一种城际动车组铝合金车体结构的制作方法

1.本发明属于轨道车辆制造技术领域，尤其是涉及一种城际动车组铝合金车体结构。


背景技术：

2.目前铝合金材质的城际动车组车体，按照转向架与车体连接关系分类，分为有焊接枕梁和无焊接枕梁两种车体结构。带有焊接枕梁的铝合金城际动车组车体底架的地板厚度一般不大于40mm，需要与底架横梁配合才能保证底架的刚度和强度。而且这种底架焊接量大，工艺复杂。车下线缆需要在地板以下铺设，不便于安装、防护、及线缆之间的电磁屏蔽。无焊接枕梁的城际动车组铝合金车体，需要转向架配置重量较大且价格昂贵的铸铝枕梁。不利于实现城际动车组重量轻，制造成本低的特点。
3.现有焊接枕梁，两侧采用铝型材，中间采用2层铝板。通过焊接形式进行连接。这种枕梁的焊接变形量大、强度和刚度低，因此承载能力弱，疲劳寿命低。有线缆或者管路通过枕梁时，采用焊接铝管的形式为其提供通道，进一步增加了焊接量，进而导致结构强度降低。转向架与枕梁连接，在枕梁内部预置螺纹钢板，转向架通过螺栓与预置螺纹钢板连接。由于枕梁为全封闭机构，一旦螺纹钢板失效，无法对钢板进行更换。
4.现有城际动车组底架边梁功能单一，作为纵向梁构成底架整体，保证纵向强度。
5.现有城际动车组高压箱布置在车下，占用车下设备舱空间，不利于检修操作。现有城际动车组相邻车辆间通过宽度较小，限制相邻车辆间乘客通过能力。
6.目前带有焊接枕梁结构的底架，在枕梁区域无排水功能。当列车在温差变化比较大的区域、或空气中湿度比较大的区域，容易在枕梁内部积聚冷凝水，却不利于排出，对车体防腐产生不利影响。


技术实现要素：

7.本发明旨在提供一种城际动车组铝合金车体结构，以满足轻量化、低成本、高强度、便于检修维护，车辆间通过能力强、车辆部件安装接口高度集成的城际动车组需求。
8.为实现上述发明目的，本发明提供一种城际动车组铝合金车体结构，包括底架、侧墙、车顶、端墙，其特征在于，所述底架包括两端的端底架、中部的枕内地板以及两侧的底架边梁，所述端底架包括牵引梁、枕梁和枕外地板，所述两个牵引梁之间及两侧固定连接枕外地板，牵引梁朝向车内端固定连接枕梁一侧，枕梁另一侧固定连接枕内地板，所述牵引梁、枕梁、枕外地板和枕内地板上表面平齐，所述枕梁由三个横向通长的闭口型材固定连接，型材内部设置加强筋，所底架边梁下部设置c型滑槽ⅰ，所述车顶设置高压箱平台，其上的高压箱安装框外侧设有安装高压箱c型滑槽ⅱ；内部设有用于实现高压箱与车体之间的密封的u型断面，端墙的墙板型材采用闭口型材连接成∏型，型材内部局部位置加厚，用于安装螺套，墙板型材通过端梁与底架固定连接。
9.进一步地，所述底架边梁内侧设有凸出的横筋，底架边梁型腔内设置斜向和横向
加强筋。
10.进一步地，所述枕内地板和底架边梁的作为走线空间的型腔，在进线口和出线口设置了线缆保护板，所述线缆保护板为l形，转角处光滑过渡，固定在型腔的开口边缘。
11.进一步地，所述枕梁两端加工出排水槽，排水槽贯通枕梁型材端部，中部型材下设置排水管道。
12.进一步地，所述排水管道下固定连接排水橡胶管，所述排水橡胶管为鸭嘴型。
13.进一步地，枕梁型腔下侧设有转向架安装孔，内侧预置螺纹滑块。
14.进一步地，端梁在端墙门角处加工为圆角。
15.本发明的城际动车组铝合金车体结构的优点如下：
16.(1)底架采用80mm厚的闭口铝型材，其内部型腔设置斜筋，不仅为底架提供刚度和强度，同时可为车下线缆提供走线空间，便于线缆安装、防护。型腔相互独立，有利于线缆之间的电磁屏蔽。80mm厚的地板不需要设置底架横梁，因此有利于结构的轻量化，降低成本。
17.(2)枕梁结构，采用3个闭口型材组焊而成。焊接变形量小，强度和刚度高，因此承载能力强，疲劳寿命高。有线缆通过时，采用粘接铝管的形式为其提供通道，避免了焊接变形和结构强度的降低。
18.(3)底架边梁集成了高压线缆走线型腔，节省了车下布线空间；集成c型滑槽，为车下设备舱及顶车位提供了便于安装的接口，车辆部件安装接口高度集成；底架边梁较大的垂向尺寸，有利于提高整车的模态。
19.(4)车顶设置车顶平台，并为高压箱提供安装接口，既不占用车下设备舱空间，又不侵入车内客室，且便于日常检修维护。
20.(5)通过开发新的端墙型材，实现了具有1300mm通过宽度的端墙结构，并集成贯通道的安装接口，提高了相邻车辆间的通过能力。
21.(6)枕梁设置排水结构，可及时将相对封闭的枕梁区域内形成的冷凝水及时排出，有利于车体结构防腐。
附图说明
22.图1为车体结构组成示意图(一)；
23.图2为车体结构组成示意图(二)；
24.图3为底架组成示意图；
25.图4为端底架组成示意图；
26.图5为车钩座区域结构示意图；
27.图6为牵引梁型材与牵引梁下盖板结构示意图；
28.图7为牵引梁与地板接口结构示意图；
29.图8为枕梁结构示意图；
30.图9为枕梁型材接口示意图；
31.图10为枕梁排水槽示意图；
32.图11为枕梁排水管示意图；
33.图12为枕梁与转向架连接接口示意图；
34.图13为枕梁工艺孔和通过孔示意图；
35.图14为边梁与枕内地板连接结构示意图；
36.图15为边梁与枕内地板连接结构局部放大图；
37.图16为边梁与枕梁连接结构示意图；
38.图17为边梁与枕梁连接结构局部放大图；
39.图18为边梁线缆穿入示意图；
40.图19为边梁连接顶车位示意图；
41.图20为车顶平台示意图；
42.图21为高压箱安装框断面视图；
43.图22为端墙结构示意图；
44.图23为图22的a
‑
a剖面图；
45.图24为图22的b
‑
b剖面图；
46.图25为端墙与端梁连接剖面图；
47.图26为端墙在车体上安装后局部视图；
48.图27为图26的ⅰ放大视图；
49.其中：1、底架；2、侧墙；3、端墙；4、车顶；5、端底架；6、枕内地板；7、底架边梁；8、枕梁；9、枕外地板；10、牵引梁；11、车钩座；12、缓冲梁；13、围板；14、补强板；15、端板；16、枕梁型材ⅰ；17、枕梁型材ⅱ；18枕梁型材ⅲ；19、铝管；20、排水铝管；21、排水橡胶管；22、高压线缆；23、线缆防护板；24、顶车位；25、螺纹滑块；26、牵引梁型材；27、牵引梁下盖板；28、高压箱安装框；29、墙板型材ⅰ；30、墙板型材ⅱ；31、端梁；32、铝板；33、螺套；34、螺栓；35、通过孔；36、工艺孔；37、排水槽；38、喉箍；39、转向架中心销；40、受电弓平台；41、高压箱平台；42、c型滑槽；43、u型断面；44、圆角。
具体实施方式
50.参照图1和图2，车体的主体结构包括底架1、侧墙2、端墙3、车顶4，参照图3，底架1包括两端的端底架5、中部的枕内地板6以及两侧的底架边梁7。
51.参照图4，端底架5包括枕梁8、枕外地板9、牵引梁10、车钩座11、缓冲梁12、围板13、补强板14、端板15。
52.参照图5，车钩座11由两个断面相同的铝型材采用搅拌摩擦焊组焊而成，以减小厚板焊接变形量和焊后结构强度的降低。车钩座11型材设计成自带焊接接头的结构，分别与牵引梁10和缓冲梁12进行对接焊，焊缝远离车钩座应力集中处，有利于提高车钩座附近的局部强度。牵引梁10在靠近车钩座11位置设置补强板14，牵引梁10朝向车内端与枕梁8一侧组焊，缓冲梁12外侧与端板15组焊，两个缓冲梁之间设置围板13。
53.参照图6，牵引梁10由牵引梁型材26和牵引梁下盖板27组焊而成。牵引梁下盖板27由自带焊接被托u型型材弯曲而成，牵引梁型材26外形加工成牵引梁下盖板27弯曲后的形状，然后两者对接组焊，将焊缝远离牵引梁受力较大的牵引梁下盖板27所在区域。
54.参照图7，牵引梁10两侧以及牵引梁10之间与枕外地板9组焊，牵引梁10上表面与枕外地板9上表面平齐，牵引梁高度较常规的牵引梁增高，提高了牵引梁的强度，牵引梁10和枕外地板9的端部与枕梁8组焊，枕梁8上表面和牵引梁10上表面、枕外地板9上表面平齐。
55.车钩座11用于安装车钩，车钩传递的纵梁压力和拉力通过牵引梁10和缓冲梁12传
递，牵引梁10将来自车钩座的纵向力配合补强板14传递至枕梁8，再通过枕梁8传递至地板6、9和底架边梁7，缓冲梁12将来自车钩的纵向力，配合围板13传递至端板14。
56.参照图8和图9，枕梁8通过三个横向通长的闭口型材16、型材17、型材18焊接而成，焊接变形量小，强度和高度高，因此承载能力强，疲劳寿命高。型材16、17、18均为闭口型材,其中型材16、型材18自带焊接背托，分别与型材17形成对接焊缝，型材16、17、18在对接焊缝两侧均设置立筋，以减少焊接变形。型材17中间程“x”型，为枕梁提供了刚度，在焊接和承载状态下，减小变形。枕梁另一侧与枕内地板组焊，枕梁与枕内地板上表面平齐
57.参照图10和图11，枕梁两端加工出排水槽37，排水槽37贯通枕梁型材端部，使得枕梁型材16、17、18相互连通，并通过型材17上焊接的排水铝管20，通过喉箍38固定在排水铝管上的排水橡胶管21，将枕梁内部的冷凝水及时排至枕梁外部，避免积水造成腐蚀，其中排水橡胶管21为鸭嘴型，此形状能够保证枕梁内部的水受重力作用排至枕梁外部，但外部的异物无法进入枕梁内部。参照图8、图13，枕梁侧面设置2个通过孔35，2个铝管19贯穿通过孔35，以粘接形式与枕梁8连接，并与枕梁8形成封闭空间，铝管19为通过枕梁8的线缆及管路提供通过空间，以粘接方式连接避免了焊接变形和结构强度的降低。
58.参照图8、图12和图13，枕梁8在行腔下侧设有转向架安装孔，内侧预置螺纹滑块25，用于转向架中心销39安装使用。枕梁8外侧立面开工艺孔36，用于螺纹滑块25的取放。枕梁8工艺孔36四角设置螺套33，工艺孔通过铝板32、螺栓34及螺套33，实现枕梁8的封闭。
59.参照图14和图15，底架边梁内侧两条凸出的横筋，用于与枕内地板形成插接结构，此接头形式可实现机械手自动焊接，降低焊接操作者劳动强度，提高焊接效率及质量。
60.参照图16和图17，底架边梁内侧在枕梁位置有突出的横筋，用于与枕梁焊接，底架边梁7型腔内筋设置了斜向加强筋和与枕梁8焊接的横筋，用于增加强度和厚度，保证焊接接头强度。
61.底架地板包括枕内地板和枕外地板，都采用80mm厚的闭口铝型材，其内部型腔设置斜筋，枕内地板6的三角形型腔为车下线缆提供走线空间，，便于线缆安装、防护。底架边梁7内侧设置用于高压线缆22的走线型腔，节省了车下布线空间。型腔相互独立，有利于线缆之间的电磁屏蔽。线缆在进线口和出线口型腔的开口边缘处设置线缆防护板23，线缆保护板为l形，转角处光滑过渡，参照图18，线缆防护板23通过粘接方式与底架边梁进行连接。
62.参照图19，底架边梁7下部设置c型滑槽，c型滑槽内部可布置带有螺纹的滑块，用于安装顶车位24和车下设备舱的相关部件，车辆部件安装接口高度集成，底架边梁较大的垂向尺寸，有利于提高整车的模态。
63.参照图20和图21，车顶3两端分别设置车顶平台，分别为受电弓平台40和高压箱平台41，用于安装受电弓和高压箱。高压箱安装接口采用完全置于平顶上表面的高压箱安装框28，高压箱安装框28采用铝型材焊接而成，外侧c型滑槽42用于放入螺纹滑块，安装高压箱；内部u型断面43用于实现高压箱与车体之间的密封。高压箱完全安装于车顶外部，既不陷入客室占用客室空间，又保证了车顶的连续性，提高了车体强度，也不安装于车下占用设备舱空间，且便于日常检修维护。
64.参照图22至图24，端墙4墙板型材29、30设计成一种封闭的型材，连接成∏型，型材内部局部位置加厚，用于安装螺套，为两个车厢间的贯通道提供安装接口，封闭的型材强度大，可以增大门口宽度，实现了具有1300mm通过宽度的端墙结构，并集成贯通道的安装接
口，提高了相邻车辆间的通过能力
65.参照图25至图27，端墙与底架通过端梁31进行连接。端梁设计成一种封闭的型材。端梁31的型材断面，在局部区域设计成较厚的壁厚，用于安装螺套，为贯通道提供安装接口。端墙放置在端梁以上进行焊接，并在端墙门角处加工端梁为圆角44，避免应力集中。端梁31与端墙之间的焊缝远离圆角，避免焊接热影响区位于应力相对较大的门角区域，提高门区的结构强度。