一种列车碳纤维车体结构的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车碳纤维车体结构。


背景技术：

2.目前，列车车体大多数采用金属材料，但是金属材料制造的传统结构列车在不断提高速度的同时，加大了振动、噪声问题的解决难度；金属车身由底座、侧墙、车顶几大部分组成，各个组成部分由大型合金挤压型材进行拼焊连接，金属车体存在易腐蚀、不利于轻量化、焊接变形大等问题。
3.碳纤维复合材料与传统的金属材料相比具有密度小、强度高、模量高等明显优势，可以使车身的重量大大减轻，实现轻量化，还可提升车体的安全性，对于列车的安全提速起着深远意义。
4.鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种列车碳纤维车体结构，使其更具有实用性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种列车碳纤维车体结构。
6.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种列车碳纤维车体结构，包括：车顶、侧顶和侧墙，所述侧墙分别位于所述车顶的两侧且均通过侧顶与所述车顶相连；
8.所述车顶、所述侧顶和所述侧墙均通过多个碳纤维复合板拼接形成，且所述碳纤维复合板的长度方向与列车车体的长度方向相同，所述碳纤维复合板均设置为双层拉挤型材，包括外板、内板和肋板，所述肋板设置在所述外板和所述内板之间并通过所述肋板分隔形成至少一个空腔，所述空腔朝向列车车体长度方向延伸设置；
9.所述碳纤维复合板包括第一型材板和第二型材板，所述第一型材板和所述第二型材板分别通过第一连接结构和第二连接结构固定连接，所述第一连接结构至少设置在所述第一型材板的一侧，所述第二连接结构对称设置在所述第二型材板的两侧。
10.进一步地，位于所述侧顶处的所述碳纤维复合板的厚度大于所述车顶和所述侧墙处的所述碳纤维复合板厚度，且位于所述侧顶中部位置分别向所述顶板和所述侧墙设置的所述碳纤维复合板的厚度逐渐变窄。
11.进一步地，所述第一连接结构和所述第二连接结构均从所述碳纤维复合板的一端沿其长度方向延伸至所述碳纤维复合板的另一端。
12.进一步地，所述第一连接结构包括设置在所述第一型材板边缘上的公插头，所述第二连接结构包括设置在所述第二型材板边缘上的母插头，所述公插头与所述母插头相互嵌合。
13.进一步地，所述母插头包括外延板和内延板，且所述外延板和所述内延板分别由
所述外板和所述内板延伸设置；
14.所述公插头内设置有一个所述空腔，在所述公插头的所述外板和所述内板上分别形成有与所述外延板和所述内延板相嵌合的台阶部位。
15.进一步地，所述第一连接结构包括设置在所述第一型材板边缘上的第一搭接板，所述第二连接结构包括设置在所述第二型材板边缘上的第二搭接板。
16.进一步地，所述第一搭接板通过所述第一型材板的所述外板延伸设置，所述第二搭接板通过所述第二型材板的所述内板延伸设置；
17.在所述第一型材板的所述内板和所述第二型材板的所述外板上分别形成有与所述第二搭接板和所述第一搭接板相嵌合的台阶部位。
18.进一步地，所述空腔包括矩形空腔、梯形空腔以及两者的组合。
19.本实用新型的有益效果为：
20.在本技术中，车身结构通过若干个与车体等长的碳纤维复合板拼接形成，替换了原本的金属框架结构，有效的解决了列车金属车体的自重大，强度低且易腐蚀的问题；
21.通过在碳纤维复合板中设置多个空腔，能够有效降低型材的重量，并提升型材的强度和刚度；
22.用于拼接多个碳纤维复合板的连接结构与型材一同拉挤成型，结构更具实用性且有效提高了生产效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例中碳纤维车体的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中一种碳纤维车体连接结构示意图；
26.图3为图2中a处的局部结构放大图；
27.图4为本实用新型实施例中一种车体连接结构的剖面示意图；
28.图5为图4中b处的局部结构放大图；
29.图6为本实用新型实施例中另一种碳纤维车体连接结构示意图；
30.图7为图6中c处的局部结构放大图；
31.图8为本实用新型实施例中另一种车体连接结构的剖面示意图；
32.图9为图8中d处的局部结构放大图。
33.附图标记：11、车顶；12、侧顶；13、侧墙；2、碳纤维复合板；21、外板；22、内板；23、肋板；24、空腔；3、第一型材板；31、第一连接结构；32、公插头；33、第一搭接板；4、第二型材板；41、第二连接结构；42、母插头；421、外延板；422、内延板；43、第二搭接板。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的，并不表示是唯一的实施方式。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.如图1至图9所示的一种列车碳纤维车体结构，包括车顶11、侧顶12和侧墙13，侧墙13分别位于车顶11的两侧且均通过侧顶12与车顶11相连；车顶11、侧顶12和侧墙13均通过多个碳纤维复合板2拼接形成，且碳纤维复合板2的长度方向与列车车体的长度方向相同，碳纤维复合板2均设置为双层拉挤型材，包括外板21、内板22和肋板23，肋板23设置在外板21和内板22之间并通过肋板23分隔形成至少一个空腔24，空腔24朝向列车车体长度方向延伸设置；碳纤维复合板2包括第一型材板3和第二型材板4，第一型材板3和第二型材板4分别通过第一连接结构31和第二连接结构41固定连接，第一连接结构31至少设置在第一型材板3的一侧，第二连接结构41对称设置在第二型材板4的两侧。
38.在本实用新型中，碳纤维车体结构是将车身沿截面切分为若干个碳纤维复合板2，通过特定组装工具将各个截面型材拼接为整个车身，包括车顶11和设置在其两侧的侧墙13，两侧侧墙13均通过侧顶12与车顶11相连，沿车身环向还设置有补强环梁，在车身两端还设置有端墙，底端设置有车座，最终构成复合材料车体。
39.在本技术中，位于侧顶12处的碳纤维复合板2的厚度大于车顶11和侧墙13处的碳纤维复合板2厚度，且位于侧顶12中部位置分别向车顶11和侧墙13设置的碳纤维复合板2的厚度逐渐变窄。侧顶12处为主承载区域，采用变截面结构，可以有效提升整体结构的承载能力；多腔体结构可以保证结构承受气压载荷的安全性，设计不同截面的厚度使结构满足各个方向的承载。
40.具体的，第一连接结构31和第二连接结构41均从碳纤维复合板2的一端沿其长度方向延伸至碳纤维复合板2的另一端。第一连接结构31和第二连接结构41作为第一型材板3和第二型材板4的延展件与第一型材板3和第二型材板4一体成型。
41.进一步地，碳纤维复合板2设置为与列车车体等长的板件，且均通过碳纤维或者玻纤穿过预成型装置，以连续的方式传递，将树脂高压打入模具注胶区，加热固化成型。通过拉挤最终形成截面统一的预成型板件。在车身的拼接过程中组装十分方便，且组装过程中损坏后，替换方便，无需整体报废。
42.作为本技术的一种优选实施例，第一型材板3和第二型材板4分别通过设置在其上的第一连接结构31和第二连接结构41实现二者之间的固定连接。在本实施例中，具体的，如图6至图9所示，第一连接结构31包括设置在第一型材板3边缘上的公插头32，第二连接结构41包括设置在第二型材板4边缘上的母插头42，公插头32与母插头42相互嵌合。通过公母接头的相互插接，实现相邻两个第一型材板3和第二型材板4的相互拼接，再通过铆钉进行固定连接。
43.进一步地，母插头42包括外延板421和内延板422，且外延板421和内延板422分别由外板21和内板22延伸设置；公插头32内设置有一个空腔24，在公插头32的外板21和内板22上分别形成有与外延板421和内延板422相嵌合的台阶部位。在具体实施过程中，通过在内延板422的一侧设置铆钉，将内延板422与公插头32固定连接。
44.作为本技术的另一种优选实施例，第一型材板3和第二型材板4分别通过设置在其上的第一连接结构31和第二连接结构41，再配合铆钉实现二者之间的固定连接。具体的，如图2至图5所示，第一连接结构31包括设置在第一型材板3边缘上的第一搭接板33，第二连接结构41包括设置在第二型材板4边缘上的第二搭接板43。第一搭接板33与第二型材板4通过铆钉固定连接，第二搭接板43和第一型材板3也通过铆钉固定连接。
45.进一步地，第一搭接板33通过第一型材板3的外板21延伸设置，第二搭接板43通过第二型材板4的内板22延伸设置；在第一型材板3的内板22和第二型材板4的外板21上分别形成有与第二搭接板43和第一搭接板33相嵌合的台阶部位。
46.其中，位于车体外侧的连接结构中，如图5所示，第一搭接板33设置在外侧，第二搭接板43设置在内侧。第一搭接板33的外表面和与其相连的第一型材板3外板21的外表面位于同一平面，且均略低于第一型材板3其余出的外板21外表面，在其上通过铺设蒙皮掩盖铆钉，增强车身外表面的整体美观性。
47.在本技术中，空腔24包括矩形空腔24、梯形空腔24以及两者的组合。通过设置多个空腔24结构可以保证结构承受气压载荷的安全性。
48.本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。