CN105966417B - 轨道车辆用导向式防爬吸能装置及具有该装置的轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆用导向式防爬吸能装置，包括防爬导向组件和吸能组件，防爬导向组件前端设有防爬齿，防爬导向组件包括前挡板、两件固定于前挡板两侧的纵向导向件、两件固定于车体底架以导向和横向承载的纵向导轨以及顶部固定于车体底架以垂向承载的后挡板，防爬齿设于前挡板的前部，后挡板平行设置于前挡板后方，导轨前端穿过后挡板并固接，导向件后端无缝插设于相应导轨内，前挡板、后挡板以及两件导向件之间围成一空腔，吸能组件嵌设于空腔内，其两端分别固定于前挡板和后挡板上。本发明结构简单，安装方便，具有垂向和横向承载能力，纵向冲击方向能发生有序可控的塑性变形。本发明的轨道车辆车体底架前端设有两个上述的防爬吸能装置。

Description

轨道车辆用导向式防爬吸能装置及具有该装置的轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆的被动安全防护技术领域，特别涉及一种轨道车辆的导向式防爬吸能装置及具有该装置的轨道车辆。

背景技术

随着铁路事业的迅猛发展，轨道交通的速度也是越来越快，同时，轨道车辆的安全也就越来越受到人们的重视。如果车辆一旦发生事故，车辆自身的被动安全保护措施就变得尤为重要。

轨道车辆在专有的轨道上运行，因此它具有良好的导向性，可以避免像其他交通工具一样与其他车辆发生诸如剐蹭之类的交通事故。再加上铁路系统配备有先进的调度系统和通信系统，使得铁路系统发生事故的概率远远地小于其他交通工具。但是，由于轨道车辆编组车辆多，载客量大，特别是长大货运列车，载货量更是非常大，一旦发生事故，由于其自身的强大惯性，列车在短时间内很难停下来，就会造成非常大的人员伤亡和经济损失。特别是一旦发生爬车事故，将造成无法估量的二次伤害。所以，轨道车辆的被动安全防护技术已经成为近年来的研究的热点问题。

铁路运输系统的最大特点是大编组、高运输量。此为，由于列车具有复杂的连挂系统和很大的长细比，导致列车发生事故后在撞击过程中具有多变性。通过对国内外事故的分析，可以发现翻转、拱起爬车、车体摺曲较轨道上的加速或减速造成的伤害要大的多，尤其是拱起爬车，由于车辆发生交叠和穿透，使得车辆发生严重的变形，使得乘员的生存空间变得更小，所造成的伤害更大。因此，我们必须加大对列车前端防爬的研究，以期可以将这种碰撞爬车造成的危害降到最低。

在车辆碰撞过程中，由于安全防护的需要，碰撞动能要完全被吸收或耗散，因此需要采用专门的元件作为能量吸收结构，以满足车辆结构的耐撞性要求。一个设计良好的耐撞性结构必须以可控制的方式吸收或耗散全部撞击动能，在这些能量吸收机制的材料和结构中，金属薄壁结构和铝蜂窝结构作为一种低成本、高强重比、高吸能效率的吸能结构，得到了广泛的实际应用。

通常，普通的防爬吸能装置，一般是在吸能结构的前端设置防爬齿，我们一般要求吸能结构在纵向方向发生有序可控的塑性变形来耗散冲击动能，这样就难以兼顾整个装置达到良好的垂向和横向承载能力。所以在保证整个结构具有很好的能量吸收特性的同时，并没有保证整个结构具有很好的防爬特性。而根据相关标准要求，设计良好的防爬装置在保证防爬效果的基础上，还应该具体一定的垂向和横向承载能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，安装方便，既能在纵向冲击方向实现很好的导向以发生有序可控的塑性变形、又能提高整个装置的垂向和横向承载能力的轨道车辆用导向式防爬吸能装置；还提供一种具有该装置的轨道车辆。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种轨道车辆用导向式防爬吸能装置，包括防爬导向组件和吸能组件，所述防爬导向组件的前端设有防爬齿，所述防爬导向组件包括前挡板、两件固定于前挡板两侧的纵向导向件、两件固定于车体底架用于导向和横向承载的纵向导轨以及固定于车体底架用于垂向承载的后挡板，所述防爬齿设于前挡板的前部，所述后挡板平行设置于前挡板后方，所述导轨穿过后挡板并固接为一体，所述导向件无缝插设于相应导轨内，前挡板、后挡板以及两件导向件之间围成一空腔结构，所述吸能组件嵌设于所述空腔内，其两端分别固定于前挡板和后挡板上。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，两件所述导向件为两块平行设置的长方形导向板，所述导向板的内侧壁上、下端均设有一台阶形成T形导向板，所述导轨为长方形，其导向槽为与所述T形导向板无缝配合的T形导向槽。

优选的，后挡板为工字形挡板，包括下横梁、固接于车体底架上的上横梁以及连接上、下横梁的连接板，所述连接板上设有两个长方形通孔，所述导轨穿过并固定于所述通孔内。

优选的，所述吸能组件由多组薄壁吸能管构成，所述薄壁吸能管上开设有能诱发吸能组件发生纵向屈曲变形的诱导槽。

优选的，所述吸能组件的高度与所述前挡板的高度相当且低于后挡板的高度。

优选的，所述导向件与前挡板之间、导轨与后挡板之间、吸能组件与前后挡板之间均为焊接固定。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种轨道车辆，包括车体底架，所述车体底架的前端对称装设有两组上述的导向式防爬吸能装置，其中的后挡板顶部以及导轨的外侧均焊接于所述车体底架上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的轨道车辆用导向式防爬吸能装置，通过设置能固定于车体底架上的导轨和后挡板，导向件无缝插设于相应导轨内，既可以实现导向件的导向又可以将导向件上的横向和垂向载荷更好地传递给车体，以提高整个装置的垂向和横向承载能力；而吸能组件仅需在纵向方向发生有序可控的塑性变形来耗散冲击动能，不需要兼顾整个装置的垂向和横向承载能力。因此本发明在保证整个装置具有一定的垂向和横向承载能力的基础上，既能有效引导吸能组件沿着纵向冲击方向发生塑性变形来耗散冲击能量；又能保证整个装置在受到非理想纵向冲击时（斜向冲击），同样能引导吸能组件发生纵向屈曲塑性变形来吸收冲击能量。其具有结构和制作工艺相对简单、安装方便、垂向和横向承载能力强、吸能组件变形稳定可控等优点，可广泛应用于铁道车辆的能量耗散装置中。

附图说明

图1是本发明导向式防爬吸能装置的立体结构示意图。

图2是本发明导向式防爬吸能装置的立体分解结构示意图。

图3是本发明导向式防爬吸能装置中前挡板和导向板的组合结构立体示意图。

图4是本发明导向式防爬吸能装置中吸能组件的立体示意图。

图5是本发明导向式防爬吸能装置中后挡板的立体结构示意图。

图6是本发明导向式防爬吸能装置中导轨的立体结构示意图。

图7是本发明导向式防爬吸能装置中前挡板与导向板及导轨配合的结构示意图。

图8是本发明导向式防爬吸能装置中防爬导向组件的结构示意图。

图9是本发明导向式防爬吸能装置装设于车体前端的安装示意图。

图例说明：

1、防爬导向组件；11、防爬齿；12、前挡板；13、导向件；2、吸能组件；21、诱导槽；3、后挡板；31、通孔；32、上横梁；4、导轨；41、导向槽；5、导向式防爬吸能装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1～图8所示，一种本发明的导向式防爬吸能装置实施例，包括防爬导向组件1和吸能组件2，防爬导向组件1包括前挡板12、两件纵向导向件13、两件纵向导轨4以及用于垂向承载的后挡板3，前挡板12的前部（冲击端）设有防爬齿11；两件纵向导向件13固定于前挡板12后部（非冲击端）的两侧，两件纵向导轨4固定于车体底架上，导向件13的后端无缝插设于相应导轨4内，导轨4既用于控制导向件13只能沿冲击方向直线运动，又用于承受横向载荷，将导向件13上的横向载荷传递给车体。后挡板3平行设置于前挡板12的后方，其顶部固定于车体底架用于承载垂向载荷，即将导向件13上的垂向载荷传递给车体，导轨4的前端穿过后挡板3并固接成一体；前挡板12、后挡板3以及两件导向件13之间围成一空腔结构，吸能组件2嵌设于空腔内，吸能组件2的两端分别固定于前挡板12和后挡板3上。本发明中防爬导向组件与吸能组件的结构和功能都是相互独立存在的，防爬导向组件中的导轨和后挡板均与车底架结构固接在一起，其发挥的作用是实现导向件的导向以及将导向件上的横向和垂向载荷更好地传递给车体，以提高整个结构的垂向和横向承载能力；而吸能组件发挥的作用则仅是在纵向方向发生有序可控的塑性变形来耗散冲击动能，在实现纵向储能的功能之外，不需要兼顾整个装置的垂向和横向承载能力。具有结构和制作工艺相对简单、安装方便等优点，并且防爬导向组件垂向和横向承载能力强、吸能组件变形稳定可控，可广泛应用于铁道车辆的能量耗散装置中。

本实施例中，吸能组件2由多组金属薄壁吸能管（也可以是其它任何吸能材料、吸能结构）构成，薄壁吸能管上开设有能诱发吸能组件发生纵向屈曲变形的诱导槽21，如图4所示。吸能组件2的高度与前挡板的高度相当且低于后挡板的高度，便于其仅在纵向方向发生有序可控的塑性变形来耗散冲击动能，而不需承受横向和垂向载荷。

本实施例中，两件导向件13为两块平行设置的金属长方形导向板，导向板的内侧壁上、下端均设有一台阶形成T形导向板，导轨4为金属长方形导轨，其导向槽41为与T形导向板无缝配合的T形导向槽。该结构可以很好地实现导向件与导向槽的成套配合。

本实施例中，后挡板3为金属工字形挡板，包括上横梁32、下横梁以及连接上下横梁的连接板，连接板上设有两个长方形通孔31，用来安装导轨4；后挡板3上的上横梁32可方便安装在车体底架结构上，同时还可用于承载，能保证车体底架的结构强度。

本实施例中，导向件13与前挡板12之间、导轨4与后挡板3之间、吸能组件2与前、后挡板之间均为焊接固定。其工艺简单，变形稳定可靠。

本发明导向式防爬吸能装置的工作原理：

当前挡板12受到纵向方向的冲击时，导向件13在导轨4的约束作用下引导前挡板12沿着纵向方向运行，同时前挡板12将纵向冲击力传递给吸能组件2，使吸能组件2发生纵向屈曲塑性变形来吸收冲击能量；同时导向件13将受到的横向载荷通过导轨4传递给车体，将受到的垂向载荷通过后挡板传递给车体，使该防爬吸能装置具有一定的垂向和横向承载能力。

如图9所示，本发明还提供一种轨道车辆，包括车体底架，车体底架的前端装设有两组上述的导向式防爬吸能装置5（虚线框内所示），其沿车体底架结构中性线方向呈对称布置，导向式防爬吸能装置5中的后挡板3顶部以及导轨4的外侧均焊接于车体底架上。当轨道车辆受到纵向或非理想纵向冲击时，导向式防爬吸能装置5中的导向件13在导轨4的约束作用下沿着纵向方向运行，使前挡板12将纵向冲击力传递给吸能组件2，使吸能组件2发生纵向屈曲塑性变形来吸收冲击能量；同时导向件13将受到的横向载荷通过导轨4传递给车体，将受到的垂向载荷通过后挡板3传递给车体，该导向式防爬吸能装置5的变形稳定可控，可防止轨道车辆发生翻转、拱起爬车、车体摺曲等严重事故。

Claims (5)

1.一种轨道车辆用导向式防爬吸能装置，包括防爬导向组件和吸能组件，所述防爬导向组件的前端设有防爬齿，其特征在于：所述防爬导向组件包括前挡板、两件固定于前挡板两侧的纵向导向件、两件固定于车体底架用于导向和横向承载的纵向导轨以及固定于车体底架用于垂向承载的后挡板，所述防爬齿设于前挡板的前部，所述后挡板平行设置于前挡板后方，所述导轨穿过后挡板并固接为一体，所述导向件无缝插设于相应导轨内，前挡板、后挡板以及两件导向件之间围成一空腔结构，所述吸能组件嵌设于所述空腔内，其两端分别固定于前挡板和后挡板上；

两件所述导向件为两块平行设置的长方形导向板，所述导向板的内侧壁上、下端均设有一台阶形成T形导向板，所述导轨为长方形，其导向槽为与所述T形导向板无缝配合的T形导向槽；所述吸能组件由多组薄壁吸能管构成，所述薄壁吸能管上开设有能诱发吸能组件发生纵向屈曲变形的诱导槽。

2.根据权利要求1所述的导向式防爬吸能装置，其特征在于：所述后挡板为工字形挡板，包括下横梁、固接于车体底架上的上横梁以及连接上、下横梁的连接板，所述连接板上设有两个长方形通孔，所述导轨穿过并固定于所述通孔内。

3.根据权利要求1所述的导向式防爬吸能装置，其特征在于：所述吸能组件的高度与所述前挡板的高度相当且低于后挡板的高度。

4.根据权利要求1所述的导向式防爬吸能装置，其特征在于：所述导向件与前挡板之间、导轨与后挡板之间、吸能组件与前后挡板之间均为焊接固定。

5.一种轨道车辆，包括车体底架，其特征在于：所述车体底架的前端对称装设有两组如权利要求1-4中任一项所述的导向式防爬吸能装置，其中的后挡板顶部以及导轨的外侧均焊接于所述车体底架上。