CN107187458A - 一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构 - Google Patents

Abstract

一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，包括设置在纵向方向上的车端连接区域和客室通道区域，车端连接区域和客室通道区域是由铰接座、两根牵引梁、两根枕梁、两根边梁及隔墙组成的“目”字型整体框架结构；铰接座设于车端连接区域的中间位置，车端连接区域的牵引梁上表面、枕梁上表面及边梁上表面平齐；隔墙与两根枕梁平行设置并与牵引梁、边梁的另一端相连接；两根牵引梁和两根枕梁的下方设置用于支撑固定铰接座的铰接支撑结构；两根牵引梁与边梁之间的框架结构上方设有边地板；客室通道区域的上表面比车端连接区域的上表面稍低，且牵引梁下表面与铰接支撑结构的中间地板相连，牵引梁上表面与两侧的边地板相连，在车体横截面方向形成下凹状结构。

Description

一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆车体结构，特别涉及一种铰接式动车组车体底架端部结构。

背景技术

目前国内动车组车辆间的连接普遍采用车钩缓冲装置。但是有很多国土面积较小国家，对动车组速度要求不太高，而重点考虑转弯半径较小的线路上运行，因此部分国外车辆运营商指定动车组需采用铰接式转向架。

国外采用铰接式转向架最成功的案例是法国TGV和AGV高速列车，其转向架为2点悬挂无摇枕铰接式，车辆有个特点是地板高度较高。但部分车辆运营商考虑到上下车方便，要求车辆设置中间通道，其高度较低，只能通过设计中间下凹的结构来解决，不利于车体的承载及传力，增加了车体的设计难度。

在国内，对铰接式动车组研究较少，而在低地板车辆及轻轨车辆上使用铰接式连接较多，且一般是以摇枕铰接式转向架为主，采用这种转向架的车辆具有通过小曲径半径能力强的特点，但是轴重较小，一般在10吨左右。

为解决动车组的轴重需求，可利用一种非摇枕铰接式转向架来解决，即采用铰接式牵引装置，通过4个空气簧承载车体。但与此同时，以往传统的车体底架结构无法满足这种新型转向架的安装连接，因此急需开发一种新型车体底架端部结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种能适用于与4点悬挂铰接式转向架相连的铰接式铝合金动车组车体底架端部结构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，包括在纵向方向上顺序划分的车端连接区域和客室通道区域，其中：

车端连接区域和客室通道区域是由用于与转向架的铰接装置连接的铰接座、两根牵引梁、两根与转向架的空气簧连接的枕梁、两根边梁及隔墙组成的侧卧的“目”字型整体框架结构，铰接座、牵引梁，枕梁，边梁及隔墙都为大截面中空型材制成；

铰接座设于车端连接区域的中间位置，铰接座位于两根牵引梁下方并与两根牵引梁一端垂直连接，两根牵引梁的外侧分别与两根枕梁的一端垂直连接，两根枕梁的另一端分别与边梁一端垂直连接，车端连接区域的牵引梁上表面、枕梁上表面及边梁上表面平齐；

隔墙与两根枕梁平行设置并与牵引梁、边梁的另一端相连接；两根牵引梁和两根枕梁的下方设置铰接支撑结构，且铰接支撑结构的一端连接铰接座的后方，另一端连接隔墙；铰接支撑结构由位于上表面中间的中间地板、位于上表面两侧的连接地板、位于中间地板和连接地板下方的支撑立板及位于下表面的支撑盖板组焊而成；两根牵引梁与相应侧的边梁之间的框架结构上方分别设有边地板；

客室通道区域的上表面比车端连接区域的上表面稍低，且牵引梁下表面与铰接支撑结构的中间地板相连，牵引梁上表面与两侧的边地板相连，在车体横截面方向形成下凹状结构。

所述框架结构下方的边梁和隔墙连接处，以及牵引梁和枕梁连接处设有过渡筋。

所述铰接座的连接平面及其上的铰接装置安装孔，枕梁的安装平面及其上的空气簧安装孔在“目”字型的框架结构以及边地板完成组焊后再整体加工。

所述牵引梁的型材内部从上至下设置第二牵引梁型腔和第一牵引梁型腔，并在第二牵引梁型腔上加工U型缺，第一牵引梁型腔上加工L型缺，在第一牵引梁型腔的底部设有与铰接支撑结构连接的立板连接头。

所述牵引梁通过第二牵引梁型腔与枕梁平滑连接，所述牵引梁与边地板连接处的第二牵引梁型腔全部铣掉，加工成用来安装座椅及设备的所述U型缺。

在第一牵引梁型腔中段加工出L型缺，边梁中段加工出边梁型腔缺口。

所述隔墙与铰接支撑结构之间设置了型腔凸台。

所述边梁的边梁下部型腔上表面与枕梁的下表面对齐、牵引梁的第二牵引梁型腔上表面与枕梁的上表面对齐。

所述铰接支撑结构下部高度低于铰接座上的至少一排铰接装置安装孔。

所述牵引梁下方伸出水平和竖直的立板连接头，水平的立板连接头与铰接支撑结构的连接地板相连，竖直的立板连接头与铰接支撑结构的支撑立板相连，且立板连接头的长度至少为30mm；所述铰接支撑结构的中间地板与连接地板设置成非整体结构。

本发明位于车端连接区域的铰接座和枕梁用于与转向架相连；铰接座的上方与牵引梁连接，在牵引梁的下方、铰接座的后方设有铰接支撑结构，用来抵抗车辆运行时巨大纵向力的冲击；枕梁处于边梁与牵引梁之间，用来与空气簧相接，并把铰接座上的外力传递给边梁；牵引梁、铰接支撑结构、边梁均与后方的隔墙相连，构成“目”字型框架结构，整体承载性能良好，为车体强度满足EN12663标准规定抵抗压缩力1500kN打下了良好基础。

客室通道区域的上表面比车端连接区域的上表面稍低，通过把牵引梁下表面与中间地板相连，上表面与两侧的地板相连，在车体横截面方向设计呈下凹状结构，既提供了车内中间通道和用来安装座椅等设备的平面，又满足车下转向架工作空间需求，充分利用了有限的空间，且保持了强度。

枕梁、牵引梁、边梁、隔墙等型材为大截面中空结构，其中边梁、牵引梁型材下方设置了冗余的腔体，在转向架工作空间区域范围内，将局部铣掉这个腔体，而型材其余部分仍具有足够的强度和功能完整性；枕梁型材中间筋板跨度足够大，可以用来安装空气簧上的插件结构；隔墙型材设置了凸台结构，用来过渡铰接支撑结构带来的纵向冲击力，同时提供制动管路及电缆线的联结空间。

本发明铝合金车体底架端部结构能满足4点悬挂铰接式转向架的安装要求，使用铰接结构最大的优点是减少转向架的使用，同时可减少整车重量及列车运行阻力，并显著提高列车的曲线通过性能。

本发明车体强度性能良好，满足铰接座区域承受1500kN纵向压缩力要求；提供了高度较低的中间通道，为乘客提供了较大方便，特别适合部分区域地板较低的客车车辆。

此外，本发明底架端部结构模块化程度高，工艺性好，适合大规模生产。

附图说明

图1：本发明底架端部结构零部件构成图。

图2：本发明底架端部结构轴视图。

图3：牵引梁型材图。

图4：带转向架的底架端部结构示意图。

图5：带转向架的底架端部结构正视图。

图6：图5的A-A视图。

图7：图5的B-B视图。

图8：图5的C-C视图。

图中：铰接座（1），铰接装置安装孔（11），牵引梁（2），第一牵引梁型腔（21），L型缺（21a），第二牵引梁型腔（22），U型缺（22a），立板连接头（23），枕梁（3），空气簧安装孔（31），铰接支撑结构（4），中间地板（41），连接地板（42），支撑立板（43），支撑盖板（44），边梁（5），边梁下部型腔（51），边梁型腔缺口（51a），隔墙（6），型腔凸台（61），过渡筋（7），边地板（8），铰接式转向架（9），空气簧（91），铰接装置（92）。

具体实施方式

本发明底架端部结构的主要构成如图1和图2所示：由铰接座1、两根牵引梁2，两根枕梁3，两根边梁5及隔墙6组成了“目”字型的整体框架结构，这些部件均为大截面中空型材，为承受车辆自重及传递纵向力提供了基础。枕梁3下方设有铰接支撑结构4，铰接支撑结构4的前后分别与铰接座1和隔墙6相连，且在高度上平滑过渡，避免了出现应力过度集中现象。铰接支撑结构4由中间地板41，连接地板42，支撑立板43及支撑盖板44组焊而成，主要用于支撑铰接座1。在“目”字型的整体框架结构的上方，牵引梁2与边梁5之间设有边地板8用来支撑车内载荷，在高低变化较大的连接部位，如边梁5和隔墙6的连接处，以及牵引梁2和枕梁3连接处设有过渡筋7，使底架端部结构刚度更加协调。

铰接座1的平面及其铰接装置安装孔11，枕梁3的平面及其空气簧安装孔31在“目”字型的框架结构以及边地板8完成组焊后再整体加工，减少焊接变形对铰接座1平面与地面的垂直度，以及枕梁3平面与地板的平行度的不利影响。

图3是牵引梁型材图。牵引梁2为大截面中空结构，在型材下部腔体设置了冗余的腔体，即第一牵引梁型腔21和第二牵引梁型腔22，并分别还加工出L型缺21a和 U型缺22a；在第一牵引梁型腔21的一侧设有立板连接头23，用来连接铰接支撑结构4。

图4是带转向架的底架端部结构示意图。位于车体连接区域的铰接座1和枕梁3分别与转向架9的铰接装置92和空气簧91相连；枕梁3处在边梁5与牵引梁2之间，主要承载车辆的垂向载荷，利用空气簧91的非线性弹性特性，增强乘客的舒适性，同时把铰接座1上的纵向力传递给边梁5。客室通道区域的上表面比车端连接区域的上表面稍低。牵引梁2在与枕梁3连接部位保留的第二牵引梁型腔22，在后段与边地板8连接处全部铣掉，加工出上述的U型缺22a，提供了一个用来安装座椅及其它设备的平面。

图5是带转向架的底架端部结构正视图。转向架9固定在本发明底架端部结构的下方，铰接装置92通过螺栓固定在铰接座1上的铰接装置安装孔11实现与其连接；空气簧91通过螺栓固定在枕梁3上的空气簧安装孔31实现与其连接。

在第一牵引梁型腔21加工出L型缺21a，边梁5中段加工出边梁型腔缺口51a，保证转向架9的构架及轮对在车辆运行过程中有足够的工作空间。

图6是图5的A-A视图。牵引梁2一端与枕梁3、铰接座1相连，另外一端与隔墙6相连。铰接座1连接两根牵引梁2并位于其下方，枕梁3上表面与牵引梁2上表面平齐。铰接支撑结构4在牵引梁2的下方，用于支撑前方的铰接座1，可抵抗车辆运行时铰接装置92带来巨大纵向力的冲击。

枕梁3为大截面中空型材，中间筋板跨度足够大，可以用来安装空气簧91上的插件结构；隔墙6设置了型腔凸台61，用来过渡铰接支撑结构4的纵向冲击力，同时其型腔可以提供制动管路及电缆线的联结和通过空间。

图7是图5的B-B视图。 位于车端连接区域的铰接座1和枕梁3用于与转向架9相连；铰接座1的上方与牵引梁2连接，在牵引梁2的下方、铰接座1的后方设有铰接支撑结构4，用来抵抗车辆运行时巨大纵向力的冲击；枕梁3处在边梁5与牵引梁2之间，用来与空气簧91相接，并把铰接座1上的外力传递给边梁5；牵引梁2、铰接支撑结构4、边梁5均与后方的隔墙6相连，构成“目”字型框架结构，整体承载性能良好，为车体强度满足EN12663标准规定抵抗压缩力1500kN打下了良好基础。

位于车端连接区域的枕梁3的上表面与边梁5、牵引梁2平齐，基于强度考虑，在连接处，边梁5的边梁下部型腔51上表面与枕梁3的下表面对齐、牵引梁2的第二牵引梁型腔22上表面与枕梁3的上表面对齐，在牵引梁2与枕梁3连接高度差大的部位设置了过渡筋7，保证了该区域的整体强度和刚度协调性。

在客室通道区域，牵引梁2的第二牵引梁型腔22加工掉，使其上表面比车端连接区域的稍低。在牵引梁2与边梁5之间的边地板8采用板梁结构，高度控制在30mm以内，保证边地板8下表面距离构架上表面的距离h2有足够的运行安全间隙；且边梁5的边梁下部型腔51加工出边梁型腔缺口51a，牵引梁2的第一牵引梁型腔21加工出L型缺21a，保证其下表面在转向架9运动范围内与构架上表面的距离h1有足够安全间隙。同时边梁5和牵引梁2的型材截面大，在加工掉冗余型腔后不会影响车体的基本强度。

在客室通道区域的中间，牵引梁2下方设有铰接支撑结构4，在车体横截面方向呈下凹状。铰接支撑结构4与前方的铰接座1焊接相连，铰接支撑结构4下部高度低于至少一排铰接装置安装孔11，防止铰接座1受到纵向力产生过大的弯矩而失效。

通过在截面方向设计成下凹状结构，提供了车内中间通道，又满足车下转向架工作空间需求，充分利用了有限的空间，且保持了强度。

图8是图5的C-C视图。在客室通道区域，牵引梁2的上表面与边地板8平齐，牵引梁2下方伸出水平和竖直的立板连接头23分别与铰接支撑结构4的连接地板42和支撑立板43相连，立板连接头23距离牵引梁2的封闭型腔至少30mm以上，避免重要传力部位的焊缝出现在刚度突变位置。中间地板41连接两块连接地板42，中间地板41并未与连接地板42设置成整体，主要是提供连接地板42与支撑盖板44的组焊空间，在其焊接施工后，再完成组焊。

隔墙6是超大截面的中空型材结构，与铰接支撑结构4的连接部位设置了型腔凸台61增加局部强度，在与边梁5连接高度差大的部位设置了过渡筋7，保证了该区域的刚度协调性。

Claims (10)

1.一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，包括在纵向方向上顺序划分的车端连接区域和客室通道区域，其特征在于：

车端连接区域和客室通道区域是由用于与转向架（9）的铰接装置（92）连接的铰接座（1）、两根牵引梁（2）、两根与转向架（9）的空气簧（91）连接的枕梁（3）、两根边梁（5）及隔墙（6）组成的侧卧的“目”字型整体框架结构，铰接座（1）、牵引梁（2），枕梁（3），边梁（5）及隔墙（6）都为大截面中空型材制成；

铰接座设于车端连接区域的中间位置，铰接座位于两根牵引梁下方并与两根牵引梁一端垂直连接，两根牵引梁的外侧分别与两根枕梁的一端垂直连接，两根枕梁的另一端分别与边梁一端垂直连接，车端连接区域的牵引梁上表面、枕梁上表面及边梁上表面平齐；

隔墙与两根枕梁平行设置并与牵引梁、边梁的另一端相连接；两根牵引梁和两根枕梁的下方设置铰接支撑结构，且铰接支撑结构的一端连接铰接座的后方，另一端连接隔墙；铰接支撑结构由位于上表面中间的中间地板（41）、位于上表面两侧的连接地板（42）、位于中间地板和连接地板下方的支撑立板（43）及位于下表面的支撑盖板（44）组焊而成；两根牵引梁与相应侧的边梁之间的框架结构上方分别设有边地板（8）；

客室通道区域的上表面比车端连接区域的上表面稍低，且牵引梁下表面与铰接支撑结构的中间地板相连，牵引梁上表面与两侧的边地板相连，在车体横截面方向形成下凹状结构。

2.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述框架结构下方的边梁和隔墙连接处，以及牵引梁和枕梁连接处设有过渡筋（7）。

3.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述铰接座的连接平面及其上的铰接装置安装孔（11），枕梁的安装平面及其上的空气簧安装孔（31）在“目”字型的框架结构以及边地板完成组焊后再整体加工。

4.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述牵引梁的型材内部从上至下设置第二牵引梁型腔（22）和第一牵引梁型腔（21），并在第二牵引梁型腔（22）上加工U型缺（22a），第一牵引梁型腔（21）上加工L型缺（21a），在第一牵引梁型腔的底部设有与铰接支撑结构连接的立板连接头（23）。

5.根据权利要求4所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述牵引梁通过第二牵引梁型腔与枕梁平滑连接，所述牵引梁与边地板连接处的第二牵引梁型腔全部铣掉，加工成用来提供座椅及设备安装空间的所述U型缺。

6.根据权利要求5所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，在第一牵引梁型腔中段加工出L型缺，边梁中段加工出边梁型腔缺口（51a）。

7.根据权利要求6所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述边梁的边梁下部型腔（51）上表面与枕梁的下表面对齐、牵引梁的第二牵引梁型腔上表面与枕梁的上表面对齐。

8.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述隔墙与铰接支撑结构之间设置了型腔凸台（61）。

9.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述铰接支撑结构下部高度低于铰接座上的至少一排铰接装置安装孔。

10.根据权利要求1所述的一种铰接式铝合金动车组车体底架端部结构，其特征在于，所述牵引梁下方伸出水平和竖直的立板连接头，水平的立板连接头与铰接支撑结构的连接地板相连，竖直的立板连接头与铰接支撑结构的支撑立板相连，且立板连接头的长度至少为30mm；所述铰接支撑结构的中间地板与连接地板设置成非整体结构。