本发明涉及车体结构领域，特别是涉及端立柱、车体及轨道车辆。
背景技术：
随着轨道交通的飞速发展，现行列车具备车速快、噪音低、建设周期短、造价低等独特优势，而受到广泛推广。列车包括车顶、底架、侧墙、端墙、端立柱等结构。端立柱用于连接端墙和侧墙。
在传统技术中，传统列车的端立柱断面小，不能整合端墙各接口模块；为保证型材焊接强度需要在接头处进行加厚，接头越多重量越大，不符合轻量化设计理念。此外，接头处采用弧焊接头，弧焊接头焊接量大，导致的焊接变形较大，端墙的平面度难以有效控制。而且置于型材型腔内部的安装座出现滑丝等故障时，无法更换。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供端立柱、车体及轨道车辆，以解决现有端立柱断面小、接口整合性差的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种端立柱，包括端立柱本体，所述端立柱本体的断面结构包括依次连接的第一长方形、梯形以及第二长方形，所述第一长方形的宽度小于第二长方形的宽度，所述第一长方形的长度大于所述第二长方形的长度；
所述第一长方形的其中一个第一长边侧板、梯形的其中一个腰部侧板以及第二长方形的其中一个第二长边侧板位于同一平面；
所述第一长方形的另一个第一长边侧板通过所述梯形的另一个腰部侧板与所述第二长方形的另一个第二长边侧边过渡连接；
所述第一长方形的一对第一短边侧板、所述梯形的一对底边侧板以及所述第二长方形的一对第二短边侧板均由立筋形成；
所述第一长方形内还设有将所述第一长方形的内部空腔分隔为至少两个型腔的至少一个立筋；
至少一个所述型腔内设有滑槽。
本发明一个具体实施例，所述梯形的内部空腔设有至少一个所述滑槽。
本发明一个具体实施例，所述滑槽包括一个内筋，所述内筋的高度小于所述立筋的高度，所述内筋的端部设有弯折部，靠近所述内筋的立筋侧壁设有相对所述弯折部延伸的止挡件，设有所述止挡件的立筋与设有所述弯折部的内筋围成所述滑槽。
本发明一个具体实施例，所述滑槽包括一对内筋，所述内筋的高度小于所述立筋的高度，一对所述内筋的端部分别设有相对弯折的弯折部，一对设有所述弯折部的内筋之间围成所述滑槽。
本发明一个具体实施例，至少一对相邻立筋的侧壁分别设有相对延伸的止挡件，一对设有所述止挡件的立筋之间围成所述滑槽。
本发明一个具体实施例，所述止挡件包括：挡板、挡条或凸起。
本发明一个具体实施例，所述第一长方形远离所述梯形的一端设有搅拌摩擦焊标准接头。
本发明一个具体实施例，朝向远离所述第一长方形的方向上，所述第二长方形的一对第二长边侧板的厚度呈阶梯式递增；
所述第二长方形的外端立筋厚度大于其他立筋厚度；
所述立筋的厚度范围为3-6mm。
本发明实施例还提供了一种车体，其包括：端墙、侧墙和上述的端立柱，所述端墙和所述侧墙之间通过所述端立柱连接。
本发明实施例还提供了一种轨道车辆，其包括上述的车体。
(三)有益效果
本发明实施例的技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
本发明实施例提供的端立柱，包括端立柱本体，所述端立柱本体的断面结构包括依次连接的第一长方形、梯形以及第二长方形，所述第一长方形的宽度小于第二长方形的宽度，所述第一长方形的长度大于所述第二长方形的长度。第一长方形、梯形和第二长方形构成大断面型材，而且内部设置多个立筋，通过立筋分隔出不同的型腔，立筋可有效提升整个型材的刚度，且针对应力集中的位置进行局部补强，同时提高了型材的刚度。至少一个型腔内设有滑槽，方便连接其他部件。
附图说明
图1为本发明一个实施例中端立柱结构示意图；
图2为本发明图1中腔壁厚度的示意图。
附图标记：1、第一长方形；2、梯形；3、第二长方形；4、搅拌摩擦焊标准接头；5、第二长方形的外端；6、立筋；7、止挡件；8、内筋；9、弯折部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。“当前”在执行某动作之时的时刻，文中出现多个当前，均为随时间流逝中实时记录。
下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种端立柱，用于安装在端墙与侧墙之间，包括端立柱本体，所述端立柱本体的断面结构包括依次连接的第一长方形1、梯形2以及第二长方形3，所述第一长方形1的宽度小于第二长方形3的宽度，所述第一长方形1的长度大于所述第二长方形3的长度；以适应安装在侧墙与端墙之间的空间形状。
如图1所示，所述第一长方形1的其中一个第一长边侧板、梯形2的其中一个腰部侧板以及第二长方形3的其中一个第二长边侧板位于同一平面，整体性好，一致性好，没有结构突变部位，没有局部应力集中区域，且便于整体与侧墙或端墙的侧面贴合。
所述第一长方形1的另一个第一长边侧板通过所述梯形2的另一个腰部侧板与所述第二长方形3的另一个第二长边侧边过渡连接；如图1所示，第一长方形1上侧的第一长边侧板通过梯形2的斜边侧板也即腰部侧板与第二长方形3上侧的第二长边侧板平滑过渡连接；避免应力集中，整体性好。
所述第一长方形1的一对第一短边侧板、所述梯形2的一对底边侧板(平行的上底和下底)以及所述第二长方形3的一对第二短边侧板均由立筋6形成；通过设置立筋6，能够起到良好的力传导效果，能够在遭受撞击时产生有序变形，吸收撞击能量，提高安全性。
此外，需要说明的是，为了结构的简化，第一长方形1与梯形2连接处共用立筋6，以及梯形2与第二长方形3连接处也共用立筋6。
为了增强第一长方形1的整体强度和垂向刚度，所述第一长方形1内还设有将所述第一长方形1的内部空腔分隔为至少两个型腔的至少一个立筋6；通过立筋6的设置，增强了端立柱的整体结构强度与刚度，由此，可以适当增大端立柱的断面面积；通过采用大断面型材，端墙板型材可以由三块减少为两块，减少了一处焊接接着，可以有效降低端墙重量。
至少一个所述型腔内设有至少一个滑槽，滑槽处使用钥匙孔，便于设备螺栓等连接件安装和更换。
该端立柱采用双层铝合金，满足en12663标准。采用模块化设计理念，设计大断面端立柱，以达到结构简单、可靠的效果。
该端立柱通过设置多个滑槽达到集合多种接口的效果，用于安装各种连接件，简化端立柱的外部结构，使该端立柱应用更合理、更可靠。滑槽处优选使用钥匙孔，便于其他设备的安装螺栓等连接件的安装和更换。型腔内设置滑槽，以达到整合优化端墙各接口的目的，减少型材研制种类，节约成本。
本发明一个具体实施例，所述梯形2的内部空腔设有至少一个所述滑槽。便于充分利用断面型材的内部空腔。同样起到整合优化端墙各接口的目的，减少型材研制种类，节约成本。
本发明实施例中，共有三种滑槽结构形式：
第一种，本发明一个具体实施例，所述滑槽包括一个内筋8，所述内筋8的高度小于所述立筋6的高度，也就是说，内筋8位于型腔中，并与型腔的顶部留有间距，所述内筋8的端部设有弯折部9，靠近所述内筋8的立筋6侧壁设有相对所述弯折部9延伸的止挡件7，设有所述止挡件7的立筋6与设有所述弯折部9的内筋8围成所述滑槽，滑槽的开口宽度小于滑槽的槽底宽度，从而螺栓等连接件的头部能够限位在滑槽中。
具体地，基于现有技术中端立柱的型腔内部的安装座经常出现滑丝等故障，且不方便甚至无法更换，为了避免连接件意外滑出滑槽，在滑槽的槽口处设置所述止挡件7，即止挡件7设置在连接件滑出的方向上，对连接件施加阻挡力，该止挡件7可以为挡板、挡条或凸起等，达到阻挡作用，且不限制连接件安装的任何结构部件都可以用做本止挡件7。
第二种，本发明一个具体实施例，所述滑槽包括一对内筋8，所述内筋8的高度小于所述立筋6的高度，一对所述内筋8的端部分别设有相对弯折的弯折部9，一对设有所述弯折部9的内筋8之间围成所述滑槽，同样地，滑槽的开口宽度小于滑槽的槽底宽度，从而螺栓等连接件的头部能够限位在滑槽中。
第三种，本发明一个具体实施例，至少一对相邻立筋6的侧壁分别设有相对延伸的止挡件7，前提是，该对相邻立筋6之间的间距与滑槽的宽度间距匹配；一对设有所述止挡件7的立筋6之间围成所述滑槽。同样地，滑槽的开口宽度小于滑槽的槽底宽度，从而螺栓等连接件的头部能够限位在滑槽中。
而且，该端立柱还采用了局部加强设计，对第一长方形1和第二长方形3的宽度方向的内侧壁均进行了不同程度的加厚处理，即增加腔壁的厚度。另外，在端立柱型材界面突变处，比如第一长方形1和梯形2相连接处发生界面突变，则将对应位置的腔壁进行加厚处理。通过上述局部加强，提高端立柱的强度和刚度，又可以减少端立柱的断面积，实现轻量化的效果。或通过加强筋进行加强，以提高其垂向刚度。
同时，针对现有技术中的端墙立柱通常采用弧焊接头，造成焊接量过大，且焊接变形大，端墙的平面度难以有效控制，针对该问题，本端立柱在第一长方形1远离所述梯形2的一端设有搅拌摩擦焊标准接头4，以减小焊接量，且焊接变形小，焊接成型率高。
本发明一个具体实施例，所述第二长方形的外端5立筋6厚度大于其他立筋6厚度，由于第二长方形3的宽度较大，为了进行局部强度和刚度加强，从而对第二长方形的外端5的立筋6进行加厚处理；
朝向远离所述第一长方形1的方向上，所述第二长方形3的一对第二长边侧板的厚度呈阶梯式递增；通过壁厚递增提高了型材端部的强度。
所有立筋6的厚度范围为3-6mm。
第一长方形1、梯形2和第二长方形3构成大断面型材，而且内部设置多个立筋6，通过立筋6分隔成不同的型腔，立筋6可有效提升整个型材的刚度，且针对应力集中的位置进行局部补强，同时提高了型材的刚度。
为了更加充分地理解本发明，下面通过两个具体实施例进行说明。
实施例1
一种端立柱，如图1所示，为型材结构，从其型材断面可看到，该端立柱包括左端的第一长方形1，中间的梯形2和右边的第二长方形3。其中，第一长方形1处的断面长度大于第二长方形3的断面长度，第一长方形1处的断面宽度小于第二长方形3的断面宽度，梯形2连接第一长方形1和第二长方形3。采用大断面型材，端立柱可以由三块减少为两块，减少了一次焊接接口，可以有效降低端墙重量。
其中第一长方形1至少通过立筋6分隔为三个型腔。其中三个型腔中左边的型腔内还设置内筋8，内筋8和与其连接的腔壁围成第一滑槽，腔壁处设置凸起，内筋8的顶部设置弯折部9，凸起和弯折部9构成第一滑槽槽口处的止挡件7。三个型腔中右边的型腔的腔壁来围成第二滑槽，腔壁设置凸起，两侧型腔的凸起构成该第二滑槽的止挡件7。梯形2内形成大的型腔，其内部设置两个内筋8，其中一个内筋8和腔壁围成第三滑槽，腔壁设置凸起，内筋8设置弯折，构成第三滑槽槽口的止挡件7。梯形2内的两个内筋8也围成第四滑槽，两个内筋8的顶部设置相对的弯折部9，构成第四滑槽槽口的止挡件7。其中内筋8的弯折部9可以理解为延伸件或压制件。
由于内筋8的结构相似，在此处对形成滑槽的不同内筋8未作概念区分。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，如图2所示，其中第一长方形1左侧区域处于端墙型材截面突变位置，易产生应力集中，通过设置4mm厚的立筋6，进行局部补强，同时贯穿于型材的两条立筋6可以有效提升整个型材的刚度。第二长方形3右侧区域通过壁厚递增提高型材端部的强度，通过6mm厚的立筋6也有效提高了此区域的刚度。第二长方形3右侧区域型材壁厚递增，此外，将型材厚度可以自9mm变为6mm，再变为4mm，形成阶梯型递减，另一侧型材壁厚从6mm变为3mm，可以实现减重的效果。
第一长方形1内左边型腔的立筋6充当型腔壁，厚度在4mm，中间型腔的腔壁由于承重小，变形量小，其厚度可选用2mm。不过最右边型腔即上文提到的应力容易集中的位置，通常采用4mm厚的立筋6进行局部补强，并由4mm厚的立筋6贯穿型材，以提升型材的刚度。
本发明还提供了一种车体，其包括：端墙、侧墙和上文提到的端立柱，端墙和侧墙之间通过端立柱连接，端墙与两块端立柱连接，减少连接量，进而减少焊接量，通过搅拌摩擦焊的标准接头，提高焊接的稳定性和成型率；搅拌摩擦焊与传统工艺相比具有连接温度低、焊后残余应力小、接头性能高等优点。
端立柱的第一长方形1、梯形2、第二长方形3内设置一个以上型腔；第一长方形1的长度大于第二长方形3的长度，第一长方形1的宽度小于第二长方形3的宽度；部分型腔内设置滑槽。第一长方形1、梯形2和第二长方形3构成大断面型材，而且内部设置多个立筋6，通过立筋6分隔成不同的型腔，立筋6可有效提升整个型材的刚度，且针对应力集中的位置进行局部补强，同样提高型材的刚度。部分型材内设置滑槽，方便连接其他部件。
本发明还提供了一种轨道车辆，其包括上述的车体。
该车体采用改进后的端立柱结构，采用大断面和模块化设计理念，整合优化端墙各接口于一身，结构简单、可靠；采用局部加强设计，通过强度仿真设计，合理设置内筋分布，选择薄弱的位置进行局部加强，既满足强度、刚度要求，又可以减小端立柱断面积，实现轻量化；设置标准化搅拌摩擦焊接头，提高焊接成型率，提高端墙整体性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种端立柱，包括端立柱本体，其特征在于，所述端立柱本体的断面结构包括依次连接的第一长方形、梯形以及第二长方形，所述第一长方形的宽度小于第二长方形的宽度，所述第一长方形的长度大于所述第二长方形的长度；
所述第一长方形的其中一个第一长边侧板、梯形的其中一个腰部侧板以及第二长方形的其中一个第二长边侧板位于同一平面；
所述第一长方形的另一个第一长边侧板通过所述梯形的另一个腰部侧板与所述第二长方形的另一个第二长边侧边过渡连接；
所述第一长方形的一对第一短边侧板、所述梯形的一对底边侧板以及所述第二长方形的一对第二短边侧板均由立筋形成；
所述第一长方形内还设有将所述第一长方形的内部空腔分隔为至少两个型腔的至少一个立筋；
至少一个所述型腔内设有滑槽。
2.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，所述梯形的内部空腔设有至少一个所述滑槽。
3.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，所述滑槽包括一个内筋，所述内筋的高度小于所述立筋的高度，所述内筋的端部设有弯折部，靠近所述内筋的立筋侧壁设有相对所述弯折部延伸的止挡件，设有所述止挡件的立筋与设有所述弯折部的内筋围成所述滑槽。
4.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，所述滑槽包括一对内筋，所述内筋的高度小于所述立筋的高度，一对所述内筋的端部分别设有相对弯折的弯折部，一对设有所述弯折部的内筋之间围成所述滑槽。
5.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，至少一对相邻立筋的侧壁分别设有相对延伸的止挡件，一对设有所述止挡件的立筋之间围成所述滑槽。
6.根据权利要求5所述的端立柱，其特征在于，所述止挡件包括：挡板、挡条或凸起。
7.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，所述第一长方形远离所述梯形的一端设有搅拌摩擦焊标准接头。
8.根据权利要求1所述的端立柱，其特征在于，
朝向远离所述第一长方形的方向上，所述第二长方形的一对第二长边侧板的厚度呈阶梯式递增；
所述第二长方形的外端立筋厚度大于其他立筋厚度；
所述立筋的厚度范围为3-6mm。
9.一种车体，其特征在于，包括：端墙、侧墙和权利要求1-8任一项所述的端立柱，所述端墙和所述侧墙之间通过所述端立柱连接。
10.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的车体。
技术总结
本发明涉及列车结构领域，特别涉及端立柱、车体及轨道车辆。该端立柱包括端立柱本体，端立柱本体的断面结构包括依次连接的第一长方形、梯形以及第二长方形，第一长方形的宽度小于第二长方形的宽度，第一长方形的长度大于第二长方形的长度；第一长方形的一对第一短边侧板、梯形的一对底边侧板以及第二长方形的一对第二短边侧板均由立筋形成；第一长方形内还设有将第一长方形的内部空腔分隔为至少两个型腔的至少一个立筋；至少一个型腔内设有滑槽。本发明构成大断面型材，而且内部设置多个立筋，通过立筋分隔成不同的型腔，立筋可有效提升整个型材的刚度，且针对应力集中的位置进行局部补强，同样提高型材的刚度；通过滑槽方便连接其他部件。
技术研发人员：李现远;尚克明;田洪雷;蒋欣;董晓
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：.09.24
技术公布日：.01.10
