具体实施方式

本发明涉及一种用于轨道车辆车身的侧壁，该侧壁具有针对负载优化的分层结构，并且提供改进的隔热以及改进的对侧壁内部布线的接近。

现在参考图1，其示出了供乘客使用的轨道车辆10，该轨道车辆包括其轨道车辆车身12和其在车身12的每个端部处支撑车身12的两个转向架14。车身12包括底架16、设置在底架16上的乘客底板18、两个侧壁20、两个端壁22和车顶24。每个侧壁在底架16的不同纵向侧附接到底架16。每个端壁22位于底架16的不同端部。车顶24连接到两个侧壁20和两个端壁22的上部。因为这是客运轨道车辆10，车身12还包括至少一个车门26和至少一个车窗28。

现在同时参考图2。因为侧壁20都具有相似的结构，所以将仅描述一个。图2示出了包括一个侧壁20的位于车门26与车身12的一端之间的一部分。位于车门26的另一侧与车身12的另一端之间的另一个部分是相似的。侧壁20从外到内依次包括外皮30、与外皮30的内表面相邻的隔离层32、与隔离层32的内表面相邻的结构层34以及与结构层34的内表面相邻的饰面层36。车窗28也被设置为与结构层34的外表面相邻。

现在同时参考图3。外皮30主要被用作外壳，以保护其他层免于暴露于环境元素，例如雨水。外皮30通常由金属材料板制造，例如钢、不锈钢或铝。它也可以由热塑性塑料或由热固性复合材料制造，这类塑料使用嵌入树脂中的纤维材料，例如环氧树脂中的碳纤维或聚酯中的玻璃纤维。外皮30可以被粘合到隔离层32，或者它可以被物理地附接(螺旋连接、焊接或铆接)到突出穿过隔离层32的结构层34的支架40。当外皮30粘合到隔离层32时，可能不需要某些或所有支架40。为了确保足够的隔热，可以在支架40与外皮30之间使用一小条隔离材料，例如橡胶条42。

隔离层32用于使车身12的内部与外部隔热或隔音或者隔热且隔音。隔离层32可以由岩棉、泡沫或已知的隔离材料的组合制造。隔离层32可以粘合到结构层34，或者可以简单地用螺钉或通过支架40固定到位。

如图1最佳所示，结构层34具有纵向定向的顶部门框构件44和分别从顶部门框构件44的不同端部悬垂的垂直定向的左侧和右侧门框构件46。它们一起限定了车门开口48。左侧和右侧门框构件46可以分别具有用于滑门在侧壁20内滑动的空腔。替代地，如果使用塞拉门，则左侧和右侧门框构件46可以不具有这种空腔。

结构层34还包括多个对角结构构件50，该对角结构构件被定向为与顶部门框构件44成1度至89度的任何角度。这些对角结构构件50中的至少一个连接到顶部门框构件44或者左侧和右侧门框构件46中的任一个。

对角结构构件50限定了网格结构，该网格结构在其间示出了多个开口52。这些对角结构构件50通常沿着负载路径定向，该负载路径是通过使用拓扑优化软件对结构层的拓扑结构进行优化来限定的。必须通过考虑车门开口48但不考虑通常的矩形车窗开口来实现这种拓扑优化。通常，这种拓扑优化的结果将产生至少一个对角结构构件50，该对角结构构件被定向为与水平方向(或与水平参考，例如顶部门框构件44)成基本上45度，以及基本上垂直于第一对角结构构件50的第二对角结构构件50，二者都位于门框构件46之一(例如左侧门框构件)与位于结构层34的对应侧(在本示例中为左侧)的端部处的垂直角构件58之间的中间位置。对角结构构件50通常还在底架16与车顶24之间的垂直中间位置处相交，并且从该位置以不同的角度偏移。

作为结构层34的一部分，纵向顶部结构构件54和纵向底部结构构件56还可以不仅被用于提供增加的刚度，还被用于提供与车顶24和底架16两者的容易的装配。实际上，使用这样的模块化构造，车身12的不同部件可以被单独制造，并在随后的装配步骤中被装配在一起。当在远程的最终装配现场执行最终装配时，这也是很方便的。当使用纵向顶部结构构件54和纵向底部结构构件56时，对角结构构件50可以从一个一直延伸到另一个。或者，对角结构构件50可以从底架16延伸到车顶24，更准确地说是延伸到车顶边纵梁60，该车顶边纵梁可以兼作为纵向顶部结构构件54或者是车顶24的一部分，并且其在每一侧都延伸了车顶的长度以与侧壁20连接。

对角结构构件50可以具有闭合或开放的横截面。对角结构构件50可以以许多不同的方式形成：它们能够通过管或挤压件(钢、铝或复合材料，例如嵌入树脂中的碳纤维管)在交叉处使用结点来形成。管可以在这些结点处被焊接或粘合。结点可以使用增材制造工艺(例如3D打印)来铸造、加工或构建。替代地，结构层34可以由材料板(通常是钢或铝)制成，该材料板可以被激光切割并弯曲以形成对角结构构件50。替代地，结构层34的特征，例如对角结构构件50，可以通过压印金属板或通过模压复合材料来形成。

可选地，结构层34可以包括附接在两个相交的对角结构构件50之间、或一个对角结构构件50与左侧和右侧门框构件46之一或垂直角构件58之间的加强腹板57。结构层34还可以设置有安装点62，用于安装不同种类的设备，例如座椅64或扶手66。这种设备穿过饰面层36被安装到结构层34，因为饰面层36不能提供所需的刚度以支撑重负载(例如，坐在座椅64上的人或拉动扶手66的人)。

结构层34还可以包括用于将空气引导到车窗28的通风通道68。取决于结构层34的制造方法，一个或更多个通风通道68可以通过切割并折叠金属板、通过使用增材制造来形成通道、或者通过使用对角结构构件50的一个或更多个作为通风通道来形成。在后一种情况下，对角结构构件50中的至少一个在靠近车窗28处设置有通风口70，用于向车窗28和乘客输送空气和热量。在这种情况下，通风口70可以是简单的开口以让空气从通风通道68排出。通风通道68可以至少部分地具有开放的横截面，其开放面在结构层34的内表面上。在这种情况下，饰面层36与通风通道68完全重叠，以便封闭通风通道68并且形成密封的通风通道68。

结构层34还可以配备有布线通道72，用于包括电线的电气线束74的布线。当结构层34这样配备时，布线通道72通常沿着侧壁20的顶部或底部纵向地延伸，并且分别向下或向上分支到位于顶部结构构件54与结构层34的底部或底部结构构件56之间的中间位置。方便地，布线通道72的纵向部分可以与纵向顶部结构构件54重合。然后，布线通道72的向下延伸部分可以使用独立的向下延伸布线通道部分，该独立的向下延伸布线通道部分可以与对角结构构件50和/或垂直结构构件，例如左侧和右侧门框构件46或垂直角构件58相邻。替代地，布线通道72的向下延伸部分可以与对角结构构件50和/或垂直结构构件，例如左侧和右侧门框构件46或垂直角构件58方便地重合，从而将它们的功能倍增为结构构件和布线通道。替代地，通过将对角结构构件50和/或垂直结构构件，例如左侧和右侧门框构件46或垂直角构件58用作结构构件、通风通道和布线通道，甚至可以将其功能增加三倍。

布线通道72可以至少部分或完全地开在结构层34的内表面上。然后，饰面层36与布线通道72完全重叠，以便封闭并且可选地密封布线通道72。尽管饰面层36可以被永久地固定到结构层34，但是为了方便维护或修理，饰面层36可以被可拆卸地附接到结构层34。然后，它可以被拆卸，从而提供了对于位于完全开放或部分开放的布线通道72中的电气线束74的容易的接近。

如图1所示，每个车窗28(门窗76除外)覆盖多个开口52之一的至少一部分，并且甚至可以与对角结构构件50中的至少一个重叠。如图所示，一个车窗28甚至可以从垂直门框构件46之一，例如左侧门框构件46延伸到位于轨道车辆10的相应端部处的垂直角构件58。车窗28被从轨道车辆10的外部安装，优选为与外皮30的外表面齐平。车窗28附接到对角结构构件50，并且在期望时附接到左侧和右侧门框构件46和垂直角构件58之一。车窗28可以例如局部地用丝网印刷来遮挡，以隐藏它们所附接的结构构件50、46、58。实际上，车窗28可以被遮挡以隐藏结构层34的任何细节。作为车窗附接系统的一部分，隔离条可以被局部地应用在车窗28与结构层34之间。这种例如由橡胶制成的隔离条可以防止卡嗒作响并且提供隔热。

饰面层36可以包括许多饰面板。尽管饰面层36主要被用于装饰性目的，即为轨道车辆10的内部提供美观的外观，但在本发明中，饰面层36还用于选择性地封闭通风通道68和/或布线通道72。当然，仅当这种通道具有开放的横截面时，封闭这些通道才有意义。当使用开放的通道68、72时，垫圈78可以被局部地设置在饰面层36与结构层34之间以提供足够的密封，使得在通风通道68的情况下的空气或者在布线通道72内的电线燃烧的不幸情况下的烟雾不会逸出到车辆的不适当区域，例如乘客区域。对角结构构件50可以暴露于轨道车辆10的内部，或者饰面层36可以在其上延伸以为对角结构构件50提供精巧的外观。当然，在对角结构构件50设置有通风口70的情况下，饰面层36还设置有相应的开口，或其自身的通风口，以向车窗28和乘客输送空气。

已经对本发明的优选实施例进行了描述。说明书与附图一样，均旨在帮助理解本发明，而不是限制其范围。对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本文所描述的本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种修改，并且这些修改旨在被本说明书涵盖。本发明由所附权利要求限定。