[发明专利]一种具备腰鼓外形特征的竹缠绕车体

说明书

技术领域

本发明属于轨道车辆设备相关领域，更具体地，涉及一种具备腰鼓外形特征的竹缠绕车体。

背景技术

对于轨道车辆譬如高铁列车的车体而言，一般是由车头部的头车车体和后面连接的若干个中间车车体构成，各车体由车顶、侧墙、端墙、底架等结构共同围成。为了追求更快的运行速度和更安全的性能，在确保必要整体强度的前提下，轨道车体的轻量化设计正成为本领域的研发趋势和热点之一。

目前实现轨道车体轻量化的主要方式除了进行结构的合理优化设计之外，另一个途径是采用具备适当特征的新材料。例如，传统的轨道车辆车体一般采用耐候钢车体和不锈钢车体，车体结构呈单层外壳内部骨架的结构；后来出现了采用新型铝合金的车体，并制成中空型材结构，减重效果突出，得到快速的推广和普及。但无论何种以金属为主的车体结构，其自重依然很大，限制车速的进一步提高；尤其是，金属材料在抗缓冲能力、保温抗冻及其隔振减噪等多个性能方面具有较大的不足，并且金属如铝是储量有限的资源，也进一步限制了大规模的应用。

竹缠绕复合材料是一种浸润复合有树脂胶粘剂的竹基元件、并专门通过缠绕工艺加工成型的新型生物基材料，大量的实际工程应用及测试表明，可充分发挥竹纤维轴向拉伸强度高的关键特性，并适于替代钢材、塑料、玻璃纤维、钢筋混凝土等传统高能耗、高污染材料的使用，因而具备广阔的应用前景。例如，本申请的发明人早期已经递交了多份相关申请，如CN200910099279.2公开了一种竹纤维缠绕复合管的制备方法、CN201410383421.7公开了一种竹缠绕复合管的连续缠绕加工工艺，CN201610081398.5公开了一种用于竹缠绕复合产品的竹篾帘及其编制成型方法、CN201610229360.8公开了一种超大口径的竹缠绕复合管及其制造方法等，这些竹缠绕复合管材及其组件、制造方法和设备已经在国内多个工程项目中获得了认证和大规模推广，并通过实际应用及测试表明可有效替代聚乙烯管、玻璃钢管和玻璃钢夹砂管等常规管材，因而适用于给排水工程、石油化工防腐等场合。

此外，针对一些新的应用方向如轨道交通设备领域，本申请的发明人早期也申请了相关申请，如CN201510942477.6公开了一种轨道车辆车体及其制备方法，其中提出该车体由竹篾和树脂缠绕一体成型，其中端墙固定在车体车身的端部，侧墙、车顶、底板围成车体车身并固定在承载结构之上。然而，随着后期更进一步的深入研究表明，该早期专利虽然披露了利用竹缠绕复合材料来加工制备轨道车体的基础构思，但由于轨道交通设备在实际设计中尚需考虑多方面的复杂影响因素，相应地，必需结合竹缠绕复合材料自身的特征及工艺特点，进一步对适合竹缠绕车体的结构组成、尺寸外形、整体结构强度、受力分析以及加工工艺等重要方面做出更具针对性的后续研究和改进设计。

发明内容

针对现有技术的以上不足或改进需求，本发明提供一种具备腰鼓外形特征的竹缠绕车体，其中通过充分结合竹缠绕复合材料自身的结构及加工特点，并专门针对车体结构组成、外形特征、整体布局、受力分析和加工工艺等多个重要方面做出进一步的研究和设计，所制得的竹缠绕车体不仅符合现有技术规范的各项性能指标要求，而且在结构减重、缓冲能力、底板抗剪切强度、抗拉强度以及保温抗冻性等方面具备突出的优势，因而尤其适用于譬如中低速磁悬浮、城市轻轨、动车组或其他高铁形式的轨道交通应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种具备腰鼓外形特征的竹缠绕车体，其特征在于，该竹缠绕车体包括蒙皮单元和骨架单元，其中：

所述蒙皮单元由浇淋有树脂的多层竹篾带通过缠绕工艺一体成型制得，并形成为上下和左右各自对称分布的中空厢体结构；该中空厢体的左右宽度的尺寸被设计为大于上下高度的尺寸，并且其内、外区域的所有表面均沿着环向方向采用圆弧转角过渡，由此整体呈现为腰鼓造型的外形特征；

所述骨架单元包括沿着车体长度方向间隔布置的多个环向梁、以及沿着车体长度方向延伸布置将这些环向梁串接起来的多个纵向梁，并且所有环向梁和纵向梁均在所述蒙皮单元一体成型之后，再以嵌合安装的方式设置于所述蒙皮单元的内部。