遭受撞击时能够参与变形吸能，提高了端墙的耐冲击性能，保证了乘客的安全。
[0083]端墙结构中的前端墙I在现有端墙结构的基础上增加了缓冲梁9，取消了与门立柱4和端角柱5的底部连接的连接板(图中未表示)，缓冲梁9与门立柱4、端角柱5、端顶弯梁7之间形成了更加坚固的封闭框架结构，后端框架3的顶弯梁17、侧立柱18、下横梁19之间同样形成了坚固的封闭框架结构，如此保证了整个端墙结构的端部强度和刚度，并且封闭框架结构能够保证前端墙I和后端框架3的平面度，使后端框架3与车体连接时能够与车体端部贴合的更好。而底纵梁15和缓冲梁9之间增加边梁20能够使连接更加坚固。
[0084]此端墙结构的加工方法简化并优化了加工过程，保证了端墙结构的安装效率，同时在安装过程中根据不同情况选择不同的焊接方式，保证了端墙结构的整体强度和密封性，组装好的整体框架结构再通过后端框架3与车体端部之间用螺栓连接，使端墙结构在遭受撞击变形后能够快速更换。
[0085]如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种轨道车辆的端墙结构，所述端墙结构包括如端墙，所述如端墙包括端门立柱、端角柱、门上横梁、端顶弯梁、端墙板，其特征在于:所述端墙结构还包括吸能部件和后端框架，所述前端墙和所述后端框架在所述吸能部件的两侧与所述吸能部件固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:所述前端墙还包括缓冲梁，所述缓冲梁设置在所述前端墙的底部与所述端门立柱、所述端角柱和所述端墙板固定连接，所述端门立柱、所述端角柱、所述门上横梁、所述端顶弯梁、所述缓冲梁之间固定连接形成封闭的前端框架。
3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:所述缓冲梁的断面为U形，其U形开口面向所述吸能部件，所述缓冲梁的U形断面的底边比顶边长。
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:所述后端框架是由顶弯梁、侧立柱、下横梁固定连接形成的封闭框架结构。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:所述吸能部件包括若干个纵向梁，若干个纵向梁与所述前端墙和所述后端框架的四周边缘固定连接，各个所述纵向梁纵向平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:在所述吸能部件的外侧固定连接蒙皮，所述蒙皮与所述纵向梁固定连接，所述蒙皮的两侧边与所述前端墙和所述后端框架固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:在所述吸能部件底部的纵向梁下设置边梁，所述边梁为只有一个斜边的倒梯形结构，与所述底部的纵向梁固定连接。
8.据权利要求1所述的一种轨道车辆的端墙结构，其特征在于:所述后端框架与车体端部之间采用螺栓连接，在所述后端框架和所述车体端部之间的连接处涂密封胶。
9.一种权利要求1至8中任意一项所述的轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤: a预组端墙结构； b将所述端墙结构固定在车体端部。
10.根据权利要求9所述的一种轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于: 步骤a的具体方法为首先将所述前端墙、所述后端框架分别预组，然后将所述吸能部件中底部的所述纵向梁与所述边梁固定连接，将各个所述纵向梁和所述边梁与所述前端框架和所述后端框架的四周边缘固定连接，各个所述纵向梁之间纵向平行排列，再将所述蒙皮固定连接在所述纵向梁和所述边梁的外侧，所述蒙皮的两侧边与所述前端墙和所述后端框架固定连接，形成所述端墙结构。
11.根据权利要求9所述的一种轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于:步骤a的具体方法为首先将所述前端墙、所述后端框架分别预组，将所述吸能部件中的纵向梁与若干个所述蒙皮或一个长蒙皮之间固定连接形成若干个或一个结构单元，各个所述纵向梁之间纵向平行排列，然后将所述结构单元加工成大致箱形结构，再将所述箱形结构与所述前端墙和所述后端框架的四周边缘固定连接。
12.根据权利要求10或11所述的一种轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于:所述前端墙的预组方法是首先将所述门立柱、所述端角柱、所述门上横梁、所述端顶弯梁、所述缓冲梁之间固定连接形成所述前端框架，然后将所述端墙板与所述前端框架之间固定连接形成所述前端墙； 所述后端框架的预组方法是将所述顶弯梁、所述侧立柱、所述下横梁之间固定连接形成所述封闭框架。
13.根据权利要求9所述的一种轨道车辆的端墙结构的加工方法，其特征在于:步骤b具体包括如下步骤: 将预组后的所述端墙结构中的所述后端框架与所述车体端部之间通过螺栓连接； 在所述后端框架和所述车体端部之间的连接处涂密封胶。
【文档编号】B61D17/06GK104512429SQ201310461080
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】刘鹏飞, 周建乐, 张寅河, 刘岳平, 喻海洋, 田爱琴, 刘玉文, 龚明, 王军 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司