CN103909948A - 轨道车辆吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道车辆吸能装置，包括防爬器、底梁和多根吸能单元梁；防爬器与所述底梁均呈横向设置，吸能单元梁呈纵向且间隔排列在防爬器与底梁之间；吸能单元梁一端与防爬器之间以及所述吸能单元梁另一端与底梁之间均可拆卸地连接；吸能单元梁上沿长度方向间隔设置有多个用于使得吸能单元梁在受压时能先产生塑性变形的诱导部。本发明的吸能装置中吸能单元梁作为主要吸能部件产生塑性变形，在充分吸能的过程中可控有序地发生塑性变形，将吸能单元梁或者吸能装置拆下后可通过修复设备进行修复或者将其替换成新的吸能结构，大大减少了车体维修成本，提高了吸能装置的使用寿命，减少了浪费，降低了轨道车辆的维护费用。

Description

轨道车辆吸能装置

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术，尤其涉及一种轨道车辆吸能装置。

背景技术

随着我国城市化进程的加速，轨道交通在城市交通运输中的重要性也日益突出，轨道车辆的安全性能，尤其是突发事故下的被动防护性能越来越受到人们的关注。列车的碰撞能量主要集中在头车部分，而耐撞击结构实际上是通过在碰撞过程中吸收能量而自身产生局部变形的结构。

现有的技术方案如下：

图1为传统的轨道车辆的吸能装置，该吸能装置为左右对称结构，以一侧结构为例进行说明。该吸能装置主要包括：纵梁组成1、防爬器组成2、底板3、边梁组成4、横梁组成5；其中纵梁组成1包括：一个U形梁和一个覆盖于该U形梁开口上的盖板，最终形成一个方形梁用来承担纵向力；防爬器组成2包括：防爬器21以及压馈管22；横梁组成5包括：两个较短的第一横梁51和一个较长的第二横梁52，通过三根横梁包括两根第一横梁51和一根第二横梁52将纵梁组成1以及防爬器组成2焊接到一起，两边梁组成4分别设置在横梁组成5两端，纵梁组成1、防爬器组成2、边梁组成4、横梁组成5均焊接在底板3上面，共同形成一个吸能结构。

上述吸能装置可以为两个、并可设置在司机室与车厢之间，其中横梁组成5通过螺栓连接在车厢的车体底架上，并使两吸能装置的防爬器彼此靠近，防爬器21前端具有齿槽，两防爬器的齿槽在高度上的位置彼此交错，当两车厢碰撞时，齿槽能彼此咬合从而防止车厢向上爬，进而将碰撞能量传递到吸能装置上，防爬器组成2在碰撞的过程中通过压馈管22变形起到吸能作用。

由于上述吸能装置各组成件之间均焊接，当碰撞能量不是很大或者仅仅在局部受力时，吸能装置可能产生局部变形，但是变形后的吸能装置吸能作用会相应减弱，为了降低安全隐患，需要更换新产品或进行修复；但是，由于这种结构性破坏变形不规则，整体修复起来十分困难，难以实现，现有技术中一般采取换新的吸能装置的方式，大大增加了维护成本。

发明内容

本发明提供一种轨道车辆吸能装置，用于克服现有技术中的缺陷，提高了吸能部件的可更换性，提高了吸能装置的使用寿命、节约维护成本。

本发明提供一种轨道车辆吸能装置，该吸能装置包括防爬器、底梁和多根吸能单元梁；

所述防爬器与所述底梁均呈横向延伸，所述吸能单元梁呈纵向且间隔排列在所述防爬器与底梁之间；

所述吸能单元梁的一端与所述防爬器之间、以及所述吸能单元梁的另一端与所述底梁之间均可拆卸地连接；

所述吸能单元梁上沿长度方向间隔设置有多个用于使得所述吸能单元梁在受压时能先产生塑性变形的诱导部。

本发明提供的轨道车辆吸能装置，在车厢之间发生碰撞时，吸能单元梁作为主要吸能部件产生塑性变形，吸能单元梁受压后在诱导部产生塑性变形，相邻两诱导部之间的吸能单元梁随诱导部变形后逐渐层层折叠，吸能装置在充分吸能的过程中可控有序地发生塑性变形，为驾驶员提供了安全空间，且每根吸能单元梁上的诱导部均能充分发挥吸能作用；在维修吸能装置时只需要将连接在底梁与防爬器之间产生变形的吸能单元梁更换掉即可，且当需要提高其吸收能量时可以只增加吸能单元梁的数量及其排布；大大节约了维修成本，提高了吸能装置的使用寿命，减少了浪费，降低了轨道车辆的维护费用。

附图说明

图1为现有技术中吸能装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的吸能装置的主视图；

图3为本发明实施例一提供的吸能装置中去掉两侧端盖板后的内部结构立体图一；

图4为本发明实施例一提供的吸能装置中去掉两侧端盖板后的内部立体图二；

图5为本发明实施例二提供的吸能单元梁的主视图一；

图6为图5中沿A-A向剖视图；

图7为本发明实施例二提供的吸能单元梁的主视图二；

图8为图7中沿B-B向剖视图；

图9为本发明实施例三提供的吸能单元梁的主视图一；

图10为图9的俯视图；

图11为图9中沿C-C向剖视图；

图12为本发明实施例三提供的吸能单元梁的主视图二；

图13为图12的俯视图；

图14为图12中沿D-D向剖视图；

图15为本发明实施例四中的吸能单元梁的立体图；

图16为本发明实施例四中的吸能单元梁的主视图；

图17为图16中沿E-E向剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图2-4所示，本发明提供一种轨道车辆吸能装置，该吸能装置包括防爬器21、底梁6和多根吸能单元梁7；防爬器21与底梁7均呈横向设置，吸能单元梁7呈纵向且间隔排列在防爬器21与底梁7之间；吸能单元梁7一端与防爬器21之间以及吸能单元梁7另一端与底梁6之间均可拆卸地连接；吸能单元梁7上沿长度方向间隔设置有多个用于使得吸能单元梁7在受压时能先产生塑性变形的诱导部8。

本发明提供的轨道车辆吸能装置，在车厢之间发生碰撞时，吸能单元梁作为主要吸能部件产生塑性变形，吸能单元梁受压后在诱导部产生塑性变形，相邻两诱导部之间的吸能单元梁随诱导部变形后逐渐层层折叠，吸能装置在充分吸能的过程中可控有序地发生塑性变形，为驾驶员提供了安全空间，且每根吸能单元梁上的诱导部均能充分发挥吸能作用；在维修吸能装置时只需要将连接在底梁与防爬器之间产生变形的吸能单元梁更换掉即可，且当需要提高其吸收能量时可以只增加吸能单元梁的数量及其排布；大大节约了维修成本，提高了吸能装置的使用寿命，减少了浪费，降低了轨道车辆的维护费用。

当列车发生碰撞事故时，首先由车钩缓冲装置吸收能量，其次司机室端底架吸能装置可以将剩余能量通过压溃变形来消耗吸收，在吸能单元梁上预设了一些诱导部，由于在碰撞过程中，吸能装置主要受压力载荷，具体制作时，可使诱导部的抗压强度小于两诱导部之间的吸能单元梁的抗压强度，具体可通过减小诱导部横截面面积、改变诱导部横截面形状或改变诱导部材质等方式来实现，上述实现方式均是将诱导部与吸能单元梁进行比较来说明的；碰撞产生的能量在单元梁的薄弱区域即诱导部上首先产生塑性变形，随着碰撞的进行塑性变形不断叠加从而将碰撞产生的能量转化为塑性变形消耗了。这样，就可以控制吸能单元梁在碰撞过程中产生塑性变形时只能在诱导部产生塑性变形；由于诱导部的存在使塑性变形沿着预期目标进行，这也就为驾驶员提供了安全空间。在修复吸能装置时只需要将连接车体底架的螺栓拆卸就能够实现其更换，且当需要提高其吸收能量时可以只增加吸能单元梁的数量及其排布。

本实施例中，为了方便连接吸能单元梁7，在防爬器21底部间隔设有多个方管22，方管22底部焊接有连接板23，吸能单元梁7端部通过螺栓与连接板23固定，底梁6包括底板61和扣设在底板61上的C形型材62，两者之间焊接，底板61及C形型材62上垂直方向穿设有螺栓，用于连接底梁6与车架；C形型材62两侧壁上穿设有螺栓，用于连接吸能单元梁与底梁；上述结构的底梁，强度较大，同时又方便连接吸能单元梁与车架。

作为实施例一的优选方式，在底梁6两端分别设置有侧梁9；侧梁9底端与底梁6连接，侧梁9顶部具有一弯折部91，弯折部91与侧梁9之间所成的角度为钝角；弯折部9顶端靠近防爬器21，且弯折部9顶端抵触在与其临近的吸能单元梁7顶部；侧梁9、弯折部91、底梁6以及临近侧梁9的吸能单元梁7之间能围设成四边形；侧梁9的结构与吸能单元梁7的结构相同；侧梁9上沿长度方向间隔设置有多个用于使得吸能单元梁9在受压时能先产生塑性变形的诱导部8。

在底梁两端设置辅助吸能变形的侧梁9，图2-4中侧梁9为C形型材，诱导部8为设在C形型材两侧壁上的圆形孔，侧梁9底部与底梁固定连接或可拆卸连接，弯折部顶部抵触在半圆板10上，半圆板10设置防爬器21两端，且弯折部91靠近连接板23，提高了整体结构稳定性的同时侧梁9的折弯更容易使其随着吸能单元梁的吸能而变形；

弯折部91与侧梁9之间所成的角度为钝角。钝角保证弯折部顶端能抵触在临近它的吸能单元梁上。这里的抵触也可以理解为紧密贴合，主要作用在于当弯折部91受压向靠近底梁6方向发生变形时，使得弯折部91始终抵触在靠近它的吸能单元梁上，并沿吸能单元梁的长度方向移动，待弯折部91与侧梁9之间的角度变成90度时，主要是侧梁9受压力产生变形，此时，弯折部91抵触在靠近它的吸能单元梁上，防止侧梁9向吸能单元梁所在方向倾斜，避免侧梁9失去吸能作用以及减弱吸能装置整体结构的稳定性。

吸能单元梁7变形时，弯折部91随半圆板10而向靠近底梁6的方向移动，并沿弯折处产生塑性变形，待吸能单元梁7更进一步变形，顶部的弯折部91向内弯折并完全弯折于侧梁9与临近该侧梁9的吸能单元梁7之间时，通过侧梁9产生变形吸能；进一步增加了吸能装置的吸能量。在方管22以及连接板23共同形成的结构上设盖板24，盖板24以满足司机室设备的安装。其中吸能单元梁可采用铝型材或钢板挤压成型，它的厚度可以根据吸能大小的要求变化。

实施例二

如图5-8所示，作为实施例一的优选方式，诱导部8包括至少一个设置在吸能单元梁7上的吸能孔81，和/或至少一个设置在吸能单元梁7上的吸能槽82。

图5、图6中所示的诱导部8是设在吸能单元梁7上的吸能孔81；通过吸能孔81的设置从而相对于吸能单元梁8而言减小了诱导部8的横截面积和横截面的形状，使得诱导部8处的抗压强度小于吸能单元梁8的抗压强度，结构简单，易于制作。吸能孔81的具体形状和数量在此不限，可以是直线形、曲线形、十字形或Z字形等。

本实施例中吸能单元梁7采用圆钢，吸能孔81呈直线形，每两个吸能孔81形成一个诱导部8，该两个吸能孔81垂直交叉布置，且位于吸能单元梁7的同一横截面上；当然也可以说是一个吸能孔81，呈十字形；当吸能单元梁7的横截面呈实心状，且面积较大时，吸能孔81布置于吸能单元梁7的同一横截面上，更容易使得吸能单元梁在该横截面处产生变形，增强吸能单元梁7在诱导部8处弯折的可控性。

图7、图8中所示的诱导部是设在吸能单元梁7上的吸能槽82；通过吸能槽81的设置从而相对于吸能单元梁8而言减小了诱导部8的横截面积和横截面的形状，使得诱导部8处的抗压强度小于吸能单元梁8的抗压强度，结构简单，易于制作。

本实施例中吸能单元梁7采用钢板，吸能槽82交替设置在钢板的上、下两侧面上，有利于吸能单元梁7在内外两个方向交替弯折，形成Z形，吸能更加充分。

实施例三

如图9-14所示，作为实施例二的优选实施方式，诱导部8包括两个以上吸能孔81；吸能孔81沿吸能单元梁7的横截面所在位置布置。

当吸能单元梁7横截面形状较复杂时，比如采用C形型材或H形型材时，单个吸能孔81或仅仅靠吸能孔81的形状就不足以形成可控性较高的诱导部，就需要通过多个吸能孔81的具体布置才能完成诱导部的设置，下面以这两种具体型钢为例对诱导部的设置进行详细说明：

图9-11中所示为C形型材作为吸能单元梁7，五个吸能孔81围绕C形型材的一周设置形成一个诱导部，其中位于顶壁上的三个吸能孔81呈圆形，位于两侧壁上的吸能孔81为长圆孔，上述五个吸能孔的中心线的连线位于吸能单元梁7的同一横截面上。

图12-14中所示为H形型材或工字钢作为吸能单元梁7，五个吸能孔81围绕H形型材的一周设置形成一个诱导部，其中位于上翼71的两个吸能孔81和位于下翼72上的两个吸能孔81均呈圆形，位于中间的腹板73上的吸能孔81为长圆孔，上述五个吸能孔的中心线的连线位于吸能单元梁7的同一横截面上。

实施例四

作为实施例三的优选方式，如图15-17所示，吸能单元梁7为方形梁，吸能单元梁7的横截面呈中空的方形，吸能孔81绕方形梁的一周布置，且吸能孔81之间的连线位于方形梁的横截面上。

方形梁可以采用成型的方形钢管，也可以采用两个C形型材开口相对组焊而成，本实施例中采用后者，吸能单元梁7自身的强度相对更高。

方形梁外形规整，易于吸能孔的加工，此外方形梁壁较薄，减轻吸能装置自重，减少车辆承载量。

在上述实施例的基础上，为了避免夹角处受力集中，使得吸能单元梁7在吸能过程中在诱导部处产生断裂，将吸能孔81和吸能槽82的内壁面均设置呈过渡曲面状。吸能孔81可以是圆形、椭圆形、长圆形或其他不规则封闭曲线形，吸能槽82可以是弧形或其他不规则半封闭曲线形。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种轨道车辆吸能装置，其特征在于：

该吸能装置包括防爬器、底梁和多根吸能单元梁；

所述防爬器与所述底梁均呈横向延伸，所述吸能单元梁呈纵向且间隔排列在所述防爬器与底梁之间；

所述吸能单元梁的一端与所述防爬器之间、以及所述吸能单元梁的另一端与所述底梁之间均可拆卸地连接；

所述吸能单元梁上沿长度方向间隔设置有多个用于使得所述吸能单元梁在受压时能先产生塑性变形的诱导部。

2.根据权利1所述的轨道车辆吸能装置，其特征在于：

所述诱导部包括至少一个设置在所述吸能单元梁上的吸能孔，

和/或至少一个设置在所述吸能单元梁上的吸能槽。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆吸能装置，其特征在于：

所述吸能孔和所述吸能槽的内壁面均呈过渡曲面状。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆吸能装置，其特征在于：

所述诱导部包括两个以上所述吸能孔；

所述吸能孔沿所述吸能单元梁的横截面所在位置布置。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆吸能装置，其特征在于：

所述吸能单元梁为方形梁，所述吸能孔绕所述方形梁的一周布置，且所述吸能孔之间的连线位于所述方形梁的横截面上。

6.根据权利要求1-5任一所述的轨道车辆吸能装置，其特征在于：

所述底梁两端分别设置有侧梁；

所述侧梁底端与所述底梁连接；

所述侧梁顶部具有一弯折部，所述弯折部与所述侧梁之间所成的角度为钝角；所述弯折部顶端靠近所述防爬器，且抵触在临近的所述吸能单元梁顶部；

所述弯折部、侧梁、底梁以及临近所述侧梁的吸能单元梁之间能围设成四边形；

所述侧梁上沿长度方向间隔设置有多个用于使得所述吸能单元梁在受压时能先产生塑性变形的诱导部。