一种轨道车辆的车顶结构、轨道车辆及不锈钢城轨车辆的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆技术领域，具体而言，涉及一种轨道车辆的车顶结构、轨道车辆及不锈钢城轨车辆。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，城市轨道车辆受流方式大致分为顶部受电弓受流、底部转向架第三轨受流两种，其中顶部受电弓受流是通过在车顶安装受电弓，通过受电弓的升起与电网接触进行受流。随着全自动驾驶技术的施行，弓网监测系统作为一个新兴的安全检测装置尤为关键，该装置可以同时对电网和受电弓设备进行实时监测，已确保列车运行安全。

现在弓网监测系统动车组上应用较多，但在不锈钢城轨车辆时上暂未应用。例如现有的b型不锈钢城轨车辆均为高顶断面结构，在安装弓网监测系统时，存在以下问题需要解决：

1.考虑到车辆限界要求，受电弓及弓网监测设备无法直接安装在高顶上；

2.受电弓及弓网监测设备安装强度应保证在极端条件下能承受动载荷、静载荷及冲击载荷要求，同时应兼顾整车强度要求；

3.受电弓属于高压设备，所以对受电弓安装区域位置必须保证不能积水，否则会引起极大的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的第一发明目的是提供一种轨道车辆的车顶结构，该结构可以解决不锈钢城轨车辆的受电弓及弓网监测设备的安装，本实用新型利用整体式设计方法，采用下沉式平台结构安装，对下沉式平台断面结构进行优化设计。同时兼顾弓网监测的监测范围，合理布置平台承载结构和排水方式，以保证受电弓及弓网监测设备的功能性实现。

本实用新型的第二发明目的是基于上述的车顶结构，提出一种包括该车顶结构的轨道车辆。

本实用新型的第三发明目的是基于上述的车顶结构，提出一种包括该车顶结构的不锈钢城轨车辆。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种轨道车辆的车顶结构，包括弓网监测平台和受电弓平台，所述的弓网监测平台和受电弓平台为下沉式结构，且弓网监测平台和受电弓平台的横断面外侧为拱形，且弓网监测平台和受电弓平台中间高，两侧低；在弓网监测平台和受电弓平台的低位置设有排水槽。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述的弓网监测平台，包括框架、平台顶板、端顶横梁、安全吊环、安装座、排水槽，所述的平台顶板设置框架顶部，端顶横梁安装在框架两侧，在平台顶板上设置安全吊环、排水槽和安装座。

更近一步的，所述的排水槽位于平台顶板的外边缘。

更近一步的，所述的端顶横梁高于框架。

更近一步的，所述的框架包括横梁和纵梁，所述的横梁和纵梁垂直交叉固定，安装座设置在纵梁正上方。

更近一步的，所述的安装座为一个倒立的u形件，在u形件的顶壁上设有长圆孔卡槽。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述的受电弓平台包括框架、平台顶板、端顶横梁、安全吊环、安装座、排水槽，所述的平台顶板设置框架顶部，端顶横梁安装在框架两侧，在平台顶板上设置安全吊环、排水槽和安装座。

更近一步的，所述的排水槽位于平台顶板两侧的外边缘。

更近一步的，所述的端顶横梁高于框架。

更近一步的，所述的框架包括横梁和纵梁，所述的横梁和纵梁垂直交叉固定，安装座设置在横梁正上方。

更近一步的，所述的安装座为一个倒立的u形件，在u形件的顶壁上设有长圆孔卡槽。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种轨道车辆，包括前面所述的车顶结构。

第三方面，本实用新型实施例还提供了不锈钢城轨车辆，包括前面所述的车顶结构。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

1.本实用新型的受电弓及弓网监测安装平台成功解决了设备的安装，具有可靠性，实用性、安全性。

2.本实用新型的弓网监测平台和受电弓平台两侧仍保持与车体整体断面一致，为拱形结构，这样不仅提高了平台位置的整体刚度，而且由于两侧仍与车体整车断面一致，有效降低车顶风阻和空气噪声，且平台断面为中间高，两侧低，这样更有利于雨水排放。

3.本实用新型的安全吊环有两个作用，其一是方便车顶组焊时平台的吊装；其二是后期在工作人员对平台设备进行检修时，为安全绳提供的固定点。

4.本实用新型在安装座设置长圆孔卡槽，使得设备安装时只需将螺栓放入长圆孔卡槽中就可以很方便的在上部进行安装，可以大大缩短安装时间，降低工作人员受伤风险，同时长圆孔卡槽设计可以对设备的安装尺寸进行调整，大大提升了设备的可维修性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是车顶结构的整体尺寸示意图；

图2是车顶结构的俯视图；

图3、图4是弓网监测平台的示意图；

图5是安全吊环的结构示意图；

图6、图7是受电弓平台的结构示意图；

图8、图9是安装座的结构示意图；

图10、受电弓平台及弓网监测平台的断面示意图(不带侧罩板)；

图11、受电弓平台及弓网监测平台的断面示意图(带侧罩板)；

图12、气流分析示意图；

图13、整体的弓网监测平台三维断面示意图；

图14、现有的排水结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

1弓网监测平台；2受电弓平台；3弓网监测设备；4受电弓；1-1平台顶板；1-2端顶横梁；1-3横梁；1-4纵梁；1-5安装座；1-6安全吊环；1-7排水槽；2-1平台顶板；2-2端顶横梁；2-3端顶横梁；2-4横梁；2-5纵梁；2-6安装座；2-7安全吊环；2-8排水槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

在本实施例的描述中，需要理解的是，所述的“横梁”是指沿轨道车辆宽度方向设置的梁，所述的“纵梁”是沿着车辆长度方向设置的梁。“高度”是以轨道车辆高度方向定义的。

正如背景技术所介绍的，现有技术的b型不锈钢城轨车辆均为高顶断面结构，考虑到车辆限界要求，受电弓及弓网监测设备无法直接安装在高顶上，必须降低设备安装高度，以满足车辆限界需求。受电弓及弓网监测设备安装强度应保证在极端条件下能承受动载荷、静载荷及冲击载荷要求，同时应兼顾整车强度要求。同时对弓网监测设备与受电弓的间距要进行合理设计，以保证可监测范围。受电弓属于高压设备，所以对受电弓安装区域位置必须保证不能积水，否则会引起极大的安全隐患，必须保证该位置的排水畅通，同时需要考虑后期设备的维修性，这些要从结构上和排水方式上进行综合考虑。在上述背景前提下，亟需发明一种受电弓及弓网监测安装平台，以满足后续不锈钢城轨地铁的要求。为了解决如上的技术问题，本实施例提出了一种轨道车辆的车顶结构，其包括本体，在所述的本体上设有弓网监测平台1和受电弓平台2，具体的参见图2，在弓网监测平台1上安装弓网监测设备，在受电弓平台2安装受电弓。

作为典型的实施例，本实施例以b型不锈钢城轨地铁车顶为例，对车顶的结构以及设计过程进行详细说明。本实施例对b型不锈钢城轨地铁车顶在具体设计时，首先采用整体式设计方法，电网距轨面高度h是固定的，b型不锈钢城轨地铁车顶高度距轨面h1也是固定的，平台下沉高度为h2，受电弓升起后的高度与电网高度一致，弓网监测设备摄像头距受电弓中心距为l，弓网监测设备的实际可监测范围为∠a。由附图1可见，h、h1为固定值，假设h2为固定值，弓网监测设备的实际可监测范围∠a仅受l影响，当l越大时，∠a就越小；当l越小时，∠a就越大，从理论上讲l值越小监测范围越大，但是受电弓需要一个安全距离，否则会引起放电现象，所以实际上l就是受电弓安全距离，此时只能通过调整h2尺寸来满足监测范围，h2数值需要结合客室高度空间来确定。

当下沉深度h2确定后，就需要对平台结构进行设计，本实施例中的弓网监测平台和受电弓平台断面结构具体见附图10、图11、图12、图13；从排水方面考虑，肯定是平台断面平面一直延伸至侧面，这样雨水可以直接排放到两侧雨檐，这样也省去了排水装置(具体见附图14)，但是这种断面结构有两个缺点，一个是该断面结构刚度较差，当车体受到极限工况时，很容易导致车顶变形；二是该断面结构风阻较大。考虑到上述缺点，本实施例的弓网监测平台1和受电弓平台2仍采用附图10、图11、图13中所示的断面结构，两侧仍保持与车体整体断面一致，为拱形结构，这样不仅提高了平台位置的整体刚度，而且由于两侧仍与车体整车断面一致，有效降低车顶风阻和空气噪声。但是考虑排水，则将弓网监测平台1和受电弓平台2的断面设计成为中间高，两侧低，这样更有利于雨水排放。

上述的弓网监测平台具体结构参见附图3、附图4，其主要由平台顶板1-1、端顶横梁1-2、横梁1-3、纵梁1-4、安装座1-5、安全吊环1-6、排水槽1-7组成。

其中，横梁1-3、纵梁1-4垂直交叉设置组成一个矩形框架结构，端顶横梁1-2安装在纵梁1-4的两端；进一步的，在本实施例中，包括四根纵梁1-4、一根横梁1-3和两根端顶横梁1-2，两根端顶横梁1-2分别安装在四根纵梁的两端，横梁1-3安装在四根纵梁1-4的中心位置，且端顶横梁1-2的高度高于横梁1-3的高度，使得平台相对于车辆顶部形成一个下沉式结构；四根纵梁1-4相互平行设置，且位于平台两侧的两个纵梁的长度大于中间两个纵梁的长度，位于平台两侧的两个纵梁的一端延伸到端顶横梁1-2外侧，平台顶板1-1安装在框架结构表面，且位于端顶横梁1-2之间，且平台顶板1-1中间高，两侧低，使得雨水可以从中间向两侧流，这样更有利于雨水排放；安装座1-5固定在平台顶板1-1上；进一步的，考虑弓网监测设备安装强度需保证在极端条件下能承受动载荷、静载荷及冲击载荷要求，所述的纵梁1-4布置在安装座1-5正下方，对安装座1-5起到较好的支撑作用；进一步的，在本实施例中，安装座1-5包括六个，六个安装座1-5分成两排分布，位于中间两根纵梁的上方。安装座1-5的作用是用于安装弓网监测系统的相关弓网监测设备，例如：用于检测受电弓状态和姿态的红外不可见光光源和红外相机，用于检测弓网温度的远红外相机，用于检测弓网燃弧的紫外光子计数器。

安全吊环1-6布置在平台两侧端部位置，其具体结构如图6所示，进一步的，在本实施例中，安全吊环1-6设置四个，分别位于平台顶板1-1的四个角部；设置安全吊环1-6的作用有两个，其一是方便车顶组焊时平台的吊装；其二是后期在工作人员对平台设备进行检修时，为安全绳提供的固定点。

排水槽1-7设置在平台两侧纵梁的上方对应的平台顶板1-1上，进一步的，在本实施例中，排水槽1-7设置有四个，其中两个位于平台左侧，另外两个位于平台右侧。当然不难理解的，在其他实施例中，排水槽的2-8的设置个数根据实际需要进行设置。

上述的受电弓平台的结构具体见附图7、图8，其主要由平台顶板2-1、端顶横梁2-2、端顶横梁2-3、横梁2-4、纵梁2-5、安装座2-6、安全吊环2-7、排水槽2-8组成。

其中，横梁2-4、纵梁2-5垂直交叉设置组成一个矩形框架结构，端顶横梁2-2安装在纵梁2-5的左端，端顶横梁2-3安装在纵梁2-5的右端；进一步的，在本实施例中，包括五根纵梁2-5、七根横梁2-4和两根端顶横梁，两根端顶横梁分别安装在五根纵梁的两端，七根横梁2-4依次安装在五根纵梁上，且端顶横梁1-2的高度高于横梁1-3的高度，使得平台相对于车辆顶部形成一个下沉式结构；五根纵梁2-5相互平行设置，七根横梁2-4相互平行设置；

平台顶板2-1安装在框架结构表面，且位于端顶横梁2-2和端顶横梁2-3之间，平台顶板2-1中间高，两侧低，使得雨水可以从中间向两侧流，这样更有利于雨水排放；安装座1-5固定在平台顶板2-1上；进一步的，考虑弓网监测设备安装强度需保证在极端条件下能承受动载荷、静载荷及冲击载荷要求，其中两根横梁2-4布置在安装座2-6正下方，对安装座2-6起到较好的支撑作用；进一步的，在本实施例中，安装座2-6包括多个，多个安装座2-6的大小不同，形状基本相同，分别安装在安装座2-6的不同位置。安装座2-6的主要作用是为了安装受电弓。

受电弓及弓网监测设备安装座1-5、安装座2-6具体见附图8、图9放大图所示，安装座为倒立的u型结构，其包括顶壁和两个侧壁，在安装座顶壁的侧设置开通的长圆孔，并长圆孔的下部封闭形成长圆孔卡槽，这样设备安装时只需将螺栓放入长圆孔卡槽中就可以很方便的在上部进行安装，可以大大缩短安装时间，降低工作人员受伤风险，同时长圆孔卡槽设计可以对设备的安装尺寸进行调整，大大提升了设备的可维修性。

上述的安全吊环2-7布置在平台两侧的纵梁上方的平台顶板2-1，进一步的，在本实施例中，安全吊环1-6设置四个；上述的安全吊环2-7的结构与安全吊环1-6的结构相同，见附图6安全吊环的设置有两个作用，其一是方便车顶组焊时平台的吊装；其二是后期在工作人员对平台设备进行检修时，为安全绳提供的固定点。

上述的排水槽2-8设置在平台两侧纵梁的上方对应的平台顶板2-1上，进一步的，在本实施例中，排水槽2-8设置有十二个，其中六个位于平台顶板左侧，另外六个位于平台右侧，当然不难理解的，在其他实施例中，排水槽的2-8的设置个数根据实际需要进行设置。

本实用新型的受电弓及弓网监测安装平台成功解决了设备的安装，同时受电弓和弓网监测系统安装具有可靠性，实用性、安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。