CN101348120A - 轨道车辆以及排障装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种排除线路上障碍物的排障装置，目的是实现小型、轻量、低成本。排障装置(30)从其行驶方向的前方由排障构件(31)、连结机构(40)组成，连结机构具有由分配构件(33)、支撑构件(47)、能量吸收体(35)以及杆(37)组成的相互并列的两个连接部。排障构件沿着车体的宽度方向，由第一销(32)连结成可以转动。排障构件的宽度方向的中央部通过销(34)与分配构件连结，并且通过支撑构件配置吸收冲击负载的能量吸收体。能量吸收体通过杆以及第二销(38)连结于底架下表面(3b)。不管障碍物冲撞于排障构件宽度方向的哪个位置，冲击负载都经由分配构件均等传递给能量吸收体(35、35)。

Description

轨道车辆以及排障装置

技术领域

本发明涉及在铁道车辆、路面电车、新城市交通系统的电车和独轨电车等轨道车辆中，排除线路上的障碍物的排障装置以及具备所述排障装置的轨道车辆。

背景技术

专利文献1～专利文献3中记载的构造是用于排除线路上的障碍物的构造。专利文献1～专利文献3，作为排除线路上的障碍物的装置，在车辆的前头部的车体与线路之间配置排障装置。

上述各专利文献记载的排障装置，由从上方观察时成U状的构件构成，U构件在多个部位被连接在底架的下表面。另外，U状构件的后方与底架相连接。虽记载为U字状，但也可以说是V状。

排障装置在U状构件的宽度方向的中央的后面的后方配置有能量吸收体。通过U状构件冲撞于障碍物，所述能量吸收体呈蛇腹状地崩溃，吸收冲撞能量。

专利文献1：日本特开2005-206006号公报

专利文献2：日本特开2001-55141号公报

专利文献3：日本特开2003-137094号公报

在专利文献1～专利文献3的构造中，在底架的下表面设置U字状构件，还在底架上设置所述多个部位。因此，U字状构件是大型的，向底架下表面设置U字状构件需要在多处设置，设置困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种排障装置，所述排障装置在与障碍物冲撞时从排障装置给底架和车体的作用的影响很小，而且是小型的、设置容易。

本发明是在轨道车辆的底架的下表面上设置排障装置的轨道车辆，其特征是：所述排障装置，在所述轨道车辆的行驶方向上从侧面看的时候，通过在所述行驶方向上间隔放置的两处被支持在所述底架的下表面上，所述排障装置，由冲撞障碍物的排障构件、放置在所述两处中其中一个上并且将所述排障构件可以回转的连接在所述底架的所述下表面上的第一销、连接所述排障构件和所述底架的连结机构、放置在所述两处中另一个上并且将所述连结机构可以回转的连接在所述底架的所述下表面上的第二销、连接所述排障构件与所述连结机构的第三销组成，所述第一销以及所述第二销有轴线，所述轴线朝向所述轨道车辆的行驶方向的水平方向的宽度方向。涉及的轨道车辆可以达成上述目的。

另外，本发明是在轨道车辆的底架的下表面设置有排障装置的轨道车辆，其特征在于，在相对于所述轨道车辆的行驶方向从侧面观察时，所述排障装置在所述行驶方向上隔开间隔的两处被支撑在所述底架的下表面，所述排障装置包括：冲撞于障碍物的排障构件；置于所述两处中的一处且将所述排障构件以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第一销；连结所述排障构件和所述底架的连结机构；置于所述两处中的另一处且将所述连结机构以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第二销；以及连结所述排障构件与所述连结机构的第三销，所述第一销以及所述第二销具有相对于所述轨道车辆的行驶方向朝向水平方向的宽度方向的轴线。通过所述轨道车辆可以达成上述目的。

另外，本发明是一种排障装置，其可以设置在轨道车辆的底架的下表面，其特征在于，在相对于所述轨道车辆的行驶方向从侧面观察时，所述排障装置在所述行驶方向上隔开间隔的两处被支撑在所述底架的下表面，所述排障装置包括：冲撞于障碍物的排障构件；置于所述两处中的一处且将所述排障构件以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第一销；连结所述排障构件和所述底架的连结机构；置于所述两处中的另一处且将所述连结机构以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第二销；以及连结所述排障构件与所述连结机构的第三销，所述第一销以及所述第二销具有相对于所述轨道车辆的行驶方向朝向水平方向的宽度方向的轴线，通过所述排障装置可以达成上述目的。

发明效果

根据具备所述结构的轨道车辆、以及可以设置在轨道车辆上的排障装置，通过障碍物冲撞于排障构件产生的冲击负载，经由连结机构传递到底架。由于排障构件以及连结机构分别通过销连结在底架上，所以它们构成连杆机构，规定的冲击负载作为单纯的轴力作用于底架，不作用弯曲力矩。因此不需要可以滑动地支撑连结机构的导向机构，在构造简单化的同时，对底架和车辆的冲击负荷单纯化，对于构造有利。

另外，根据此发明，在连结机构具备分配构件、能量吸收体的情况下，能量吸收体通过障碍物冲撞于排障构件吸收产生的冲击能量，降低向底架传递的冲击负载。另外，在比较低的负载作用在排障构件上的情况下，能量吸收体不动作，在高负载作用的情况下，能量吸收体呈蛇腹状崩溃，可以吸收冲击能量。因为在能量吸收体上整体只作用有轴力，不作用弯曲力矩，所以可以有效地产生压坏而最大限度地发挥能量的吸收。

附图说明

图1是表示具备本发明的排障装置的轨道车辆的一实施例的立体图。

图2是图1所示的排障装置的侧视图。

图3是图2的III-III截面图。

图4是图3的IV部的放大俯视图。

图5是图4的V-V截面图。

图6是图5的VI-VI截面图。

图7是作用于本发明的排障装置的负载和反作用力的说明图。

图8是表示本发明的其他实施例的示意图，相当于图3。

图9是表示本发明的其他实施例的示意图，相当于图6。

符号说明

1-车顶车体；2-侧车体；3-底架；3b-底架下表面；4-端车体；5-轨道车辆车体；30-排障装置；31-排障构件；32、34、38、48-销；33-分配构件；33b、35d、44c、47c-孔；35-能量吸收体；35a-内筒；35b-外筒；35c、35B-接合板；35A-中空型材；37-杆；39-车轴；40-连结机构；42、43-档板；44-负载传递棒；46-螺栓螺母；47-支撑构件；48c-缺口槽；G-间隙。

具体实施方式

以下，参照附图就本发明的轨道车辆的实施例进行说明。

实施例1

通过图1～图7来说明本发明的一实施例。图1中，轨道车辆车体5由如下部分构成，即：上表面的车顶车体1；构成侧面的两个侧车体2、2；构成下表面的底架3；以及封闭车辆的长度方向的端面的两个端车体4、4。车顶车体1，侧车体2、2，底架3以及端车体4、4分别是结合多个挤压型材而构成的。构成车顶车体1、侧车体2、2以及底架3的挤压型材是铝合金制的中空型材，其挤压方向为轨道车辆车体5的前后方向。构成端车体4、4的挤压型材是铝合金制的带肋型材，其挤压方向是轨道车辆车体5的上下方向。在轨道车辆车体5的长度方向前部的底架3的下表面，朝向所述长度方向设置有排障装置30。

排障装置30设置在车辆的底架下表面3b上。图2中，排障装置30的前端部尽量设置在车辆的前端部。前端部的排障构件31是由铁制的厚板构成的高强度构件。排障构件31的上端部通过销32、32被悬挂在底架3(或者在底架下表面3b上设置的安装零件)上。销32的轴方向朝向车辆的宽度方向。排障构件31沿车体的宽度方向延伸。排障构件31在从上方观察时，其前表面从所述宽度方向的中央部朝向端部变小地倾斜。所谓上述“变小地倾斜”是指，若从上观察排障构件31，其呈中央部最厚，随着靠近端部而变薄的五角形的形状。

在障碍物冲撞于排障构件31的情况下，排障构件31受力，所述力是以销32为中心排障构件31的下端要向后方旋转的力。在沿排障构件的所述宽度方向有两处销32。

另外，排障装置30在排障构件31的后方侧具有连结机构40，所述连结机构40具备：与排障构件31并列的分配构件33；接合于分配构件33的两个支撑构件47、47；通过负载传递棒44、44接合在支撑构件47、47上的能量吸收体35、35；结合在能量吸收体35、35上的两根杆37、37以及将杆37、37连接在底架下表面3b上的销38、38。分配构件33是铁制的高强度构件。由分配构件33后方的支撑构件47、负载传递棒44、能量吸收体35以及杆37构成的两组，分别构成并列的连接部。

所述“并列”是指与排障构件31同样，分配构件33朝向所述宽度方向。

能量吸收体35在障碍物冲撞的情况下崩溃来吸收冲撞能量。

销32在排障构件31的上端部被设置于沿所述宽度方向的长度方向的两处。销32的轴向朝向所述宽度方向。

排障构件31与分配构件33由一个销34连结。销34位于排障构件31和分配构件33的所述宽度方向的中央部。销34的轴向虽然在图2中朝向所述宽度方向，但也可以朝向垂直方向。

杆37、37通过销38、38被设置于底架下表面3b。杆37、37通过销38、38可以上下方向旋转。由此，排障装置30在相对于车辆行驶方向的侧方观察时，是通过销32、38设置在底架下表面3b上的连杆构造。

支撑构件47、47(以及连接在支撑构件47上的能量吸收体35、35)从销34在所述宽度方向上等距离的位置被结合在分配构件33上。

杆37、37和底架下表面3b的连结点(销38、38的水平方向以及高度方向的位置)在哪都可以，但是任何一种情况下的销38都是在相同位置并且尽量离排障构件31的距离长的位置较好。这样，在障碍物冲撞于排障构件31的情况下，通过杆37、37传递给底架的冲击力的方向离底架的内表面近时顶突力变小，所以优选。杆37在将车体支撑在轨道上的车轴39的上方，是相对于车轴39垂直交叉的关系。杆37与车轴39相隔一定距离而在其上方延伸，使得即使气垫(未图示)破裂杆37也不会接触于车轴39。

排障构件31的下端处于连接销34和销38的连接线的延长线上。假设在该延长线位于排障构件31的下端的上方的情况下，在与障碍物冲撞时从作用于排障构件31的负载的平衡考虑，作用于能量吸收体35的负载变得过大，这不是优选的。另外，在延长线位于所述下端的下方的情况下，因为排障构件31的下端接近轨道面已达到极限，所以分配构件33与轨道面的间隙过小，这不是优选的。因此从该意义上说，优选处于延长线上。虽说“延长线上”，但也允许少许的上下偏离。

能量吸收体35只要能吸收冲击能量，任何构造都可以。例如，优选的是，由铝合金制的挤压型材在冲击负载的作用下相对于行驶方向呈蛇腹状地崩溃，来吸收冲击能量。

图6中，能量吸收体35是由冲击吸收特性优越的材料(例如，A6063S-T5)构成的截面为八角形的中空挤压型材。中空挤压型材的挤压方向是冲击负载作用方向。冲击负载作用方向、行驶方向，在图5中是从左侧向右侧。在截面八角形的中央处孔35d贯穿于冲击负载作用方向。能量吸收体35，在其前端由档板42覆盖、另外后端由档板43覆盖的状态下，与该档板42、43结合。在档板42、43以及能量吸收体35的中央开有孔35d，负载传递棒44贯通于档板42、43以及该孔35d的内部。负载传递棒44截面是圆形。所述“前端”是图5的左侧，“后端”是图5的右侧。另外，图6中负载传递棒44未图示。

能量吸收体35由截面八角形的内侧的内筒35a、截面八角形的外侧的外筒35b、和接合两者的多个接合板35c构成。接合板35c呈桁架状位于八角形的交点的位置。

能量吸收体35的前端的档板42通过间隙G(例如，8.5mm)与支撑构件47的后端相对。能量吸收体35后端的档板43，由螺栓螺母46连接在杆37上。与杆37的前端结合的负载传递棒44，在贯通了孔35d从档板42突出的前端部，通过销48被连接在支撑构件47上。

销48通过负载传递棒44上开的孔44c以及支撑构件47上开的孔47c。在负载传递棒44的朝向车宽方向外侧的侧面与支撑构件47的朝向车宽方向内侧的侧面之间，在销48的外表面上设有缺口槽48c，因为有缺口槽48c，销48会在冲击负载的作用下容易断裂。也就是说，在负载传递棒44与支撑构件47之间的销48的外周形成的缺口槽48c，是为了使在冲击负载施加于支撑构件47上的情况下容易断裂，通过冲击负载使支撑构件47冲撞于档板42。在销48断裂的情况下，在负载传递棒44前端与分配构件33后端的距离短时，为了使负载传递棒44可以贯穿，在分配构件33的相对面上形成有孔33b。

支撑构件47、47被结合在分配构件33上。各支撑构件47的外形与能量吸收体35的外形实质上相同。能量吸收体35因为截面为八角形，所以支撑构件47的截面也是八角形。在支撑构件47是中空型材的情况下，其后端结合有档板(未图示)。

如上所述，支撑构件47的后端隔着间隙G与档板42相对。在所述构造中，对应于冲击负载的等级，可以打开关闭能量吸收体35的功能。

也就是说，在低负载作用于排障构件31的情况下，能量吸收体35的前端由于相对于支撑构件47有间隙G，所以冲击负载不作用于能量吸收体35。将这个状态称为关闭。

另一方面，在高负载作用于排障构件31的情况下，冲击负载从排障构件31经由销34、分配构件33和支撑构件47，作用于销48、负载传递棒44。由此，销48断裂，支撑构件47冲撞于能量吸收体35。将所述销48断裂的状态称为打开。也就是说，支撑构件47的后端部冲撞于档板42，冲击负载被传递给能量吸收体35，能量吸收体35相对于冲击负载作用方向呈蛇腹状地崩溃。通过此崩溃吸收冲击能量。

如此，由于打开关闭冲击负载对能量吸收体35的作用，所以可以避免低负载作用时的能量吸收体35的更换、和高负载作用时的能量吸收体35的功能不足的产生。

另外，排障构件31、杆37以及底架3通过销32、38分别被连结，构成连杆机构。因此，即使障碍物冲撞于排障构件31，由连接在销34和销38之间的分配构件33、支撑构件47、负载传递棒44、能量吸收体35以及杆37构成的连结机构40上，见图2，只作用有连接销34和销38的轴线方向的负载(实质上是压缩负载)，不会产生弯曲负载(力矩)。因此，对于底架3不会从杆37施加弯曲负载。由此，在底架3上由于只施加单纯的拉伸/压缩负载，所以能够避免过度的强度提升。

另外，通过形成所述链杆机构，因为在能量吸收体35上只施加单纯的压缩负载，所以可以可靠地直接崩溃而有效吸收冲击能量。由此，没有必要追加用于使能量吸收体35直接崩溃的引导机构等多余构造。考虑代替上述连杆构造而在排障构件31和底架3之间水平配置能量吸收体35，但是为了使能量吸收体35正确地在水平方向上崩溃，在与底架3之间需要用于使能量吸收体35在水平方向上滑动的引导机构。如本实施例那样，通过采用利用了销32、34、38的连杆机构，不需要所述引导机构，可以简化排障装置的构造。

另外，分配构件33和排障构件31在所述宽度方向的中央部通过销34被连接在一起。并且，由于能量吸收体35、35在分配构件33上被连结于离销34等距离的位置，所以吸收体35、35以及杆37、37上作用有均等的负载。由此，即使障碍物冲撞于排障构件31的宽度方向的任一位置，冲击负载都会通过销34传递给分配构件33，均等地向位于离销34距离相等的位置上的能量吸收体35、35传递负载。

用图7来说明该情况。图7表示作用于排障装置的冲击负载F及其反作用力。图7(A)是说明在本发明的图3的情况下的负载以及反作用力的图。图7(B)是对假想的现有例的情况进行说明的图。

图7(A)表示障碍物冲撞于排障构件31的一端的情况。施于排障构件31上的冲击负载F，经由分配构件33施加于能量吸收体35。因为施于排障构件31上的冲击负载F，经由销34施加于分配构件33，所以不管冲击负载F施加于排障构件31的宽度方向的哪个位置，冲击负载F都原样直接施加于分配构件33，与从障碍物冲撞的点到销34的距离无关。另外，从销34到吸收体35、35的距离(分配构件33和支撑构件47、47的结合点)是等距的。因此，在吸收体35上产生的反作用力是冲击负载F的1/2。

图7(B)表示在排障构件31上直接连接支撑构件47的情况(还有通过多个销连接排障构件31和分配构件33的情况)。在障碍物冲撞于排障构件31的一端的情况下，在两个支撑构件47、47(能量吸收体35、35)中的、接近于障碍物冲撞的点的支撑构件47(能量吸收体35)上产生与冲击负载F相反方向的反作用力，根据杠杆原理，在另一个支撑构件47(能量吸收体35)上产生与冲击负载F相同方向的反作用力r。其结果，在离障碍物冲撞的点较近的支撑构件47(能量吸收体35)上产生F+r的反作用力，对支撑构件47、能量吸收体35、杆37、底架3的负荷变大。

因此，若是本发明(图7(A)所示的构造)，就不会产生如图7(B)所示那样的作用在离冲撞点较近的支撑构件47上的反作用力变大的现象，因为两个能量吸收体35、35可以分别均等地吸收冲击负载，所以可以实现小型化。另外可以使对车体的负荷减小。

另外，根据本构造，即使在高负载作用后，通过能量吸收体35、螺栓螺母46、销48的更换，也可以将排障装置30换成新品。

另外，在高负载作用的情况下，支撑构件47也崩溃，可以构成为使其吸收冲击能量。

实施例2

在图3所示的上述实施例1中，连结排障构件31与分配构件33的销34被配置成其轴向为水平方向，但是在实施例2中，如图8所示，也可以将该销34配置成朝向垂直方向。

在将销34设置在垂直方向上的情况下，在与图2同样从侧面观察的情况下，在能量吸收体35崩溃时，存在其向上凸起弯曲变形而能量吸收效率下降的忧虑。但是，在将销34设置在垂直方向的情况下，与实施例1的情况相比较，可以使左右方向的分配、即向两个能量吸收体35、35的冲击负载的分配更均等化。

实施例3

另外，能量吸收体35是截面为八角形的中空型材，但是也可以如图9所示，由两块平的中空型材35A、35A和将该中空型材35A、35A的宽度方向的端部接合起来的两块接合板35B、35B构成。接合板35B被接合在中空型材35A的端部。上方的中空型材35A和下方的中空型材35A之间是配置所述负载传递棒44的空间。

上述的中空型材35A的宽度方向朝向水平方向，但是也可以朝向垂直方向。另外，没必要一定是中空型材。

Claims (16)

1、一种轨道车辆，在轨道车辆的底架的下表面设置有排障装置，其特征在于，

在相对于所述轨道车辆的行驶方向从侧面观察时，所述排障装置在所述行驶方向上隔开间隔的两处被支撑在所述底架的下表面，

所述排障装置包括：冲撞于障碍物的排障构件；置于所述两处中的一处且将所述排障构件以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第一销；连结所述排障构件和所述底架的连结机构；置于所述两处中的另一处且将所述连结机构以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第二销；以及连结所述排障构件与所述连结机构的第三销，

所述第一销以及所述第二销具有相对于所述轨道车辆的行驶方向朝向水平方向的宽度方向的轴线。

2、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述连结机构具备分配构件和与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部，

所述排障构件和所述分配构件由第三销连结，

所述分配构件沿着所述宽度方向，

所述第三销被配置在与所述两个连接部的所述宽度方向中间位置对应的位置上。

3、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述连结机构具备分配构件和与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部，

所述第二销对应于所述各连接部而分别设置，

所述两个连接部与各自对应的所述第二销连结。

4、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述排障构件的下端部位于连结所述第二销和所述第三销的线的延长线上。

5、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

连结所述分配构件和所述排障构件的所述第三销的轴线朝向垂直方向。

6、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述连结机构具备在所述排障构件冲撞于障碍物时崩溃来吸收冲击能量的能量吸收体。

7、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述连结机构具备：分配构件；与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部；以及分别包含于该连接部且在所述排障构件冲撞于障碍物时崩溃来吸收冲击能量的能量吸收体，

所述能量吸收体的前端与隔着间隙结合在所述分配构件上的支撑构件相面对，

结合于所述能量吸收体的后端的杆上结合有负载传递棒，

该负载传递棒在接受所述冲击能量的方向上突出，并贯穿在所述能量吸收体的内部，

所述负载传递棒的前端部通过第四销连结在所述支撑构件上。

8、如权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，

所述排障构件位于所述轨道车辆的前头部，所述连结机构被配置在所述轨道车辆的车轮的车轴的上方。

9、一种排障装置，其可以设置在轨道车辆的底架的下表面，其特征在于，

在相对于所述轨道车辆的行驶方向从侧面观察时，所述排障装置在所述行驶方向上隔开间隔的两处被支撑在所述底架的下表面，

所述排障装置包括：冲撞于障碍物的排障构件；置于所述两处中的一处且将所述排障构件以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第一销；连结所述排障构件和所述底架的连结机构；置于所述两处中的另一处且将所述连结机构以可以转动的方式连结在所述底架的所述下表面上的第二销；以及连结所述排障构件与所述连结机构的第三销，

所述第一销以及所述第二销具有相对于所述轨道车辆的行驶方向朝向水平方向的宽度方向的轴线。

10、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述连结机构具备分配构件和与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部，

所述排障构件和所述分配构件由第三销连结，

所述分配构件沿着所述宽度方向，

所述第三销被配置在与所述两个连接部的所述宽度方向中间位置对应的位置上。

11、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述连结机构具备分配构件和与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部，

所述第二销对应于所述各连接部而分别设置，

所述两个连接部与各自对应的所述第二销连结。

12、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述排障构件的下端部位于连结所述第二销和所述第三销的线的延长线上。

13、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

连结所述分配构件和所述排障构件的所述第三销的轴线朝向垂直方向。

14、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述连结机构具备在所述排障构件冲撞于障碍物时崩溃来吸收冲击能量的能量吸收体。

15、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述连结机构具备：分配构件；与该分配构件相连结且朝向所述行驶方向的两个并列的连接部；以及分别包含于该连接部且在所述排障构件冲撞于障碍物时崩溃来吸收冲击能量的能量吸收体，

所述能量吸收体的前端与隔着间隙结合在所述分配构件上的支撑构件相面对，

结合于所述能量吸收体的后端的杆上结合有负载传递棒，

该负载传递棒在接受所述冲击能量的方向上突出，并贯穿在所述能量吸收体的内部，

所述负载传递棒的前端部通过第四销连结在所述支撑构件上。

16、如权利要求9所述的排障装置，其特征在于，

所述排障构件位于所述轨道车辆的前头部，所述连结机构被配置在所述轨道车辆的车轮的车轴的上方。

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