CN112277995A - 一种有轨电车防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有轨电车防撞装置。包括安装架和吸能块；所述安装架靠近碰撞方向的一侧设有支撑梁板；所述支撑梁板与吸能块连接；所述吸能块的内部填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝。本发明通过将安装架与有轨电车车体连接，在安装架上连接填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝，使吸能块在发生碰撞时，吸收碰撞能量，避免司机室和客室车体损坏，当泡沫铝的密度为0.2g/cm³～0.22g/cm³时，在动态碰撞模拟实验中，防撞装置单位质量吸收的能量为2.74kJ/kg～3.02kJ/kg，防撞装置的碰撞力小于有轨电车车体设计的能承受的压缩载荷。

Description

一种有轨电车防撞装置

技术领域

本发明涉及有轨电车防撞技术领域，具体涉及一种有轨电车防撞装置。

背景技术

现有技术中，地铁车辆或机车车辆防撞装置采用钢筒形式的吸能变形结构，这类装置尺寸形状要求精度高，机加工难度大，成本高；且现有技术中的防撞装置重量大，增加了整车重量，增大了车辆行驶过程中能源的损耗；并且应用于地铁车辆的防撞装置不适用于有轨电车这种轻型轨道车辆。

综上所述，急需一种有轨电车防撞装置以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种有轨电车防撞装置，以解决轻型有轨电车安装防撞装置的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种有轨电车防撞装置，包括安装架和吸能块；所述安装架靠近碰撞方向的一侧设有支撑梁板；所述支撑梁板与吸能块连接；所述吸能块的内部填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝。

优选的，所述泡沫铝的密度为0.2g/cm³～0.22g/cm³。

优选的，所述吸能块包括包裹在所述泡沫铝外部的铝壳。

优选的，所述铝壳的内壁与泡沫铝之间为焊接。

优选的，所述吸能块内部预埋有螺母组件，用于与支撑梁板连接。

优选的，所述螺母组件包括防转外壳和螺母；所述防转外壳嵌入泡沫铝设置，所述防转外壳内部设有与螺母外形相似的内腔，所述防转外壳上设有贯穿内腔的通孔，所述螺母设置于所述内腔中且所述螺母的轴线与所述通孔的轴线平行。

优选的，所述螺母与内腔之间存在间隙，所述螺母与内腔之间垂直于螺母轴向的最大间隙为2mm～5mm。

优选的，所述安装架由高强度钢板制成；所述安装架的刚度为吸能块的刚度的4倍～6倍。

优选的，所述安装架上设有用于与有轨电车车体连接的高强度螺栓组件。

优选的，所述支撑梁板上设有多个腰型孔。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明中，通过将安装架与有轨电车车体连接，在安装架上连接填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝，使吸能块在发生碰撞时，吸收碰撞能量，避免司机室和客室车体损坏，当泡沫铝的密度为0.2g/cm³～0.22g/cm³时，在动态碰撞模拟实验中，防撞装置单位质量吸收的能量为2.74kJ/kg～3.02kJ/kg，防撞装置的碰撞力小于有轨电车车体设计的能承受的压缩载荷(200kN)。

(2)本发明中，通过在泡沫铝外部设置铝壳，能吸收一部分的碰撞能量，同时也便于对防撞装置进行涂装，提升防撞装置的美感，对吸能块进行准静态压缩吸能分析，在准静态压缩过程中，由铝壳和泡沫铝共同作用吸收能量，总吸收能量达到22.1kJ，其中泡沫铝吸收能量为14.2kJ，铝壳吸收能量为7.86kJ。

(3)本发明中，通过焊接将铝壳与泡沫铝进行连接，使铝壳对泡沫铝实现全面紧贴包裹。

(4)本发明中，通过在吸能块内部预埋螺母组件，能实现吸能块与支撑梁板之间的可拆卸连接，便于对损坏的吸能块进行更换。

(5)本发明中，螺母组件包括防转外壳和螺母，螺母与防转外壳的内腔之间存在间隙，能使螺母在防转外壳内具有一定的移动间隙，便于调节吸能块和支撑梁板之间的装配位置。

(6)本发明中，为了避免螺母在防转外壳的内腔发生倾翻，螺母与内腔之间垂直于螺母轴向的最大间隙为2mm～5mm。

(7)本发明中，通过使用高强度钢板制成的安装架，安装架的刚度为吸能块的刚度的4倍～6倍，避免在发生碰撞时安装架自身发生挤压变形，无法对吸能块进行支撑。

(8)本发明中，安装架上设有用于与有轨电车车体连接的高强度螺栓组件，高强度螺栓的性能等级在8.8以上，能承受碰撞时带来的冲击，稳定连接安装架与有轨电车的车头。

(9)本发明中，支撑梁板上设有多个腰型孔，用于与吸能块连接，并调节吸能块的安装位置。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例1的一种有轨电车防撞装置的结构示意图；

图2是本申请实施例1的一种有轨电车防撞装置的俯视图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是图3中B部分的细节放大图；

其中，1、安装架，1.1、支撑梁板，1.2、高强度螺栓组件，2、吸能块，2.1、泡沫铝，2.2、铝壳，3、螺母组件，3.1、防转外壳，3.2、螺母。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1至图4，一种有轨电车防撞装置，本实施例应用于有轨电车的吸能防撞。

一种有轨电车防撞装置，包括安装架1和吸能块2，如图1至图2所示；所述安装架1靠近碰撞方向的一侧设有支撑梁板1.1；所述支撑梁板1.1与吸能块2连接；所述吸能块2的内部填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝2.1；安装架1与有轨电车的车头连接，吸能块2设置在有轨电车车头的前端，吸能块2内部填充有用于在发生碰撞时吸收碰撞能量的泡沫铝2.1，用以减少车头在碰撞时受到的冲击；泡沫铝2.1的密度优选0.2g/cm³～0.22g/cm³，当泡沫铝2.1的密度在此范围时，能使防撞装置的平均压溃载荷处于170.8kN～181.6kN之间，防撞装置单位质量吸收的能量为2.74kJ/kg～3.02kJ/kg。且在动态碰撞模拟实验中，当两列重量均为55t的列车以3km/h的相对速度碰撞时；吸能块2吸收全部的碰撞能量，司机室及客室车体无损坏，防撞装置的碰撞力小于200kN。

防撞装置的碰撞力小于200kN，是指在碰撞时吸能块2压溃吸能的过程中持续给车体的力小于200kN；即吸能块2在吸能变形的过程中传递给车体的力要小于200kN。防撞装置的碰撞力小于200kN是根据有轨电车车体设计的能承受的压缩载荷为200kN确定的；小于200kN碰撞力就是保证碰撞时车体不会被压缩损坏。

所述吸能块2包括包裹在所述泡沫铝2.1外部的铝壳2.2，如图3所示，便于对吸能块2进行涂装；同时铝壳2.2也能吸收一部分的碰撞能量。对吸能块2进行准静态压缩吸能分析，在准静态压缩过程中，由铝壳2.2和泡沫铝2.1共同作用吸收能量，总吸收能量达到22.1kJ，其中泡沫铝2.1吸收能量为14.2kJ，铝壳2.2吸收能量为7.86kJ。

所述铝壳2.2的内壁与泡沫铝2.1之间为焊接，本实施例中，通过纤焊将泡沫铝2.1与铝壳2.2的内壁连接，使铝壳2.2对泡沫铝2.1实现全面紧贴包裹。

所述吸能块2内部预埋有螺母组件3，用于与支撑梁板1.1通过安装螺栓连接。当吸能块2因碰撞发生变形时，可将吸能块2的安装螺栓拆卸，更换新的吸能块2即可。螺母组件3距离吸能块2前端碰撞面的距离为189mm，因此，吸能块2在发生碰撞时，其最大压缩量需小于189mm，避免碰撞时安装螺栓与螺母组件3被压溃，导致支撑梁板1.1上的螺栓安装孔损伤。

所述螺母组件3包括防转外壳3.1和螺母3.2，如图4所示；所述防转外壳3.1嵌入泡沫铝2.1设置，所述防转外壳3.1内部设有与螺母3.2外形相似的内腔，防转外壳3.1与泡沫铝2.1之间通过焊接固定；所述防转外壳3.1上设有贯穿内腔供安装螺栓穿过的通孔；所述螺母3.2设置在内腔中且螺母3.2的轴线与所述通孔的轴线平行；所述螺母3.2与防转外壳3.1的内腔之间存在间隙，能使螺母3.2在防转外壳3.1内具有一定的移动间隙，便于调节吸能块2和支撑梁板1.1之间的装配位置。

为了避免螺母3.2在防转外壳3.1的内部发生倾翻，螺母3.2与防转外壳3.1的内壁之间的间隙不宜过大，螺母3.2与内腔之间垂直于螺母3.2轴向的最大间隙为2mm～5mm。

所述安装架1由高强度钢板(Q460钢)制成；所述安装架1的刚度为吸能块2的刚度的4倍～6倍，避免在发生碰撞时安装架1自身发生挤压变形。

所述安装架1上设有用于与有轨电车车体连接的高强度螺栓组件1.2，高强度螺栓组件1.2的螺栓的性能等级在8.8以上，能承受碰撞时带来的冲击，稳定连接安装架1与有轨电车的车头。

所述支撑梁板1.1上设有多个腰型孔，用于与吸能块2连接，并调节吸能块2的安装位置。

上述有轨电车防撞装置的使用方法如下：将吸能块2的螺母组件3与支撑梁板1.1上的腰型孔对齐，通过安装螺栓进行连接，再将安装架1通过高强度螺栓组件1.2安装至有轨电车的车头上，即可实现对有轨电车车头的防撞保护。

本实施例中，根据车头尺寸和运行速度，选取泡沫铝2.1的尺寸为167x660x220mm，泡沫铝2.1的密度为0.2g/cm³，其孔隙率为92.59％。在动态碰撞模拟实验中，将装有防撞装置的两列重量均为55t的列车以3km/h的相对速度碰撞，整个吸能块2在碰撞过程中的平均压溃载荷为170.8kN，最大的碰撞力为189.66kN，小于200kN；碰撞后0.235s，压缩量达到最大，为101.3mm；总吸收能量达到18.4kJ，满足吸能防撞要求。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，泡沫铝2.1的密度为0.22g/cm³，泡沫铝2.1的孔隙率为91.85％。

对比例1

本实施例与实施例1的区别在于，泡沫铝2.1的密度为0.24g/cm³，泡沫铝2.1的孔隙率为91.11％。

实施例1～2与对比例1的动态碰撞模拟实验数据如表1所示。

表1：动态碰撞模拟实验数据

从表1中可以看出，虽然泡沫铝2.1的密度大于0.22g/cm³时，吸能块2也能吸收所有的碰撞能量(18.4kJ)，但其最大碰撞力为226.5kN，大于200kN，不满足设计要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有轨电车防撞装置，其特征在于，包括安装架(1)和吸能块(2)；所述安装架(1)靠近碰撞方向的一侧设有支撑梁板(1.1)；所述支撑梁板(1.1)与吸能块(2)连接；所述吸能块(2)的内部填充有密度在0.22g/cm³以下的泡沫铝(2.1)。

2.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述泡沫铝(2.1)的密度为0.2g/cm³～0.22g/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述吸能块(2)包括包裹在所述泡沫铝(2.1)外部的铝壳(2.2)。

4.根据权利要求3所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述铝壳(2.2)的内壁与泡沫铝(2.1)之间为焊接。

5.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述吸能块(2)内部预埋有螺母组件(3)，用于与支撑梁板(1.1)连接。

6.根据权利要求5所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述螺母组件(3)包括防转外壳(3.1)和螺母(3.2)；所述防转外壳(3.1)嵌入泡沫铝(2.1)设置，所述防转外壳(3.1)内部设有与螺母(3.2)外形相似的内腔，所述防转外壳(3.1)上设有贯穿内腔的通孔，所述螺母(3.2)设置于所述内腔中且所述螺母(3.2)的轴线与所述通孔的轴线平行。

7.根据权利要求6所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述螺母(3.2)与内腔之间存在间隙，所述螺母(3.2)与内腔之间垂直于螺母(3.2)轴向的最大间隙为2mm～5mm。

8.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述安装架(1)由高强度钢板制成；所述安装架(1)的刚度为吸能块(2)的刚度的4倍～6倍。

9.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述安装架(1)上设有用于与有轨电车车体连接的高强度螺栓组件(1.2)。

10.根据权利要求1所述的一种有轨电车防撞装置，其特征在于，所述支撑梁板(1.1)上设有多个腰型孔。

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