CN106143519A - 一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法 - Google Patents

一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法 Download PDF

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景松柏
邓茂光
吴振乾
陈强
陈传彬
江太宏
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Abstract

本发明提供一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法，所述防撞结构包括防撞角柱、窗框侧角柱、侧面顶梁、窗框上横梁以及窗框下横梁和中部防撞柱，所述侧面顶梁、窗框侧角柱、防撞角柱顺序固定连接成7字形支架，所述7字形支架设置相对而立的两组，在两组7字形支架之间固定连接窗框上横梁、窗框下横梁，所述窗框下横梁与中部防撞柱固定连接。在对上述防撞结构进行防撞性能测试时，所述防撞角柱底端与车架固定连接，所述侧面顶梁与内燃机车的侧墙上弦梁固定连接。采用本发明能够将内燃机车司机室所受到的撞击力均匀地传递出去并分散到机车其他各部件，最大程度地降低了司机的伤害危险，具有结构简单、工艺性强等突出优点。

Description

一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法
技术领域
本发明涉及内燃机车司机室防撞技术领域，尤其是涉及一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法。
背景技术
国内传统的内燃机车司机室的防撞工况只考虑风挡下缘下方300kN均匀分布这一种工况，即符合UIC651规程《机车、动车、多种牵引列车和有驾驶台拖车的司机室布置》。显然，这是不能满足欧美发达国家关于内燃机车司机室防撞要求的技术标准的。一旦在内燃机车发生脱轨、相撞事故时，或者在行驶过程中受到来自轨道上的障碍物的强力冲击时，司机室的安全性得不到可靠保证，从而无法最大程度地降低司机所受的伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种内燃机车司机室防撞结构及测试方法，提高司机室的防撞性能，保证司机的安全可靠性。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种内燃机车司机室防撞结构，包括防撞角柱、窗框侧角柱、侧面顶梁、窗框上横梁以及窗框下横梁和中部防撞柱，所述侧面顶梁、窗框侧角柱、防撞角柱顺序固定连接成7字形支架，所述7字形支架设置相对而立的两组，在两组7字形支架之间固定连接窗框上横梁、窗框下横梁，所述窗框下横梁与中部防撞柱固定连接。
优选地，在同一组所述7字形支架中，所述的窗框侧角柱与防撞角柱之间的夹角为130度-170度。
优选地，在同一组所述7字形支架中，所述的防撞角柱与水平面之间的夹角为93度-108度。
优选地，所述的窗框侧角柱为中空柱，其外侧面上设置第一弧形过渡面。
优选地，所述的侧面顶梁为中空梁，且其中设置两个空腔。
优选地，所述的侧面顶梁的外侧面上设置第二弧形过渡面。
优选地，所述的中部防撞柱设置4根，且分为两组，每组2根，处于同一组的2根中部防撞柱之间固定连接加强横梁。
优选地，所述的中部防撞柱上设置弧形过渡部。
一种如上所述的内燃机车司机室防撞结构的测试方法，所述的防撞角柱底端与车架固定连接，所述的侧面顶梁与内燃机车的侧墙上弦梁固定连接，并且，对侧面顶梁施加200kN的水平纵向力、100kN的垂向力，作用力方式为线型施加，许用应力630Mpa。
优选地，在车架上平面处，对防撞角柱施加1334kN的水平纵向力，在距车架上平面457mm处，对防撞角柱施加445kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力630Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过防撞角柱、窗框侧角柱、侧面顶梁、窗框上横梁、窗框下横梁、中部防撞柱组成司机室主体支架，其中的防撞角柱底端与车架固定连接，侧面顶梁与内燃机车的侧墙上弦梁固定连接，从而组成了一个封闭的空间板梁框架组合结构的司机室，不仅结构简单、工艺性强，而且在机车出轨、相撞或者行驶过程中受到来自轨道上的障碍物的强力冲击时，可以将受到的撞击力均匀地传递出去，分散到机车的其他各部件，从而能够有效地保护司机室主体结构，并最大程度地降低司机所受的伤害危险。
附图说明
图1为本发明一种内燃机车司机室防撞结构的构造图。
图2为图1中A-A向视图。
图3为图2中C-C向视图。
图4为图1中B-B向视图。
图5为图1中D-D向视图。
图中标记：1-司机室前端墙，2-窗框侧角柱，3-窗框上横梁，4-窗框中鼻梁，5-窗框下横梁，6-防撞角柱，7-前端灯安装孔，8-司机室后端墙，9-侧面顶梁，10-中部防撞柱，11-车架，12-加强横梁，21-第一弧形过渡面，91-第二弧形过渡面，101-弧形过渡部。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2、图4所示的一种内燃机车司机室防撞结构，主要包括防撞角柱6、窗框侧角柱2、侧面顶梁9、窗框上横梁3以及窗框下横梁5和中部防撞柱10，所述侧面顶梁9、窗框侧角柱2、防撞角柱6以焊接方式顺序固定连接成7字形支架，所述的7字形支架共设置相对而立的两组，在两组7字形支架之间以焊接方式固定连接窗框上横梁3、窗框下横梁5，所述窗框下横梁5与中部防撞柱10顶端之间以焊接方式固定连接，由防撞角柱6、窗框侧角柱2、侧面顶梁9、窗框上横梁3、窗框下横梁5、中部防撞柱10共同组成司机室主体支架，在司机室主体支架前端外侧焊接固定司机室前端墙1，所述司机室前端墙1上半部开设瞭望窗，所述瞭望窗通过窗框中鼻梁4分割为左、右两部分，在司机室前端墙1下半部开设前端灯安装孔7。所述的防撞角柱6、中部防撞柱10底端分别与车架11以焊接方式固定连接，所述的侧面顶梁9与内燃机车的侧墙上弦梁以焊接方式固定连接，由此组成了一个封闭的空间板梁框架组合结构的司机室，在司机室内部空间后端焊接固定司机室后端墙8。内燃机车司机室采用这种防撞结构，不仅结构简单、工艺性强，而且在机车出轨、相撞或者行驶过程中受到来自轨道上的障碍物的强力冲击时，可以将受到的撞击力均匀地传递出去，分散到机车的其他各部件，从而能够有效地保护司机室主体结构，并且能够最大程度地降低司机所受到的伤害危险。
为了进一步增强内燃机车司机室的防撞性能，使内燃机车司机室的防撞性能符合欧美发达国家技术要求，如图2所示，在同一组的上述7字形支架中，所述窗框侧角柱2与防撞角柱6之间的夹角α设计为130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度或者170度；所述防撞角柱6与车架11水平面之间的夹角β为93度、95度、100度、105度或者108度；所述防撞角柱6的垂直高度为720mm、750mm、800mm、850mm或者920mm。如图2、图4所示，所述中部防撞柱10设置相互平行的4根，分为两组，每组2根，且处于同一组的2根中部防撞柱10之间以焊接方式固定连接加强横梁12，所述的加强横梁12可以设置相互平行的若干根。所述的中部防撞柱10的垂直高度设计为700mm、730mm、750mm、780mm或者800mm，在中部防撞柱10上设置弧形过渡部101，所述弧形过渡部101的半径为800mm、830mm、850mm、880mm或者900mm，通过设置弧形过渡部101，可以将司机室所承受的撞击力快速传导到车架11上，并使中部防撞柱10与车架11焊接处的应力急剧减小，从而对司机室整体结构起到一定的保护作用。如图3所示，所述的侧面顶梁9为中空梁，且其中设置两个空腔，在侧面顶梁9外侧面上设置第二弧形过渡面91；如图5所示，所述的窗框侧角柱2为中空柱，其外侧面上设置第一弧形过渡面21，采用这种结构不仅可以提高窗框侧角柱2、侧面顶梁9的抗折、抗弯强度，从而提高司机室的防撞性能，而且还有利于窗框侧角柱2、侧面顶梁9结构的轻量化。
对于上述的内燃机车司机室防撞结构，可以按照如下的9种具体防撞工况进行测试，具体而言：
防撞工况1：在车架11上平面处，对四根中部防撞柱10施加2224kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力为630MPa；
防撞工况2：在距车架11上平面762mm处，对四根中部防撞柱10施加890kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况3：在中部防撞柱10与窗框下横梁5连接处，对连接点施加445kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况4：在中部防撞柱10与窗框下横梁5连接处，对连接点施加133kN的垂向力，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况5：在车架11上平面处，对边上的防撞角柱6施加1334kN的水平纵向力(水平横向力)，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况6：在距车架11上平面457mm处，对边上的防撞角柱6施加445kN的水平纵向力(水平横向力)，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况7：对司机室的窗框侧角柱2施加200kN的水平纵向力(水平横向力)，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况8：对司机室的侧面顶梁9施加200kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa；
防撞工况9：对司机室的侧面顶梁9施加100kN的垂向力，作用力方式为线型施加，许用应力630MPa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：包括防撞角柱(6)、窗框侧角柱(2)、侧面顶梁(9)、窗框上横梁(3)以及窗框下横梁(5)和中部防撞柱(10)，所述侧面顶梁(9)、窗框侧角柱(2)、防撞角柱(6)顺序固定连接成7字形支架，所述7字形支架设置相对而立的两组，在两组7字形支架之间固定连接窗框上横梁(3)、窗框下横梁(5)，所述窗框下横梁(5)与中部防撞柱(10)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：在同一组所述7字形支架中，所述的窗框侧角柱(2)与防撞角柱(6)之间的夹角(α)为130度-170度。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：在同一组所述7字形支架中，所述的防撞角柱(6)与水平面之间的夹角(β)为93度-108度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：所述的窗框侧角柱(2)为中空柱，其外侧面上设置第一弧形过渡面(21)。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：所述的侧面顶梁(9)为中空梁，且其中设置两个空腔。
6.根据权利要求5所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：所述的侧面顶梁(9)的外侧面上设置第二弧形过渡面(91)。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：所述的中部防撞柱(10)设置4根，且分为两组，每组2根，处于同一组的2根中部防撞柱(10)之间固定连接加强横梁(12)。
8.根据权利要求7所述的一种内燃机车司机室防撞结构，其特征在于：所述的中部防撞柱(10)上设置弧形过渡部(101)。
9.一种如权利要求1-8所述的内燃机车司机室防撞结构的测试方法，其特征在于：所述的防撞角柱(6)底端与车架(11)固定连接，所述的侧面顶梁(9)与内燃机车的侧墙上弦梁固定连接，并且，对侧面顶梁(9)施加200kN的水平纵向力、100kN的垂向力，作用力方式为线型施加，许用应力630Mpa。
10.根据权利要求9所述的一种内燃机车司机室防撞结构的测试方法，其特征在于：在车架(11)上平面处，对防撞角柱(6)施加1334kN的水平纵向力，在距车架(11)上平面457mm处，对防撞角柱(6)施加445kN的水平纵向力，作用力方式为线型施加，许用应力630Mpa。
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