一种高速动车组车顶设备舱结构的制作方法

本发明涉及一种高速动车组车体结构设计，尤其是涉及车顶设备舱结构。

背景技术：

目前动车组设备舱主要布置于车下，用于车下设备的防护及优化列车空气动力学性能，车辆设备集中在车下，会导致设备舱空间紧张，结构优化空间受限；底板负载大；客室空调机组及风道下沉至车内，导致车内噪声较大。车顶会有天线、受电弓、空调机组等设备突出车体，导致车体不平顺，影响列车高速运行时的空气动力学性能，并产生较大的气动噪声。造成车辆运行能耗高、乘坐舒适性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种提升动车组空气动力学性能，优化车顶流畅分布、减小运行时空气阻力、降低车内噪音的车顶设备舱结构。

为达到上述目的，本发明提供一种高速动车组车顶设备舱结构，高速动车组车顶上方安装设备舱的区域从左端至右端依次是无设备的管线布置区域、空调风道布置区域、空调机组布置区域、无设备管线布置区域和受电弓等高压设备布置区域，本结构包括空调罩板、通用罩板、受电弓左罩板、受电弓中罩板、受电弓右罩板、端部罩板、通用弯梁、风道弯梁、空调弯梁、封闭弯梁、车顶固定块和车顶焊接支座，所述的车顶固定块安装在车顶边梁的滑槽内和车顶t型筋上；所述的车顶焊接支座焊接在车顶上。

无设备的管线布置区域设有封闭弯梁、通用弯梁、端部罩板、通用罩板、车顶固定块；

空调风道布置区域设有风道弯梁、通用罩板和车顶固定块；

空调机组布置区域设有空调弯梁、空调罩板和车顶固定块；

受电弓等高压设备布置区域设有受电弓左罩板、受电弓右罩板、受电弓中罩板、车顶固定块和车顶焊接支座；

所述的封闭弯梁和弯梁通过车顶固定块与车顶边梁和车顶t型筋连接；风道弯梁和空调弯梁通过车顶固定块与车顶边梁连接；空调罩板下部通过车顶固定块与车顶边梁连接，空调罩板上部与空调机组上的铆螺母相连接；通用罩板通过车顶固定块与车顶边梁连接；受电弓左罩板下部通过车顶固定块与车顶边梁和车顶t型筋连接，受电弓左罩板内侧与车顶焊接支座连接，受电弓中罩板、受电弓右罩板的下部通过车顶固定块与车顶边梁连接，受电弓中罩板、受电弓右罩板的内侧与车顶焊接支座连接，端部罩板通过车顶固定块与车顶边梁连接。

进一步的，所述的车顶固定块包括螺纹块、宽架、定位沉头螺钉，宽架通过定位沉头螺钉将螺纹块固定在车顶边梁的滑槽内，螺纹块通过定位沉头螺钉固定在车顶t型筋上。

进一步的，所述的空调罩板、通用罩板、受电弓左罩板、受电弓中罩板、受电弓右罩板和端部罩板靠近车顶边梁的两侧都设有吊装盒，所述的吊装盒内设置吊环作为吊运接口，吊装盒上设有长圆孔，作为罩板安装螺栓通过孔，吊装盒上设置吊装盒盖板，吊装盒盖板通过4个沉头螺钉与吊装盒连接。

进一步的，所述的空调罩板1带有通风格栅，空调罩板靠近车体边梁的两侧设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，空调罩板1的空心密封胶条与车顶边梁加压密封。

所述的通用罩板为整体封闭式，空调罩板靠近车顶边梁的两侧设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，通用罩板靠近相邻罩板间的两侧设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定。

所述的受电弓左罩板为整体敞开式，受电弓左罩板整体呈u型形状，靠近车体中心侧设置矩形断面的铝型材焊接支架且通过车顶焊接支座与车顶连接，受电弓左罩板中部设置两个位置对称的安装座且通过车顶固定块与车顶t型筋连接，靠近车顶边梁的两侧端部设置空心密封胶条，靠近相邻罩板的一侧端部设置密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，靠近相邻罩板的小圆弧端部设置u型弯梁，用于相邻罩板之间胶条压接；

所述的受电弓中罩板为敞开式，受电弓中罩板是由两个对称的圆弧型结构组成的一个受电弓中罩板整体，受电弓中罩板内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架且通过车顶焊接支座与车顶连接，靠近受电弓左罩板的一端小圆弧端部设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，靠近受电弓右罩板的一端小圆弧端部设置u型弯梁，用于相邻罩板之间胶条压接；

所述的受电弓右罩板为敞开式，受电弓右罩板是由两个对称的圆弧型结构组成的一个受电弓右罩板整体，受电弓右罩板内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架且通过车顶焊接支座与车顶连接，靠近受电弓中罩板的一端小圆弧端部设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，靠近车顶右侧端部的一侧设置小端板。

所述的端部罩板布置在车顶端部且外端面封闭，端部罩板靠近车顶边梁的两侧设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型进行固定，靠近相邻罩板的一侧同样设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定，靠近车体端部的一端为端板。

进一步的，通用罩板靠近相邻罩板两侧通过空心密封胶条压接在通用弯梁、风道弯梁和封闭弯梁上。

进一步的，所述的通用弯梁为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，通用弯梁弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，矩形断面铝型材主要包括横梁、立柱和斜立柱，横梁的中部两侧分别布置与车顶t型筋相连的安装座，斜立柱与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座。

所述的风道弯梁中部敞开，为空调风道提供通过空间，风道弯梁为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，风道弯梁弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，矩形断面铝型材包括斜立柱，斜立柱与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座。

所述的空调弯梁中部敞开布置在空调机组两侧，空调弯梁为铝板与u型断面弯曲件焊接骨架结构，铝板与u型断面弯曲件连接处设置与车顶边梁相连的安装座。

所述的封闭弯梁整体为封闭结构，作为相对独立区域的分界，封闭弯梁为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，矩形断面铝型材包括横梁、立柱，和斜立柱，两两立柱之间水平横梁的上方设置有加强筋，封闭弯梁弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，横梁的中部两侧分别布置与车顶t型筋相连的安装座，斜立柱与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座。

进一步的，所述的空调弯梁与空调机组端挤压贴合的位置集成空心密封胶条。

进一步的，所述的受电弓等高压设备布置区域替换成制动电阻器布置区域，所述的高速动车组车顶上方安装设备舱的区域从左端至右端依次是无设备的管线布置区域、空调风道布置区域、空调机组布置区域、制动电阻器布置区域和无设备管线布置区域，制动电阻器布置区域设有电阻器罩板，所述的电阻器罩板下部通过车顶固定块与车顶边梁连接，电阻器罩板内侧与车顶焊接支座连接。

进一步的，所述的电阻器罩板为敞开式，电阻器罩板由两个对称的圆弧型结构组成的一个电阻器罩板整体，电阻器罩板内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架且通过车顶焊接支座与车顶连接，电阻器罩板靠近车顶边梁的两侧和靠近相邻罩板的两侧分别设置空心密封胶条，空心密封胶条通过罩板胶条型材进行固定。

进一步的，所述的空调罩板、通用罩板、受电弓左罩板、受电弓中罩板、受电弓右罩板、端部罩板和电阻器罩板的材质为玻璃钢。

本发明在车顶设置设备舱，可有效缓解车下设备空间紧张问题，减小地板负荷；车顶设备舱将设备包裹在内部，实现车顶外轮廓一致，提升列车高速运行时的空气动力学性能，减小阻力，降低气动噪声；车顶设备舱对车顶结构进行了防护，避免作为承载结构的车顶受异物撞击，车顶空调机组不侵入室内，减小了机组对客室的噪声污染。

附图说明

图1为车顶设备舱区域分布图；

图2为空调罩板结构示意图；

图3为通用罩板结构示意图；

图4为受电弓左罩板结构示意图；

图5为受电弓中罩板结构示意图；

图6为受电弓右罩板结构示意图；

图7为电阻器罩板结构示意图；

图8为端部罩板结构示意图；

图9为通用弯梁结构示意图；

图10为风道弯梁结构示意图；

图11为空调弯梁结构示意图；

图12为封闭弯梁结构示意图；

图13a为车顶固定块安装在车顶边梁滑槽内的安装结构示意图；

图13b为车顶固定块安装在车顶t型筋上的安装结构示意图；

图14为封闭弯梁的安装结构示意图；

图15为通用弯梁的安装结构示意图；

图16为风道弯梁的安装结构示意图；

图17为空调弯梁的安装结构示意图；

图18为空调弯梁与空调机组间密封结构；

图19为空调罩板的安装结构示意图；

图20为通用罩板的安装结构示意图；

图21为通用罩板与车顶弯梁密封结构；

图22为受电弓左罩板罩板中部安装座连接结构；

图23为焊接支架与车顶焊接支座连接结构。

图中：1-空调罩板；2-通用罩板；3-受电弓左罩板；4-受电弓中罩板；5-受电弓右罩板；6-电阻器罩板；7-端部罩板；8-通用弯梁；9-风道弯梁；10-空调弯梁；11-封闭弯梁；12-通风格栅；13-吊装盒；14-吊环；15-长圆孔；16-吊装盒盖板；17-沉头螺钉；18-空心密封胶条；19-罩板胶条型材；20-焊接支架；21-安装座；22-u型弯梁；24-小端板；25-螺纹块；26-宽架；27-空调机组；28-车顶边梁滑槽；29-车顶t型筋；30-车顶焊接支座；31-车顶固定块；32-端部端板；33-横梁；34-立柱；35-斜立柱；36-加强筋；37-螺纹板。

具体实施方式

如图1所示，字母a至e表示车顶设备舱的不同区域分布，具体说明如下：

a区域:无设备的管线布置区域。

b区域：空调风道布置区域。

c区域：空调机组布置区域。

d区域：受电弓等高压设备布置区域。

e区域：制动电阻器布置区域。

车顶罩板的种类，具体说明如下：

所述的空调罩板1、通用罩板2、受电弓左罩板3、受电弓中罩板4、受电弓右罩板5、端部罩板7和电阻器罩板6靠近车顶边梁的两侧都设有吊装盒13，所述的吊装盒13内设置吊环14作为吊运接口，吊装盒上设有长圆孔15，作为罩板安装螺栓通过孔，吊装盒上设置吊装盒盖板16，吊装盒盖板通过4个沉头螺钉17与吊装盒连接。

如图2所示。空调罩板1布置在空调机组27区域，空调罩板1带有通风格栅12，供空调机组27通风，空调罩板1靠近车顶边梁的两侧设有吊装盒13，所述的吊装盒13内设置吊环14作为吊运接口，吊装盒13上设有长圆孔15，作为空调罩板1安装螺栓通过孔，吊装盒13上设置吊装盒盖板16，吊装盒盖板16通过4个沉头螺钉17与吊装盒13连接，保证空调罩板1表面光顺平滑，空调罩板1靠近车顶边梁的两侧设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，空调罩板1的空心密封胶条18与车顶边梁加压密封。

如图3所示，通用罩板2为整体封闭型，布置在无设备的管线通过区域，根据相邻车顶弯梁间距确定宽度尺寸，通用罩板1靠近车顶边梁的两侧设有吊装盒13，所述的吊装盒13内设置吊环14作为吊运接口，吊装盒13上设有长圆孔15，作为通用罩板1安装螺栓通过孔，吊装盒13上设置吊装盒盖板16，吊装盒盖板16通过4个沉头螺钉17与吊装盒13连接，保证通用罩板1表面光顺平滑，通用罩板1靠近车顶边梁的两侧设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，空调罩板1的空心密封胶条18与车顶边梁加压密封，通用罩板2靠近相邻罩板间的两侧设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定。

如图4所示，受电弓左罩板3为整体敞开式，受电弓左罩板3整体呈u型形状，靠近车体中心侧设置矩形断面的铝型材焊接支架20且通过车顶焊接支座30与车顶连接，受电弓左罩板3中部设置两个位置对称的安装座21且通过车顶固定块31与车顶t型筋29连接，靠近车顶边梁的两侧端部设置空心密封胶条18，靠近相邻罩板的一侧端部设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，靠近相邻罩板的小圆弧端部设置u型弯梁22，用于相邻罩板之间胶条压接；

如图5所示，所述的受电弓中罩板4为敞开式，受电弓中罩板4是由两个对称的圆弧型结构组成的一个受电弓中罩板4整体，受电弓中罩板4内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架20且通过车顶焊接支座30与车顶连接，靠近受电弓左罩板3的一端小圆弧端部设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，靠近受电弓右罩板5的一端小圆弧端部设置u型弯梁22，用于相邻罩板之间胶条压接；

如图6所示，所述的受电弓右罩板5为敞开式，受电弓右罩板5是由两个对称的圆弧型结构组成的一个受电弓右罩板5整体，受电弓右罩板5内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架20且通过车顶焊接支座30与车顶连接，靠近受电弓中罩板4的一端小圆弧端部设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，靠近车顶右侧端部的一侧设置小端板24。

如图7所示，电阻器罩板6布置在制动电阻器区域且为敞开式，电阻器罩板6由两个对称的圆弧型结构组成的一个电阻器罩板6整体，电阻器罩板6内两侧设置矩形断面的铝型材焊接支架20且通过车顶焊接支座30与车顶连接，电阻器罩板6靠近车顶边梁的两侧和靠近相邻罩板的两侧分别设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定。

如图8所示，所述的端部罩板7布置在车顶端部且外端面封闭，端部罩板7靠近车顶边梁的两侧设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，靠近相邻罩板的一侧同样设置空心密封胶条18，空心密封胶条18通过罩板胶条型材19进行固定，靠近车体端部的一端为端板32。

车顶弯梁的种类，具体说明如下：

如图9所示，通用弯梁8用于无设备的管线布置区域弯，通用弯梁8为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，通用弯梁8弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，矩形断面铝型材主要包括横梁33、立柱34和斜立柱35，横梁33的中部两侧分别布置与车顶t型筋29相连的安装座，斜立柱35与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座21。

如图10所示，所述的风道弯梁9中部敞开，为空调风道提供通过空间，风道弯梁9为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，风道弯梁9弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，矩形断面铝型材包括斜立柱35，斜立柱35与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座21。如图11所示，所述的空调弯梁10中部敞开布置在空调机组27两侧，空调弯梁10为铝板与u型断面弯曲件焊接骨架结构，铝板与u型断面弯曲件连接处设置与车顶边梁相连的安装座21。

如图12所示，所述的封闭弯梁11整体为封闭结构，作为相对独立区域的分界，封闭弯梁11为矩形断面铝型材与u型断面弯曲件焊接骨架结构，矩形断面铝型材包括横梁33、立柱34，和斜立柱35，两两立柱34之间的水平横梁33的上方设置有加强筋36，封闭弯梁11弧线部位为u型断面，用于相邻两车顶罩板的密封，横梁33的中部两侧分别布置与车顶t型筋29相连的安装座，斜立柱35与u型断面弯曲件连接处分别设置与车顶边梁相连的安装座21。

车顶设备舱安装顺序：

如图13a,图13b所示，安装车顶固定块31，车顶固定块31分为2种，一种为布置在车顶边梁内的固定块，由螺纹块25、宽架26、定位沉头螺钉17组合固定在车顶边梁滑槽28内，一种为布置在车顶t型筋上29的固定块，由螺纹块25、定位沉头螺钉17组合固定在车顶t型筋29上，车顶固定块31用于所有车顶弯梁、车外罩板安装。

安装车顶弯梁

如图14，图15所示，封闭弯梁11、通用弯梁8安装结构一致，与布置在车顶边梁滑槽28内的车顶固定块31以及车顶t型筋29上的车顶固定块31连接。

如图16，图17所示，风道弯梁9和空调弯梁10安装结构一致，均与布置在车顶边梁滑槽28内的车顶固定块31进行连接。

如图18所示，所述的空调弯梁10与空调机组端挤压贴合的位置集成空心密封胶条18。

安装车顶罩板

如图19所示，空调罩板1下部通过吊装盒13与车顶边梁滑槽28内的车顶固定块31进行连接，空调罩板上部与空调机组27上的铆螺母进行连接，下部空心密封胶条18与车顶边梁加压密封。

如图20所示，通用罩板2两侧通过吊装盒13与车顶边梁滑槽28内的车顶固定块31进行连接，下部空心密封胶条18与车顶边梁加压密封。

如图21所示，通用罩板2靠近相邻罩板两侧通过空心密封胶条18压接在通用弯梁8、风道弯梁9和封闭弯梁11上。

罩板3(受电弓罩板)安装方式如图二十所示：

如图22所示，所述的受电弓左罩板3靠近车体中心侧设置矩形断面的铝型材焊接支架20且通过车顶焊接支座30与车顶连接，受电弓左罩板中部设置两个位置对称的安装座21且通过车顶固定块31与车顶t型筋29连接，靠近相邻罩板的小圆弧端部设置u型弯梁22，用于相邻罩板之间胶条压接。

如图23所示，受电弓中罩板4、受电弓右罩板5和电阻器罩板下部通过吊装盒13与车顶边梁滑槽28内的车顶固定块31进行连接,内侧焊接支架20与车顶焊接支座30通过螺纹板进行连接。

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