一种变截面超薄车体支撑梁结构的制作方法

本发明属于轨道车辆车体制造技术领域，尤其是涉及一种变截面超薄车体支撑梁结构。

背景技术：

现有车体枕梁结构为满足欧洲标准en12663中规定的轨道车辆载荷要求，其截面为连续和大断面结构，在空间上占用较大，在功能集成方面仅满足结构强度的设计要求。对于空间要求占用更小、载荷高、功能集成多、断面不连续的研发指标，特别是美国标准地铁车，目前，传统意义的枕梁已经不能满足技术要求，急需要发明一种全新结构，即变截面超薄车体支撑梁，以适用于美国标椎地铁车辆的集成指标要求。

技术实现要素：

本发明目的是为了研发一种满足美国机械工程师学会asmert2-2014标准的车辆，解决目前国内在美标地铁车辆设计上无变截面超薄车体支撑梁结构设计方案的问题，研发出车辆集成的关键部件。

为实现上述发明目的，本发明提供一种变截面超薄车体支撑梁结构，其特征在于：包括“几”字形支撑板、变截面承载梁、超薄双翼面支撑元件、纵向支撑梁、横向撞击板、横向防脱梁、贯穿组件、空气簧定位元件、排水隔板，支撑板位于变截面承载梁、超薄双翼面支撑元件的上部，上端与纵向支撑梁、横向撞击板、横向防脱梁连接，内部包含贯穿组件、空气簧定位元件和排水隔板，各部件采用焊接结构连接；贯穿组件安装在支撑板和变截面承载梁之间，与超薄双翼面支撑元件形成空间支撑结构，实现了刚度上的提高，能够有效抵抗空气簧定位元件带来的冲击，内部的贯穿组件设计为自带空腔的结构，实现了截面梯度变化位置的缓冲作用，同时集成电气电缆、制动管路的安装和检修接口；空气簧定位元件和排水隔板通过焊接内置在支撑板和变截面承载梁之间，设定在超薄区域，实现了与空气弹簧的安装集成；排水隔板将超薄区域分解为多个腔体，实现了内部如因特殊运营工况进水后将水引导至超薄双翼面支撑元件的端头排出。

优选地，变截面支撑元件分为高立面和低立面两部分，两部分之间圆滑过渡。

优选地，“几”字形支撑板为多孔、不等高承载表面的形状。

优选地，纵向支撑梁、横向防脱梁形成空腔结构以焊接的形式连接，稳固了截面不连续的支撑板。

本发明变截面超薄车体支撑梁结构，基于美国地铁车辆各项功能要求研发，考虑了各项功能的集成，属于一套完全自主研发的新结构，在国内轨道车辆中未设计有此种要求的支撑梁结构。本发明的这种支撑梁，可以在不连续的更小空间范围、更薄的区域、实现电气、车体、转向架等各项功能的集成、满足美国机械工程师学会asmert2-2014标准的高载荷要求，最终实现项目研发的技术突破,解决目前国内在美标地铁车辆设计上无变截面超薄车体支撑梁结构设计方案的问题。

附图说明

图1轨道车辆车体结构示意图；

图2本发明所述变截面超薄车体支撑梁结构示意图；

图3本发明所述变截面超薄车体支撑梁结构分解示意图。

具体实施方式

下面结合示意图对本发明进行详细说明，纵向为车体长度方向，即变截面超薄车体支撑梁结构的短边方向；横向为车体宽度方向，即变截面超薄车体支撑梁结构的长边方向。

参照图1，本发明具体实施方式包括前端1，车顶2，侧墙3，后端4，底架5。这五部分结构用以承受各种乘客和车辆设备载荷，形成完整的结构要求界面。司机和乘客区域包括司机室隔墙6，司机室7或者客室8，这三部分空间形成完整的人员驾乘界面。

美国地铁轨道车辆要求更大的车轮直径，以在人员驾乘界面获得更好的动力学性能；同时要求更低的地板面高度，以实现更小的站台建设成本和更低的车辆重心，最终实现人员驾乘界面更高的运行安全性和舒适性。为此需要结构要求界面系统化的研发，需要研发出一种变截面超薄车体支撑梁结构，对空间和功能进行集成，以满足人员驾乘界面的要求。

参照图2，变截面超薄车体支撑梁结构设置在底架5中，其构成为“几”字形支撑板51、变截面承载梁52、超薄双翼面支撑元件53、纵向支撑梁54、横向撞击板55、横向防脱梁56、贯穿组件57、空气簧定位元件58、排水隔板59。

“几”字形支撑板51位于变截面承载梁52、超薄双翼面支撑元件53的上部，上端与纵向支撑梁54、横向撞击板55、横向防脱梁56连接。内部包含贯穿组件57、空气簧定位元件58和排水隔板59，各部件、零件采用焊接结构连接。

参照图3，变截面承载梁52两端超薄区域与超薄双翼面支撑元件53连接，支撑元件53与其上部的支撑板周围连接，垂向载荷作用时，两端内置的支撑元件53，其特殊的轮廓设计，起到了承受垂向载荷的作用。超薄区域在高度空间上占用更小,即变截面支撑元件53中设计了两种立面高度，分为高立面和低立面两部分，两部分之间采用光滑的轮廓设计，更有利于力的传递，其低立面部分使得整个车体支撑梁实现了超薄设计，以获取更大的整车集成空间，提高车辆动力学性能，同时实现了空气弹簧在全圆周范围内检修要求。

纵向支撑梁54、横向防脱梁56形成空腔结构以焊接的形式连接，稳固了截面不连续的“几”字形支撑板51，形成的周围结构能够承受车体冲击载荷、翻车载荷要求，具有车体支撑作用，防止严重脱轨事故发生，确保车体和转向架连接的功能。

横向撞击板55与纵向支撑梁54连接，表面具有耐撞击功能，可以承受车辆运行过程中横向运动载荷，对车辆横向位移进行限位，提高车辆运动的舒适性能。

内部贯穿组件57安装在“几”字形支撑板51和变截面承载梁52之间，与超薄双翼面支撑元件53形成空间支撑结构，实现了刚度上的提高，能够有效抵抗空气簧定位元件58带来的冲击；内部贯穿组件57通过各空腔的设置，实现了截面梯度变化位置的缓冲作用，同时集成电气电缆、制动管路的安装和检修接口60。

空气簧定位元件58和排水隔板59通过焊接内置在“几”字形支撑板51和变截面承载梁52之间，设定在超薄区域，实现了与空气弹簧的安装集成；排水隔板59将超薄区域分解为多个腔体，实现了内部如因特殊运营工况进水后将水引导至超薄双翼面支撑元件53的端头排出。

本发明变截面超薄车体支撑梁结构中“几”字形支撑板51、变截面承载梁52、超薄双翼面支撑元件53、纵向支撑梁54、横向撞击板55、横向防脱梁56、贯穿组件57、空气簧定位元件58、排水隔板59各部件的形状集成了力学载荷的传递、车辆功能和接口的集成，实现整个支撑结构的核心特征。其中“几”字形支撑板51的具有创新的多孔不等高表面上承载的形状特征；变截面承载梁52具有变截面立面，空间集成的形状特征；超薄双翼面支撑元件53，变截设计特征，实现了刚度上的提高，可承受空气簧定位元件58带来的冲击载荷。

本发明变截面超薄车体支撑梁结构，基于美国地铁车辆各项功能要求研发，考虑了各项功能的集成，属于一套完全自主研发的新结构，在国内轨道车辆中未设计有此种要求的支撑梁结构。

发明的这种支撑梁可以在不连续的更小空间范围、更薄的区域、实现电气、车体、转向架等各项功能的集成、满足美国机械工程师学会asmert2-2014标准的高载荷要求，最终实现项目研发的技术突破,解决目前国内在美标地铁车辆设计上无变截面超薄车体支撑梁结构设计方案的问题。

通过结构研发、理论计算模拟、样件生产、装车试验的全过程来验证了发明结构，并在生产中得到应用，最终满足开发出国内首辆满足美国asmert2-2014标准的车辆。