用于轨道车辆的车辆结构的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种用于轨道车辆的车头结构，更特别地是用于高速轨道车辆的车头结构，该车头结构具有头部部分和主体部分，车头结构包括头部界面部分，该头部界面部分用于将所述车头结构的机械界面成型为所述主体部分的配合主体界面部分，车头结构限定了纵向方向、横向方向和高度方向。本发明还涉及相应的车体结构，相应的轨道车辆包括这样的一种车体结构以及用于制造该车体结构的方法。
[0002]现代轨道车辆(特别是现代高速轨道车辆)的车头必须满足多个不同的局部矛盾的要求。一方面，它们必须尽可能的轻以降低车辆的总重量。另一方面，根据国家规章或国际规章(诸如欧洲所谓的用于相互操作性的技术说明书(TSI))以及车辆各自的操作员的规范，因为规定了一个或更多个给定的碰撞场景，所以它们必须被设计为呈现出足以承受的刚度，以及必须正确地将相当大的碰撞载荷引入车辆结构中。此外，它们必须呈现出精细的(复杂的，elaborate)空气动力学特性，以降低(例如)车辆的整体阻力和对侧风影响的易感性，而同时需要承受相当大的空气动力载荷(特别是当进入隧道、遇到其他列车等的时候)。因此，这通常会导致足够刚度的车头的高度复杂的、通常是两次弯曲的外表面。最后，尽管存在所有这些需求，但头部结构必须尽可能容易且便宜地的制造。
[0003]在这种情况下，应该指出的是头部部分的外部表面的复杂的、通常两次弯曲(即具有两个大于零的主曲率)的部件通常被称为车辆外表面的三维成形部件，而棱柱形主体部分通常被称为车辆外部表面的二维成形部件，即，可沿着车辆的纵向方向通过改变(shifting)(在垂直于纵向方向的截面获得的)外部轮廓而简单地生成外部表面的部件。
[0004]通常地，车头部分由安装到相邻棱柱形主体结构(即除了断流器和/或单独安装的容器等之外，车体结构具有沿着纵向方向完全相同的截面的外壳)的车头结构制成。例如，在US 2008/0309125A1中公开了这样一种车头结构。这里，在车头结构与相邻的棱柱形主体结构之间形成了一个大体上是平面的界面，该交接面布置成垂直于纵向方向。
[0005]然而，这种设计的缺点在于车头结构是一个复杂三维设计(该设计是相当昂贵的制造)的相当大的部件。另一个缺点在于相当一部分的支撑载荷必须由头部结构与相邻棱柱形主体结构之间的大体上为平面且垂直布置的连接界面承受，这样使得用于这个界面的相应的维护和费用是必须的，从而进一步增加了车辆的整体成本。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是提供一种车头结构、一种车体结构、一种轨道车辆以及用于制造上述车体结构的方法，其至少在一定程度上克服了上述缺点。本发明的另一个目在于提供一种车头结构、一种车体结构、一种轨道车辆和制造车体结构的方法，其允许简单的制造以及减少车辆的整体费用，同时至少保持车辆的整体性能。
[0007]使用根据权利要求1所述的车头结构、根据权利要求8所述的车辆结构、根据权利要求9所述的车辆和根据权利要求10至15所述的制造车辆结构的方法，实现了上述目的。
[0008]—方面，本发明基于这样的技术教导，该技术教导为如果主体部分的底部部分在纵向方向上在车头结构下面延伸，在头部部分与主体部分之间的界面部分相对于车辆的高度方向是倾斜的，那么简单制造和用于车辆的整体费用减少，同时能至少保持车辆的整体性能。一方面，这个构造允许促进头部部分的制造，与具有界面部分(大体上平行于高度方向延伸)的已知设计相比，这个构造允许与最终的倾斜部分一起从下面支撑车头结构。
[0009]这归因于这样的事实，该事实为在车辆的相同纵向水平面处(即沿着纵向方向的相同水平面处)，特别是在车体的下面部分，主体部分的棱柱形(二维形状)外部表面仍然继续，而在车体的上面部分，头部部分的复杂(三维形状)部分已经开始。主体部分在车头结构下面与根据本发明的最终的倾斜界面一起以非常有益的方式延伸，该主体部分允许分离外表面复杂的三维形状部分和外表面不太复杂的二维形状部分，这样使得头部部分不需要具有任何这样的棱柱形区域。通过这种方式，头部部分的尺寸可以减小并且仅限于外表面的复杂三维形状部分。这大大促进了头部部分的制造。另一方面，位于相同纵向水平面的棱柱形区域可能与主体部分一起以更简单的制造工艺(例如，甚至以挤压工艺)形成。由此，大大地促进了整体结构的制造。
[0010]此外，主体部分在车头结构下面与最终的倾斜界面一起延伸，该主体部分的优点在于，与传统的竖直布置的界面相比，(尽管如此，由于增加的界面区域和有利的特殊结构)，其提供了一种对高度方向(诸如重力载荷)上的载荷和绕纵向方向车体结构的扭转载荷的更好的支撑方式。由此，与传统的设计相比，可减少界面部分的整体费用。
[0011]因此，根据一个方面，本发明涉及用于轨道车辆的车头结构，所述轨道车辆特别地为高速轨道车辆，车头结构具有头部部分和主体部分。车头结构包括头部界面部分，以用于将车头结构的机械界面形成为主体部分的配合主体界面部分。车头结构限定了纵向方向、横向方向和高度方向。车头结构被构造成使得，在安装状态中，主体部分的底部部分在纵向方向上在车头结构的下面延伸出优选地车头结构的纵向尺寸的至少30%，更优选地为至少50 %，甚至更优选为大体上100 % ο优选地，在至少一个倾斜的第一部分中，头部界面部分相对于高度方向倾斜。
[0012]优选地，头部界面部分还相对于纵向方向倾斜，这样使得，换句话说，在头部部分与主体部分之间形成了分模线，该分模线在倾斜的第一部分中既相对于纵向方向又相对于高度方向倾斜地延伸。
[0013]将要理解的是，倾斜的第一部分的任意布置可取决于头部部分的三维形状部分的特定经费支出来选择。例如，在倾斜的第一部分中，可以提供在车头结构处形成的界面表面面向上。然而，然而在典型形状车头设计中，在倾斜的第一部分中，在车头结构处形成的这种界面表面面向下(即朝向车辆运行的轨道)。
[0014]此外，将要理解的是，界面表面的倾斜的第一部分通常面向车辆的另一个端部(即与车头结构相反的端部)。然而，取决于头部部分特定的三维形状，还可能是界面表面的倾斜的第一部分面朝向车头结构的自由端部的情况(尽管罕见)
[0015]还将要理解的是，在倾斜的第一部分中，头部界面部分不一定必须具有大体上是平面的界面表面(由在各自的位置处通过外壳结构和可能的另一种结构部件限定，诸如加强肋等)。更精确地，只要相对于纵向轴所需的倾角是存在的，那么由界面部分限定的界面表面可能是至少分段的倾斜表面和/或至少分段的弯曲表面。
[0016]在这方面应当注意的是，在本发明的意义上，如本文所使用的界面表面表示了与其他车辆部分的配合表面接触的各自车辆部分的表面的总支出。为了本申请的目的，通常在界面表面周围的高达±20mm的公差范围内的表面局部不规则(诸如局部凸起或凹入)不被认为会影响或修改界面表面的位置和定位。换句话说，如本文所使用的界面表面表示了使用高达±20mm这样的公差范围限定的中值表面。
[0017]优选地，头部界面部分限定了界面表面，界面表面限定了切向的交接面(即与界面表面相切的平面)。在至少一个倾斜的第一部分中，交接面具有相对于高度方向的第一倾角。优选地，第一倾角在5°至85°的范围内，优选地在30°至80°的范围内，甚至更优选地在60°至70°的范围内。在这样的构造中，可实现非常有益的设计，通常将要理解的是，在具有相对较长的头部部分的高速轨道车辆中，可选择较大的第一倾角。
[0018]将要理解的是，相对于横向方向，对于各自的界面表面和交接面而言可选择任何期望的定位。优选地，交接面大体上相对于横向方向平行，从而提供一种特别简单、特别易于制造的构造。
[0019]另外或作为替代的实施方式，在邻近于倾斜的第一部分的至少一个第二部分中，交接面大体上平行于高度方向或大体上平行于纵向方向。例如通过这种方式，可获得界面的阶梯式构造或者头部部分与主体部分之间的分模线。这样的阶梯式构造的优点在于提供相对于彼此适当定位和/或定向配合车辆部分的功能，从而促进整个结构的装配。因此，优选地，在平行于高度方向和纵向方向的平面中，界面表面限定了阶梯式界面轮廓(分别地，或分模线)
[0020]将要理解的是，倾斜的第一部分可延伸出头部部分的总长度(即纵向方向上的尺寸)的任意百分比和/或头部部分的总高度(即高度方向上的尺寸)的任意百分比。倾斜的第一部分甚至可延伸超过头部部分的总长度和/或总高度。
[0021]然而，在根据本发明的车头结构优选的实施方式中，轨道车辆在头部部分的区域中具有底部结构，底部结构限定了内部地板水平面以及内部地板水平面上方的在高度方向上的最大高度尺寸。在这些情况下，至少一个倾斜的部分在高度方向上延伸出最大高度尺寸的10 %至90 %，优选地为最大高度尺寸的25 %至75 %，更加优选地为最大高度尺寸的40%至65%。利用这些值，可获得比较容易制造的特别有利的构造，同时提供如上概述的良好的机械性能。取决于界面的倾角，在纵向方向上获得相应的尺寸。
[0022]倾斜部分的位置可作为头部部分经费支出的函数而选择，特别地，是三维形状表面区域的位置。优选地，至少一个倾斜的部分在高度方向上大体上向下延伸至内部地板水平面。
[0023]将要理解的是，可提供多个相互间隔的倾斜部分。例如，这些倾斜部分可与平行于高度方向延伸或最终地平行于纵向方向延伸的一个或多个中间部分一起交替出现。
[0024]将要进一步理解的是，任意的结构设计可选择用于车头结构。例如，它可能是由足够结构刚性壁元件形成的简单壳结构。优选地，车头结构包括内部框架结构，从而以非常简单的方式提供足够的结构稳定性。
[0025]优选地，内部框架结构包括适于承载至少一个冲击能量吸收设备的正面屏障单元。通过这种方式可获得有益的构造，在给定的碰撞场景下(例如，根据国家章程、国际章程或操作员章程规定的)，其中正面冲击能量吸收单元吸收通过车辆获得的相当一部分的整个冲击能量。正面屏障单元可分别具有任何期望的形状或设计。优选地，正面屏障单元是大体上为板状的单元，该板状单元以简单的方式提供具有高弹性的高结构稳定性，以用于使冲击能量吸收设备的界面定位。
[0026]将要理解的是，头部部分在某些碰撞情况下可设计成承受一定量的变形。然而，在本发明某些优选实施方式中，在限定的最大正面碰撞情况下，车辆适于承受最大正面冲击载荷，在这个最大正面碰撞情况下，内部框架结构适于承受大体上没有塑性的变形。然后冲击能量在不同位置被吸收，例如，如上概述的正面冲击能量吸收单元。显然，在这样的碰撞情况中，就保护驾驶员和车辆的至关重要的部件(位于头部部分的部件)而言，这种变型是有利的。
[0027]可选择内部框架结构的任意组合。优选地，内部框架结构包括至少一个侧面主支柱元件，侧面主支柱元件在高度方向上突出超过界面部分，以提供到达主体部分中的连接器元件，特别地，向下到达至主体部分的底部结构。通过这种方式，可在内部框架结构(因此最终为头部部分)与主体部分之间获得结构非常稳定的连接。
[0028]在本发明的又一个优选的实施方式中，内部框架结构包括至少两个侧面主支柱元件，这两个侧面主支