CN112298229A - 一种新型铝合金地铁车体 - Google Patents
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Abstract
一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：车顶边梁1‑1采用大断面铝合金型材，前端骨架结构的梁、柱采用方钢组焊而成，端墙骨架与端墙板的接口采用焊接固连，形成框架结构，侧墙窗区型材带有凹槽，端底架组成、缓冲梁组成采用高强钢板焊接结构，底架边梁、一位端梁、二位端梁、地板组成采用大断面铝合金型材，车体底架的两端分别设置了两个高强度钢材料的吸能防爬器，底架上设置高强度钢材料吸能结构端底架。本发明车体适应于新开发的上海6、8号线的要求，车体结构满足强度、疲劳等性能要求。
Description
技术领域
本发明属于地铁车辆制造技术领域，具体涉及一种新型铝合金地铁车体。
背景技术
目前，城铁车辆铝合金车体一般有A型、B型两种，A型铝合金车体的长度为24400mm、宽度为3000mm，B型铝合金车体的长度为19600mm，宽度为2800mm。上海地铁6、8号线车体的长度要求为19500mm，车体宽度要求为2600mm，与A、 B型车体外形尺寸比例相差悬殊。同时，A型城铁车辆铝合金车体的静强度载荷要求一般为纵向压缩载荷1200KN，纵向拉伸960KN，B型城铁车辆铝合金车体的静强度载荷要求一般为纵向压缩载荷800KN或1000KN，纵向拉伸640KN。而上海地铁6、8号线车体静强度载荷为纵向压缩载荷1200KN，纵向拉伸960KN，即不同外形尺寸的车体却要求承载相同的载荷，而且还需要满足轻量化要求。
另外，现有A型、B型城铁车辆铝合金车体的车钩中心线距轨面的高度分别为720mm、660mm，上海地铁6、8号线车体的车钩中心线距轨面的高度：司机室端为824mm，另一端为700mm，均不同于现有城铁车体。司机室端的车钩高度的提高增加了端底架的设计难度。
综上，现有车体的基本结构参数无法用于指导理念设计中的上海6、8号线地铁车体结构，急需研发一种新型的铝合金地铁车体，以更好的适应上海地铁6、 8号线项目。
发明内容
本发明旨在解决现有车体的基本结构参数无法用于借鉴和指导理念设计中的上海6、8号线车体结构的问题，从而提供一种新型铝合金地铁车体，车体主要结构参数满足上海6、8号线要求，车体结构满足强度、疲劳等性能要求。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种新型铝合金地铁车体，包括车顶结构、前端骨架结构、端墙结构、2个侧墙结构、底架结构，车顶结构与前端骨架的接口采用螺栓连接，车顶结构与端墙结构、侧墙结构的接口采用焊接固连；前端骨架与车顶结构、底架结构的接口采用铆接固连；端墙结构与车顶结构、侧墙结构、底架结构的接口采用焊接固连；底架结构用于安装转向架、电气及制动设备，底架结构与端墙结构、侧墙结构的接口采用焊接固连，其特征在于：车顶边梁1-1采用大断面铝合金型材，前端骨架结构的梁、柱采用方钢组焊而成，端墙骨架与端墙板的接口采用焊接固连，形成框架结构，侧墙窗区型材带有凹槽，端底架组成、缓冲梁组成采用高强钢板焊接结构，底架边梁、一位端梁、二位端梁、地板组成采用大断面铝合金型材，车体底架的两端分别设置了两个高强度钢材料的吸能防爬器，底架上设置高强度钢材料吸能结构端底架。
优选地，车顶边梁采用大断面铝合金型材，型材材料为6005A-T6，型材顶端两边凸台用于两个圆顶组成的安装，中上部右侧凸出的安装座用于空调机组平台、空调机组及受电弓平台的安装，中部右侧的滑槽用于吊装客室门机构，底部的两个凸台用于侧墙结构的安装，型材左侧设有雨檐，用于车顶排水。
优选地，底架边梁采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6，型材右边上部及侧边凸出的悬臂用于地板组成的安装，右侧下部及底部为端底架组成和枕梁组成以及缓冲梁组成的铆接安装面，上部中间凹槽底部斜面用于客室侧门处排水，型材左侧顶部凸台用于安装侧墙结构。
优选地，一位端梁采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6。型材右侧边及底部的凸台用于地板组成的安装，左侧边用于端底架组成的安装。
优选地，二位端梁采用大断面铝合金型材，型材断面与一位端梁型材相同，型材断面11-2由型材断面11-3经过机加工而成，材料为6005A-T6，右侧边为贯通道踏板及密封框安装面，左侧边及底部凸台用于地板组成的安装。
优选地，地板组成采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6，三角形型腔结构使地板组成具有良好的强度、刚度性能，两端折弯面用于底架边梁安装，中部用于客室中立柱安装。
优选地，所述车体底架两端的吸能防爬器、端底架组成、枕梁组成、缓冲梁组成均采用高强度钢板S500MC材料。
本发明的新型铝合金地铁车体为区别于A型、B型城铁车体的C型铝合金车体，可直接用于理念设计中的上海6、8号线车辆，并为该新车型提供相应的铝材选型和外形尺寸特征等核心结构参数的统一标准，从而，提高车体设计的效率，降低设计风险，进而为其实现C型铝合金车体的平台化、标准化、模块化提供参考依据。此外，本发明还可推广应用至后续的同类铝合金车型，并有助于提升后续项目的技术水平。
附图说明
图1-1、图1-2为本发明新型铝合金地铁车体及断面图；
图2本发明新型铝合金地铁车体***视图；
图3本发明新型铝合金地铁车体车顶结构；
图3-1为车顶边梁型材断面图；
图4本发明新型铝合金地铁车体车顶结构***视图；
图5本发明新型铝合金地铁车体前端骨架结构；
图6本发明新型铝合金地铁车体前端骨架结构***视图；
图7本发明新型铝合金地铁车体端墙结构；
图8本发明新型铝合金地铁车体端墙结构***视图；
图9本发明新型铝合金地铁车体侧墙结构；
图10本发明新型铝合金地铁车体侧墙结构***视图；
图11本发明新型铝合金地铁车体底架结构；
图12本发明新型铝合金地铁车体底架结构***视图；
图12-1为底架边梁型材断面图；
图12-2为一位端梁型材；
图12-3为二位端梁型材；
图12-4为地板组成型材。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参照图1-1、1-2、图2，本发明的新型铝合金地铁车体，所述结构包括车顶结构1、前端骨架结构2、端墙结构3、2个侧墙结构4、底架结构5。
车顶结构1用于安装空调机组、受电弓，车顶结构1与前端骨架2的接口采用铆钉铆接固连，车顶结构1与端墙结构3、侧墙结构4的接口采用焊接固连。
前端骨架结构2与车顶结构1、底架结构5的接口采用铆钉铆接固连。
端墙结构3与车顶结构1、侧墙结构4、底架结构5的接口采用焊接固连。
底架结构5用于安装转向架、电气及制动设备，底架结构3与前端骨架结构的接口采用铆钉铆接固连，底架结构3与端墙结构3、侧墙结构4的接口采用焊接固连。
前端骨架结构2与端底架组成5-6、一位吸能防爬器5-5、二位吸能防爬器 5-9形成带有防撞柱的高强度防撞吸能结构，大大提高车辆的安全性能。
参照图3、图4，新型铝合金的车顶结构1包括2个车顶边梁1-1、圆顶组成1-2、圆顶组成1-3、连接板1-4、空调机组平台1-5、空调机组及受电弓平台1-6。车顶边梁1-1与圆顶组成1-2、圆顶组成1-3、连接板1-4、空调机组平台1-5的接口采用焊接固连。圆顶组成1-2与车顶边梁1-1、连接板1-4、空调机组平台1-5的接口采用焊接固连。圆顶组成1-3与车顶边梁1-1、空调机组平台1-5、空调机组及受电弓平台1-6的接口采用焊接固连。空调机组平台1-5用于安装空调机组，空调机组平台1-5与车顶边梁1-1、圆顶组成1-2、圆顶组成1-3的接口采用焊接固连。空调机组及受电弓平台1-6用于安装空调机组和受电弓，空调机组及受电弓平台1-6与车顶边梁1-1、圆顶组成1-3的接口采用焊接固连。
参照图3-1，车顶边梁1-1采用大断面铝合金型材，满足车体强度、刚度要求。型材材料为6005A-T6。图中L1、L3、L4、L5为车顶边梁1-1型材断面的轮廓尺寸，L2为雨檐的高度尺寸，L5为基准平台高度尺寸，L6为车顶圆顶厚度尺寸。101处用于圆顶组成1-2、圆顶组成1-3安装，102处用于空调机组平台1-5、空调机组及受电弓平台1-6安装，103处滑槽用于吊装客室门机构，104处用于侧墙结构4安装，105处为雨檐，用于车顶排水。
参照图5、图6，新型铝合金前端骨架结构包括2个前端柱2-1、横梁2-2、 2个纵梁2-3、2个连接角铁2-4、2个连接角铁2-5。前端柱2-1与连接角铁2-4 的接口采用焊接固连。横梁2-2与连接角铁2-4的接口采用焊接固连。纵梁2-3 与连接角铁2-4、连接角铁2-5的接口采用焊接固连。前端骨架结构的梁、柱采用60mmX120mm，厚度为5mm的Q345材质的方钢组焊而成，很好的保证了车体强度、防撞性能要求。
参照图7、图8，端墙结构包括端墙骨架3-1、端墙板3-2。端墙骨架3-1 与端墙板3-2的接口采用焊接固连，形成框架结构，满足贯通道安装及车体强度要求。
参照图9、图10，侧墙结构4包括2个侧墙边梁4-1、10个分块侧墙4-2。侧墙边梁4-1与分块侧墙4-2的接口采用焊接固连。侧墙窗区型材带有凹槽，使整车侧墙窗区形成高档次、新颖别致窗带结构。
参照图11、图12，底架结构5包括2个底架边梁5-1、一位端梁5-2、二位端梁5-3、地板组成5-4、一位吸能防爬器5-5、端底架组成5-6、2个枕梁组成5-7、缓冲梁组成5-8、二位吸能防爬器5-9。底架结构4用于车钩、电气、制动等设备及转向架安装。底架边梁5-1与一位端梁5-2、二位端梁5-3、地板组成5-4、的接口采用焊接固连。一位吸能防爬器5-5与端底架组成5-6的接口采用高强度铆钉铆接固连。二位吸能防爬器5-9与缓冲梁组成5-8的接口采用高强度铆钉铆接固连。端底架组成5-6、枕梁组成5-7、缓冲梁组成5-8与底架边梁5-1的采用高强度铆钉铆接固连。端底架组成5-6、缓冲梁组成5-8采用高强钢板焊接结构，满足上海6、8号线车钩安装高度要求。
底架边梁5-1、一位端梁5-2、二位端梁5-3、地板组成5-4采用大断面铝合金型材、一位吸能防爬器5-5、端底架组成5-6、枕梁组成5-7、缓冲梁组成 5-8、二位吸能防爬器5-9采用高强度钢板S500MC材料，已满足上海6、8号线车体高强度要求。
参照图12-1，底架边梁5-1采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6，满足车体强度、刚度要求。图中L7、L9、L12为边梁5-1型材的轮廓尺寸，L8为底架边梁5-1与侧墙组成4的过渡尺寸，L11为与地板组成5-4接口尺寸。501 处用于地板组成5-4安装，502处的L10为端底架组成5-6、枕梁组成5-7、缓冲梁组成5-8铆接安装面，503处斜面用于客室侧门处排水，504处用于侧墙结构4。
参照图12-2，一位端梁5-2采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6。图中L13、L15、L16为一位端梁5-2型材的轮廓尺寸。505处用于地板组成5-4安装，506处的L14用于端底架组成5-6安装。
参照图12-3，二位端梁5-3采用大断面铝合金型材，型材断面与一位端梁 5-2型材相同，一位端梁型材断面由二位端梁型材断面经过机加工而成，材料为6005A-T6。图中L13、L15、L16、L17为二位端梁5-3型材的轮廓尺寸。507处为贯通道踏板及密封框安装面，508处用于地板组成5-4安装。
参照图12-4，地板组成5-4采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6。图中L18、L19、L20为地板组成5-4型材的轮廓尺寸。三角形型腔结构使地板组成5-4具有良好的强度、刚度性能。509处用于底架边梁5-1安装，510处用于客室中立柱安装。
本发明所述的新型车铝合金地铁车体通过有限元分析，车体的强度、刚度、疲劳等性能满足EN12663标准要求，并通过静强度试验进行了验证。
Claims (7)
1.一种新型铝合金地铁车体，包括车顶结构、前端骨架结构、端墙结构、2个侧墙结构、底架结构，车顶结构与前端骨架的接口采用螺栓连接，车顶结构与端墙结构、侧墙结构的接口采用焊接固连；前端骨架与车顶结构、底架结构的接口采用铆接固连；端墙结构与车顶结构、侧墙结构、底架结构的接口采用焊接固连；底架结构用于安装转向架、电气及制动设备，底架结构与端墙结构、侧墙结构的接口采用焊接固连，其特征在于：车顶边梁1-1采用大断面铝合金型材，前端骨架结构的梁、柱采用方钢组焊而成，端墙骨架与端墙板的接口采用焊接固连，形成框架结构，侧墙窗区型材带有凹槽，端底架组成、缓冲梁组成采用高强钢板焊接结构，底架边梁、一位端梁、二位端梁、地板组成采用大断面铝合金型材，车体底架的两端分别设置了两个高强度钢材料的吸能防爬器，底架上设置高强度钢材料吸能结构端底架。
2.根据权利要求1所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：车顶边梁采用大断面铝合金型材，型材材料为6005A-T6，型材顶端两边凸台用于两个圆顶组成的安装，中上部右侧凸出的安装座用于空调机组平台、空调机组及受电弓平台的安装，中部右侧的滑槽用于吊装客室门机构，底部的两个凸台用于侧墙结构的安装，型材左侧设有雨檐，用于车顶排水。
3.根据权利要求1所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：底架边梁采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6，型材右边上部及侧边凸出的悬臂用于地板组成的安装，右侧下部及底部为端底架组成和枕梁组成以及缓冲梁组成的铆接安装面，上部中间凹槽底部斜面用于客室侧门处排水，型材左侧顶部凸台用于安装侧墙结构。
4.根据权利要求1所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：一位端梁采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6。型材右侧边及底部的凸台用于地板组成的安装，左侧边用于端底架组成的安装。
5.根据权利要求1所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：二位端梁采用大断面铝合金型材，型材断面与一位端梁型材上部相同，下部由底部折弯出一个立边，材料为6005A-T6，右侧边为贯通道踏板及密封框安装面，左侧边及底部凸台用于地板组成的安装。
6.根据权利要求1所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：地板组成采用大断面铝合金型材，材料为6005A-T6，三角形型腔结构使地板组成具有良好的强度、刚度性能，两端折弯面用于底架边梁安装，中部用于客室中立柱安装。
7.根据权利要求3所述的一种新型铝合金地铁车体，其特征在于：所述车体底架两端的吸能防爬器、端底架组成、枕梁组成、缓冲梁组成均采用高强度钢板S500MC材料。
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