轨道车辆及其铰接式车体的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆及其铰接式车体。

背景技术：

铰接动车组具有轻量化、节约成本以及优越的曲线通过能力等优点，具有较好的应用前景。铰接动车组的大设备安置于车顶，应用低地板结构，其整体地板结构优化是铰接式动车组设计中关键点之一。

另外，铰接式车体还需要具备较好的纵向压缩以及对撞等性能。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对铰接式车体的结构优化提供创新解决方案，以充分发挥铰接动车组的性能特点。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆及其铰接式车体，通过结构优化可有效协调端部高地板与整体低地板连接方式，在节省空间的基础上，能够提高低地板的利用率。

本发明提供的铰接式车体，包括地板、车顶及侧墙；所述地板的中部为低地板区、端部为高地板区，所述高地板区和所述低地板区的邻接处横向固定设置有过渡梁，所述过渡梁包括第一固定沿和第二固定沿，并配置为：第一固定沿与高地板等高，第二固定沿与低地板等高；所述过渡梁的中部开设有下凹槽，所述高地板区的中部纵向固定设置有斜坡地板，所述斜坡地板的中部本体插装于所述过渡梁的下凹槽中，并配置为：高端板沿与所述高地板位于同一高度，低端板沿搭抵于所述低地板。

优选地，所述过渡梁采用横截面为“l”型的型材制成，所述型材的竖向本体上端形成所述第一固定沿，所述型材的横向本体侧端形成所述第二固定沿。

优选地，所述过渡梁与枕梁之间纵向固定设置有牵引梁，所述牵引梁为纵向间隔设置的两个，所述斜坡地板位于两个所述牵引梁中间，所述高地板分别位于两个所述牵引梁的外侧；且两个所述牵引梁之间横向固定设置有斜筋，所述斜筋位于所述斜坡地板的下方，并具有与所述斜坡地板下表面适配的支撑面。

优选地，还包括钢结构铰接座，所述铰接座具有与所述枕梁固定的第一安装面、与所述牵引梁固定的第二安装面和用于固定铰接机构的第三安装面，其中，所述第一安装面与所述枕梁及所述第二安装面与所述牵引梁之间，分别通过紧固件固定连接。

优选地，所述铰接座采用钢板焊接成形，且所述第一安装面、所述第二安装面和所述第三安装面采用机加工艺成形；所述紧固件为铆钉或螺纹紧固件。

优选地，所述牵引梁的端部上表面开设有下凹安装部，所述枕梁置于所述下凹安装部中，且所述枕梁与所述牵引梁的上表面大致齐平；所述铰接座的两个侧板插装于两个所述牵引梁之间，且所述侧板的外表面形成与相应侧所述牵引梁固定的所述第二安装面，所述铰接座的与两个所述侧板固定的顶板上表面形成与所述枕梁固定的所述第一安装面，所述第一安装面与所述牵引梁的所述下凹安装部的底面大致齐平；所述铰接座的与两个所述侧板固定的端板外表面形成用于固定铰接机构的第三安装面。

优选地，两个所述侧墙上的门立柱下方的两个边梁之间，固定设置有间隙补偿器安装框架；所述间隙补偿器安装框架包括两个框架横梁和固定在两个所述框架横梁之间的框架纵梁，两个所述框架横梁分别相应侧的两个所述门立柱相对设置。

优选地，每个所述边梁的与侧门相应的位置处具有下凹开口，所述下凹开口的尺寸与相应的间隙补偿器适配。

优选地，所述车顶为由纵向设置的多个型材拼接形成的平顶结构，位于所述车顶两侧的侧顶分别与相应侧的所述侧墙插接固定。

优选地，所述侧顶的顶部固定设置有用于插装车顶设备的纵向滑槽。

优选地，所述侧顶与所述侧墙的插接适配位置处配置为：一者具有外凸锥部，另一者具有内凹锥部；所述平顶结构顶面自中部向两侧形成用于排水的坡度。

本发明还提供一种轨道车辆，包括车体和位于相邻车体之间的铰接结构，所述车体采用如前所述的铰接式车体。

针对现有铰接式车体，本发明创新地提出了地板整体设计方案。具体地，地板的中部为低地板区、端部为用于安装转向架的高地板区，在高地板区和低地板区的邻接处横向固定设置有过渡梁，该过渡梁通过与高地板等高的第一固定沿和与低地板等高的第二固定沿，分别与高、低地板固定，形成良好的衔接固定，且高、低地板区配置的斜坡地板中部本体插装于过渡梁的下凹槽中。如此设置，在满足车体整体布局安装的基础上，本方案能够提高载客空间，且高、低地板区邻接处的结构设计紧凑，整体占用空间较小，提高了低地板利用率，从而为充分发挥铰接动车组的性能特点提供了良好的技术保障。

在本发明的优选方案中，在过渡梁与枕梁之间纵向固定设置的两个牵引梁之间，横向固定设置有斜筋，并通过该斜筋的支撑面与位于两个牵引梁中间斜坡地板下表面适配；由此，该牵引梁除传递纵向牵引力外，兼具斜坡地板支撑的功能，有效利用了两者之间的空间，结构更加紧凑合理，可进一步提高空间利用率。

在本发明的另一优选方案中，采用钢结构铰接座用于铰接机构的安装，该钢结构铰接座分别与牵引梁和枕梁通过紧固件分别固定连接，如此设置，将来自于铰接机构的低高度载荷传递到牵引梁等较高的区域，可有效传递纵向力，载荷高低传递导致的应力集中设置在在钢结构位置，大大提高了结构的安全性，耐碰撞等性能得以有效提升。

在本发明的又一优选方案中，在侧墙上的门立柱下方的两个边梁之间，固定设置有间隙补偿器安装框架，该安装框架的两个框架横梁分别相应侧的两个所述门立柱相对设置，且在两个框架横梁之间固定设置框架纵梁，以用于安装间隙补偿器，具有较好的可适应性；也就是说，在地板在门区域断开，设置安装间隙补偿器的纵横框架，并与门立柱形成整体框架结构，结构稳定可靠。

最后，本方案的车顶采用纵向设置的多个型材拼接形成的平顶结构，且顶面自中部向两侧形成用于排水的坡度；与此同时，在侧顶的顶部固定设置有用于插装车顶设备的纵向滑槽，为模块化安装车顶设备及导流罩提供的适配基础，具有较好的可操作性，可进一步充分发挥铰接动车组的性能特点。

附图说明

图1为具体实施方式所述铰接式车体的结构示意图；

图2为图1中所示高地板区a和低地板区b邻接处的局部纵向剖视图；

图3为图1中所示高地板区a和低地板区b邻接处的俯视图；

图4为具体实施方式中所述的钢结构安装座与牵引梁的装配关系示意图；

图5为具体实施方式中所述的安装座与牵引梁和枕梁的装配关系侧视图；

图6为具体实施方式所述间隙补偿器安装框架的装配关系俯视图；

图7为图1中所示铰接式车体的横截面示意图；

图8为图7中所示侧顶的装配关系局部放大示意图。

图中：

过渡梁11、第一固定沿111、第二固定沿112、下凹槽113、高地板12、低地板13、斜坡地板14、高端板沿141、低端板沿142、枕梁15、斜筋16、牵引梁17、下凹安装部171、铰接座18、顶板181、第一安装面1811、侧板182、第二安装面1821、加强固定段1822、端板183、第三安装面1831、铆钉19；

侧墙21、内凹锥部211、门立柱22、边梁23、下凹开口231、间隙补偿器安装框架24、框架横梁241、框架纵梁242；

车顶3、侧顶31、纵向滑槽311、外凸锥部312。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1，该图示出了本实施方式所述铰接式车体的结构示意图。该铰接式车体与相邻车体之间采用铰接机构(图中未示出)连接。

基于整体布局，该铰接式车体的端部地板为高地板区a，用于安装转向架(图中未示出)，该地板的中部为低地板区b。其中，高地板区a述低地板区b的邻接处横向固定设置有过渡梁11，请一并参见图2，该图示出了高地板区a和低地板区b邻接处的局部纵向剖视图。

结合图2所示，该过渡梁11包括第一固定沿111和第二固定沿112，并配置为：第一固定沿111与高地板12等高，第二固定沿112与低地板13等高，并基于此分别与高、低地板固定，形成良好的衔接固定。

为了满足车内通行顺畅的要求，在高地板区a的中部纵向固定设置有斜坡地板14，请一并参见图3，该图为高地板区a和低地板区b邻接处的俯视图。相应地，该过渡梁11的中部开设有下凹槽113，该下凹槽113朝上形成的开口用于插装斜坡地板14。

图中所示，斜坡地板14的中部本体插装于过渡梁11的下凹槽113中，该斜坡地板14并配置为：高端板沿141与高地板12位于同一高度，低端板沿142搭抵于低地板13，由此确保高、低地板过渡区域顺畅通行。在满足车体整体布局安装的基础上，本方案的高、低地板区邻接处的结构设计紧凑，整体占用空间较小，提高了低地板利用率。

可以理解的是，该下凹槽113的槽宽与斜坡地板14的板宽适配，槽深可根据具体关联结构进行设定，例如但不限于，图中所示的仅形成在过渡梁11竖向本体的下凹槽113；相比较而言，槽深至过渡梁1的横向本体，则影响过渡梁11的承载能力，而图中所示下凹槽113的布置方式，可最大限度地确保结构强度。

作为优选，过渡梁11采用横截面为“l”型的型材制成，结构占用空间更小。结合图2所示，该“l”型型材的竖向本体上端形成用于与高地板12对接固定的第一固定沿111，型材的横向本体侧端形成与低地板13对接固定的第二固定沿112。

本方案的端部枕梁15与过渡梁11之间纵向固定设置有牵引梁17，两个牵引梁17为纵向间隔设置，斜坡地板14位于两个牵引梁17中间，结合图3所示，高地板12分别位于两个牵引梁17的外侧，也即经由斜坡地板14的纵向分隔，一部分高地板12位于一牵引梁17的外侧，另一部分高地板12位于另一牵引梁17的外侧；且两个牵引梁17之间横向固定设置有斜筋16，该斜筋16位于斜坡地板14的下方，并具有与斜坡地板14下表面适配的支撑面。

这样，牵引梁17除传递纵向牵引力外，兼具斜坡地板14支撑的功能，整体上充分利用了两者之间的空间，结构更加紧凑合理。当然，斜筋16的设置数量同样需要根据关联结构进行整体设定，而非局限于图中所示的两个。

为了有效传递纵向力，基于铝合金材质的枕梁15和牵引梁17的端部形成结构整体，采用固定设置在两者之间钢结构铰接座18提供铰接机构的安装接口。请一并参见图4，该图为本实施方式所述的钢结构安装座与牵引梁的装配关系示意图。

其中，铝合金枕梁15与铝合金牵引梁17的端部焊接固定，钢结构铰接座18分别通过紧固件(19)与枕梁15和牵引梁17固定连接。

具体地，该铰接座18具有与枕梁15固定的第一安装面1811，与牵引梁17固定的第二安装面1821，以及用于固定铰接机构(图中未示出)的第三安装面1831。本方案中，第一安装面1811与枕梁15之间，及第二安装面1821与牵引梁17之间，分别通过铆钉19固定连接；结构设计时，根据具体承载需要开设相应数量的铆钉孔，穿装铆钉19进行铆固。这里，钢结构铰接座18为铰接机构提供连接及定位等功能安装接口，将来自于铰接机构的低高度载荷传递到牵引梁等较高的区域，将载荷高低传递导致的应力集中设置在在钢结构位置，大大提高了结构的安全性。

本方案通过紧固件固定连接牵引梁和枕梁，确保钢铝结构之间连接的可靠性；减少了焊接量和调修量，生产效率和合格率得以有效保障。可以理解的是，上述铰接座18与枕梁15和牵引梁17的固定连接关系中，例如但不限于图中优选示例所示的铆接固定，该紧固件也可以采用螺纹紧固件，只要满足基本功能需要均可。相比较而言，采用铆钉固定的方式具有较好的操作工艺性，且连接可靠性更高。

与单纯铝合金材质的车端连接结构相比，本方案采用钢铝复合结构，可缩小结构尺寸，大大提高了空间利用效率；并且可减少同等载荷要求下纯铝材结构的重量，提高了车辆轻量化程度。作为优选，铰接座18可采用钢板焊接成形，制造成本较低；在此基础上，相应的第一安装面1811、第二安装面1821和第三安装面1831采用机加工艺成形，以确保组装精度。

为了获得更优的结构整体受力状态，可以对关联适配结构作进一步优化。请一并参见图5，该图示出了安装座与牵引梁和枕梁的装配关系侧视图。

结合图4和图5所示，在牵引梁17的端部上表面开设有下凹安装部171，枕梁15置于该下凹安装部171中，两者焊接固定，枕梁15与牵引梁17的上表面大致齐平。应当理解，这里“大致齐平”是指，在高度方向上，枕梁15与牵引梁17端部的上部分叠合，两者上表面大致齐平可获得良好的整体承载能力，同时便于上部车体等功能构成的合理布置，

如前所述，铰接座18可采用钢板焊接成形，具体结构配置可以根据不同产品类型进行确定。例如但不限于，图中所示的铰接座18构成，该钢结构铰接座18兼顾了良好承载能力及控制自重两方面的设计要求，主要构成包括一块水平设置的顶板181、两块沿纵向平行设置的侧板182和一块横向设置端板183，三者相互垂直并分别焊接固定。

其中，铰接座18的两个侧板182插装于两个牵引梁17之间，且侧板182的外表面形成第二安装面1821，分别与相应侧牵引梁17进行固定；与两个侧板182固定的顶板181上表面形成第一安装面1811，与枕梁15固定；该第一安装面1811与牵引梁17的下凹安装部171的底面大致齐平，也即，顶板181的第一安装面1811与牵引梁17的下凹安装部171的底面，共同建立与枕梁15适配的固定连接关系。

其中，与两个侧板182固定的端板183外表面形成第三安装面1831，用于固定铰接机构，也就是说，铰接机构(图中未示出)的安装接口1832相对于枕梁15位于下方；进一步地，该顶板181的端部板沿纵向伸出于端板183的外表面。

另外，铰接座18的两个侧板182分别纵向延伸形成加强固定段1822，该加强固定段1822与下凹安装部171内侧的牵引梁17固定。此外，基于侧板182本体，该加强固定段1822沿牵引梁17分别纵向向内、竖向向上延伸，可增加铰接座18与牵引梁17之间的铆接固定适配面，从而提高结构的承载能力。

需要说明的是，牵引梁17和枕梁15可以采用型材，也可采用型材与板材组焊成形。作为优选，牵引梁17采用铝合金型材制成，枕梁15采用铝合金型材和铝合金板材组焊成形。

下面简要说明本实施方式所述铰接车体车端连接结构的加工组装工艺。

本方案中，铰接座18由多块钢板拼焊而成，根据不同位置强度需要设置不同厚度，拼焊完成后整体加工，保证各铆接安装平面具有良好的平面度。枕梁15由多块型材及板材组焊而成，整体组焊完毕后进行铆接平面及铆钉安装孔的加工。牵引梁17可由单个型材加工而成，与铰接座18铆接完毕后进一步加工，最后与枕梁15组焊在一起。整个结构中，钢质铰接座18采用较小的结构尺寸及重量完成了传递铰接机构载荷的目的，且具有较高的安全系数。

进一步地，本方案针对侧门相应位置处的间隙补偿器进行了适应性优化。如图1所示，侧墙21上的侧门两侧设置有门立柱22，每侧侧墙21的门立柱22均固定设置在相应侧边梁23上。在侧门区域的两个边梁23之间，固定设置有间隙补偿器安装框架24；请一并参见图6，该图示出了所述间隙补偿器安装框架的装配关系俯视图。

该间隙补偿器安装框架24包括两个框架横梁241和固定在两个框架横梁241之间的框架纵梁242，结合图6所示，两个框架横梁241分别相应侧的两个门立柱22相对设置；也就是说，在地板在门区域断开，设置安装间隙补偿器的纵横框架，并与门立柱形成整体框架结构，结构稳定可靠。同时，在满足了无内装地板情况下，间隙补偿器的安装与检修。

其中，每个边梁23的与侧门相应的位置处具有下凹开口231，该下凹开口231的尺寸与相应的间隙补偿器(图中未示出)适配，以便间隙补偿器的踏板的伸出。

另外，本方案的车顶3采用纵向设置的多个型材拼接形成的平顶结构，请一并参见图7，该图为图1中所示铰接式车体的横截面示意图。其中，位于车顶3两侧的侧顶31分别与相应侧的侧墙21插接固定，具有较好的组装工艺性。

为了便于实现车顶设备的模块安装，作为优选，侧顶为大截面型材，承受气密载荷以及车顶设备载荷，该侧顶31的顶部可进一步固定设置有用于插装车顶设备的纵向滑槽311，便于组装具有较好的可操作性。其中，例如但不限于，用于安装空调、受电弓、变流器、变压器等车顶设备。

除满足并适应车顶设备安装的模块化安装外，还可以集成穿装线缆功能的导流罩安装结构，由此可进一步充分发挥铰接动车组的性能特点。请一并参见图8，该图为图7中所示侧顶的装配关系局部放大示意图。

此外，侧顶31与侧墙21的插接适配位置处配置为锥形插接配合副。如图8所示，配合位置处的侧顶31和侧墙21中，侧顶31的下沿具有外凸锥部312，侧墙21的上沿具有内凹锥部211。当然，锥形插接配合副的外凸锥部和内凹锥部也可以反向设置，只要能够满足两者适配构建上下插装固定关系的功能需要，均在本申请请求保护的范围内。

为了避免车顶积水，该平顶结构顶面自中部向两侧形成用于排水的坡度，应该理解，该顶面与车顶中心平面的夹角α形成小角度斜坡，在保证平顶设备安装空间的前提下，利于平顶排水即可。

除前述铰接式车体外，本实施方式还提供一种轨道车辆，包括车体和位于相邻车体之间的铰接结构，以及转向架等功能构成，其中，车体采用如前所述的铰接车体的车端连接结构。需要说明的是，该轨道车辆的其他功能构成非本申请的核心发明点所在，本领域普通技术人员可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

不失一般性，本实施方式以图中所示外部轮廓的车体作为描述主体，详细说明铰接式车体的具体方案。应当理解，该车体的侧门、车窗等自体结构非本申请的核心发明点所在，其主体构成对本申请请求保护的技术方案不具备实质性的限制作用。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“顶面”和“底面”等指示的方位或位置关系是基于车体的通常基准定义的，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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