车厢及其静电测试方法与流程

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体而言，涉及一种车厢及其静电测试方法。

背景技术：

目前，碳纤维复合材料(简称碳纤维复材)已逐渐在轨道交通车辆中应用，部分地铁车辆的车体已使用碳纤维复材代替金属材料。碳纤维复材由于组成方式、成型工艺等客观因素影响，与不锈钢或铝合金等金属材料相比其电导率、磁导率明显偏小，不利于车辆高速运行时碳纤维复材产生的静电的泄放，使的车辆存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种车厢及其静电测试方法，以解决现有技术中的复合材料制成的车厢行驶过程中不容易放电的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种车厢，包括：多个车体板，多个车体板拼接以形成车厢的车体，其中，车体板采用碳纤维材料制成，车体板的内部设有第一导电组件；导体组件，相邻的两个车体板通过导体组件导电连接，以使整个车体形成导电连通。

进一步地，车体板上设有开口槽，相邻的两个车体板上的开口槽位置对应地设置，并在两个车体板拼接后形成安装空间，其中，导体组件包括导电垫片，导电垫片设置在安装空间内。

进一步地，第一导电组件包括铜网，导电垫片通过导电胶与铜网连接。

进一步地，相邻的两个车体板之间通过导电胶密封连接。

进一步地，车厢还包括：连接板组件，相邻的两个车体板通过连接板组件连接；锁紧组件，锁紧组件与连接板组件和车体板连接，以将连接板组件固定在车体板上。

进一步地，锁紧组件包括铆钉，连接板组件通过铆钉固定在车体板上。

进一步地，车厢还包括：纵梁组件，纵梁组件设置在车体的内侧，并沿车体的长度方向延伸，其中，纵梁组件与第一导电组件导电连接。

进一步地，车厢还包括：边梁组件，边梁组件设置在车体的内侧，并沿车体的宽度方向延伸，其中，边梁组件与第一导电组件导电连接，且边梁组件与纵梁组件连接。

进一步地，纵梁组件采用铝合金材料或碳纤维材料制成，边梁组件采用铝合金材料或碳纤维材料制成。

进一步地，车厢还包括第二导电组件，第二导电组件包括：多个第一导电条，多个第一导电条沿车体的长度方向间隔地设置在车体上；多个第二导电条，多个第二导电条沿车体的宽度方向间隔地设置在车体上；其中，车体上设有多个第一安装槽和多个第二安装槽，多个第一导电条与多个第一安装槽一一对应地设置，以分别安装在相应地第一安装槽内，多个第二导电条与多个第二安装槽一一对应地设置，以分别安装在相应地第二安装槽内，多个第一导电条和多个第二导电条交叉连接以形成导电网。

根据本发明的另一方面，提供了一种静电测试方法，用于对上述的车厢进行静电测试，静电测试方法包括：

步骤s1：将车体上各个相邻的两个车体板之间导电连接，以实现整个车体的导电连接；

步骤s2：在车体上间隔地设置多个静电感应探头，多个静电感应探头分别与第一导电组件连接，且相邻的两个静电感应探头之间的距离为2m至4m；

步骤s3：静电接收设备与车体上的各个静电感应探头分别连接，以接收各个静电感应探头检测到的电压信息，并将电压信息传递给计算机；

步骤s4：采用数据处理软件对各个静电感应探头检测到的电压信息进行分析，并构建车体的电压分布图。

进一步地，车厢还包括第二导电组件，第二导电组件包括多个第一导电条和多个第二导电条，多个第一导电条和多个第二导电条交叉连接以形成导电网，步骤s2还包括：在第二导电组件上设置多个静电感应探头，多个静电感应探头沿第一导电条和/或第二导电条的延长方向上间隔地设置，其中，第二导电组件上相邻的两个静电感应探头间隔0.5m至1.5m。

应用本发明的技术方案的车厢主要应用在轨道车辆上，现有的车辆车厢的车体为铝合金材料，在运行过程中通过轮对的轮子与导轨接触并放电，本申请的车厢其车体采用碳纤维复合材料制成，在行驶过程中车内的金属件产生的静电无法通过车体与轮对之间的连接导入至铁轨并接地，而带有静电的车体存在许多安全隐患，故本申请的车厢在车体内部设置了第一导电组件，同时还设置了导体组件以将各个第一导电组件连接起来，然后将导体组件与轮对连接从而将列车运行过程中产生的静电释放到导轨上。具体的，该车厢上的第一导电组件夹设在车体板内并部分漏出在车体板外侧，以便导体组件进行连接，通过上述第一导电组件和导体组件连接，能够顺利将车内金属件产生的静电释放，避免了静电造成的安全隐患。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的车厢的实施例的两个车体板之间的连接示意图；

图2示出了根据本发明的车厢的实施例的整体结构示意图；

图3示出了根据本发明的车厢的实施例的车体板与一种边梁组件连接的示意图；

图4示出了根据本发明的车厢的实施例的车体板与另一种边梁组件连接的示意图；

图5示出了根据本发明的静电测试方法的实施例的静电感应探头的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、车体板；11、第一导电组件；20、导体组件；30、连接板组件；40、锁紧组件；50、纵梁组件；60、边梁组件；70、垫片组件；80、静电感应探头；81、探极；82、绝缘支架；83、隔离金属片；84、铁氧体磁环；85、线圈；86、线圈骨架；87、软铁；88、屏蔽壳。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术中的复合材料制成的车厢行驶过程中不容易放电的问题，本发明提供了一种车厢及其静电测试方法。

请参考图1至图5，一种车厢包括多个车体板10和导体组件20，多个车体板10拼接以形成车厢的车体，其中，车体板10采用碳纤维材料制成，车体板10的内部设有第一导电组件11；相邻的两个车体板10通过导体组件20导电连接，以使整个车体形成导电连通。

本发明的车厢主要应用在轨道车辆上，现有的车辆车厢的车体为铝合金材料，在运行过程中通过轮对的轮子与导轨接触并放电，本申请的车厢其车体采用碳纤维复合材料制成，在行驶过程中车内的金属件产生的静电无法通过车体与轮对之间的连接导入至铁轨并接地，而带有静电的车体存在许多安全隐患，故本申请的车厢在车体内部设置了第一导电组件11，同时还设置了导体组件20以将各个第一导电组件11连接起来，然后将导体组件20与轮对连接从而将列车运行过程中产生的静电释放到导轨上。具体的，该车厢上的第一导电组件11夹设在车体板10内并部分漏出在车体板10外侧，以便导体组件20进行连接，通过上述第一导电组件11和导体组件20连接，能够顺利将车内金属件产生的静电释放，避免了静电造成的安全隐患。

可选地，本发明的车体板10包括第一绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层和第二绝缘层分别设置在所述车厢的内外两侧，其中，第一导电组件11设置在第一绝缘层和第二绝缘层之间。

具体的，车体板10上设有开口槽，相邻的两个车体板10上的开口槽位置对应地设置，并在两个车体板10拼接后形成安装空间，其中，导体组件20包括导电垫片，导电垫片设置在安装空间内。第一导电组件11包括铜网，导电垫片通过导电胶与铜网连接。

如图1所示，本实施例中在车体板10的端部设置开口槽，该开口槽可通过打磨的方式得到，或者其他切割形式，相邻的两个车体板10在拼接时，对应地开口槽位置连接，该开口槽直接将第一导电组件11暴露在外面，然后导电垫片的两端分别与相邻的两个车体板10的第一导电组件11连接，以使两个车体板10形成导电连接，导电垫片可以采用粘接或焊接的形式与铜网连接。此外，铜网采用较细软的铜丝材料；导电垫片采用铜材料，铺设在铜网上。

具体的，相邻的两个车体板10之间通过导电胶密封连接。

如图1所示，导电垫片设置在车体板10的一侧，相邻的两个车体板10在端部对接时，在两个车体板10之间的缝隙内填充导电胶密封，导电胶同时具有导电和密封防水的功能。

本实施例中的车厢还包括连接板组件30，相邻的两个车体板10通过连接板组件30连接；锁紧组件40，锁紧组件40与连接板组件30和车体板10连接，以将连接板组件30固定在车体板10上。锁紧组件40包括铆钉，连接板组件30通过铆钉固定在车体板10上。

如图1所示，本实施例中在与导电垫片相对的一侧还设置了连接板组件30，连接板组件30包括连接板，该连接板分别与相邻的两个车体板10连接，采用铆钉固定在车体上，从而将两个相邻的车体板10进行固定。此外，该连接板可以根据需要选择具有导电功能的金属板或不具有导电功能的非金属板，如塑料板或木板等等。

本实施例中的车厢还包括纵梁组件50，纵梁组件50设置在车体的内侧，并沿车体的长度方向延伸，其中，纵梁组件50采用铝合金材料制成，纵梁组件50与第一导电组件11导电连接。车厢还包括边梁组件60，边梁组件60设置在车体的内侧，并沿车体的宽度方向延伸，其中，边梁组件60采用铝合金材料制成，边梁组件60与第一导电组件11导电连接，且边梁组件60与纵梁组件50连接。

如图2所示，本实施例中为了加强整个车厢的结构强度，在车厢内侧还设有纵梁组件50和边梁组件60，用于加强受力较大位置处的结构强度以及整体车厢的强度。具体的，纵梁组件50和边梁组件60采用铝合金材质，具有导电功能，为了便于将纵梁组件50和边梁组件60产生的静电及时通过车体排出，将纵梁组件50和边梁组件60与车体板10之间进行导电连接，具体的，纵梁组件50和边梁组件60通过金属的螺栓或其他连接件连接到车体板10的导体组件20或第一导电组件11上，接入接地装置系统。

如图4所示，对于车内的其他铝合金件连接时，为了便于连接，本实施例中还设置了两种连接方式意见边梁组件与车体板进行连接，一种实施例为，在车体板和边梁组件设置垫片组件70和密封胶，以将车内的各个金属导电件和容易产生导电的物体均与车体的第一导电组件11连接，形成整个车厢的导电系统；另一种实施例为，采用u型铜片和铆钉将边梁组件固定在车体板10上。

纵梁组件50采用铝合金材料或碳纤维材料制成，边梁组件60采用铝合金材料或碳纤维材料制成，当纵梁组件和边梁组件采用碳纤维材料时，与车体板类似，在其内部设置导体组件，以便与车体板导电连接，导体组件采用细铜网或其他导电材料。

进一步说明车体板与纵梁组件和边梁组件的具体连接关系如下，图1中为碳纤维蒙皮与碳纤维蒙皮电搭接结构示意图，碳纤维蒙皮是车体板选用的材料，碳纤维蒙皮连接面部位打磨，使铜网导电层外露，增加连接部位导电性能，然后用0.1-0.2mm厚、30-50mm宽铜片，通过拉铆方式固定在铜网一侧，在碳纤维蒙皮打磨完涂刷导电胶层再压上铜片，铜片间隔距离500-700mm，碳纤维蒙皮之间空隙用导电胶填充。如图3所示的为碳纤维蒙皮与一种边梁组件为铝合金过度件的电搭接结构示意图，碳纤维蒙皮连接面部位打磨，使铜网导电层外露，增加连接部位导电性能，采用0.1-0.2mm厚、30-50mm宽u型铜片，通过拉铆方式一边固定在铜网一侧，另一边固定在碳纤维蒙皮和铝合金边梁附件之间，在碳纤维蒙皮打磨完涂刷导电胶层再压上铜片，铜片间隔距离500-700mm。此外，铝合金边梁过渡件与铝合金下边梁连接设计，先将连接部位表面打磨掉氧化层，在打磨表面后采用酒精或丙酮擦拭，连接部位与连接件表面设置锯齿簧片，保证可靠的电连接。图4所示为碳纤维车体与铝合金车体电搭接结构示意图，将碳纤维蒙皮连接部位表面打磨露出铜网，连接部位缝隙中垫上金属垫块，靠近铜网面涂刷导电胶，用紧固螺栓穿过垫块，紧固以保证可靠的电连接，缝隙用密封胶填充。

本实施例中的车厢还包括第二导电组件，第二导电组件包括多个第一导电条和多个第二导电条，多个第一导电条沿车体的长度方向间隔地设置在车体上；多个第二导电条沿车体的宽度方向间隔地设置在车体上；其中，车体上设有多个第一安装槽和多个第二安装槽，多个第一导电条与多个第一安装槽一一对应地设置，以分别安装在相应地第一安装槽内，多个第二导电条与多个第二安装槽一一对应地设置，以分别安装在相应地第二安装槽内，多个第一导电条和多个第二导电条交叉连接以形成导电网。

本实施例中的车厢还单独设置有一个铜笼，该铜笼包括多个第一导电条和多个第二导电条，第一导电条和第二导电条均采用铜材质制成，第一导电条沿车厢长度方向设置，第二导电条沿车厢宽度方向，同时在车体上设置了多个安装槽，以安装第一导电条和第二导电条，其中，第一安装槽沿车辆的长度方向设置，第二安装槽沿车辆的宽度方向设置，第一导电条和第二导电条交叉设置。

本发明还提供了一种静电测试方法，用于对上述的车厢进行静电测试，静电测试方法包括将车体上各个相邻的两个车体板10之间导电连接，以实现整个车体的导电连接；在车体上间隔地设置多个静电感应探头80，多个静电感应探头80分别与第一导电组件11连接，且相邻的两个静电感应探头80之间的距离为2m至4m，优先选择3m；静电接收设备与车体上的各个静电感应探头80分别连接，以接收各个静电感应探头80检测到的电压信息，并将电压信息传递给计算机；采用matlab软件对各个静电感应探头80检测到的电压信息进行分析，并构建车体的电压分布图。车厢还包括第二导电组件，第二导电组件包括多个第一导电条和多个第二导电条，多个第一导电条和多个第二导电条交叉连接以形成导电网，步骤s2还包括：在第二导电组件上设置多个静电感应探头80，多个静电感应探头80沿第一导电条和/或第二导电条的延长方向上间隔地设置，其中，第二导电组件上相邻的两个静电感应探头80间隔0.5m至1.5m，优先选择为1m。

本发明的静电测试方法采用的静电测试装置包括静电放电发生器，静电感应探头80，静电电压接收机，计算机，传统的静电感应探头80由金属片和屏蔽壳构成，因静电感应作用，使金属片产生感应电荷进行测量，受仪表输入阻抗和输入电容的影响，其精度低。而本发明的静电感应探头80由探极81、绝缘支架82、隔离金属片83、铁氧体磁环84、线圈85、线圈骨架86、软铁87、屏蔽壳88组成，探极81露出在探头盒外面，其它部分均为屏蔽装入探头盒内，测试灵敏度更高，结果更准确。

根据接地网络仿真研究，在不同电测的电流密度得出高阻抗会更容易消耗静电放电的能量，设备及人体更不容易受到静电泄放电流的影响。在静电感应探头80放置中应遵循低阻抗密集分布，高阻抗分散放置的原则。实际列车中很难简单判断阻抗大小，因此采用一米距离为准的十字分布法进行放置，全面检测车体各个位置处静电泄放情况。具体的，十字分步法为在中心设置一个静电感应探头80，然后在其前后左右四个方向间隔1米的距离处均设置一个静电感应探头80，相邻的两个十字分步法的中心的静电感应探头80间隔3米。

静电感应探头80检测到的静电电压信号经静电电压接收机传输到计算机中，用matlab软件，将静电电压值绘制在一张表格中，创建三维分布图，直观观测车体静电分布状况，实时监测列车的静电安全。

新型碳纤维与铝合金材料的列车搭接系统非常复杂，需要根据实车制造过程、列车静止状态、列车运行状态的不同工况，设计测试装置。

实车制造过程中，静电测试装置可以全面的考虑到所有电搭接位置，利用碳纤维板夹层中金属网与铝合金相连接的搭接设计，作为静电泄放的路径，静电探测装置感应探头置于搭接系统中的所有路径上。具体实施是碳纤维外蒙皮与内蒙皮表面以十字坐标方式，每隔三米放置静电感应探头80，车内接地网络上每隔一米放置静电感应探头80，在位置选择上所有电搭接连接处，感应探头将感应到的电压传输到静电电压接收机，静电电压接收机与计算机相连，利用软件后处理接收到的数据，获得整车静电分布情况，直观获得不同材料间电搭接处的静电电压差。

列车静止状态下，静电放电发生器从外蒙皮的受电弓位置处释放静电，外蒙皮表面以十字坐标方式每隔一米放置静电感应探头80，静电电压接收机接收外蒙皮上的静电，用计算机处理获得静电在车体表面的分布图，模拟列车通电过程中，受电弓作为电能最大位置处对车体产生的静电量级水平。

列车运行过程中，由于摩擦不断产生静电，测试其运行速度对列车车体静电的影响。具体操作为车体表面以十字坐标方式每隔三米放置静电感应探头80，同时将静电电压接收机置于列车上，跟随列车的运行测量不同速度下车体外表面上的静电电压水平。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的车厢主要应用在轨道车辆上，现有的车辆车厢的车体为铝合金材料，在运行过程中通过轮对的轮子与导轨接触并放电，本申请的车厢其车体采用碳纤维复合材料制成，在行驶过程中车内的金属件产生的静电无法通过车体与轮对之间的连接导入至铁轨并接地，而带有静电的车体存在许多安全隐患，故本申请的车厢在车体内部设置了第一导电组件，同时还设置了导体组件以将各个第一导电组件连接起来，然后将导体组件与轮对连接从而将列车运行过程中产生的静电释放到导轨上。具体的，该车厢上的第一导电组件夹设在车体板内并部分漏出在车体板外侧，以便导体组件进行连接，通过上述第一导电组件和导体组件连接，能够顺利将车内金属件产生的静电释放，避免了静电造成的安全隐患。

本发明提出的静电测试装置可以在三种工况下对列车静电进行测试，模拟实际情况准确反映静电分布位置，方便直观的获取新型碳纤维铝合金车体的静电泄放能力。由于列车运行过程中，所有静电测试装置均临时安装在列车上，可以测试不同车速下列车由于摩擦产生的静电量级，解决大家一直无法监测到的列车速度对材料摩擦生成静电的影响。本发明的车厢具有如下优点：

(1)新型碳纤维铝合金车体的搭接系统设计，不仅解决了碳纤维非金属材料与铝合金材料间搭接的电连续问题，保证可靠的电连接，为静电泄放提供导通路径，还牢固、美观、易操作，为非金属车体的电搭接提供参考。

(2)新型静电测试装置针对三种不同阶段下的实际情况进行列车静电测试，建立三维静电分布图，方便直观的得到新型碳纤维铝合金车体的静电泄放能力。

(3)新型静电测试装置能够用来研究车体外表面的静电沉积水平，受电弓是车体静电产生的最大位置处，该测试模拟实际情况，准确反映静电分布位置，便于精准的进行静电防护处理。

(4)本发明中所用静电测试装置均可临时安装在列车上，测试不同车速下列车由于摩擦产生的静电量级，解决大家一直无法监测到的列车速度对材料摩擦生成静电的影响。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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