CN112550342B - 一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通车辆被动安全技术领域，具体涉及一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，包括前板、后板、主吸能管和多根副吸能管，主吸能管和副吸能管均设置在前板和后板之间，主吸能管的两端分别与前板、后板固定连接，主吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个诱导孔，副吸能管均匀环绕主吸能管设置，副吸能管的两端分别与前板、后板固定连接。本发明通过将副吸能管等角度均布于等长主吸能管周围的结构，并在主吸能管和副吸能管的前端设置诱导孔，形成单向压溃的稳定变形模式，在发生碰撞时通过诱导孔，产生预计的变形模式，降低了峰值力，增加了稳态力的平稳性，保证了吸能装置的能量吸收能力，对解决现存车辆碰撞问题具有重要意义。

Description

一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆被动安全技术领域，具体涉及一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置。

背景技术

近年来随着我国高速铁路快速发展，对列车高速化和轻量化的要求也越来越高，在速度提高和质量减少的同时列车的运行安全性也越来越得到业界人士的高度关注，其中列车的被动安全性能尤为关注。吸能防爬装置是轨道列车被动安全性中的重要部分，其主要作用是在机车车辆发生不可避免的碰撞时通过吸能防爬装置吸收车端的碰撞能量，减少车辆冲击，最大程度保护司乘人员和车上设备的安全，尽可能地减少碰撞事故带来的损失。

现有的轨道车辆防爬吸能装置是主要有切削式吸能、压溃式吸能、翻卷式吸能和膨胀式吸能四种，其中，切削式吸能主要靠刀具切削材料来吸能，吸收能量较少，无法克服碰撞过程中产生的大能量波动；而翻卷式吸能中，金属圆管发生翻卷变形时载荷平稳，但吸能过程中容易失稳，对吸能装置的尺寸要求比较严格；压溃结构主要依靠压溃管或者蜂窝结构吸能，压溃结构在吸收能量的时候稳态力波动较大，变形模式不确定，失稳时会突然减小失去吸能能力；膨胀式吸能装置主要有管材的扩胀和气体膨胀，在碰撞发生时很难有效地控制其吸收的能量范围，无法克服稳态力水平低，吸能容量小的缺点。

通过以上分析可以发现，现有吸能结构各有优势和不足，最大的问题是克服峰值力过大、稳态力波动以及变形模式可控性。为此，本发明提供的一种用于轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，以解决现有技术中克服峰值力过大、稳态力波动以及变形模式可控性等技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，通过将副吸能管等角度均布于等长主吸能管周围的结构，并在主吸能管和副吸能管的前端设置诱导孔，形成单向压溃的稳定变形模式，在机车车辆发生碰撞时通过诱导孔，产生预计的变形模式，降低了峰值力，增加了稳态力的平稳性，保证了吸能装置的能量吸收能力，对解决现存车辆碰撞问题具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，包括前板、后板、主吸能管和多根副吸能管，所述主吸能管和副吸能管均设置在前板和后板之间，主吸能管的两端分别与前板、后板固定连接，主吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个第一诱导孔，所述副吸能管均匀环绕主吸能管设置，副吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个第二诱导孔，副吸能管的两端分别与前板、后板固定连接。

进一步地，所述前板和后板平行设置，所述主吸能管和副吸能管之间平行设置。通过将副吸能管等角度均布于等长主吸能管周围的结构，并在主吸能管的前端设置第一诱导孔，在副吸能管的前端设置第二诱导孔，形成单向压溃的稳定变形模式，在机车车辆发生碰撞时通过诱导孔，产生预计的变形模式，降低了峰值力，增加了稳态力的平稳性，保证了吸能装置的能量吸收能力。

进一步地，所述前板和后板之间设置有至少一个隔板，所述主吸能管和副吸能管均穿过隔板设置。

优选地，所述前板和后板之间设置有两个隔板。通过在前板和后板之间设置两个隔板，利用隔板有效防止了细长的副吸能管失稳现象，进而大大降低了车辆碰撞时司乘人员和车上设备的纵向冲击。

进一步地，从前向后，所述前板、隔板和后板依次等间距设置。

进一步地，所述第一诱导孔、第二诱导孔均设置在前板和最靠近前板的隔板之间。

进一步地，所述主吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有四个第一诱导孔，副吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有四个第二诱导孔。

进一步地，所述第一诱导孔和第二诱导孔弧长对应的角度相同，第一诱导孔和第二诱导孔弧长对应的角度为18°～72°。

进一步地，所述诱导孔的弧长对应的角度为45°。

进一步地，所述第一诱导孔、第二诱导孔与前板之间的间距相同，且诱导孔与前板之间的间距，该间距与主吸能管的长度比为0.5～2：10。优选地，所述诱导孔与前板之间的间距，该间距与主吸能管的长度比为1：10。

进一步地，所述第一诱导孔和第二诱导孔的宽度相同，优选地，诱导孔的宽度为为5～10mm，诱导孔与前板之间的间距为80～200mm。

优选地，所述诱导孔与前板之间的间距为100mm，所述诱导孔的宽度为9mm。

进一步地，所述主吸能管和副吸能管的管壁厚度相同。

进一步地，所述诱导式压馈吸能装置包括8根副吸能管。

进一步地，所述主吸能管的长径比为10：2～5。

进一步地，所述主吸能管的长径比为10：3.6。优选地，所述主吸能管的长为1000mm，直径为360mm，主吸能管的管壁厚度为5mm。

进一步地，所述副吸能管的长径比为10：0.5～2。

进一步地，所述副吸能管的长径比为10：0.9。优选地，所述副吸能管的长为1000mm，直径为90mm，副吸能管的管壁厚度为5mm。

本发明的有益效果是：本发明轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，结构简单，便于加工，通过将副吸能管等角度均布于等长主吸能管周围的结构，并在主吸能管和副吸能管的前端设置诱导孔，形成单向压溃的稳定变形模式，在机车车辆发生碰撞时通过诱导孔，产生预计的变形模式，降低了峰值力，增加了稳态力的平稳性，保证了吸能装置的能量吸收能力，对解决现存车辆碰撞问题具有重要意义。

附图说明

图1为本发明诱导式压馈吸能装置的结构示意图；

图2为本发明诱导式压馈吸能装置的爆炸图；

图3为本发明主吸能管的结构示意图；

图4为采用诱导式压馈吸能装置进行碰撞模拟实验的力-位移曲线图；

图5为采用普通吸能装置进行碰撞模拟实验的力-位移曲线图；

图中，1、前板；2、后板；3、主吸能管；4、副吸能管；5、第一诱导孔；6、第二诱导孔；7、隔板。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～3所示，一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，包括前板1、后板2、主吸能管3和多根副吸能管4，所述主吸能管3和副吸能管4均设置在前板1和后板2之间，主吸能管3的两端分别与前板1、后板2固定连接，主吸能3管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个第一诱导孔5，所述副吸能管4均匀环绕主吸能管3设置，副吸能管4靠近前板1的一端沿周向均匀设置有多个第二诱导孔6，副吸能管4的两端分别与前板1、后板2固定连接。

具体地，所述前板1和后板2平行设置，所述主吸能管3和副吸能管4之间平行设置。通过将副吸能管4等角度均布于等长主吸能管3周围的结构，并在主吸能管3的前端设置第一诱导孔5，在副吸能管4的前端设置第二诱导孔6，形成单向压溃的稳定变形模式，在机车车辆发生碰撞时通过诱导孔，产生预计的变形模式，降低了峰值力，增加了稳态力的平稳性，保证了吸能装置的能量吸收能力。

具体地，所述前板1和后板2之间设置有至少一个隔板7，所述主吸能管3和副吸能管4均穿过隔板7设置。

优选地，所述前板1和后板2之间设置有两个隔板7。通过在前板1和后板2之间设置两个隔板7，利用隔板7有效防止了细长的副吸能管4失稳现象，进而大大降低了车辆碰撞时司乘人员和车上设备的纵向冲击。

具体地，从前向后，所述前板1、隔板7和后板2依次等间距设置。

具体地，所述第一诱导孔、第二诱导孔均设置在前板1和最靠近前板1的隔板7之间。

具体地，所述主吸能管3靠近前板1的一端沿周向均匀设置有四个第一诱导孔5，副吸能管4靠近前板1的一端沿周向均匀设置有四个第二诱导孔6。

具体地，所述第一诱导孔5和第二诱导孔6弧长对应的角度相同，第一诱导孔5和第二诱导孔6弧长对应的角度为18°～72°。

具体地，所述诱导孔的弧长对应的角度为45°。

具体地，所述第一诱导孔5、第二诱导孔6与前板1之间的间距相同，且诱导孔与前板1之间的间距，该间距与主吸能管3的长度比为0.5～2：10。优选地，所述诱导孔与前板1之间的间距，该间距与主吸能管3的长度比为1：10。

具体地，所述第一诱导孔5和第二诱导孔6的宽度相同，优选地，诱导孔的宽度为为5～10mm，诱导孔与前板1之间的间距为80～200mm。

优选地，所述诱导孔与前板1之间的间距为100mm，所述诱导孔的宽度为9mm。

具体地，所述主吸能管3和副吸能管4的管壁厚度相同。

具体地，所述诱导式压馈吸能装置包括8根副吸能管4。

具体地，所述主吸能管3的长径比为10：2～5。

具体地，所述主吸能管3的长径比为10：3.6。优选地，所述主吸能管3的长为1000mm，直径为360mm，主吸能管3的管壁厚度为5mm。

具体地，所述副吸能管4的长径比为10：0.5～2。

具体地，所述副吸能管4的长径比为10：0.9。优选地，所述副吸能管4的长为1000mm，直径为90mm，副吸能管4的管壁厚度为5mm。

试验例

将一个具有两个隔板7、8根副吸能管4的诱导式压馈吸能装置，并让诱导式压馈吸能装置的主吸能管3沿周向均匀设置有四个第一诱导孔2，副吸能管4沿周向均匀设置有四个第二诱导孔3，让诱导孔的弧长对应的角度为45°，诱导孔与前板1之间的间距为100mm，诱导孔的宽度为9mm，同时，控制主吸能管3的长为1000mm，直径为360mm，主吸能管3的管壁厚度为5mm，控制副吸能管4的长为1000mm，直径为90mm，副吸能管4的管壁厚度为5mm；将上述诱导式压馈吸能装置组装好，与普通的吸能装置一起进行车辆碰撞吸能模拟实验，当机车车辆发生碰撞时首先撞击防爬器，防爬器将纵向碰撞力传递至前板1，前板1产生纵向位移，并将纵向撞击力传递给主吸能管3和副吸能管4；前板1相对于各吸能管的刚度较大，几乎没有变形，故前板1同时压缩各吸能管；主吸能管3上的第一诱导孔5和副吸能管4上第二诱导孔6同时诱导吸能装置产生稳定有序的混合模式变形，具体地吸能装置效果峰值力对比如图4和图5所示，由图4和图5可以看出，采用本发明诱导式压馈吸能装置在实验时产生的峰值力明显下降，达到稳定吸能的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，包括前板、后板、主吸能管和多根副吸能管，所述主吸能管和副吸能管均设置在前板和后板之间，主吸能管的两端分别与前板、后板固定连接，主吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个第一诱导孔，所述副吸能管均匀环绕主吸能管设置，副吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有多个第二诱导孔，副吸能管的两端分别与前板、后板固定连接；

所述前板和后板之间设置有至少一个隔板，所述主吸能管和副吸能管均穿过隔板设置；

所述第一诱导孔和第二诱导孔弧长对应的角度相同，第一诱导孔和第二诱导孔弧长对应的角度为18°～72°。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，从前向后，所述前板、隔板和后板依次等间距设置。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述第一诱导孔、第二诱导孔均设置在前板和最靠近前板的隔板之间。

4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述主吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有四个第一诱导孔，副吸能管靠近前板的一端沿周向均匀设置有四个第二诱导孔。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述第一诱导孔和第二诱导孔弧长对应的角度为45°。

6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述第一诱导孔、第二诱导孔与前板之间的间距相同。

7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述主吸能管的长径比为10：2～5。

8.根据权利要求1所述的一种轨道车辆的诱导式压馈吸能装置，其特征在于，所述副吸能管的长径比为10：0.5～2。

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