CN111051179A - 铁路货车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路货车(100)，其包括：一对转向架(106a、106b)，每个转向架具有被配置为用于在轨道上运行的车轮(108)；由所述一对转向架(106a、106b)支撑的框架(104)；以及由所述框架(104)支撑的箱(102)。所述箱(102)具有：基部部分(110)，其限定至少一个捕集区(124)；基本上竖直的第一端壁(114a)；基本上竖直的第二端壁(114b)；在所述第一端壁(114a)和所述第二端壁(114b)之间延伸的两个纵向侧壁(116a、116b)；用于在其中装载产品的内部空间(118)，所述内部空间(118)至少基本上由所述第一端壁(114a)、所述第二端壁(114b)、所述两个纵向侧壁(116a、166b)和所述基部部分(110)限定；以及与所述基部(110)相对的开口(120)。所述箱(102)由连接在一起的至少两个部分(103a、103b)形成，每个部分(103a、103b)至少基本上由复合材料形成并且模制为单一结构。

Description

铁路货车

技术领域

本发明涉及一种铁路货车。

背景技术

用于运载和运输诸如煤炭、矿石、谷物等产品的铁路货车是已知的。这些已知的铁路货车通常包括用于运载产品的料斗，其通常由钢构成。钢提供良好的机械性能并且相对廉价。此外，钢提供良好的耐磨性，这在通过料斗频繁装载和卸载研磨性产品(例如煤炭)时，对于料斗的使用寿命很重要。

由钢构成的料斗的缺点是其笨重性并且不易制造成复杂的形状。因此，可以认识到，钢料斗的重量和形状将负面地影响货运列车将能够运输的产品的总量，从而降低了列车作为货运手段的效率和盈利能力。

此外，将由钢构成的料斗制造成优选的形状需费时、费力并且难以在不影响料斗的强度的情况下进行。因此，可以认识到，这还将增加与制造料斗相关的成本。

此外，由于钢制造的性质，对可以按照成本有效的方式制造的料斗的形状存在限制。料斗的形状通常将决定料斗可以运载和运输的产品总量，以及料斗的卸料速率和效率。如果料斗的形状未针对所运载和运输的产品进行优化，则料斗的容量和卸料速率可能会受到不利影响。

发明目的

本发明的目的是克服或至少改善上述缺点中的一个或多个。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种铁路货车，其包括：

一对转向架，每个转向架具有被配置为用于在轨道上运行的车轮；

由所述一对转向架支撑的框架；以及

由所述框架支撑的箱，所述箱具有：

限定至少一个捕集区的基部部分；

基本上竖直的第一端壁；

基本上竖直的第二端壁；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的两个纵向侧壁；

用于在其中装载产品的内部空间，所述内部空间至少基本上由所述第一端壁、所述第二端壁、所述两个纵向侧壁和所述基部部分限定；以及

与所述基部部分相对的开口；

其中所述箱由至少两个连接在一起的部分形成，每个部分至少基本上由复合材料形成并模制成单一结构。

在一选形式中，每个捕集区位于所述一对转向架之间。

在一优选形式中，所述箱进一步包括中梁，并且每个捕集区至少部分地跨越所述中梁。

在一优选形式中，每个捕集区都具有：

至少一个排出孔，以用于从所述箱的所述内部空间排出产品；以及

可操作地与每个排出孔相关联的排出门，每个排出门可以在其中产品能够通过所述相应排出孔的打开位置和其中所述相应排出孔被所述相应排出门密封以防止产品通过所述相应排出孔的关闭位置之间移动。

在一优选形式中，每个排出门具有铲子，所述铲子被配置为当所述排出门处于所述关闭位置时将产品保持在其中。

在一优选形式中，每个排出门至少基本上由复合材料形成。

在一优选形式中，每个排出门被模制成单一结构。

在一优选形式中，每个排出门具有低摩擦层以减小所述排出门的摩擦系数。

在一优选形式中，每个排出门的所述低摩擦层是凝胶涂层。

在一优选形式中，所述基部部分包括一个或多个帐篷，所述一个或多个帐篷被配置为将产品引向所述捕集区中的至少一个。

在一优选形式中，所述箱进一步包括：

第一倾斜壁，其在所述基部部分和所述第一端壁之间延伸并与之相联接；以及

第二倾斜壁，其在所述基部部分和所述第二端壁之间延伸并与之相联接。

在一优选形式中，所述第一倾斜壁以10至35度的角度从所述第一端壁延伸，且所述第二倾斜壁以10至35度的角度从所述第二端壁延伸。

在一优选形式中，所述第一倾斜壁以30度的角度从所述第一端壁延伸，且所述第二倾斜壁以30度的角度从所述第二端壁延伸。

在一优选形式中，所述铁路货车进一步包括：

第一支撑结构，其由所述转向架中的相应一个支撑并被配置为支撑所述第一倾斜壁和所述第一端壁；以及

第二支撑结构，其由所述另一个转向架支撑并被配置为支撑所述第二倾斜壁和所述第二端壁。

在一优选形式中，所述箱可以围绕所述货车的纵向轴线旋转，使得产品可以通过所述开口从所述箱的所述内部空间中排出。

在一优选形式中，所述箱进一步包括一个或多个轮拱部分，每个轮拱部分的尺寸被设计成容纳所述转向架中的相应一个的至少一个车轮。

在一优选形式中，在使用中，每个轮拱部分容纳所述转向架中的相应一个的垂直位移和水平位移，使得所述转向架的所述车轮不接触所述箱。

在一优选形式中，所述箱进一步包括至少一个位于所述箱的所述内部空间中的隔板，每个隔板从所述侧壁和所述基部部分向内延伸。

在一优选形式中，所述箱的内表面具有低摩擦层，以减小所述箱的所述内表面的摩擦系数。

在一优选形式中，所述低摩擦层是凝胶涂层。

在一优选形式中，所述至少一个捕集区是多个捕集区中的一个。

在第二方面，提供一种铁路货车，其包括：

一对转向架，每个转向架具有被配置为用于在轨道上运行的车轮；

由所述一对转向架支撑的框架；以及

由所述框架支撑的金属箱，所述箱具有：

限定至少一个捕集区的基部部分；

基本上竖直的第一端壁；

基本上竖直的第二端壁；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的两个纵向侧壁；

第一倾斜壁，其在所述基部部分和所述第一端壁之间延伸并与之相联接；

第二倾斜壁，其在所述基部部分和所述第二端壁之间延伸并与之相联接；

用于在其中装载产品的内部空间，所述内部空间至少基本上由所述第一端壁、所述第二端壁、所述第一倾斜壁、所述第二倾斜壁、所述两个纵向侧壁和所述基部部分限定；

与所述基部部分相对的开口；

其中所述箱的内表面的一个或多个区域具有低摩擦层，以减小所述箱的所述内表面在所述相应区域处的摩擦系数。

在一优选形式中，所述内表面的所述一个或多个区域包括所述箱的所述内表面中由所述第一倾斜壁和所述第二倾斜壁限定的区域。

在一优选形式中，所述箱的整个内表面具有低摩擦层。

在一优选形式中，所述箱的所述内表面由接收在所述箱的所述内部空间中的衬里形成，并且所述衬里具有所述低摩擦层。

本文还公开一种用于运输散装商品的铁路货车，所述货车包括：

主体，所述主体包括第一主体部分和第二主体部分，爱爱主体部分形成容器；

所述容器具有基部，所述基部包括至少一个门以允许将散装商品从所述货车中排出；

具有在其间延伸的细长轴线的端壁，以及

侧壁；

所述端壁和所述侧壁从所述基部向上延伸到开口处以接收散装商品；

支撑所述主体的框架，所述框架包括第一端部和第二端部，其中主轴箱位于所述框架的每个相应端部，所述框架进一步包括结构支撑构件；以及

所述框架位于其上的一对转向架，其中一个转向架被定位成朝向所述框架的每个相应端部，所述转向架各自包括适合用于在轨道上运行的车轮；

其中所述主体至少基本上由复合材料制成。

在一优选形式中，所述框架包括主轴箱***件部分，所述主轴箱***件部分连接到至少基本上由所述复合材料制成的结构构件。

在一优选形式中，所述主体包括大体上细长的倒截头圆锥体形状；所述端壁从所述基部向外倾斜并基本上在所述转向架上延伸；并且所述侧壁是基本垂直的。

在一优选形式中，所述复合材料包括纤维增强聚合物基体复合材料。

在一优选形式中，所述纤维增强聚合物基体复合材料包括选自玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等的纤维。

在一优选形式中，所述纤维增强聚合物基体复合材料包括选自阻燃乙烯基酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂等的树脂。

在一优选形式中，所述第一主体部分包括第一主体基部部分，并且所述第二主体部分包括第二主体基部部分，

所述第一主体基部部分和所述第二主体基部部分各自包括横向于所述细长轴线的基部构件部分，所述基部构件部分互补地位于所述第一和第二主体部分上，

所述基部构件部分进一步包括基部构件端部部分，

其中，所述第一和第二主体部分通过将相应基部构件端部部分固定地连接以形成所述基部构件而被连接在一起。

在一优选形式中，所述基部构件端部部分包括用于将所述第一主体部分和所述第二主体部分彼此固定地连接的相应的凸端部部分和凹端部部分。

在一优选形式中，所述第一主体部分和所述第二主体部分至少基本上通过模制形成。

在一优选形式中，基本上由所述复合材料制成的所述结构构件被模制在所述主轴箱***件部分上。

在一优选形式中，所述主轴箱***件部分由金属材料形成。

在一优选形式中，所述结构构件的一部分与所述第一主体部分成一体，而所述结构构件的另一部分与所述第二主体部分成一体，并且所述第一主体部分和所述第二主体部分与所述结构构件中的其相应部分一体形成。

在一优选形式中，所述主体进一步包括从所述侧壁和所述基部向内延伸的隔板，以用于为所述主体提供结构刚度。

在一优选形式中，所述隔板具有倒圆轮廓。

在一优选形式中，所述端壁进一步包括轮拱部分。

在一优选形式中，所述至少一个门具有倒圆的椭圆形凸面形状。

附图说明

在下文中，将仅通过举例的方式，参考附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的铁路货车的等距视图；

图2是图1的铁路货车的侧视图；

图3是图1的铁路货车的箱的等距视图；

图4是图3的箱的侧视图；

图5是图3的箱的顶视图；

图6是图3的箱的另一侧视图，示出了转向架的车轮，但是省略了转向架、框架和排出门；

图7是图1的铁路货车的局部等距视图，其中省略了铁路货车的支撑结构和框架；

图8是图1的铁路货车的箱的顶部等距视图；

图9a和图9b示出了图1的铁路货车的箱的轮拱部分的轮廓；

图10a至图10c是图1的铁路货车的排出门的视图；

图11示出了现有技术的煤炭铁路货车；

图12是根据本发明第二实施例的铁路货车的侧视图；

图13是图12的铁路货车的端视图；

图14是根据本发明的第三实施例的铁路货车的剖视图；

图15是图14的铁路货车的顶视图；

图16是图14的铁路货车的等距视图；

图17是图14的箱的倒等距视图；

图18是图17的箱的两个分开的部分的透视图；

图19是图14的箱的分开的箱部分的详细端视图；

图20是图20的箱部分的端部的详细视图；

图21是图17的箱的两个互补部分的结构部件的详细透视图；

图22是图14的铁路货车的端部部分的选定部件的透视图；

图23是图22的铁路货车的箱的端部部分的结构部件的透视图；

图24是分解立体图，示出了与由图14的铁路货车的转向架支撑的端部甲板分开的主体的结构部分；以及

图25是图14的铁路货车的端部甲板和支撑构件的透视图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的第一实施例的铁路货车100。铁路货车100具有料斗形状的箱102，其被配置为在其中装载诸如煤炭、谷物、铁矿石等的产品。箱102由连接在一起的两个部分103a、103b形成，从而形成沿箱102的长度延伸的拼合线105。每个部分103a、103b至少基本上由复合材料形成并且被模制为单一结构。还可以设想，每个部分103a、103b可以完全由复合材料形成并模制成单一结构。

另选地，每个部分103a、103b可以被形成为使得当其被连接在一起时，形成延伸跨过箱102的宽度或以任何其它角度延伸的拼合线。箱102也可以由连接在一起的两个以上的部分形成，并且可以存在沿箱102的长度延伸的一条或多条拼合线和/或在箱102的宽度上或以一个或多个角度延伸的一条或多条拼合线。还可以设想，箱102可以被模制成单一结构(即不具有拼合线)和/或可以完全由复合材料形成。

可以设想形成箱102的复合材料包括纤维增强聚合物复合材料或纤维增强聚合物基体复合材料等。还可以设想，复合材料中使用的主要纤维类型是玻璃纤维。然而，也可以在复合材料中使用的纤维可以包括碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等。优选地使用热固性或热塑性树脂来固结纤维。优选地，该树脂是阻燃乙烯基酯树脂。然而，可以使用本领域已知的任何其它合适的树脂或粘合剂，包括聚酯树脂、环氧树脂等。

铁路货车100还具有框架104和支撑框架104的一对转向架106a、106b。转向架106a、106b中的每一个都具有被配置为用于在轨道(未示出)上运行的车轮108(为了清楚起见仅标示出一个)。旋转联接器109a连接至转向架106a，且旋转联接器109b连接至转向架106b。旋转联接器109a、109b允许货车100围绕货车100的纵向轴线旋转，并且允许货车100联接至其它货车。

参考图3和图4，箱102具有基部部分110、连接至基部部分110的第一倾斜壁112a，以及连接至基部部分110且与第一倾斜壁112a相对的第二倾斜壁112b。参考图4，第一倾斜壁112a和第二倾斜壁112b与水平面10形成10度至35度的角度X。优选地，角度X为30度。

基本上竖直的第一端壁114a连接到第一倾斜壁112a的上部部分，并且基本上竖直的第二端壁114b连接到第二倾斜端壁112b的上部部分。纵向侧壁116a、116b在倾斜壁112a、112b与端壁114a、114b之间延伸。

基部部分110、倾斜壁112a和112b、端壁114a和114b以及纵向侧壁116a和116b限定了内部空间118(参见图7和图8)，以用于在其中装载产品。参考图5和图8，端壁114a、114b和纵向侧壁116a、116b限定了与基部部分110相对的开口120。开口120允许产品被接收到箱102的内部空间118中。

参考图1，箱102的每个壁之间的每个接合处具有倒圆轮廓122。当从箱102的内部空间118排出产品时，这种倒圆轮廓减少了产品的悬垂，从而提高了产品从箱102排出的速率。

参考图4，基部部分110具有多个捕集区124(为了清楚起见仅标示出一个)、多个帐篷126(为了清楚起见仅标示出一个)和至少一个排出孔128(参见图6)。排出孔128允许产品从箱102的内部空间118排出。参考图2，捕集区124位于一对转向架106a、106b之间。

参考图5，基部部分110包括位于箱102的内部空间118内的中梁134。中梁134抵抗在使用中施加到箱102的纵向载荷来加强箱102。从该图可见，每个捕集区124至少部分地跨越中梁134。

如从图4和图6中最佳可见，当从箱102的内部空间118排出产品时，帐篷126将产品引向捕集区124中的相应一个，从而引向排出孔128中的相应一个。还应当理解，倾斜壁112a、112b将产品引向基部部分110和捕集区124。

参考图8，箱进一步包括位于箱102的内部空间118中并连接到基部部分110和侧壁116a、116b的隔板136(为了清楚起见仅标示出一个)。每个隔板136从侧壁116a、116b朝向内部空间118的中心延伸。当从箱102的内部空间118排出产品时，隔板136改善箱102的结构刚度，并有助于产品流动和减少产品在箱102内的悬挂。

应当理解，在使用中，转向架106a、106b中的每一个，以及由此车轮108中的每一个，将相对于箱102水平和垂直地移位。参考图3，箱102具有轮拱部分130a-d，其形状和尺寸被设计成容纳相应的转向架106a、106b的至少一个车轮108。参考图9a和图9b，每个轮拱部分130a-d在水平和垂直方向上与箱102相距一定距离地隔开相应的车轮108，以便适应转向架106a、106b的垂直和水平位移，从而使得在使用中，车轮108不会接触箱102。

参考图3和图4，箱102进一步包括排出门138(为了清楚起见仅标示出一个)，每个排出门138可操作地与一个排出孔128相关联。每个排出门138可以在打开位置和关闭位置之间移动。在关闭位置处，排出门138关闭并且优选地密封相应的排出孔128，从而防止产品通过相应的排出孔128从箱102的内部空间118排出。在打开位置处，排出孔128未被相应的排出门138关闭或密封，从而允许产品通过相应的排出孔128从箱102的内部空间118排出。

参考图10a至图10c，每个排出门138具有铲子140、内表面142和与内表面142相对的外表面144。当排出门138处于关闭位置时，铲子140和内表面142面向箱102的内部空间118。铲子140能够将产品保持在其中，从而增加箱102的内部空间118可以装载的容积，并因此增加了产品的量。因此，可以认识到，由于排出门138能够增加箱102能够装载的产品的量，因此也提高了每个箱102的盈利能力。

排出门138至少基本上由复合材料形成并且被模制成单一结构。可以设想形成排出门138的复合材料包括纤维增强聚合物复合材料或纤维增强聚合物基体复合材料等。还可以设想，复合材料中使用的主要纤维类型是玻璃纤维。然而，也可以在复合材料中使用的纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等。使用热固性或热塑性树脂来固结纤维。优选地，该树脂是阻燃乙烯基酯树脂。然而，可以使用本领域已知的任何其它合适的树脂或粘合剂，包括聚酯树脂、环氧树脂等。

参考图2，铁路货车100进一步包括支撑结构146a、146b。支撑结构146a接合第一倾斜壁112a、第一端壁114a和由转向架106a支撑的端部甲板150a。每个端部甲板150a、150b具有公铸件(未示出)，其与相应转向架106a、106b的母铸件111(参见图9a)接合，以将端部甲板150a、150b联接到相应转向架106a、160b。支撑结构146b接合第二倾斜壁112b、第二端壁114b和由转向架106b支撑的端部甲板150b。支撑结构146a、146b为相应的倾斜壁112a、112b提供支撑，从而提高箱102的承载能力。支撑结构146a、146b可以与箱102一体地模制或者与箱102分开地形成。

箱102的内表面148(参见图7和图8)和/或每个排出门138的内表面142具有低摩擦层，该低摩擦层减小了箱102的内表面148和/或每个排出门138的内表面142的摩擦系数。应当理解，箱102的内表面148包括箱102的每一个壁、基部部分110以及每个帐篷126的面向箱102的内部空间118的表面。可以设想，箱102的整个内表面148可以具有低摩擦层，或者只有箱102的内表面148的特定区域可以具有低摩擦层。

低摩擦层可以在箱102和/或排出门138的制造期间被施加，或者可以在箱102和排出门138的制造之后被施加。可以设想，低摩擦层是凝胶涂层或本领域中已知的用于减小表面的摩擦系数的任何其它合适的材料。

低摩擦层提供低摩擦、耐磨的表面，该表面也可以满足环境暴露、化学暴露和消防要求。箱102的内表面148的摩擦力影响产品从箱102的内部表面118的排出速率。因此，应当理解，低摩擦层减小了箱102的内表面148的摩擦力，这可以提高产品从箱102的内部空间118的排出速率。低摩擦层还可为箱102提供耐磨性，这可为箱102提供保护，使其免受诸如煤炭、铁矿石等之类的研磨性材料的侵蚀，从而潜在地改善箱102的使用寿命。

参考图11，其示出了现有技术的煤炭铁路货车12，可以看出，箱16的端壁14a、14b的倾斜度相对更为陡峭，大约为50度。应当理解，端壁14a、14b的角度是对产品从煤炭铁路货车12的箱16排出的速率的一个贡献因素。要考虑的另一个因素是，箱16不能纵向地延伸超过转向架18a、18b，否则一个煤炭铁路货车12的箱16可能接触并损坏列车编组中相邻煤炭铁路货车12的箱16。

较陡的端壁14a、14b可提供比较浅的倾斜壁14a、14b更快的排出速率。然而，考虑到段落0中的考虑，较陡的倾斜壁14a、14b可以减小箱16的容积，并因此减小箱16可以装载的产品量。较浅的端壁14a、14b会增加箱16的容积，并因此会增加箱16可以装载的产品量，但可能无法提供期望的排出速率或足够高的排出速率以清空转向架18a、18b。

由于铁路货车100的箱102由复合材料形成，因此与现有技术的箱相比，箱102可以具有较低的摩擦系数。因此，应当理解，较低的摩擦系数可以允许箱102的倾斜壁112a、112b的角度更小，同时仍提供从箱102的内部空间118中可接受的产品排出速率。

与现有技术的箱相比，端壁114a、114b与较浅的倾斜壁112a、112b的组合增加了箱102的内部空间118，并且形成箱102的复合材料的较低摩擦系数提高了产品从箱102的内部空间118的排出速率。可以通过具有低摩擦层的内表面148来减小箱102的内表面148的摩擦系数，这可以提高产品从箱102的内部空间118的排出速率和/或可以允许使用甚至更浅的倾斜壁112a、112b。

尽管以上已经将铁路货车100的箱102描述为至少基本上由复合材料形成，但是也可以设想，箱102可以由使用金属(例如钢)的更传统的方法形成。在这种情况下，为了提高产品通过排出孔128从箱102的内部空间118的排出速率，箱102的内表面148的一个或多个区域可以包括低摩擦层。低摩擦层可以是在内部空间118内的预定/优选区域处附接到箱102的一个或多个物理部件。为了提高从由金属形成的箱102流出的产品的排出速率，优选的是，箱102的内表面148中由第一倾斜壁112a和第二倾斜壁112b限定的至少倾斜区域具有低摩擦层。还可以设想，内表面148可以至少部分地由容纳在箱102的内部空间118中的衬里限定，并且该衬里具有低摩擦层。因此，应当理解，关于至少部分地由复合材料形成的箱102的所述益处(如上所述)，也可以通过由金属形成的箱102实现，其中其内表面至少部分地具有低摩擦层，例如凝胶涂层等。

尽管以上已经将排出门138描述为至少基本上由复合材料形成，但是也可以设想，排出门138可以由诸如钢的金属形成。为了减小此类金属排出门138的摩擦系数，排出门138的内表面142也可以具有低摩擦层，例如凝胶涂层。

图12和图13示出了根据本发明的第二实施例的铁路货车200。铁路货车200具有被配置为在其中装载诸如铁矿石等产品的箱202。箱202由连接在一起的两个部分203a、203b形成，从而形成沿箱202的长度延伸的拼合线205(参见图13)。每个部分203a、203b至少基本上由复合材料形成并且被模制为单一结构。还可以设想，每个部分203a、203b可以完全由复合材料形成并模制成单一结构。

另选地，每个部分203a、203b可以被形成为使得当其被连接在一起时，形成延伸跨过箱202的宽度或以任何其它角度延伸的拼合线。还可以设想，箱202可以由连接在一起的两个以上的部分形成，并且可以存在沿箱202的长度延伸的一条或多条拼合线和/或在箱202的宽度上或以任何其它角度延伸的一条或多条拼合线。还可以设想，箱202可以被模制成单一结构(即不具有拼合线)和/或可以完全由复合材料形成。

可以设想形成箱202的复合材料包括纤维增强聚合物复合材料或纤维增强聚合物基体复合材料。还可以设想，复合材料中使用的主要纤维类型是玻璃纤维。然而，也可以在复合材料中使用的纤维可以包括碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等。优选地使用热固性或热塑性树脂来固结纤维。优选地，该树脂是阻燃乙烯基酯树脂。然而，可以使用本领域已知的任何其它合适的树脂或粘合剂，包括聚酯树脂、环氧树脂等。

铁路货车200还具有支撑箱202的框架204和支撑框架204的一对转向架206a、206b。转向架206a、206b中的每一个都具有被配置为用于在轨道(未示出)上运行的车轮208(为了清楚起见仅标示出一个)。旋转联接器209a连接至转向架206a，且旋转联接器209b连接至转向架206b。旋转联接器209a、209b允许货车200围绕货车200的纵向轴线旋转，并且允许货车200联接至其它货车。

箱202具有基部部分210、连接至基部部分210的基本上竖直的第一端壁214a，以及连接至基部部分210且与第一倾斜壁214a相对的第二倾斜端壁214b。纵向侧壁216a、216b在端壁214a、214b之间延伸。

基部部分210、端壁214a和214b以及纵向侧壁216a和216b限定内部空间218，以用于在其中装载产品。端壁214a、214b和纵向侧壁216a、216b限定与基部部分210相对的开口220。开口220允许产品被接收到箱202的内部空间218中并从其排出。应当理解，经由旋转联接器209a、209b使货车200围绕货车200的纵向轴线旋转允许产品通过开口220从箱200的内部空间218排出。

壁之间的每个接合处以及壁与箱202的基部部分210之间的每个接合处具有倒圆轮廓222。当从箱202的内部空间218排出产品时，这种倒圆轮廓减少了产品的悬垂，从而提高了产品从箱202排出的速率。

基部部分210具有位于一对转向架206a、206b之间并且至少部分地布置在框架204下方的捕集区224。应当理解，捕集区224增加了内部空间218，并因此增加了箱202的产品装载能力。

应当理解，在使用中，转向架206a、206b中的每一个，以及由此车轮208中的每一个，将相对于箱202水平和垂直地移位。类似于铁路货车100，铁路货车200的箱202具有轮拱部分230a-d，其形状和尺寸被设计成容纳相应的转向架206a、206b的至少一个车轮。每个轮拱部分230a-d在水平和垂直方向上与箱202相距一定距离地隔开相应的车轮208，以便适应转向架206a、206b的垂直和水平位移，从而使得在使用中，车轮208不会接触箱202。

箱202的内表面(未示出)涂覆有低摩擦层，该低摩擦层减小了箱202的内表面的摩擦系数。低摩擦层可以在箱202的制造期间被施加，或者可以在箱202的制造之后被施加。可以设想，低摩擦层是凝胶涂层或本领域中已知的用于减小表面的摩擦系数的任何其它合适的材料。

低摩擦层提供低摩擦、耐磨的表面，该表面也可以满足环境暴露、化学暴露和消防要求。箱202的内表面的摩擦系数影响产品从箱202的内部空间218的排出速率。因此，应当理解，低摩擦层减小了箱202的内表面的摩擦系数，这可以提高产品从箱202的内部空间218的排出速率。低摩擦层还可为箱202提供耐磨性，这可为箱202提供保护，使其免受诸如煤炭之类的研磨性材料的侵蚀，从而潜在地改善箱202的使用寿命。

尽管以上已经将铁路货车200的箱202描述为至少基本上由复合材料形成，但是也可以设想，箱202可以由使用金属(例如钢)的更传统的方法形成。在这种情况下，为了提高产品从箱202的内部空间218的排出速率，箱202的内表面的一个或多个区域可以包括低摩擦层。低摩擦层可以是在内部空间218内的预定/优选区域处附接到箱202的一个或多个物理部件。还可以设想，内表面可以至少部分地由容纳在箱202的内部空间218中的衬里限定，并且该衬里具有低摩擦层。因此，应当理解，关于至少部分地由复合材料形成的箱202的所述益处(如上所述)，也可以通过由金属形成的箱202实现，其中其内表面至少部分地具有低摩擦层，例如凝胶涂层等。

图14示出了根据本发明的第三实施例的铁路货车300。图14是沿图15所示的货车的纵向轴线A-A的垂直平面截取的剖视图。铁路货车300具有由框架340支撑的基本(倒置)截头圆锥形的箱(或料斗)302。框架340搁置在一对转向架370上，转向架370具有适合用于沿一组轨道20运行的车轮372。

箱302基本上由复合材料形成。可以设想形成箱302的复合材料包括纤维增强聚合物复合材料或纤维增强聚合物基体复合材料。还可以设想，复合材料中使用的主要纤维类型是玻璃纤维。然而，也可以在复合材料中使用的纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等。使用热固性或热塑性树脂来固结纤维。优选地，该树脂是阻燃乙烯基酯树脂。然而，可以使用本领域已知的任何其它合适的树脂，包括聚酯树脂、环氧树脂等。

箱302形成容器，并具有细长的基部304。基部304包括帐篷311和门310。端壁306和侧壁308从基部304向上延伸以形成开口(未示出)。基部304、侧壁308和端壁306限定箱302，以保持待由货车300沿轨道20运输的材料。在一优选实施例中，框架340的部件与箱302成一体。

箱302的基部304包括门310，其适合用于允许保持在箱302中的散装材料(未示出)从箱302的低点离开。

框架340具有端部341和342。框架340包括一对主轴箱343、344以及由相应的端部甲板350、351支撑的一系列结构构件346，该端部甲板350、351由相应的转向架370支撑。结构构件346将负载从箱302传递到转向架370。负载可以包括在箱302中运输的任何散装材料的重量。结构构件346进一步包括沿容器侧壁308的顶部延伸的斜轨347。结构构件346中的至少一些可以与箱302一体地形成。集成到壁306中的结构构件346可以使用不同的材料，并且结构构件346还可以包括在箱302外部的形状。例如，当体积和/或包封限制等允许时，可以使用这些外部形状。

侧壁308可具有从侧壁308向内延伸的隔板312。如图14可见，隔板312垂直定向，这增加了侧壁308的结构刚度。

基部304包括横向于货车的箱302延伸的基部构件314。基部构件314为基部304提供结构支撑。基部构件314包括在基部304的每一侧上的基部构件部分314a、314b。基部构件部分314a、314b(参见图19和图21)包括互补的基部构件部分端部特征件317、318，以用于连接在一起。基座构件部分端部特征件317、318可以是互补的凸特征件和凹特征件。从其截取图14的剖视图的平面在凸端部特征件和凹端部特征件连接在一起的点处与基部构件314相交。优选地，基部构件314被优化为改善诸如煤炭的散装材料从货车的流动。在另选的实施例中，可以使用不同的基部构件部分端部特征件来实现基部构件部分的适当连接。

参考图14，端壁306的第一部分从基部304向上延伸。端壁306从在框架340的端部之间延伸的水平面以角度X向上延伸。优选地，角度X在25度至50度的范围内。更优选地，X为约45度。(相比而言，针对钢制主体的货车的角度X通常为50度或更大)。参见例如图11中的现有技术货车12的端壁2。端壁306可以进一步包括第二部分(未示出)，该第二部分以不同的角度从第一部分向上延伸。如图14所示，每个端壁306由从相应的端部甲板350、351向上延伸的支撑构件307支撑。端部甲板350、351搁置在货车端部处的相应转向架370上并由其支撑。端部甲板350、351具有用于在箱302和转向架370之间传递负载的结构部件。牵引装置348附接到主轴箱343、344，以将货车彼此连接或连接至机车(未示出)。

侧壁308从基部304向上且大体垂直地延伸，并且可以包括向内延伸到开口(未示出)的第二部分(未示出)。侧壁308由内部延伸的隔板312在结构上支撑。箱302的重量和箱302中所装载的负载由箱302的结构构件346支撑。结构构件346随后将负载传递到端部甲板350、351。诸如结构构件346、隔板312、基部构件314等的结构支撑构件可以与箱302成一体。

图15是根据本发明的实施例的货车300的顶视图。基部构件314横向于货车的纵向轴线。如图15所示，基部构件314形成帐篷311，用于将所装载的材料引向门310。隔板312可以在基部304上延伸。当将散装材料保持在箱302中时，门310保持为关闭。端壁306包括轮拱309。

图16示出了实心形式的承载结构构件346，并且以半透明叠层形式示出了箱302的侧壁308、端壁306和基部304。箱302包括以不同阴影颜色示出的两个部分302a、302b。

图17示出了根据一实施例的倒置的箱302。箱302包括处于连接在一起状态的两个主体部分302a、302b。示出了其中安装有门310(未示出)的开口313。货车主体基部构件314形成帐篷311，其中门310可以在打开位置和关闭位置之间移动。在关闭位置处，门310能够将散装材料保持在箱302中。端壁306包括模制的轮拱309，从而允许端壁306更靠近转向架370(在图14中示出)。

图18示出了倒置的箱302，其中两部分302a、302b在被连接在一起之前处于分离构造状态。

图19示出了处于分离状态的铁路货车的箱302的两个部分302a、302b。在将部分302a、302b连接在一起之前，将基部构件部分314a、314b定位成使基部构件部分端部特征件317、318对准。

图20更详细地示出了图19的端壁的主体部分302a、302b之间的重叠接头的视图。在图20中，重叠接头由凸接头321和凹接头322组成，当主体部分302a、302b被连接在一起时，凸接头321延伸到凹接头中以形成连接。也可以使用替代形式的接头，例如重叠、法兰接头等。

图21示出了处于分离形式的箱部分302a、302b，其中货车主体基部构件部分314a、314b的凸、凹基部构件部分端部特征件317、318在被连接之前处于对准位置。

图22示出了根据优选实施例的箱302的端视图。两个分离的箱部分302a、302b被连接以形成箱302。这些部分之间的连接沿端壁306向下延伸。箱302进一步包括结构构件346，该结构构件346包括隔板312。在另选的实施例中，箱302可以仅包括一个重要的主体部分，或者另选地，可以将多个主体部分连接在一起以形成箱302。

图23示出了根据一实施例的箱302的结构部件(例如，结构构件346)。还示出了端部甲板350、351和端壁支撑构件307的结构部件。

图24示出了与箱302的结构构件346分开的端部甲板350、351。用分解(分离)视图示出了货车主体结构构件凸连接件349a连接到其中的凹连接件349b。

图25示出了端部甲板350、351和端壁支撑构件307。

在一个实施例中，牵引装置套口和/或端部甲板可以由钢或至少基本上由复合材料形成。在另一个实施例中，铁路货车300可具有中梁，该中梁未在图中示出。中梁可以至少基本上由钢制成。另选地，中梁可以至少基本上由复合材料制成。框架的结构构件包括侧梁和/或中梁，其中包括中梁。

在另一个实施例中，中梁可以从铁路货车300中省略，并且可以替代地将负载传递到侧梁。

在一优选实施例中，铁路货车300由多个部件组装而成，其中，铁路箱部分是分开模制的。

在一优选实施例中，箱302包括被连接在一起的两个基本主体部分。当这些部分连接在一起时，使用适当的连接轮廓来使连接有效。可以在每个结构构件上使用一个或多个凸端部和凹端部接头轮廓来完成在箱之间延伸的结构构件的连接。所使用的接头的类型可以包括单搭接接头、双搭接接头等。货车箱接头可包括预制的连接件，例如榫钉或其它结构部件。接头的位置需要进行优化，以确保接头远离关键测量区域，因此所需的任何厚度增加都不会显著影响料斗体积。此外，可以优化接头的位置以使其远离高应力区域布置。

在铁路货车300的优选制造实施例中，箱部分的制造包括由单个模具形成一对箱部分。模具在第一半部分和第二半部分中具有互补特征件。当由该模具生产两个相同的模制主体部分时，它们具有互补特征件，例如具有例如互补的凸/凹端部特征件和沿主体部分的端壁部分的凸/凹接头的货车主体基部构件部分。相对于第二箱部分将第一模制箱部分旋转180度并对齐这两个部分可以具有定位这些互补特征件的效果，从而使得两个相同的部分可以连接在一起以基本形成货车主体。

在与复合纤维一起注入树脂期间，在箱302中的复合材料与嵌入的钢***件部分之间形成连接或结合。将复合材料箱部分(箱半部分)连接在一起以形成箱302。将主体部分连接在一起的过程包括将货车主体基部构件部分连接在一起以形成主体基部构件。随后将钢结构焊接到先前嵌入复合材料中的钢***件部分。

在另选的制造实施例中，整个箱302可以在单个步骤或模具中制造以去除连接两个主体部分的步骤。可以在两个箱部分之间的货车的中央下方使用连接件(或多个连接件)。

在树脂与复合纤维粘结期间在复合材料和嵌入的钢***件部分之间形成连接的另选的实施例中，可以将钢***件或部件后粘结或用螺栓连接到复合结构上。此外，可以进行结合使得在组装之后钢可以不再需要焊接。

可以在将主体部分连接在一起之前和/或之后将其它货车主体部件固定到模制箱302上。

固定在货车箱302的基部304上的门310优选地由复合材料制成。优选地，在复合材料中使用的主要纤维类型是玻璃纤维。然而，也可以使用的纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺(芳纶)纤维等。在一优选实施例中，门包括包裹泡沫芯的复合材料护套。复合材料门310被成形为同时增加体积和刚度。

基部304包括固定帐篷311和位于帐篷311之间的门310。帐篷311是具有“A”形截面轮廓的固定构件，使得可以沿“A”的侧面朝向门310向下引导散装材料。门包括铰链(未示出)。优选地，门铰链可以向外移动(朝向货车的侧面)，以允许帐篷311变窄，从而增加货车箱容积。门310可以被构造成具有比常规门更高的刚度，以使得铰链能够如所描述的那样被重新定位。较小的帐篷尺寸和铰链位置的变化可以允许门更大，从而在货车300的卸载期间增加流速。

门铰链优选地为金属并螺栓连接至门310。铰链由钢、铝等制成。***件可以在复合材料的制造期间安装在门310和货车300中，以允许门310螺栓连接至铰链。

门进一步包括枢转点。优选地，用于门机构的枢转点类似于常规的铁路货车门枢转点和框架，尽管如此，另选的实施例可以包括结合到侧梁中的框架。

当将箱302连接到主轴箱时，接头被设计成通过确保复合材料和钢之间具有足够的长度来实现对钢进行焊接修复。当进行焊接时，可以使用多种程序来防止损坏复合材料。

根据本发明的实施例的铁路货车可以具有较大的排出门，这可以在卸载期间增大排出速率并由此减少卸载时间。门尺寸的增加还能引起在卸载过程中在货车主体中装载的产品的更少悬挂。另外，在相应箱102、箱202或箱302的表面上包括低摩擦层(例如，凝胶涂层表面处理)的铁路货车100、200、300在相应的表面与所装载的产品之间也可以具有较低的摩擦系数(与钢制主体货车相比)，从而有助于进一步改善铁路货车100、200、300的卸载时间。与现有技术的货车相比，根据本发明的实施例的铁路货车的装载时间没有受到显著影响。

用于形成用于形成箱102、202、302的复合材料的优选制造方法包括树脂注入过程。树脂注入过程是本领域技术人员所理解的，并且是涵盖多种稍微不同的技术的通称。可以用于全部或部分货车的其它选项可以包括手工铺叠、预浸渍、喷涂铺叠等。

用于形成箱102、202、302的复合材料可以是复合体层压板。复合体层压板可在预定位置包括复合材料和芯材料。芯材料的类型可以根据箱102、202、302中特定位置处的结构要求而变化。优选地，芯材料可以是泡沫材料、轻木材料等。

为了改善负载的传递，可以在铁路货车100、200、300上的特定位置处使用金属***件以传递负载并允许附接固定件(螺栓等)。

在铁路货车100、200、300中通过粘合剂粘结来连接材料的情况下，可以使用合适的粘结粘合剂。

尽管描绘为具有敞开式箱102、敞开式箱202和敞开式箱302，但铁路货车100、200、300也可包括一个或多个盖，以在装载后将产品容纳在相应的箱102、202、302中并防止进水。

在形成铁路货车100、200、300的不同部分时或在制造铁路货车100、200、300或货车子部件的不同阶段期间，可以使用上述另选的实施例。

低摩擦层可以提供高耐磨性、低摩擦、防紫外线和/或耐火性(达到相关标准所要求的水平)。在形成相应铁路货车100、200、300的箱102、202、302时，施加低摩擦层提供了更大自由度来使用非标准形状，因为与实心片状表面覆盖物相比，其更容易施加。低摩擦层可包含各种填料以提供所需的性能。

低摩擦层可以是耐磨表面涂层，其包括利用注入树脂和填料稀释的标准阻燃低摩擦层。填料可以包括炭黑(UV)、UHMWPE(摩擦和磨损)、锆石粉(磨损)或二氧化硅(磨损)等。低摩擦层可以从基料树脂(例如乙烯基酯等)开始，并且可以进一步包含与标准凝胶涂层相同的添加剂，该标准凝胶涂层可以包括气相二氧化硅(触变胶)和其它添加剂。优选地，低摩擦层可以进一步包含短纤维增强材料(芳纶、碳、玻璃等)以提高韧性，和/或其它树脂韧性添加剂。也可以存在对低摩擦层和添加剂的其它优化。优选地，可以在低摩擦层中使用炭黑、UHMWPE和耐磨添加剂。

可以使用标准的复合材料修复程序对箱102、202、302的复合材料部分进行修复。例如，可以将损坏的部分磨掉，并安装新的复合材料以替换损坏的部分。

由于箱102、202、302至少基本上由复合材料形成，所以相应的铁路货车100、200、300可以比同等的全钢货车更轻。然而，尽管在制造成本和铁路货车100、200、300的重量之间做出折衷，但是另一个益处可以是每列火车的皮重能力。随着箱102、202、302的产品运载能力可能增加，列车编组的长度可以减小，与此同时保持相同的有效载荷。

由于箱102、202、302基本上由复合材料形成，因此它们可以提供噪声阻尼并且可以减少噪声和振动。在不包括钢中梁的铁路货车100、200、300的实施例中，噪声阻尼和/或振动益处应当更大。

尽管包括复合材料，但是箱102、202、302的刚度可以类似于常规的钢铁路货车。铁路货车100、200、300被设计为适合各个国际铁路网络所有者指定的尺寸限制。通过使用模制复合材料构造箱102、202、302而提供的设计灵活性使得箱102、202、302的形状能够得到优化从而提高相应铁路货车100、200、300的产品运载能力，同时铁路货车100、200、300的整体尺寸保持在国际标准和铁路网络所有者指定的规定范围内。

根据本发明的实施例，箱102和箱302可分别包括较浅的倾斜壁和端壁，这是由于箱102和箱302的表面与所运载的产品之间摩擦系数减小而实现的。箱102的倾斜端壁的角度减小和箱302的端壁的角度减小不仅可以使铁路货车100、300的容量增加，还可以减少卸载时间。

由于箱102、202、302由复合材料形成，因此箱102、202、302可以形成为具有复杂的形状，这是用传统的铁路货车箱不容易达到的。这可以允许将箱102、202、302形成为具有能够运载不同产品的优化形状，从而改善由铁路货车100、200、300运载的产品的量以及卸载时间。

尽管已经参考具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明可以以多种其它形式实现。

Claims (25)

1.一种铁路货车，包括：

一对转向架，每个转向架具有被配置为用于在轨道上运行的车轮；

由所述一对转向架支撑的框架；以及

由所述框架支撑的箱，所述箱具有：

限定至少一个捕集区的基部部分；

基本上竖直的第一端壁；

基本上竖直的第二端壁；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的两个纵向侧壁；

用于在其中装载产品的内部空间，所述内部空间至少基本上由所述第一端壁、所述第二端壁、所述两个纵向侧壁和所述基部部分限定；以及

与所述基部部分相对的开口；

其中所述箱由至少两个连接在一起的部分形成，每个部分至少基本上由复合材料形成并模制成单一结构。

2.根据权利要求1所述的铁路货车，其中每个捕集区位于所述一对转向架之间。

3.根据权利要求1或2所述的铁路货车，其中所述箱进一步包括中梁，并且每个捕集区至少部分地跨越所述中梁。

4.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中每个捕集区具有：

至少一个排出孔，以用于从所述箱的所述内部空间排出产品；以及

可操作地与每个排出孔相关联的排出门，每个排出门可以在其中产品能够通过所述相应排出孔的打开位置和其中所述相应排出孔被所述相应排出门密封以防止产品通过所述相应排出孔的关闭位置之间移动。

5.根据权利要求4所述的铁路货车，其中每个排出门具有铲子，所述铲子被配置为当所述排出门处于所述关闭位置时将产品保持在其中。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的铁路货车，其中每个排出门至少基本上由复合材料形成。

7.根据权利要求6所述的铁路货车，其中每个排出门被模制为单一结构。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的铁路货车，其中每个排出门具有低摩擦层以减小所述排出门的摩擦系数。

9.根据权利要求8所述的铁路货车，其中每个排出门的所述低摩擦层是凝胶涂层。

10.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述基部部分包括一个或多个帐篷，所述一个或多个帐篷被配置为将产品引向所述捕集区中的至少一个。

11.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述箱进一步包括：

第一倾斜壁，其在所述基部部分和所述第一端壁之间延伸并与之相联接；以及

第二倾斜壁，其在所述基部部分和所述第二端壁之间延伸并与之相联接。

12.根据权利要求11所述的铁路货车，其中所述第一倾斜壁以10至35度的角度从所述第一端壁延伸，且所述第二倾斜壁以10至35度的角度从所述第二端壁延伸。

13.根据权利要求9或10所述的铁路货车，其中所述第一倾斜壁以30度的角度从所述第一端壁延伸，且所述第二倾斜壁以30度的角度从所述第二端壁延伸。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的铁路货车，进一步包括：

第一支撑结构，其由所述转向架中的相应一个支撑并被配置为支撑所述第一倾斜壁和所述第一端壁；以及

第二支撑结构，其由所述另一个转向架支撑并被配置为支撑所述第二倾斜壁和所述第二端壁。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的铁路货车，其中所述箱可以围绕所述货车的纵向轴线旋转，使得产品可以通过所述开口从所述箱的所述内部空间中排出。

16.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述箱进一步包括：

第一轮拱部分，其尺寸被设计为容纳所述转向架中相应一个的所述车轮；以及

第二轮拱部分，其尺寸被设计为容纳所述另一个转向架的所述车轮。

17.根据权利要求16所述的铁路货车，其中在使用中，所述第一轮拱部分和所述第二轮中的每一个容纳所述转向架中的相应一个的垂直位移和水平位移，使得所述转向架的所述车轮不接触所述箱。

18.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述箱进一步包括至少一个位于所述箱的所述内部空间中的隔板，每个隔板从所述侧壁和所述基部部分向内延伸。

19.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述箱的内表面具有低摩擦层，以减小所述箱的所述内表面的摩擦系数。

20.根据权利要求19所述的铁路货车，其中所述低摩擦层是凝胶涂层。

21.根据前述权利要求中任一项所述的铁路货车，其中所述至少一个捕集区是多个捕集区中的一个。

22.一种铁路货车，包括：

一对转向架，每个转向架具有被配置为用于在轨道上运行的车轮；

由所述一对转向架支撑的框架；以及

由所述框架支撑的金属箱，所述箱具有：

限定至少一个捕集区的基部部分；

基本上竖直的第一端壁；

基本上竖直的第二端壁；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的两个纵向侧壁；

第一倾斜壁，其在所述基部部分和所述第一端壁之间延伸并与之相联接；以及

第二倾斜壁，其在所述基部部分和所述第二端壁之间延伸并与之相联接；

用于在其中装载产品的内部空间，所述内部空间至少基本上由所述第一端壁、所述第二端壁、所述第一倾斜壁、所述第二倾斜壁、所述两个纵向侧壁和所述基部部分限定；

与所述基部部分相对的开口；

其中所述箱的内表面的一个或多个区域具有低摩擦层，以减小所述箱的所述内表面在所述相应区域处的摩擦系数。

23.根据权利要求23所述的铁路货车，其中所述内表面的所述一个或多个区域包括所述箱的所述内表面中由所述第一倾斜壁和所述第二倾斜壁限定的区域。

24.根据权利要求23所述的铁路货车，其中所述箱的整个内表面具有低摩擦层。

25.根据权利要求23所述的铁路货车，其中所述箱的所述内表面由接收在所述箱的所述内部框架中的衬里形成，并且所述衬里具有所述低摩擦层。

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