CN105109512A - 一种轨道车辆及其头车排障件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道车辆及其头车排障件，所述头车排障件设置在头车排障装置的导流板内部，包括与所述导流板的前端内面相连的前端架，以及与所述前端架的两侧相连的纵梁，所述前端架的两侧具有由前至后向外倾斜的侧边，所述侧边通过连接件与同侧的所述纵梁连接，所述连接件偏离纵向延伸；当纵向冲击载荷过大而剪断所述连接件时，所述前端架以其两侧边沿所述纵梁后移。在清扫障碍物或者列车发生碰撞时，如果撞击力超过排障件的最大载荷值，连接件会因承受过大的剪切力而被剪断，前端骨架会以其两侧边沿纵梁后移，为安装在头车前端的吸能部件释放空间，以保证吸能部件有效吸收撞击的能量，提高车辆的被动安全性，避免发生爬车或者脱轨等事故。

Description

一种轨道车辆及其头车排障件

技术领域

本发明涉及车辆安全技术领域，特别是涉及一种轨道车辆及其头车排障件。

背景技术

目前，随着轨道车辆运营速度逐步提升，列车被动安全设计越来越受到重视。其中，为保证列车的正常行车安全，往往在高速动车组等快速列车的头车前端底部设置排障件，以清除轨道上的障碍物。

目前，在排障件的传统设计过程中，往往仅考虑其清除轨道面上障碍物的能力，因此，在针对不同速度等级列车进行排障结构设计时，人们对其排障能力的下限值均有明确要求，而对其上限值要求并不明确。但是，当轨道障碍物过大或者两列车发生碰撞时，如果轨道车辆头车前端排障件刚度过大(即所承受的最大载荷力过大)，会导致头车前端断面刚度的垂向分布失衡，降低动车组前端吸能结构的吸能特性，进而增大列车爬车、脱轨等风险。因此，需要对头车前端排障器的结构刚度进行控制，以提高列车运营的安全性。

因此，如何设计一种轨道车辆的头车排障件，以提高列车运营的安全性，避免发生碰撞事故时因排障件阻碍而无法有效吸收撞击能量导致的爬车、脱轨等风险，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆及其头车排障件，在发生碰撞事故时，排障件能够及时后移，以便为头车的吸能部件释放空间，保证吸能部件的吸能特性，进而提高车辆的被动安全性，防止发生爬车或者脱轨等安全事故。

为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆的头车排障件，设置在头车排障装置的导流板内部，包括与所述导流板的前端内面相连的前端架，以及与所述前端架的两侧相连的纵梁，所述前端架的两侧具有由前至后向外倾斜的侧边，所述侧边通过连接件与同侧的所述纵梁连接，所述连接件偏离纵向延伸；当纵向冲击载荷过大而剪断所述连接件时，所述前端架以其两侧边沿所述纵梁后移。

本发明的头车排障件，前端骨架和纵梁采用连接件进行连接，由于连接件偏离纵向延伸，则在清扫障碍物或者列车发生碰撞时，如果排障件所承受的撞击力超过其所能够承受的最大载荷值，连接件会因承受过大的剪切力而被剪断，导致前端骨架与纵梁的连接失效；此时，前端骨架会以其两侧边沿纵梁后移，进而为安装在头车前端的吸能部件释放空间，以保证吸能部件有效吸收撞击的能量，最终提高车辆的被动安全性，避免发生爬车或者脱轨等重大安全事故。

可选地，所述侧边以其尾部弯折形成纵向延伸的连接部，所述连接部具有用于安装所述连接件的连接孔。

可选地，所述前端架还包括连接在两所述侧边之间的支撑梁。

可选地，所述纵梁内侧的横截面呈C型，以形成供所述侧边后移的滑动轨道。

可选地，所述连接件沿横向延伸。

可选地，包括多个所述连接件，各所述连接件在垂向上间隔排布。

可选地，所述纵梁由顶板、底板、外侧板以及内侧板组焊而成，所述侧边与所述内侧板相连，所述顶板和底板的内侧均突出所述内侧板设置，以形成所述C型的横截面。

可选地，所述顶板上设有安装吊座，所述安装吊座用于与头车的底部相连。

可选地，还包括安装板，所述安装板连接在两所述纵梁的尾部，所述安装板用于与头车的车体相连。

本发明还提供一种轨道车辆，包括头车排障装置，所述头车排障装置包括导流板和设置在所述导流板内部的头车排障件，所述头车排障件为上述任一项所述的头车排障件。

由于本发明的轨道车辆具有上述任一项所述的头车排障件，故上述任一项所述的头车排障件所产生的技术效果均适用于本发明的轨道车辆，此处不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供轨道车辆的头车排障件在一种具体实施方式中的立体结构示意图；

图2为图1所示头车排障件的俯视图；

图3为图2中A-A方向的剖面图。

图1-3中：

前端架1、侧边11、连接部111、纵梁2、顶板21、底板22、外侧板23、倾斜部231、平直部232、内侧板24、连接件3、安装吊座4、安装板5

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轨道车辆及其头车排障件，在发生碰撞事故时，排障件能够及时后移，以便为头车的吸能部件释放空间，保证吸能部件的吸能特性，进而提高车辆的被动安全性，防止发生爬车或者脱轨等安全事故。

轨道车辆通常设有头车排障装置，以清除轨道上的障碍物，保证列车的正常行车安全。所述头车排障装置包括导流板和设置在导流板内部的头车排障件，所述头车排障件具有较高的强度，相当于支撑导流板的内部骨架，以支撑导流板，同时构成主要的排障部件。

以下结合附图和具体实施例，对本发明的头车排障件进行具体说明，以便本领域技术人员更加准确地理解本发明。

为便于描述，本文采用列车中常用的基本方位对方向进行定义，以平行于列车运行的方向为纵向，在纵向上，处于列车运行前方的方向为前，处于列车运行方向后方的方向为后；在平行于轨道面内，垂直于纵向的方向为横向，在横向上，沿列车运行方向看，处于左侧的方向为左，处于右侧的方向为右；垂直于轨道面的方向为垂向，在垂向上，靠近轨道面的方向为下，远离轨道面的方向为上。

本发明提供了一种轨道车辆的头车排障件，设置在导流板的内部，构成导流板的内部骨架。导流板整体上可以近似“V”形设置，其外形与头车司机室的弧度相匹配，以便安装于司机室底部；导流板具有空气导流的功能，以满足头车良好的空气动力学性能，并具有一定的排障能力，以清除轨道上的障碍物。

所述头车排障件构成导流板的内部骨架，主要包括前端架1和纵梁2，支撑于导流板的内部，构成整个头车排障装置的主体。前端架1是指连接于导流板前端内面的骨架，以支撑导流板的前端；纵梁2连接在前端架的两侧，基本上沿车体的纵向延伸，即由前至后在整个导流板的长度方向上延伸，以支撑导流板的两侧。

其中，前端架1与导流板的前端内面相匹配，整体上近似V形设置，具有两侧边11，两所述侧边11由前至后向外倾斜地延伸，如图1和图2所示，则前端架1的两侧边11分别与同侧的纵梁2连接；侧边11可以通过连接件3与其同侧的纵梁2连接，以便将整个前端架1与两侧的纵梁2连接成一个整体结构的内部骨架，对导流板进行支撑。

具体地，连接件3可以为螺栓或者铆钉、销钉等结构，连接件3可以在偏离纵向的方向上延伸，当车体受到纵向冲击载荷时，前端架1与纵梁2之间存在纵向相对运动的趋势，连接件3便会承受剪切力。

因此，在车辆运行过程中，如果在清扫障碍物或者列车发生碰撞时，整个头车排障件所承受的撞击力有可能超过连接件3的剪切力上限，导致连接件3被剪断；此时，前端架1与纵梁2之间的连接将失效，相应的，在撞击力的作用下，前端架1的两侧边11将沿纵梁2向后滑动，使得整个前端架1后移，将头车排障件的前端空间释放，供头车前端的吸能部件使用，以有效吸收撞击能，避免因能量过大而引起爬车或者脱轨等重大安全事故。

所述头车前端的吸能部件包括吸能防爬器、薄壁吸能构件等，通常安装在司机室的气密墙上，或者与本申请的头车排障件的后端处于同一纵向垂面内的其他板体上。

同时，在头车排障件的一种连接方式中，其后端可以与司机室的气密墙连接；此时，头车上的吸能部件恰好部分或者全部处于头车排障件的上方，由于吸能部件在进行吸能处理时所需的行程空间较大，如果头车排障件的刚度过大，则可能影响吸能部件的吸能特性，进而无法有效吸收碰撞能，最终导致爬车或者脱轨等安全事故。

针对上述情况，本发明将前端架1与纵梁2之间采用连接件3进行连接，以形成一个内部骨架，对导流板进行支撑，满足排障的需求；同时将连接件3设置在与纵向冲击载荷呈一定角度的位置，使得连接件3承受纵向冲击载荷的剪切，当纵向冲击载荷过大时便会将连接件3剪断，使得前端架1与纵梁2脱离连接，则前端架1能够后移，为其上方的吸能部件释放空间，保证吸能的有效性，提高车辆的被动安全性。

进一步，前端架1的侧边11的尾部可以弯折设置，进而形成纵向延伸的连接部111，侧边11以其连接部111与纵梁2相连，则连接部111能够与纵梁2相贴合，便于连接件3的安装。更为重要的是，当连接件3被剪断时，连接部111可以贴着纵梁2的内面向后移动，以便整个前端架1稳定地后移，避免前端架1和纵梁2相脱离，进而保证整个头车排障件可靠地向后移动，为吸能部件释放空间。

再者，为提高前端架1的稳定性，本发明的前端架1还可以包括支撑梁12，支撑梁12可以连接在两侧边11之间，具体可以为两侧边11的尾部；支撑梁12还可以横向延伸，构成整个前端架1的横梁，以便有效地提高前端架1的结构稳定性，进而使得前端架1更好地支撑导流板。

更进一步，可以结合图3，本发明的纵梁2可以内侧的横截面设置为类似C型的结构，则C型槽道可以构成侧边11后移时的滑动轨道。当纵梁2的内侧面设置为C型时，C型的两侧壁可以分别构成纵梁2的顶壁和底壁，C型的内凹的部分可以构成纵梁2的内壁面，即可以将整个侧边11伸入C型的槽内，则C型的两侧壁可以对侧边11进行限位，而侧边11可以与C型的内壁连接；当侧边11与C型内壁之间的连接件3被剪断时，在向后的纵向冲击载荷作用下，侧边11受到C型结构两侧壁的限制而沿C型的槽道向后移动，进而带动整个前端架1后移，为吸能部件释放空间。

所述纵梁2的内侧横截面呈C型设置是指，纵梁2的内侧形成类似C型的横截面，如上所述，C型的顶部和底部可以分别构成纵梁2的顶壁和底壁，而中间部分可以构成纵梁2的内侧面，并以中间部分与侧边11相连。显然，纵梁2内侧的各个部分可以单独设置，只要能够形成C型的截面即可；各个部分通常可以平直设置，而不必设置为弯曲的弧线结构，即只是大体上呈C型。

如图3所示，在一种具体设置方式中，连接件3可以沿横向延伸，则纵向冲击载荷沿垂直于连接件3的方向作用于所述连接件3，整个纵向冲击载荷完成构成连接件3的垂向剪切力，对连接件3的剪切作用较大，当纵向冲击载荷过大时，能够快速剪断连接件3，使得前端架1沿纵梁2后移，为吸能部件释放空间，起到快速保护作用。

还可以设置若干连接件3，例如，可以设置三个或者三个以上的连接件3，并将各个连接件3在垂向上间隔排布，从而将侧边11与纵梁2可靠地连接，避免因连接件3受到的剪切力过大而影响正常的排障。

也就是说，可以通过调整连接件3的抗剪强度以及个数对头车排障件的整体强度进行调节，以便兼顾排障可靠性以及吸能空间的有效性。一方面，可以设置多个连接件3实现前端架1与纵梁2的连接，保证整个头车排障件的强度能够满足排障要求；另一方面，连接件3可以横向延伸，则碰撞产生的纵向冲击载荷可以全部构成连接件3的剪切力，以便快速剪断连接件3，使得前端架1沿纵梁2后移，以释放吸能空间，提高被动安全性能。

更为具体地，纵梁2可以设置为类似箱型的结构，具体可以包括顶板21、底板22、外侧板23和内侧板24，四者可以组焊构成箱型结构的纵梁2。外侧板23和内侧板24均可以沿纵向延伸，构成整个纵梁2的主体结构；顶板21盖合在外侧板23和内侧板24的上方，以便将两者的顶部封装；底板22封装在外侧板23和内侧板24的下方，将两者的下方固定。

同时，可以将顶板21和底板22的内侧突出内侧板24设置，则内侧板24可以与顶板21的突出部、底板22的突出部相互围合，以形成上述C型的内侧横截面。顶板21的突出部构成C型的顶壁，底板22的突出部构成C型的底壁，内侧板24构成C型的中间部分。

此外，外侧板23可以组焊形成折弯结构，即外侧板23可以包括倾斜部231和平直部232，倾斜部231在由前至后的方向上向外倾斜，以便其前端搭接于侧边11的外部，后端与所述平直部232焊接，平直部232基本上沿纵向延伸，隔挡在内侧板24的外部，用以保护内侧板24，如图1和图2所示。

当外侧板23采用上述结构设置时，外侧板23的前端可以与顶板21和底板22相互配合，具体可以通过倾斜部231和平直部232与顶板21、底板22组焊而成，以形成与前端架1的侧边11相配合的结构，可以对侧边11起到一定的限位作用，与侧边11的外壁相互配合，便于侧边11在连接件3被剪断时能够沿纵梁2后移。

可以理解，纵梁2还可以采用其他结构，例如可以采用铝板组焊形成简单的梁柱状结构。

还可以理解，纵梁2上供侧边11滑动的轨道不限于上述C型结构，例如，可以在纵梁2的内侧面加工处一个凹槽，可以为工字槽或者其他形状的凹槽，然后将侧边11的尾部嵌插在所述凹槽中，则当连接件3被剪断时，侧边11便会沿凹槽后移，纵梁2内侧面上的凹槽就构成了侧边11的滑动轨道。

或者，还可以对侧边11的尾部进行加工，以形成卡箍或者定位凸起等结构，以卡合于纵梁2的内侧面。在连接件3有效时，侧边11与纵梁2通过连接件3进行连接；当连接件3被剪断时，侧边11以其卡箍或者定位凸起等连接结构与纵梁2连接，则纵梁2的顶边和/或底边构成侧边11的滑动轨道，侧边11可以其卡箍等沿侧边11移动。

在上述基础上，本发明还可以包括安装吊座4，如图1和图2所示，可以在纵梁2的顶板21上设置连接吊座，以便通过连接吊座与头车的底部相连，具体可以为头车的底架。

本发明进一步可以包括安装板5，即在两纵梁2之间可以连接一个安装板5，且安装板5具体可以安装在两纵梁2的尾部。如图1和图2所示，安装板5可以沿横向延伸，并以其处于横向两端的端部与两侧的纵梁2连接。安装时，安装板5可以与头车的车体连接，车体的具体结构可以为司机室的气密墙，或者与其他端墙连接。

为实现连接，可以在安装吊座4以及安装板5上设置连接孔，例如螺栓孔、销孔等；这种可拆卸的连接方式便于调节头车排障件距轨道面的高度，以便更好地起到排障作用。

其中，前端架1可以采用槽钢组焊而成，且可以设置为横向对称结构；相应地，纵梁2可以对称地设置在前端架1的两侧，如图1和图2所示。

当然，本领域技术人员完全可以根据安装需求选择其他的连接方式实现头车排障件的定位，不限于上述方式，此处可以根据现有技术进行改进，在此不再赘述。

需要说明的是，由于本文所述的头车排障件安装在导流板的内部，故本文所述的内外以导流板所包围空间的中心为参照，在平行于轨道面的平面内，靠近所述中心的方向为内，远离所述中心的方向为外。

本发明还提供了一种轨道车辆，包括头车排障装置，该头车排障装置包括导流板和安装在导流板内部的头车排障件，所述头车排障件可以为上述的头车排障件，以便对整个头车排障装置的刚度进行有效控制，使其在满足自身清障能力的基础上，降低车辆在碰撞事故发生时因刚度过大而限缩吸能部件的吸能空间，导致无法有效吸收撞击能而产生的爬车、脱轨等安全事故。

所述轨道车辆具体可以为低速轨道车辆，尤其适用于高速动车组列车。

进一步说明的是，轨道车辆的种类较多，各种轨道车辆的头车部件较为繁杂，且各部件的结构较为复杂，本文中仅以其头车排障件进行了详细说明，其他未尽之处烦请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的轨道车辆及其头车排障件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆的头车排障件，设置在头车排障装置的导流板内部，包括与所述导流板的前端内面相连的前端架(1)，以及与所述前端架(1)的两侧相连的纵梁(2)，其特征在于，

所述前端架(1)的两侧具有由前至后向外倾斜的侧边(11)，所述侧边(11)通过连接件(3)与同侧的所述纵梁(2)连接，所述连接件(3)偏离纵向延伸；当纵向冲击载荷过大而剪断所述连接件(3)时，所述前端架(1)以其两侧边(11)沿所述纵梁(2)后移。

2.如权利要求1所述的头车排障件，其特征在于，所述侧边(11)以其尾部弯折形成纵向延伸的连接部(111)，所述连接部(111)具有用于安装所述连接件(3)的连接孔。

3.如权利要求2所述的头车排障件，其特征在于，所述前端架(1)还包括连接在两所述侧边(11)之间的支撑梁(12)。

4.如权利要求1-3任一项所述的头车排障件，其特征在于，所述纵梁(2)内侧的横截面呈C型，以形成供所述侧边(11)后移的滑动轨道。

5.如权利要求4所述的头车排障件，其特征在于，所述连接件(3)沿横向延伸。

6.如权利要求5所述的头车排障件，其特征在于，包括多个所述连接件(3)，各所述连接件(3)在垂向上间隔排布。

7.如权利要求4所述的头车排障件，其特征在于，所述纵梁(2)由顶板(21)、底板(22)、外侧板(23)以及内侧板(24)组焊而成，所述侧边(11)与所述内侧板(24)相连，所述顶板(21)和底板(22)的内侧均突出所述内侧板(24)设置，以形成所述C型的横截面。

8.如权利要求7所述的头车排障件，其特征在于，所述顶板(21)上设有安装吊座(4)，所述安装吊座(4)用于与头车的底部相连。

9.如权利要求8所述的头车排障件，其特征在于，还包括安装板(5)，所述安装板(5)连接在两所述纵梁(2)的尾部，所述安装板(5)用于与头车的车体相连。

10.一种轨道车辆，包括头车排障装置，所述头车排障装置包括导流板和设置在所述导流板内部的头车排障件，其特征在于，所述头车排障件为上述权利要求1-9任一项所述的头车排障件。