CN103786741A - 轨道车辆用防爬吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆用防爬吸能装置，由防爬器、吸能体和导向杆组成，在防爬器的前端面横向设置有多个防爬齿，吸能体由外罩板、前安装板、后安装板、多个筋板及吸能材料组成，前安装板和后安装板分别焊接在外罩板的两端形成箱形结构，多个筋板平行排列设置在箱形结构的内腔中，在箱形结构内填充有吸能材料，导向杆的前端部和防爬器固定在前安装板上，导向杆穿过箱形结构的内腔和后安装板并伸出一定长度，导向杆的后端部与支撑板滑动连接。本发明可以防止在受力过程中产生垂向失稳，而且吸能体以外罩板和吸能材料同时塑性变形的复合方式进行吸能，吸能效果更显著，进而最大可能地保证车体完整和人员的安全。

Description

轨道车辆用防爬吸能装置

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆用防爬吸能装置，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

轨道车辆碰撞事故是造成旅客重大伤亡的最主要原因之一，因此，如何提高轨道车辆运行的安全，尽量减少司乘人员及旅客在事故中的伤亡，成为人们普遍关注的问题。特别是现在，随着高铁等高速轨道车辆的迅速发展，车辆运行的安全性就更为突出，碰撞安全问题作为车辆设计中的重要组成部分，成为高速轨道车辆设置的一个重点。

目前国内轨道车辆，为减小车辆发生相互撞击时对于车体结构造成巨大破坏，同时为了减少人员伤亡，通常在车体的前端部设置有防爬器等安全防护装置。当车辆发生碰撞事故时，通过一对防爬齿的相互咬合，使车体之间进行正面冲击，避免出现爬车和倾覆等严重后果，同时，通过设置在头车前端部的吸能装置和车体的塑性变形，吸收巨大的撞击能量，从而最大限度的保证司乘人员和乘客的安全及保证车辆主体结构的完整。以保护司乘从员及旅客的安全。

目前国内轨道车辆安装的防爬装置，普遍采用钢板拼焊的方式，此类型的防爬装置若强度过高，则在列车撞击时，将冲击力仅传给底架，减小了受力面积，从而无法全部吸收冲击能量，车辆易侧翻或倾覆，若强度不足，则易受到垂向载荷的作用，产生垂向失稳，仍会引起车辆爬叠等后果，因此，现有的防爬装置在强度特性和碰撞性能等方面均需要进一步提高。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种轨道车辆用防爬吸能装置，在车辆发生较大的碰撞时，能够通过自身的结构有效吸收撞击能量，起到保护车体和人员的作用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆用防爬吸能装置，由防爬器、吸能体和导向杆组成，在所述防爬器的前端面横向设置有多个防爬齿，所述吸能体由外罩板、前安装板、后安装板、多个筋板及吸能材料组成，所述前安装板和后安装板分别焊接在外罩板的两端形成箱形结构，所述多个筋板平行排列设置在所述箱形结构的内腔中，在所述箱形结构内填充有吸能材料，所述导向杆的前端部和防爬器固定在所述前安装板上，所述导向杆穿过所述箱形结构的内腔和所述后安装板并伸出一定长度，所述导向杆的后端部与支撑板滑动连接。

进一步，所述外罩板由两个U形的槽型钢板焊接而成。

进一步，所述外罩板具有一定锥度，其前端面的面积小于后端面的面积。

进一步，在靠近所述外罩板的前端部位置设置有用于诱导变形的凹槽。

进一步，吸能材料为铝蜂窝或缓冲变形材料。

进一步，所述吸能材料由所述筋板相隔分段设置。

进一步，所述吸能材料用胶粘贴在所述前安装板、后安装板及筋板上。

进一步，所述多个筋板之间的间距相等，或所述多个筋板之间不等距设置。

进一步，在所述筋板的至少两个边上设置有凸沿，在所述外罩板上设置有开口槽，所述凸沿穿过所述开口槽焊接固定。

进一步，所述导向杆为工字钢、或圆管、或方管。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆用防爬吸能装置，与现有技术相比，具有如下优点：

（1）通过加长导向杆的设置，加长了导向杆承受垂向力的承载力臂，增大了承受垂向载荷的能力，每个防爬吸能装置承受的垂向载荷为车辆质量的1/4，保证了碰撞时车辆不会发生爬车现象。另外，也保证防爬吸能装置在受到压缩载荷时，只能沿水平方向向后移动，不会产生弯曲变形，防止偏斜，防止防爬吸能装置在受力过程中产生垂向失稳。

（2）该装置的吸能体采用的是外罩板及吸能材料的复合吸能体结构，发生碰撞后，防爬器沿导向杆向后退，同时压缩吸能体，吸能体以外罩板和内部填充的吸能材料同时塑性变形的复合方式进行吸能，比现有的吸能结构可提高50%以上的吸能量，吸能效果更显著，进而最大可能地保证车体完整和人员的安全。

（3）在外罩板的前端部设置有用于诱导变形的凹槽，可降低碰撞峰值力的数值大小，吸收大量的撞击产生的能量，起到有效保证车体的作用。

附图说明

图1 是本发明防爬吸能装置的外部结构示意图；

图2 是本发明防爬吸能装置的结构爆炸图；

图3 是本发明防爬吸能装置的安装示意图。

如图1至图3所示，防爬器1，吸能体2，导向杆3，防爬齿4，外罩板5，前安装板6，后安装板7，多个筋板8，吸能材料9，安装孔10，凹槽11，凸沿12，开口槽13，支撑板14，安装座15。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明所述的一种轨道车辆用防爬吸能装置，由防爬器1、吸能体2和导向杆3组成。防爬器1位于该装置的最前端，吸能体2与防爬器1连接，在撞击后，防爬器1和吸能体2沿导向杆3移动。

如图2和图3所示，防爬器1安装在车体的最前端，在防爬器1的前端面横向设置有3-5个凹凸相间的防爬齿4，本实施例中，设置4个防爬齿4，，防爬器1采用强度高的铸造件，保证其在撞击时不会变形。两列车发生撞击时，防爬齿4之间能够相互啮合，进而可以防止两个碰撞车辆相互爬越，避免造成车体的损毁及司乘人员的伤亡。

如图2和图3所示，吸能体2由外罩板5、前安装板6、后安装板7、多个筋板8及吸能材料9组成，外罩板5、前安装板6、后安装板7、多个筋板8均采用强度适中的钢板，前安装板6和后安装板7分别焊接在外罩板5的两端形成箱形结构，防爬器1焊接固定在前安装板6上，后安装板7通过其上设置的安装孔10，用螺栓固定在车体底架的安装座15上。

外罩板5由两个U形的槽型钢板焊接而成，这种焊接方式工艺简单，本实施例中，外罩板5的横断面形状优选为方形，且外罩板5具有一定锥度，其前端面的面积小于后端面的面积，这样，在车辆撞击进而压缩外罩板5时，更稳定，需要较小的载荷就可以压溃外罩板5，更有利于撞击能量的释放,从而保证车体的完整。

在发生撞击时，外罩板5会被压缩产生塑性变形，进而吸收撞击时产生的能量，但由于外罩板5材料和结构本身存在一定的不均匀性，在撞击时变形不一定会从前端开始，为了保证外罩板5的塑性变形从最前端开始，在靠近外罩板5的前端部位置设置有用于诱导变形的凹槽11，凹槽11在外罩板5的上表面和下表面各横向设置一个，凹槽11为半圆形。在车辆发生撞击时，由于凹槽11减弱了外罩板5前部的强度，外罩板5会首先在凹槽11处发生塑性变形，这样可以降低碰撞峰值力的数值大小，降低碰撞时加速度的大小，起到有效保护乘客安全和车体客室的作用。

在前安装板6、后安装板7、外罩板5组成的箱形结构的内部设置多个筋板8和吸能材料9，多个筋板8与前安装板6和后安装板7平行排列，筋板8可以设置有3-10个，优选设置6-8个筋板8，本实施例中，设置有7个筋板8。吸能材料可采用铝蜂窝或缓冲变形材料，本实施例中，优选采用铝蜂窝。筋板8将吸能体2的箱形结构的内腔分个8个相互隔开的空间，铝蜂窝也由筋板8相隔而分段设置，铝蜂窝用胶粘贴固定在与筋板8、前安装板6和后安装板7上，避免其在车辆运行和撞击时产生晃动。7个筋板7之间的间距可均匀布置，而更优的方案是多个筋板7之间不等距设置，前面几个筋板7间距稍大，靠后的几个筋板7间距稍小一些。在车辆发生撞撞击时，外罩板5在诱导变形的凹槽11处首先发生塑性变形，随后在每两个筋板7之间都可形成一个叠缩变形，同时内部填充的吸能材料9也会发生塑性变形，吸能体2以外罩板5和内部填充的吸能材料9同时塑性变形的复合方式进行吸能，吸能效果更显著，进而最大可能地保证车体完整和人员的安全。

在每个筋板8的四个边上各设置有一个凸沿12，在外罩板5上相应地设置有开口槽13，凸沿12从外罩板5的开口槽13中穿出，再通过焊接将筋板7和外罩板5固定在一起，焊接工艺简单方便。

导向杆3采用工字钢，或圆管，或方管，或采用钢板焊接的杆状结构，为了增加导向杆3的承载能力，本实施例优选采用工字钢。导向杆3的前端部焊接固定在前安装板6上，导向杆3穿过由外罩板5、前安装板6和后安装板7组成的箱形结构的内腔，并从后安装板7穿出并伸出一定长度L，吸能材料9围绕在导向杆3的周围，导向杆3的后端部与支撑板14滑动连接，在撞击时，导向杆3沿着支撑板14向后移动，支撑板14固定在车体上，或支撑板14本身即为车体的结构件，支撑板14可以保证导向杆3的移动方向。导向杆3向后伸出一定长度L是为了加长导向杆3的承载力臂，导向杆3具有较大的垂向刚度，可承受较大的垂向载荷，进而增大防爬吸能装置承受垂向载荷的能力，每个防爬吸能装置承受的垂向载荷为车辆质量的1/4，保证了碰撞时车辆不会发生爬车现象。另外，导向杆3保证防爬吸能装置在受到压缩载荷时，只能沿水平方向向后移动，不会产生弯曲变形，防止偏斜，防止防爬吸能装置在受力过程中产生垂向失稳。

在车辆发生撞击时，防爬齿4之间相互啮合，在导向杆3的作用下，防爬器1和吸能体2只能沿水平方向向后移动并挤压吸能体2，导向杆3引导车辆正面冲击，使得防爬器1在受到冲击时，不会迅速弹离，保证了车辆撞击时防爬器1的啮合。外罩板5和吸能材料9被压缩产生塑性变形，外罩板5会首先在凹槽11处发生塑性变形，随后在每两个筋板7之间都可形成一个叠缩变形，同时内部填充的吸能材料9也发生塑性变形，吸能体2以外罩板5和内部填充的吸能材料9同时塑性变形的复合方式进行吸能，在载荷将吸能体2压溃的过程中，能量得到释放,从而保证车体的完整及人员的安全。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆用防爬吸能装置，由防爬器、吸能体和导向杆组成，在所述防爬器的前端面横向设置有多个防爬齿，其特征在于：所述吸能体由外罩板、前安装板、后安装板、多个筋板及吸能材料组成，所述前安装板和后安装板分别焊接在外罩板的两端形成箱形结构，所述多个筋板平行排列设置在所述箱形结构的内腔中，在所述箱形结构内填充有吸能材料，所述导向杆的前端部和防爬器固定在所述前安装板上，所述导向杆穿过所述箱形结构的内腔和所述后安装板并伸出一定长度，所述导向杆的后端部与支撑板滑动连接。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述外罩板由两个U形的槽型钢板焊接而成。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述外罩板具有一定锥度，其前端面的面积小于后端面的面积。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：在靠近所述外罩板的前端部位置设置有用于诱导变形的凹槽。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：吸能材料为铝蜂窝或缓冲变形材料。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述吸能材料由所述筋板相隔分段设置。

7.根据权利要求5所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述吸能材料用胶粘贴在所述前安装板、后安装板及筋板上。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述多个筋板之间的间距相等，或所述多个筋板之间不等距设置。

9.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：在所述筋板的至少两个边上设置有凸沿，在所述外罩板上设置有开口槽，所述凸沿穿过所述开口槽焊接固定。

10.根据权利要求1所述的轨道车辆用防爬吸能装置，其特征在于：所述导向杆为工字钢、或圆管、或方管。

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