CN109318845A - 一种客车侧翻乘员防护装置 - Google Patents

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周维飞
张勇
韦宁
张蒙阳
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/13—Roll-over protection
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种客车侧翻乘员防护装置，该装置焊接在客车中的车门立柱和座椅地板骨架横梁上，包括第一工字梁、立柱、横梁和第二工字梁，所述横梁焊接在车门立柱上，且横梁与座椅地板骨架横梁相平行，立柱焊接在横梁与座椅地板骨架横梁之间，且立柱与车门立柱相平行，车门立柱、座椅地板骨架横梁、立柱和横梁共同组成一矩形状的骨架，第一工字梁和第二工字梁相互交叉焊接在所述骨架内，且第一工字梁与第二工字梁沿着骨架的对角线方向设置。本发明无需对车身侧围等车身结构进行特定的加强处理，利用车内原本的护栏空间，使用加强的护栏结构。本发明设计的护栏不仅具有防乘客冲出功能，同时具有侧翻防护功能，设计适应性较好。

Description

一种客车侧翻乘员防护装置
技术领域：
本发明涉及一种客车侧翻乘员防护装置。
背景技术：
客车在满载的情况下具有质量大，质心位置较高等特点，极易发生侧翻事故，对乘客的生命安全造成严重威胁。因此，国家于2013年制定强制标准—GB17578《客车上部结构强度要求及试验方法》，对客车上部结构强度进行强制要求，同时对车内生存空间做出规定。图1中的车内梯形框线表示客车内生存空间，图2为客车侧翻示意图。客车在L1＝800mm高的翻转平台以角速度不超过ω＝0.087rad/s侧翻,侧翻试验过程中生存空间之外的车辆其他部件不得侵入生存空间，也不应该发生结构件完全断裂的现象。客车侧翻碰撞发生时，碰撞能量主要靠车身侧围结构的变形吸收，这对车身结构的抗弯性能提出了较高的要求。
通过查阅相应文献并总结大量的客车侧翻事故，发现客车车身侧围立柱和车架的连接处在发生侧翻事故时最易发生弯曲变形，形成低位塑性铰从而威胁车内乘客的安全，如图3。
当前对客车侧翻工况下其结构强度的加强方式主要集中在：1)增加侧围骨架与搁梁，腰梁连接处的连接刚度。2)增加车身骨架方钢的尺寸规格。3)在侧围骨架与顶盖连接处增加斜撑。4)采用封闭环结构。5)采用先进材料等。
这些方式主要旨在提高客车车身在侧翻工况下的抗弯性能。但是目前的主要技术方法还存在一定的局限性：1主要的加强方法集中在车身侧围与车架和顶盖连接处，加之侧围、顶盖和车架三者连接形成的矩形截面具有抗变形能力差的先天不足，导致优化设计空间较小。2不同车型的车身结构布置有所区别，需要对不同车型进行针对性的结构设计，加大了车型的研发周期和相关设计人员的工作量。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种客车侧翻乘员防护装置。
本发明所采用的技术方案有：一种客车侧翻乘员防护装置，该装置焊接在客车中的车门立柱和座椅地板骨架横梁上，包括第一工字梁、立柱、横梁和第二工字梁，所述横梁焊接在车门立柱上，且横梁与座椅地板骨架横梁相平行，立柱焊接在横梁与座椅地板骨架横梁之间，且立柱与车门立柱相平行，车门立柱、座椅地板骨架横梁、立柱和横梁共同组成一矩形状的骨架，第一工字梁和第二工字梁相互交叉焊接在所述骨架内，且第一工字梁与第二工字梁沿着骨架的对角线方向设置。
进一步地，所述防护装置的两侧焊接蒙皮。
本发明具有如下有益效果：本发明无需对车身侧围等车身结构进行特定的加强处理，利用车内原本的护栏空间，使用加强的护栏结构。本发明设计的护栏不仅具有防乘客冲出功能，同时具有侧翻防护功能，设计适应性较好。
附图说明：
图1为现有的客车内生存空间示意图。
图2为图1客车侧翻示意图。
图3为图1客车侧翻变形示意图。
图4为本发明平面结构图。
图5为本发明三维结构图。
图6为本发明在客车上的安装位置图。
图7为安装本发明防护装置的客车的侧翻仿真结果。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图4至图7所示，本发明一种客车侧翻乘员防护装置，该装置焊接在客车中的车门立柱1和座椅地板骨架横梁2上，包括第一工字梁3、立柱4、横梁5和第二工字梁6，横梁5焊接在车门立柱1上，且横梁5与座椅地板骨架横梁2相平行，立柱4焊接在横梁5与座椅地板骨架横梁2之间，且立柱4与车门立柱1相平行，车门立柱1、座椅地板骨架横梁2、立柱4和横梁5共同组成一矩形状的骨架，第一工字梁3和第二工字梁6相互交叉焊接在所述骨架内，且第一工字梁3与第二工字梁6沿着骨架的对角线方向设置。
防护装置的两侧焊接蒙皮。本发明护栏安装位置为两侧前排座椅前，如有后乘客门，则在后乘客门对应的座椅处进行相应安装。
本发明防护装置从提高客车侧翻塑性铰高度的思路，重新设计一种车内护栏结构，使其不仅能防止刹车时乘客冲出，又具有提高客车的侧翻安全性的作用。
当车辆失稳侧翻时，车身侧围和顶盖连接处触地产生大量冲击能量并将碰撞力向侧围立柱和顶盖传递，碰撞力传递至侧围立柱时形成较大的弯矩，当弯矩达到护栏与立柱焊接截面处的塑性极限弯矩时，则在此处形成塑性铰，由于弯矩的作用，立柱将在此处发生有限的相对转动。由于护栏的支撑，向下传递的变形将非常有限，保证车内生存空间不被侵入。
依据国标—GB17578《客车上部结构强度要求及试验方法》中的测试要求，进行了有限元侧翻仿真模拟，结果如图7所示。图3为某型号设计样车的侧翻仿真结果，可以看出在变形最大时刻生存空间遭受侧围立柱侵入，不符合国标要求。对比本发明的客车结构，在侧翻过程中由于受到护栏的保护，客车生存空间未遭受侵入，说明了本发明对提高客车侧翻安全性的有益效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种客车侧翻乘员防护装置，其特征在于：该装置焊接在客车中的车门立柱(1)和座椅地板骨架横梁(2)上，包括第一工字梁(3)、立柱(4)、横梁(5)和第二工字梁(6)，所述横梁(5)焊接在车门立柱(1)上，且横梁(5)与座椅地板骨架横梁(2)相平行，立柱(4)焊接在横梁(5)与座椅地板骨架横梁(2)之间，且立柱(4)与车门立柱(1)相平行，车门立柱(1)、座椅地板骨架横梁(2)、立柱(4)和横梁(5)共同组成一矩形状的骨架，第一工字梁(3)和第二工字梁(6)相互交叉焊接在所述骨架内，且第一工字梁(3)与第二工字梁(6)沿着骨架的对角线方向设置。
2.如权利要求1所述的客车侧翻乘员防护装置，其特征在于：所述防护装置的两侧焊接蒙皮。
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