本實用新型涉及軌道交通設備，特別的，涉及一種可專用于中低速軌道交通司機室的碳纖維復合材料車體結構，同時本實用新型的碳纖維復合材料車體結構也可用于中低速軌道交通車廂。

背景技術：

在軌道交通領域，復合材料正成為越來越重要的一類材料，復合材料對減輕車廂重量，降低噪聲、振動，提高安全性、舒適性，減少維修等均有重要作用，除用作內部設備和裝飾材料外，在承重結構上的應用也越來越廣泛，用復合材料做成的構件，重量輕、強度高、剛性大，不需進行機械加工，生產效率高，制造成本低，是一種理想的結構件。

此外，夾層結構的復合材料已經廣泛地應用于列車的門板、地板、天花板等內飾件。為了進一步減輕重量，改善隔聲性能，以及便于設計、制造，國外已開始嘗試使用復合材料制造車體。歐洲和日本率先嘗試使用纖維增強塑料夾層結構代替金屬制造車體。從各國的試驗情況來看，使用復合材料制造鐵路車輛的車體成效是明顯的：它比鋁制或鋼制車體的強度大，減重效果明顯，并且復合材料車體在振動性能、透聲性能和絕熱性能等方面也全面優于金屬材料車體。

目前，高速車輛的車體材料主要有不銹鋼、高強度耐候鋼和鋁合金。這些金屬結構的車體的共同缺點是：重量大、耗能多、抗沖擊性能差、零部件多且加工困難導致裝配工序復雜，且易受環境腐蝕、成型過程中受焊接影響易導致變形。

中國專利201510579742.9公開了一種碳纖維復合材料車體，該方案也只是提到將碳纖維復合材料用于車體，其碳纖維復合材料中碳纖維具體如何分布以及能達到什么技術性能要求均未提及，且機車兩端的司機室比機車中間的車廂在防火、隔熱、隔音、及抗高速沖擊方面的要求均要高，因此，需要一種專門針對機車司機室的方案來解決這個問題，在減輕車體重量、減少成本的同時，又能滿足機車司機室的性能要求。

技術實現要素：

本實用新型目的在于提供一種中低速軌道交通用機車碳纖維復合材料車體結構，以解決背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種中低速軌道交通用碳纖維復合材料車體結構，包括外蒙皮1、內蒙皮2以及阻燃泡沫芯材3，所述外蒙皮與內蒙皮均采用碳纖維復合材料層板，且外蒙皮與內蒙皮所采用的碳纖維復合材料中的基體均為阻燃環氧樹脂，外蒙皮與內蒙皮的厚度均等于3～8mm。

所述中低速軌道交通指運行速度小于或等于120千米/小時的軌道交通車輛。

進一步的，所述碳纖維復合材料層板中的碳纖維織物由面密度為400g/㎡、方向為(0°，90°)以及面密度為600g/㎡、方向為(+45°，-45°)的兩種多軸碳纖維織物交替鋪疊構成，外蒙皮中各層織物的鋪層依次為(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)；內蒙皮中各層織物的鋪層依次為(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)。

進一步的，所述阻燃泡沫芯材3采用環氧樹脂膠4與外蒙皮粘接，內蒙皮通過自身所含阻燃環氧樹脂與阻燃泡沫芯材3粘接。

優選的，所述阻燃泡沫芯材采用PET泡沫芯材(聚對苯二甲酸乙二醇酯)。

有益效果：本實用新型的車體采用碳纖維復合材料制作內外蒙皮，中間用阻燃PET泡沫芯材，可使車體輕量化，降低車輛運行時的能量損耗，適用于城軌這種停啟頻繁的軌道車輛，內外蒙皮與中間芯層可通過模具一體化成型制作，減少了零件數量，重要尺寸可由模具保證，利于控制裝配尺寸鏈，本實用新型的復合材料車體整體性好，結構抗高速沖擊性能強，抗震性能、隔音隔熱性能好，能適用于速度在120千米/小時范圍內的中低速軌道交通車輛。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是本實用新型優選實施例的車體結構立體視圖；

圖2是本實用新型優選實施例的車體結構主視圖；

圖3是本實用新型圖2中的G-G剖面圖；

圖4是本實用新型圖3中的I處局部放大圖。

圖中：1-外蒙皮，2-內蒙皮，3-阻燃泡沫芯材，4-環氧樹脂膠。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

參見圖1～圖4的一種軌道交通用中低速碳纖維復合材料車體結構，包括外蒙皮1、內蒙皮2以及阻燃PET泡沫芯材3，外蒙皮與內蒙皮均采用碳纖維復合材料層板，且外蒙皮與內蒙皮所采用的碳纖維復合材料中的基體均為阻燃環氧樹脂，外蒙皮與內蒙皮的厚度均等于5mm，碳纖維復合材料層板中的增強材料均為鋪疊層數等于10層的多軸碳纖維織物。

多軸碳纖維織物由面密度為400g/㎡、方向為(0°，90°)以及面密度為600g/㎡、方向為(+45°，-45°)的兩種多軸碳纖維織物交替鋪疊構成，外蒙皮中各層織物的鋪層次序從外蒙皮到內蒙皮的方向依次為(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)；內蒙皮中各層織物的鋪層次序從外蒙皮到內蒙皮的方向依次為(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)；即內蒙皮與外蒙皮各為10層碳纖維織物，且外蒙皮各層織物與內蒙皮各層織物一一對稱鋪設在阻燃泡沫芯材厚度方向兩側。

本實施例中，阻燃泡沫芯材3采用環氧樹脂膠4與外蒙皮1粘接，內蒙皮通過自身所含阻燃環氧樹脂基體與阻燃泡沫芯材3粘接。

本實用新型碳纖維復合材料車體結構制作工藝大致如下：

1、將車體模具清潔，擦拭脫模劑，晾干后在模具表面涂刷透明膠衣；

2、透明膠衣固化后，鋪設外蒙皮碳纖維織物，鋪層次序為：(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)，采用VARI工藝注阻燃環氧樹膠成型；

3、外蒙皮表面固化后，將阻燃PET泡沫用自制的環氧樹脂膠粘結在外蒙皮上，使用真空袋壓工藝成型；

4、環氧樹脂膠固化后，鋪設內蒙皮碳纖維織物，鋪層次序為：(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)(0°，90°)，通過VARI工藝注阻燃環氧樹膠成型；

5、室溫固化24小時后，將整個車體和模具放置在烘箱中80℃保溫5小時，模具溫度達到40℃時，可以拆卸模具，得到碳纖維增強泡沫芯材結構的復合材料車體。

本實施例中，車體的實際外形尺寸為：長7018mm、寬3160mm、高2973mm，重量為1181kg，比現有的金屬車體重量減輕25％，且采用本實用新型的碳纖維復合材料車體經實驗檢測后，阻燃等級符合DIN5510-2:2009防火等級S3等級要求，隔熱性能、隔聲性能符合TB/T 3107-2011《鐵道客車單元式組合車窗》標準要求，抗高速沖擊性能符合UIC CODE651-2002《軌道車輛司機室》標準要求。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。