[實用新型]一種低成本的碳纖維復合材料空鐵車體的結構

有效

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• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN208325223U
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊杰;王成雨;李映輝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B61D17/04
• 分類號: B61D17/04;B61D17/06;B61D17/08;B61D17/12
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 陳錢

本實用新型公開了一種低成本的碳纖維復合材料空鐵車體的結構，屬于復合材料在軌道車輛上的應用技術領域，包括車體側(cè)墻，所述車體側(cè)墻兩端均裝配連接有端墻，車體側(cè)墻的內(nèi)頂面和內(nèi)底面分別裝配連接有頂架和底架，且車體側(cè)墻的外頂面裝配連接有頂棚，頂棚上開設有轉(zhuǎn)向架安裝孔；所述車體側(cè)墻和端墻均包括加強筋骨架、內(nèi)蒙皮和外蒙皮，加強筋骨架的網(wǎng)格內(nèi)填充有夾芯泡沫塊；所述頂棚包括夾芯層板、上蒙皮和下蒙皮；所述頂架、底架、加強筋骨架、內(nèi)蒙皮、外蒙皮、上蒙皮和下蒙皮均由碳纖維復合材料模壓一體成型；所述加強筋骨架的內(nèi)部填充有夾芯泡沫，達到在車體輕量化的前提下滿足懸掛式車體的承載方式的功能與結構的目的。

技術領域

本實用新型屬于復合材料在軌道車輛上的應用技術領域，特別是涉及懸掛式空鐵領域，具體涉及一種低成本的碳纖維復合材料空鐵車體的結構。

背景技術

目前，國內(nèi)對碳纖維復合材料車體的研究還處于起步階段，現(xiàn)階段的復合材料只是在一些非受力部分的替換，現(xiàn)有的標準動車組CFPR設備艙，實現(xiàn)了結構的整體化，相對于鋁合金結構，CFRP設備艙減重35％，采用此標準動車組CFPR設備艙的列車已于2015年6月出廠。2011年12月在落成的500km/h高速試驗車采用了碳纖維復合材料車頭罩。上海磁懸浮列車的駕駛室是世界上最大的單件玻纖增強的車頭。現(xiàn)階段國內(nèi)還沒有一輛商業(yè)運行的復合材料車體。

國外的研究相對來說比較早，阿爾斯通的LRVCitidas列車，其前端樹脂灌注成型；DIAB公司利用玻璃纖維復合材料制作雙層列車的駕駛室；芬蘭的FibrecomOy公司利用蜂窩和泡沫芯材開發(fā)了一種通道式復合材料技術，應用與軌道車輛設計；韓國鐵道研究院的TTX擺式列車擁有一個23m長的車身殼體，也是第一輛采用碳纖維復合材料殼體的列車，其車體部分(不包括底架)主要是碳纖維復合材料，鋁蜂窩夾心材料和不銹鋼的內(nèi)部增強骨架，該車已經(jīng)2010年正式進行商業(yè)運行，其重量較不銹鋼殼體減輕了15％，減重效果并不明顯；ACS公司也開始涉足復合材料車身殼體，生產(chǎn)一種彎曲的輕質(zhì)夾芯車板；龐巴迪公司生產(chǎn)了一種輕質(zhì)混合結構的Talent列車，車身為復合材料；印度軌道交通使用復合材料設計齒輪箱，復合材料的設計使齒輪箱減重50％；TVG高速列車，采用了碳纖維復合材料對車體進行設計，將車體重量減輕25％；德國研發(fā)了世界上第一款纖維復合材料的轉(zhuǎn)向架。

目前軌道列車中的碳纖維復合材料車體主要存在以下缺陷：

(1)嚴格意義上說現(xiàn)在研制的碳纖維復合材料車體中間骨架還是采用全焊接鋁合金框架結構，并不是全碳纖維復合材料車體，存在非金屬材料和金屬材料之間的變形不匹配等問題；

(2)現(xiàn)有的全碳纖維復合材料地鐵車體減重不明顯，成本高，商業(yè)運行上較困難；

2016年9月10日，我國首列空鐵列車正式下線，采用大容量電池牽引技術，全焊接鋁合金框架結構加復合材料蒙皮技術，實現(xiàn)車體的輕量化，具有美觀舒適和隔音隔熱等特點。日前，已研制出具有完全自主知識產(chǎn)權的世界首輛全碳纖維復合材料地鐵車體，使整車較同類地鐵金屬車體減重約35％，從而對提高車體的運載能力、降低能源消耗、降低全壽命周期成本、減少線路損害等具有重大意義。

懸掛式空鐵出現(xiàn)豐富了公共交通制式，緩解了其他公共交通的壓力，眾多優(yōu)點中的最重要的是采用高架的方式充分利用地面空間，正是因為懸掛式空鐵的這個特性，使得懸掛式空鐵車體除了與傳統(tǒng)軌道交通方式(輕軌和地鐵等)的車體有著共同的特性之外，對車體的輕量化提出更高的要求，由于懸掛式空鐵的運行環(huán)境良好、成本低、載重小、速度慢、長度小等優(yōu)勢，懸掛式空鐵列車的碳纖維復合材料化是最理想的試驗車體，其他的軌道車體可以在空鐵車體的碳纖維復合材料車體的基礎上進行開展。現(xiàn)階段還沒有針對懸掛式空鐵車的碳纖維復合材料車體。

由于不同于地鐵車，輕軌車的運行環(huán)境和承載方式，現(xiàn)階段針對懸掛式空鐵列車的碳纖維復合材料車體的結構需要全新的設計和研發(fā)。

實用新型內(nèi)容