本發明涉及客車車身結構領域，具體涉及一種帶安全隔斷的承載式大型公路客車車身結構。

背景技術：

全承載客車車身結構是一種由格柵底架和車身骨架組成的可承受全部載荷的客車車身空間結構形式，亦稱“客車承載式車身”。采用全承載車身結構比采用非承載車身和半承載車身結構理論上應具有低重量、高剛度、高安全性、高燃油經濟性、良好舒適性等優點，是客車車身結構發展的主流方向。為提高大型公路旅游客車的安全性，GB7258-2012《機動車安全技術條件》規定車長大于11m的公路客車和旅游客車及所有臥鋪客車，車身應為全承載整體框架結構。

為了滿足客車強度和剛度的性能要求，提高客車的整體抗彎承載能力，本發明人在專利201310350144.5中提出了一種平行三桁架式全承載客車車身結構，和傳統客車車身結構相比，平行三桁架式全承載客車車身結構使車身整體受力更加協調，整體強度和剛度性能都得到了較大的提高；但是，平行三桁架式全承載客車車身結構在客車側翻安全性方面改善不夠明顯，在客車發生側翻時，車身結構主要承受沿車身坐標系Z軸方向的彎曲載荷及繞X軸的扭轉載荷，根據理論計算分析，原有的全承載車身結構主要是靠車身側圍立柱和頂蓋橫梁的矩形鋼管彎曲變形抵抗碰撞載荷，由于小截面桿件承受彎曲載荷的能力很差，大大降低這種三桁架式全承載客車車身結構的彎曲載荷承載能力，降低了骨架結構材料的承載利用率，同時也限制了結構輕量化潛力。

技術實現要素：

本發明設計開發了一種帶安全隔斷的承載式大型公路客車車身結構，本發明的發明目的是解決客車在側翻時車身結構抗變形的能力，并且減輕車身重量的問題。

本發明提供的技術方案為：

一種帶安全隔斷的承載式大型公路客車車身結構，包括：

第一安全隔斷，其位于所述車身結構的前部，所述第一安全隔斷的內側立柱的上部固定于車身結構的頂蓋前橫梁，下部固定于車身結構的底架前下橫梁，在內側立柱與車身結構的前側圍之間安裝多個第一斜撐，并且所述第一斜撐與內側立柱形成多個三角形結構；

第二安全隔斷，其位于所述車身結構的后部，所述第二安全隔斷的內側立柱的上部固定于車身結構的頂蓋后橫梁，下部固定于車身結構的底架后下橫梁，在內側立柱與車身結構的后側圍之間安裝多個第二斜撐，并且所述第二斜撐與內側立柱形成多個三角形結構。

優選的是，所述第一安全隔斷位于車身結構的前門后端，所述第二安全隔斷位于車身結構的后門前端。

優選的是，所述第一安全隔斷分別與所述頂蓋前橫梁以及底架前下橫梁焊接固定。

優選的是，所述第二安全隔斷分別與所述頂蓋后橫梁以及底架后下橫梁焊接固定。

優選的是，所述第一斜撐分別與所述前側圍以及所述第一安全隔斷的內側立柱焊接固定。

優選的是，所述第二斜撐分別與所述后側圍以及所述第二安全隔斷的內側立柱焊接固定。

優選的是，所述第一安全隔斷以及所述第二安全隔斷沿所述車身縱向中心線對稱。

優選的是，所述車身結構用矩形管拼焊固定。

本發明與現有技術相比較所具有的有益效果：

1、安全隔斷的內側立柱上部與頂蓋橫梁焊接相連，下部與底架橫梁焊接相連、側圍通過斜撐的形式與側圍立柱焊接相連，形成一個由一系列三角形所組成的整體式桁架結構，在客車發生側翻時，原有的車身結構主要是靠車身側圍立柱和頂蓋橫梁的彎曲變形抵抗碰撞載荷，而本發明的安全隔斷能通過一系列的三角形結構，將客車側翻時承受的碰撞載荷分解、轉變成安全隔斷中斜撐的軸向載荷，由于桿件抵抗軸向載荷的能力是抵抗彎曲載荷能力的數十倍。因此，本發明的安全隔斷結構可以充分發揮桿件抗軸向載荷能力極強的優勢，從根本上提高車身側向抗變形的能力，改善客車側翻安全性；

2、桿件在發生彎曲變形時，很大的變形只能吸收較小的能量；發生軸向變形時，則完全相反，很小的變形可以吸收很大的能量，帶有安全隔斷的新型車身結構從原理上改變了車身結構的吸能方式，只要結構發生很小的變形就可以吸收較大的能量，有效的改善整車結構的吸能特性；

3、由于帶有安全隔斷的承載式車身結構提高了客車側翻安全性，故在同等的性能要求下，車身結構的側圍立柱、頂蓋橫梁及底架橫梁結構的質量都可以得到進一步的減輕，更有利于實現客車整體輕量化的目標；

4、本發明所提出的安全隔斷結構在前門后和后門前形成了兩個剛性斷面，對車身結構的扭轉剛度也顯著的改善。

附圖說明

圖1為本發明車身整體骨架三維示意圖。

圖2為本發明所提安全隔斷在車身中位置側視圖。

圖3為本發明客車結構分解示意圖。

圖4為本發明所述的第一安全隔斷與車身相連接結構的斷面圖。

圖5為本發明所述的第二安全隔斷與車身相連接結構的斷面圖。

圖6為本發明所述的不帶安全隔斷結構的車身斷面變形圖。

圖7為本發明所述的帶安全隔斷結構的車身斷面變形圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

如圖1所示，本發明提供了一種帶安全隔斷的承載式客車車身結構，其是在本發明人已提出的平行三桁架式全承載車身結構的基礎上所設計的新型車身結構，原有的平行三桁架式全承載客車車身結構包括中桁架、左桁架及右桁架三部分，這三部分所形成的整體抗彎承載結構，承擔了車輛行駛時車身承擔的主要彎曲載荷，滿足了客車強度和剛度的性能要求，如圖3所示，本發明是在原有的前圍330，左側圍340，后圍350，右側圍360，頂蓋370及底架380結構的基礎上，增加兩組安全隔斷結構，分別為第一安全隔斷100、第二安全隔斷200。

如圖2所示，第一安全隔斷100位于前門310后端，第二安全隔斷200于后門320前端。安全隔斷結構在前門310后端和后門320前端所形成的兩個剛性斷面顯著地改善了車身結構的扭轉剛度。

如圖2～5所示，第一安全隔斷100內側立柱的上部固定于車身結構的頂蓋前橫梁341，下部固定于車身結構的底架前下橫梁381，在內側立柱110與車身結構的前側圍之間安裝多個第一斜撐111～115，并且第一斜撐111～115形成連續的三角形結構；第二安全隔斷200內側立柱的上部固定于車身結構的頂蓋后橫梁342，下部固定于車身結構的底架后下橫梁383，在內側立柱210與車身結構的后側圍之間安裝多個第二斜撐211～215，并且第二斜撐211～215形成連續的三角形結構。

在另一種實施例中，第一安全隔斷100分別與頂蓋前橫梁341以及底架前下橫梁381焊接固定，第二安全隔斷200分別與頂蓋后橫梁342以及底架后下橫梁383焊接固定。

在另一種實施例中，第一斜撐111～115分別與前側圍以及第一安全隔斷的內側立柱110焊接固定，第二斜撐211～215分別與后側圍以及第二安全隔斷的內側立柱210焊接固定。

如圖4、圖5所示，每組安全隔斷結構都包含沿xoy平面左右對稱的兩部分，每個部分都由一根內側立柱和五根斜撐組成，兩組安全隔斷的內側立柱與頂蓋橫梁焊接相連，下部與底架橫梁焊接相連，側圍通過斜撐的方式與側圍立柱焊接相連，形成一個由一系列三角形所形成的整體式平面桁架結構。

在客車發生側翻時，原有的車身結構主要是靠車身側圍立柱和頂蓋橫梁的彎曲變形抵抗碰撞載荷，而本發明的安全隔斷能通過一系列的三角形結構，將客車側翻時承受的碰撞載荷分解、轉變成安全隔斷中斜撐的軸向載荷，充分發揮桿件抗軸向載荷能力極強的優勢，從根本上提高車身側向抗變形的能力，改善客車側翻安全性；同時，桿件在發生彎曲變形時，很大的變形只能吸收較小的能量；發生軸向變形時，則完全相反，很小的變形可以吸收很大的能量，帶有安全隔斷的新型車身結構從原理上改變了車身結構的吸能方式，只要結構發生很小的變形就可以吸收較大的能量，有效的改善整車結構的吸能特性。此外，在同等的性能要求下，由于帶有安全隔斷的承載式車身結構提高了客車側翻安全性，故而車身結構的側圍立柱、頂蓋橫梁及底架橫梁結構的質量都可以得到進一步的減輕，有利于實現客車整體輕量化的目標。

下面結合具體的實施例做進一步說明。

本發明所提出的帶安全隔斷的承載式車身結構形式是基于平行三桁架式承載客車車身結構進行設計的，車身整體骨架如圖1所示，整車結構全采用矩形管拼焊而成。

由圖3所示，原有的平行三桁架結構包括中桁架、左桁架和右桁架三部分，該車身總體由前圍330，頂蓋340，左側圍350，后圍360，右側圍370，底架380及第一安全隔斷100、第二安全隔斷200組成。

如圖2所示，第一安全隔斷100位于前門310后端，第二安全隔斷位于后門320前端，由安全隔斷結構在前門后端和后門前端所形成的兩個剛性斷面顯著的改善了車身結構的扭轉剛度，兩組安全隔斷結構都包含沿xoy平面左右對稱的兩部分，每部分都是由一根內側立柱和五根斜撐這6部分組成；在本實施例中，內側立柱為40×40mm的矩形鋼管，斜撐均為30×40mm的矩形鋼管。

如圖4所示，第一安全隔斷100的內側立柱110高2820mm，上部與頂蓋前橫梁341焊接相連，下部與底架前下橫梁381焊接相連，斜撐111一端與前側圍立柱331頂端焊接相連，另一端與內側立柱110和頂蓋前橫梁341連接處焊接相連，斜撐112一端與內側立柱110焊接相連，距離內側立柱110頂端806mm，另一端與斜撐111和前側圍立柱331連接處焊接相連，斜撐113一端焊接于前側圍立柱331頂端下側1060mm處，另一端與內側立柱110和斜撐112連接處焊接相連，斜撐114一端與內側立柱110和底架前上橫梁382連接處焊接相連，另一端與前側圍立柱331和斜撐113連接處焊接相連，斜撐115一端與前側圍立柱331和底架下橫梁381連接處焊接相連，另一端與斜撐114和內側立柱110連接處焊接相連。

如圖5所示，第二安全隔斷200的內側立柱210高2500mm，上、下部分別與頂蓋后橫梁342和底架后下橫梁383焊接在一起，斜撐211一端與后側圍立柱361頂端焊接相連，另一端與內側立柱210和頂蓋后橫梁342連接處焊接相連，斜撐212一端與內側立柱210焊接相連，連接處距離內側立柱210頂端806mm，另一端與斜撐211和后側圍立柱361連接處焊接相連，斜撐213一端與后側圍立柱361頂端下側1060mm處焊接相連，另一端與內側立柱210和斜撐212連接處焊接相連，斜撐214一端與內側立柱210和底架后上橫梁384連接處焊接相連，另一端與后側圍立柱361和斜撐213連接處焊接相連，斜撐215一端與后側圍立柱361和底架后下橫梁383連接處焊接相連，另一端與斜撐214和內側立柱210連接處焊接相連。

第一安全隔斷100及第二安全隔斷200都包含沿xoy平面左右對稱的兩個部分，左右兩個部分之間的距離為780mm，以滿足客車內乘客通過性的要求。兩組安全隔斷結構都通過內側立柱和斜撐與車身頂蓋橫梁、側圍立柱及底架橫梁之間進行焊接，形成一個由一系列三角形所形成的整體式平面桁架結構。在客車發生側翻時，原有的車身結構主要是靠車身側圍立柱和頂蓋橫梁的彎曲變形抵抗碰撞載荷，而本發明的安全隔斷能通過一系列的三角形結構，將客車側翻時承受的碰撞載荷分解、轉變成安全隔斷中斜撐的軸向載荷，充分發揮桿件抗軸向載荷能力極強的優勢，從根本上提高車身側向抗變形的能力，改善客車側翻安全性；同時，桿件在發生彎曲變形時，很大的變形只能吸收較小的能量；發生軸向變形時，則完全相反，很小的變形可以吸收很大的能量，帶有安全隔斷的新型車身結構從原理上改變了車身結構的吸能方式，只要結構發生很小的變形就可以吸收較大的能量，有效的改善整車結構的吸能特性。

為了驗證帶有安全隔斷的客車側翻性能的有效性，特選取第二安全隔斷200所在的客車封閉環結構，與不帶第二安全隔斷200的客車封閉環結構進行有限元對比分析，對不帶第二安全隔斷的客車封閉環結構進行分析時，客車封閉環頂蓋橫梁及側圍立柱采用60×40×3mm的矩形鋼管，為了模擬客車結構側翻時所受的作用工況，約束底架橫梁與左右側圍立柱的兩個連接點的6個自由度為邊界條件，在側圍立柱上方施加10KN的集中載荷來分析，變形如圖6所示；對帶有安全隔斷的客車封閉環結構進行分析時，為了保證該斷面質量與不帶安全隔斷結構的斷面質量相同，取客車封閉環頂蓋橫梁與底架橫梁為40×50×2mm的矩形鋼管，第二安全隔斷200的內側立柱210采取40×40×2mm的矩形鋼管，斜撐采取40×30×2mm的矩形鋼管，同樣限制底架橫梁與兩側側圍立柱的兩個連接點的6個自由度，在側圍立柱與斜撐211焊接處施加10KN的約束力，得到的變形結果如圖7所示。

通過對比分析圖6和圖7的變形結果可知：在相同的作用工況下，不帶有安全隔斷的客車封閉環的變形為9.62×10^-2，最大彎曲應力為4.94×10⁸pa，而帶有安全隔斷的客車封閉環的最大變形為1.04×10^-2，最大彎曲應力為2.16×10⁸pa，同時帶有安全隔斷的車身結構的頂蓋橫梁和側圍立柱的尺寸都可以得到減少；因此，由分析可知：帶有安全隔斷的客車車身結構不僅進一步增強了車身整體的的抗彎承載能力，提高了客車側翻安全性，而且在同等的性能要求下，由于帶有安全隔斷的承載式車身結構提高了客車側翻安全性，故而車身結構的側圍立柱、頂蓋橫梁及底架橫梁結構的質量都可以得到進一步的減輕，有利于實現客車整體輕量化的目標。

盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。