一种高速动车组车身结构的制作方法

本发明涉及轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种高速动车组车身结构。

背景技术：

针对目前的高速动车组，已经开始通过复合材料替代原有的金属车体，实现侧墙、车顶及端墙等结构的成型，上述材料的改进极大程度上的降低了车身的重量，使得高速动车组的运行速度进一步提升。

目前针对侧墙和车顶均采用薄板形式作为外车体，内部通过沿车身长度方向并列设置的多个环梁结构实现薄板的有效支撑，最终通过纵梁连接各环梁结构实现整车的骨架形式。在上述结构形式中，由于薄板厚度较低，会通过增大环梁尺寸的方式获得稳定的结构，无形中也使得位于车身肩部的纵梁尺寸增大，从而使得环梁和纵梁对车内空间的占用比例增大。

鉴于上述问题，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，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种高速动车组车身结构。

技术实现要素：

本发明中还请求保护一种高速动车组车身结构，可有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高速动车组车身结构，包括：

顶板，包括第一内蒙皮、第一外蒙皮和第一支撑结构，所述第一内蒙皮和第一外蒙皮之间形成空腔，所述第一支撑结构安装于所述空腔内；

侧墙板，包括第二内蒙皮、第二外蒙皮和第二支撑结构，所述第二内蒙皮和第二外蒙皮之间形成空腔，所述第二支撑结构安装于所述空腔内；

纵梁，包括承力主体和两个外沿体，所述承力主体局部位于所述顶板和侧墙板之间，两个所述外沿体分别在车身内侧对所述顶板和侧墙板端部进行支撑，且分别与所述顶板和侧墙板固定连接；

所述第一外蒙皮和第二外蒙皮延伸对所述纵梁外表面进行覆盖，所述第一外蒙皮位于所述第二外蒙皮外侧，且二者之间形成密封空间；

其中，至少所述第一内蒙皮、第一外蒙皮、第二内蒙皮、第二外蒙皮和纵梁为复合材料结构。

进一步地，所述第二外蒙皮端部内侧与所述纵梁外表面贴合。

进一步地，所述第一内蒙皮端部内侧与所述纵梁外表面贴合，且外侧设置有延伸段，用于对所述第一外蒙皮进行支撑。

进一步地，还包括金属板体，分别夹设于所述顶板与所述外沿体之间，且与所述顶板和外沿体固定连接，以及，所述侧墙板与所述外沿体之间，且与所述侧墙板和所述外沿体固定连接。

进一步地，所述顶板和侧墙板的内侧端部分别设置有缩进区域，用于对所述金属板体进行容纳。

进一步地，还包括连接板体，对所述顶板与所述外沿体的第一连接处进行覆盖，且在第一连接处一侧与所述顶板、外沿体、金属板体固定连接，在另一侧与所述顶板固定连接；以及对所述侧墙板与所述外沿体的第二连接处进行覆盖，且在第二连接处一侧与所述侧墙板、外沿体和金属板体固定连接，在另一侧与所述侧墙板固定连接。

进一步地，所述连接板体延伸至所述承力主体，且与所述承力主体固定连接。

进一步地，所述金属板体部分位于所述顶板与所述连接板体之间，且分别与所述顶板和连接板体固定连接；以及，所述金属板体部分位于所述侧墙板与所述连接板体之间，且分别与所述侧墙板和连接板体固定连接。

进一步地，所述连接板体上设置有局部的缩进区域，用于对所述外沿体进行容纳，且容纳后所述外沿体与所述连接板体形成与所述金属板体贴合的平整表面。

进一步地，所述纵梁内部设置有腔体，且腔体内设置有至少一个加强筋，所述加强筋将所述腔体内部分为独立的封闭空间。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明中改变了原本通过薄板作为外车体的结构形式，增设内蒙皮可降低对原本整车的骨架形式的尺寸要求，从而获得更大的车内空间，顶板和侧墙板的结构形式可在较低的厚度下实现较高的结构强度；在车身肩部结构位置处，纵梁在顶板和侧墙板之间的部分与二者形成整体结构传递受力，而其他的部分突出于顶板和侧墙板，一方面形成局部的增强结构，另一方面也可提供与高速动车组其他部分的连接结构；外沿体在车身内侧实现与顶板和侧墙板的连接，获得了较高的稳定性；第一外蒙皮在第二外蒙皮外侧对雨水和杂质等进行向下的导向，密封空间内可有效实现密封件的安装，保证整车的密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明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。

图1为本发明中高速动车组车身结构的局部分解示意图及组装后的对比图；

图2为图1中a处的局部放大图；

图3为顶板端部与纵梁连接处的局部放大图（包括局部放大展示）；

图4为图1设置金属板体后的优化示意图；

图5为图4设置连接板体后的优化示意图；

图6为图5中b处的局部放大图；

附图标记：

1、顶板；11、第一内蒙皮；11a、延伸段；12、第一外蒙皮；13、第一支撑结构；2、侧墙板；21、第二内蒙皮；22、第二外蒙皮；23、第二支撑结构；3、纵梁；31、承力主体；32、外沿体；33、密封空间；34、加强筋；4、金属板体；5、连接板体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~6所示，一种高速动车组车身结构，包括：顶板1，包括第一内蒙皮11、第一外蒙皮12和第一支撑结构13，第一内蒙皮11和第一外蒙皮12之间形成空腔，第一支撑结构13安装于空腔内；侧墙板2，包括第二内蒙皮21、第二外蒙皮22和第二支撑结构23，第二内蒙皮21和第二外蒙皮22之间形成空腔，第二支撑结构23安装于空腔内；纵梁3，包括承力主体31和两个外沿体32，承力主体31局部位于顶板1和侧墙板之间，两个外沿体32分别在车身内侧对顶板1和侧墙板2端部进行支撑，且分别与顶板1和侧墙板2固定连接；第一外蒙皮12和第二外蒙皮22延伸对纵梁3外表面进行覆盖，第一外蒙皮12位于第二外蒙皮22外侧，且二者之间形成密封空间33；其中，至少第一内蒙皮11、第一外蒙皮12、第二内蒙皮21、第二外蒙皮22和纵梁3为复合材料结构。

如图1和2所示，本发明中改变了原本通过薄板作为外车体的结构形式，而是通过空心的顶板1和侧墙板2获得更为稳定的外车体结构形式，内外蒙皮间空腔的形成还有助于提高隔音效果，通过增设内蒙皮可降低对原本整车的骨架形式的尺寸要求，从而获得更大的车内空间，顶板1和侧墙板2的结构形式可在较低的厚度下实现较高的结构强度。

在车身肩部结构位置处，纵梁3实现了车身在纵向方向的加强，同时也有效连接顶板1和侧墙板2，纵梁3在顶板1和侧墙板2之间的部分与二者形成整体结构传递受力，而其他的部分突出于顶板1和侧墙板2，一方面形成局部的增强结构，另一方面也可提供与高速动车组其他部分的连接结构。外沿体32在车身内侧实现与顶板1和侧墙板2的连接，获得了较高的稳定性；第一外蒙皮12在第二外蒙皮22外侧对雨水和杂质等进行向下的导向，密封空间33内可有效实现密封件的安装，保证整车的密封性。

作为上述实施例的优选，参见图2，第二外蒙皮22端部内侧与纵梁3外表面贴合，通过此种方式可使得侧墙板2和纵梁3的连接获得更多的支撑位置，二者贴合的部分优选通过面贴合的方式获得更大的支撑面积，此种贴合方式还可提高密封的效果。

出于同样的技术目的，如图3所示，第一内蒙皮11端部内侧与纵梁3外表面贴合，且外侧设置有延伸段11a，用于对第一外蒙皮12进行支撑。延伸段11a的设置可对第一外蒙皮12端部的支撑范围进行延伸，保证顶板1的结构稳定性，安装于密封空间33内的密封条可与第一外蒙皮12内侧贴合，也可与第一内蒙皮11内侧贴合，均在本发明的保护范围内，而第一内蒙皮11端部内侧与纵梁3的贴合形式则有效的保证了顶板1和纵梁3的连接稳定性和密封性。

在对本发明进行实施的过程中，第一支撑结构13和第二支撑结构23可选择同样的结构形式，也可采用不同的结构形式，其中可供选择的形式包括：垂直的横向和纵向筋体连接而成的框架形式，或者分别沿横向或纵向单一方向设置的筋体结构；其中，横向筋体和纵向筋体的设置密度可根据实际情况进行选择。

针对纵梁3的结构，外沿体32为相对于承力主体31而延伸的板体形式，因此为整体结构的薄弱部分，为了保证此处获得较大的结构强度，作为上述实施例的优选，如图4所示，还包括金属板体4，分别夹设于顶板1与外沿体32之间，且与顶板1和外沿体32分别固定连接，以及，侧墙板2与外沿体32之间，且与侧墙板2和外沿体32固定连接。金属板体4设置在以上两处，可对结构起到有效的增强作用，安装也较为方便，只需通过连接件与两侧的结构进行固定连接即可，使用量较少，对车身的重量影响较小，但却可通过自身的韧性和强度大幅提高最终的车身强度。

其中，顶板1和侧墙板2的内侧端部分别设置有缩进区域，用于对金属板体4进行容纳，从而获得较为平整的身体内表面，缩进区域与金属板体4等厚度为最佳的选择。

同样出于对结构进行加强的目的，如图5所示，还包括连接板体5，对顶板1与外沿体32的第一连接处进行覆盖，且在第一连接处一侧与顶板1、外沿体32、金属板体4固定连接，在另一侧与顶板1固定连接；以及对侧墙板2与外沿体32的第二连接处进行覆盖，且在第二连接处一侧与侧墙板2、外沿体32和金属板体4固定连接，在另一侧与侧墙板2固定连接。

对上述连接处的覆盖使得美观性得到增强，但更为重要的是上述连接形式有效保证车身结构的整体性，有效的提高了车身的稳定性，上述结构的连接形式可采用粘接的方式连接，或者采用连接件进行固定的方式连接，再或者通过粘接及连接件同步的连接形式。

其中，连接板体5延伸至承力主体31，且与承力主体31固定连接；通过上述结构的延伸，还使得承力主体31与外沿体32之间的结构也获得了有效的增强；在具体实施过程中，针对第一连接处和第二连接处的连接板体5可以为一体的，也可为分体的，均在本发明的保护范围内。

作为上述实施例的优选，金属板体4部分位于顶板1与连接板体5之间，且分别与顶板1和连接板体5固定连接；以及，金属板体4部分位于侧墙板2与连接板体5之间，且分别与侧墙板2和连接板体5固定连接。此种连接形式使得金属板体4的设置分别实现了顶板1、纵梁3和连接板体5连接处的结构加强，同时也对连接板体5的安装稳定性实现了增强。

其中，连接板体5上设置有局部的缩进区域，用于对外沿体32进行容纳，且容纳后外沿体32与连接板体5形成与金属板体4贴合的平整表面，从而一方面降低金属板体4的复杂程度，采用平板结构即可，另一方面也使得金属板体4的完整性得到保证，从而获得更好的结构增强效果。

作为上述实施例的优选，纵梁3内部设置有腔体，且腔体内设置有至少一个加强筋34，加强筋34将腔体内部分为独立的封闭空间，上述结构形式的纵梁3目的在于降低材料的使用量以及最终的重量，其中，上述纵梁3可采用拉挤的方式获得，优选由加强筋34分别的封闭空间分为位于顶板1和侧墙板2所在的两侧。

在对纵梁3的形状进行设计的过程中，优选设置一个加强筋34，且采用对称的结构形式，通过加强筋34作为对称面，此种结构形式可使得纵梁3的受力较为均匀，且纵梁3与顶板1和侧墙板2的贴合面优选与对称面成锐角设置，从而使得顶板1与侧墙板2之间的空间在向车身外延伸的方向上成聚拢形式，从而使得顶板1和侧墙板2边缘无空腔的部分尽可能减小比例，从而保证肩部的结构强度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。