CN110542573A - 一种质心可调节式轨道碰撞车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种质心可调节式轨道碰撞车辆，用于轨道碰撞试验，包括车底架、牵引车钩、可升降砝码平台总成、碰撞端墙总成、移动车钩安装座总成、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成和可升降砝码平台侧面立柱桁架等。本发明结构简单，可以实现被试车钩安装高度的调节和整车质心和质量分布调节，同时采用刚性连接，保证碰撞产生的能力最大程度作用于被试件上。从而保证被试件的强度试验要求，进而直接推动轨道车辆碰撞安全的研究。

Description

一种质心可调节式轨道碰撞车辆

技术领域

本发明属于轨道车辆被动安全领域，涉及一种特种轨道车辆，用于轨道碰撞试验。更准确地说，本发明涉及一种轨道碰撞车辆，该台车具有整车质量和质心调节功能，同时采用刚性连接，保证碰撞产生的能力最大程度作用于被试件上。

背景技术

目前，我国高速列车快速发展，带动我国轨道车辆领域的迅速发展。列车行驶速度的提高，对列车的被动安全提出了更高的要求。碰撞试验台车是研究轨道车辆碰撞最直接最有效的方法，但采用实车碰撞成本高昂，并且具有危险性。目前常用的方法是将车钩缓冲装置、防爬器、压溃管、结构吸能区域、端部吸能系统等安装在碰撞试验台车上，用试验台车代替实车进行试验，研究部件的碰撞性能。由于台车可以反复利用，且加工简单，极大的降低了试验成本和危险性。目前公知的轨道车辆碰撞试验台车，包括日本铁道综合技术研究所设计的碰撞试验台车，中南大学设计的轨道车辆三轴式多功能碰撞台车，西南交通大学设计的多功能轨道车辆碰撞试验台车。日本铁道综合技术研究所设计的碰撞试验台车，只能完成轨道车辆缩比模型或轨道车辆小部件的碰撞试验。中南大学设计的轨道车辆三轴式多功能碰撞台车，既能做轨道车辆部件的碰撞试验，又能做轨道车辆整车的碰撞试验，但是采用一个二轴转向架，存在轴箱弹簧，在试验过程中吸收碰撞能量，对碰撞速度有要求。西南交通大学设计的多功能轨道车辆碰撞试验台车，能够实现台车的长度、定距、整体质心调节，但采用两个二轴转向架，在实验过程中，轴箱弹簧会吸收能量，同时车架采用拼接方式，本身刚度低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种质心可调节式轨道碰撞车辆。该车辆能够通过配置不同数量配重砝码板、放置不同的砝码槽以及调节可升降砝码平台高度来模拟实际轨道车辆的质量和质心在横向、纵向以及垂向的分布，真实再现轨道车辆的质量分布情况，进行保证被试件的受力情况与实际碰撞受力情况一致。该车辆整车采用刚性连接，进而保证碰撞产生的能量最大程度作用于被试件上。同时，该车辆具备移动式车钩安装座，可以模拟不同类型车钩的安装位置。

本发明的上述目的通过以下方案实现:

一种质心可调节式轨道碰撞车辆，包括：车底架、牵引车钩、可升降砝码平台总成、碰撞端墙总成、移动车钩安装座总成、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成和可升降砝码平台侧面立柱桁架，所述可升降砝码平台总成通过螺栓固定在车底架上，该总成由升降丝杠支承龙门框架总成、可升降砝码平台和配重砝码块组成，所述升降丝杠支承龙门框架总成由支承龙门框架和蜗轮蜗杆升降机组成，所述蜗轮蜗杆升降机安装在支承龙门框架两端；所述可升降砝码平台由砝码承载架、举升砝码平台框架、吊耳、举升砝码平台框架凹型连接板、举升砝码平台框架横向运动的约束方管和压紧螺杆组成；所述举升砝码平台框架上设有多个槽，所述砝码承载架置于槽中，所述配重砝码块置于砝码承载架中；所述可升降砝码平台通过蜗轮蜗杆升降机调节垂向高度，通过配置不同数量和厚度的配重砝码和调节可升降砝码平台高度来模拟实际轨道车辆的质量和质心在横向、纵向以及垂向的分布，真实再现轨道车辆的质量分布。

优选地，所述车底架由多根主横梁、纵梁和固定在纵梁上的安装横梁以及若干钢板组成，所述纵梁一端固定有用于安装牵引车钩的端横梁，另一端固定有用于安装移动车钩安装座总成的移动式车钩安装座安装架，所述安装横梁多根，所述升降砝码平台总成通过螺栓固定在安装横梁上，所述碰撞端墙总成通过端墙长短斜撑杆固定在安装横梁上，所述平衡构架总成安装在车底架的纵梁上，所述可升降砝码平台侧面立柱桁架安装在可升降砝码平台上。

优选地，所述砝码承载架固定在举升砝码平台框架底部，用于承担配重砝码组的重量，所述举升砝码平台框架两侧固定有若干举升砝码平台框架凹型连接板，用于安装可升降砝码平台侧面立柱桁架，以传递碰撞过程中的纵向力，所述举升砝码平台框架的四角处固定有举升砝码平台框架横向运动的约束方管和吊耳，约束方管用于安装定位，吊耳用于与蜗轮蜗杆升降机的连接；

所述配重砝码组由若干重量不等的砝码组成，通过压紧螺杆固定在举升砝码平台框架的槽内，所述砝码由质量不同的砝码板组成，通过调整砝码板数量和厚度控制轨道车辆的质心。

优选地，所述碰撞端墙总成由碰撞端墙、端墙长斜撑杆、端墙短斜撑杆以及若干块铝合金面板组成，所述碰撞端墙采用方钢焊接而成，碰撞端墙一面固定一层钢板，用于对整个端墙平面度的调整，给铝合金面板提供安装螺栓孔；碰撞端墙另一面固定一定数量的斜撑连接板，用于与端墙长斜撑杆和端墙短斜撑杆螺栓连接。

优选地，所述移动车钩安装座总成由移动式车钩安装座吊杆总成、移动式车钩安装座上梁条、移动式车钩安装座、螺杆和移动式车钩安装座横条构成，其中移动式车钩安装座吊杆总成中的吊杆设有多个环槽，与车钩安装高度对应，所述移动式车钩安装座通过螺杆上的螺母固定，移动式车钩安装座的纵向位置通过螺母调整，碰撞过程中，移动式车钩安装座的纵向冲击力由螺杆传递到移动式车钩安装座横条，进而传递至整车，垂向冲击力则由移动式车钩安装座吊杆总成传递至整车。

优选地，所述平衡构架总成由轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架、平衡构架铰链轴和轮对总成组成，所述衡构架铰链轴固定在轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架中心，所述轮对总成与轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架的支腿采用螺栓连接。

优选地，所述牵引车钩由号车钩总成和车钩牵引梁组成，所述号车钩总成为标准件，通过车钩牵引梁固定在车底架上。

优选地，所述可升降砝码平台侧面立柱桁架由矩形钢和钢板焊接而成，每个垂直梁两侧焊接有带一定数量的长条孔板，用于和举升砝码平台框架凹型连接板螺栓连接，底端钢板也设有一定数量的长条孔用于与车底架连接。

与现有技术相比本发明的技术效果是：

1、碰撞车辆整车采用刚性连接，碰撞过程中，不存在非试验弹性的能量损耗。

2、碰撞台车能够通过调节配重砝码和砝码平台的高度来模拟轨道车辆在横向、纵向以及垂向的质心分布情况，真实还原碰撞的受力情况。

3、采用使用移动式车钩安装座，可以模拟不同类型车钩的安装位置。

附图说明

图1、质心可调节式轨道碰撞车辆轴测投影视图；

图2、可升降砝码平台总成；

图3、升降丝杠支承龙门框架总成轴测投影视图；

图4、可升降砝码平台轴测投影视图；

图5、配重砝码爆炸视图；

图6、碰撞端墙总成轴测投影视图；

图7、(无面板)碰撞端墙总成轴测投影视图

图8、移动车钩安装座总成轴测投影视图

图9、移动式车钩安装座吊杆总成局部剖视图

图10、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成轴测投影视图

图11、轮对总成轴测投影视图

图12、可升降砝码平台侧面立柱桁架轴测投影视图

图13、牵引车钩总成轴测投影视图

图14、车底架轴测投影视图

图15、移动式车钩安装座安装示意图

图中：1、车底架，2、牵引车钩，3、可升降砝码平台总成，4、碰撞端墙总成，5、移动车钩安装座总成，6、平衡构架总成，7、可升降砝码平台侧面立柱桁架，8、升降丝杠支承龙门框架总成，9、可升降砝码平台，10、配重砝码组，11、支承龙门框架，12、蜗轮蜗杆升降机，13、砝码承载架，14、举升砝码平台框架,15、吊耳，16、举升砝码平台框架凹型连接板，17、约束方管,18、压紧螺杆，19、200公斤砝码板，20、500公斤砝码板，21、 1000公斤砝码板,22、碰撞端墙，23、端墙长斜撑杆，24、端墙短斜撑杆，25、铝合金面板， 26、移动式车钩安装座吊杆总成，27、移动式车钩安装座上梁条，28、移动式车钩安装座， 29、螺杆30、移动式车钩安装座横条，31、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架，32、平衡构架铰链轴，33、轮对总成，34、15号车钩总成，35、车钩牵引梁,36、端横梁，37、1 号安装横梁，38、2号安装横梁，39、主横梁，40、纵梁，41、3号安装横梁，42、4号安装横梁，43、移动式车钩安装座安装架

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，能够使本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明涉及一种质心可调节式轨道碰撞车辆，包括车底架1、牵引车钩2、可升降砝码平台总成3、碰撞端墙总成4、移动车钩安装座总成5、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成6和可升降砝码平台侧面立柱桁架7。本发明的台车能够能够通过配置不同数量配重砝码板、放置不同的砝码槽以及调节可升降砝码平台高度来模拟实际轨道车辆的质量和质心在横向、纵向以及垂向的分布，真实再现轨道车辆的质量分布情况，进行保证被试件的受力情况与实际碰撞受力情况一致。该车辆整车采用刚性连接，进而保证碰撞产生的能量最大程度作用于被试件上。同时，该车辆具备移动式车钩安装座，可以模拟不同类型车钩的安装位置。下面对本发明整体结构和各部件组成做介绍：

参阅图1，所述的质心可调节式轨道碰撞车辆，包括车底架1、牵引车钩2、可升降砝码平台总成3、碰撞端墙总成4、移动车钩安装座总成5、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成6和可升降砝码平台侧面立柱桁架7。车底架1为安装基础，牵引车钩2的牵引梁35焊接到端横梁36和1号安装横梁37两端，15号车钩总成34通过螺栓连接固定到牵引梁35上。可升降砝码平台总成3通过螺栓连接固定在1号安装横梁37、2号安装横梁38、3号安装横梁41和4号安装横梁42上。碰撞端墙总成4通过端墙长斜撑杆23和端墙短斜撑杆24固定3号安装横梁41和4号安装横梁42上。移动车钩安装座总成5通过螺栓连接将移动式车钩安装座上梁条27和移动式车钩安装座横条30固定在移动式车钩安装座安装架43。轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成6，通过轴瓦将平衡构架铰链轴 32安装在四个纵梁40上。最后通过螺栓连接将可升降砝码平台侧面立柱桁架7固定到车底架1两端的纵梁40上，然后用螺栓连接可升降砝码平台侧面立柱桁架7和举升砝码平台框架凹型连接板16。

参阅图2至图5，所述可升降砝码平台总成3由升降丝杠支承龙门框架总成8、可升降砝码平台9和配重砝码块10组成，其中升降丝杠支承龙门框架总成8由支承龙门框架11和蜗轮蜗杆升降机12构成；可升降砝码平台9由砝码承载架13、举升砝码平台框架14、吊耳15、举升砝码平台框架凹型连接板16、举升砝码平台框架横向运动的约束方管17和压紧螺杆18组成；配重砝码组10则由若干200公斤砝码板19、若干500公斤砝码板20以及若干 1000公斤砝码板21等组成。砝码承载架13焊接至于举升砝码平台框架14底部，用于承担配重砝码组10的重量，配重砝码组10则通过压紧螺杆18固定在举升砝码平台框架14的槽内。举升砝码平台框架14两端焊接有若干举升砝码平台框架凹型连接板16用于和可升降砝码平台侧面立柱桁架7连接，用于传递碰撞过程中的纵向力。举升砝码平台框架14四端顶部焊接有举升砝码平台框架横向运动的约束方管17，用于安装的定位。举升砝码平台框架 14四端中部焊接有吊耳15，用于与蜗轮蜗杆升降机12的连接。配重砝码组10内的不同质量的砝码板，通过不同厚度来控制。

参阅图6和图7，碰撞端墙总成4主要由碰撞端墙22、端墙长斜撑杆23、端墙短斜撑杆24以及若干块铝合金面板25组成。碰撞端墙22主要采用方钢焊接而成，同时碰撞端墙 22的其中一面在表面焊接一层钢板，用于对整个端墙平面度的调整，同时给铝合金面板25 提供安装螺栓孔。碰撞端墙22另外一面没有焊接钢板的则焊接一定数量的斜撑连接板，用于端墙长斜撑杆23、端墙短斜撑杆24和碰撞端墙22的螺栓连接。

参阅图8、图9和图15，移动车钩安装座总成5由移动式车钩安装座吊杆总成26、移动式车钩安装座上梁条27、移动式车钩安装座28、螺杆29以及移动式车钩安装座横条30 构成，其中移动式车钩安装座吊杆总成26中的吊杆有5个圆槽，对应车钩安装高度为：660，720，880，960以及1050mm。移动式车钩安装座28通过螺杆29上的螺母固定，通过调节螺母的位置来调整移动式车钩安装座28的纵向位置。碰撞过程中，移动式车钩安装座28的纵向冲击力由螺杆29传递至于移动式车钩安装座横条30，进而传递至整车。垂向冲击力则由于移动式车钩安装座吊杆总成26传递至整车。

参阅图10和图11，轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成6由轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架31、平衡构架铰链轴32和轮对总成33组成，其中衡构架铰链轴32焊接至轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架31中心，轮对总成和轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架31的支腿采用螺栓连接，其中轮对总成为标准件无需设计。

参阅图12，可升降砝码平台侧面立柱桁架7主要采用矩形钢和钢板焊接而成，每个垂直的梁两侧焊接有带一定数量的长条孔，用于和举升砝码平台框架凹型连接板16连接，底端的钢板同样留有一定数量的长条孔用于与车底架1连接。

参阅图13，牵引车钩2主要由15号车钩总成34和车钩牵引梁35组成，其中15号车钩总成为市场标准件，进行选配则可以，车钩牵引梁35则焊接至于车底架1里。

参阅图14，车底架1为安装基础，其主要由端横梁36、1号安装横梁37、2号安装横梁38、主横梁39、纵梁40、3号安装横梁41、4号安装横梁42、移动式车钩安装座安装架 43以及若干钢板焊接而成，其中移动式车钩安装座安装架43上有一定数量的螺纹孔和两条 T型槽，用于移动式车钩安装座5的安装；1号安装横梁37、2号安装横梁38、3号安装横梁41、4号安装横梁42上焊接有一定数量的带螺纹孔的转接板，用于可升降砝码平台总成 3、碰撞端墙总成4的安装。车底架两端纵梁40上焊接有带一定数量的螺纹孔连接长条板，用于可升降砝码平台侧面立柱桁架7的安装。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (8)

1.一种质心可调节式轨道碰撞车辆，包括：车底架、牵引车钩、可升降砝码平台总成、碰撞端墙总成、移动车钩安装座总成、轮对轴箱刚性固定中间铰链联接的平衡构架总成和可升降砝码平台侧面立柱桁架，其特征在于，所述可升降砝码平台总成通过螺栓固定在车底架上，该总成由升降丝杠支承龙门框架总成、可升降砝码平台和配重砝码块组成，所述升降丝杠支承龙门框架总成由支承龙门框架和蜗轮蜗杆升降机组成，所述蜗轮蜗杆升降机安装在支承龙门框架两端；所述可升降砝码平台由砝码承载架、举升砝码平台框架、吊耳、举升砝码平台框架凹型连接板、举升砝码平台框架横向运动的约束方管和压紧螺杆组成；所述举升砝码平台框架上设有多个槽，所述砝码承载架置于槽中，所述配重砝码块置于砝码承载架中；所述可升降砝码平台通过蜗轮蜗杆升降机调节垂向高度，通过配置不同数量和厚度的配重砝码和调节可升降砝码平台高度来模拟实际轨道车辆的质量和质心在横向、纵向以及垂向的分布，真实再现轨道车辆的质量分布。

2.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述车底架由多根主横梁、纵梁和固定在纵梁上的安装横梁以及若干钢板组成，所述纵梁一端固定有用于安装牵引车钩的端横梁，另一端固定有用于安装移动车钩安装座总成的移动式车钩安装座安装架，所述安装横梁多根，所述升降砝码平台总成通过螺栓固定在安装横梁上，所述碰撞端墙总成通过端墙长短斜撑杆固定在安装横梁上，所述平衡构架总成安装在车底架的纵梁上，所述可升降砝码平台侧面立柱桁架安装在可升降砝码平台上。

3.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述砝码承载架固定在举升砝码平台框架底部，用于承担配重砝码组的重量，所述举升砝码平台框架两侧固定有若干举升砝码平台框架凹型连接板，用于安装可升降砝码平台侧面立柱桁架，以传递碰撞过程中的纵向力，所述举升砝码平台框架的四角处固定有举升砝码平台框架横向运动的约束方管和吊耳，约束方管用于安装定位，吊耳用于与蜗轮蜗杆升降机的连接；

所述配重砝码组由若干重量不等的砝码组成，通过压紧螺杆固定在举升砝码平台框架的槽内，所述砝码由质量不同的砝码板组成，通过调整砝码板数量和厚度控制轨道车辆的质心。

4.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述碰撞端墙总成由碰撞端墙、端墙长斜撑杆、端墙短斜撑杆以及若干块铝合金面板组成，所述碰撞端墙采用方钢焊接而成，碰撞端墙一面固定一层钢板，用于对整个端墙平面度的调整，给铝合金面板提供安装螺栓孔；碰撞端墙另一面固定一定数量的斜撑连接板，用于与端墙长斜撑杆和端墙短斜撑杆螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述移动车钩安装座总成由移动式车钩安装座吊杆总成、移动式车钩安装座上梁条、移动式车钩安装座、螺杆和移动式车钩安装座横条构成，其中移动式车钩安装座吊杆总成中的吊杆设有多个环槽，与车钩安装高度对应，所述移动式车钩安装座通过螺杆上的螺母固定，移动式车钩安装座的纵向位置通过螺母调整，碰撞过程中，移动式车钩安装座的纵向冲击力由螺杆传递到移动式车钩安装座横条，进而传递至整车，垂向冲击力则由移动式车钩安装座吊杆总成传递至整车。

6.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述平衡构架总成由轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架、平衡构架铰链轴和轮对总成组成，所述衡构架铰链轴固定在轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架中心，所述轮对总成与轮对轴箱刚性固定中间铰链联接平衡构架的支腿采用螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述牵引车钩由号车钩总成和车钩牵引梁组成，所述号车钩总成为标准件，通过车钩牵引梁固定在车底架上。

8.根据权利要求1所述的一种质心可调节式轨道碰撞车辆，其特征在于，

所述可升降砝码平台侧面立柱桁架由矩形钢和钢板焊接而成，每个垂直梁两侧焊接有带一定数量的长条孔板，用于和举升砝码平台框架凹型连接板螺栓连接，底端钢板也设有一定数量的长条孔用于与车底架连接。