CN112977525A - 一种轨道车辆及其车体端部结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种轨道车辆及其车体端部结构。该车体端部结构包括端底架、端墙、侧墙、车顶、碰撞吸能结构、车钩安装座以及车钩托梁；所述碰撞吸能结构用于在碰撞过程中通过压缩变形吸收碰撞能量；所述车钩托梁与所述车钩安装座相对设置；所述车钩托梁以及所述车钩安装座用于安装回退式车钩；所述端梁设置有用于使所述回退式车钩回退时穿设的回退通孔；所述端底架的牵引梁设置有用于容置所述回退式车钩的回退空间；在所述碰撞吸能结构和所述车顶之间形成端部压溃区。该车体端部结构能够在优先吸收碰撞能量的基础上最大程度地保护乘客的人身安全。

Description

一种轨道车辆及其车体端部结构

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种轨道车辆及其车体端部结构。

背景技术

现有随着列车运行速度的不断提高，车辆安全性越来越受到人们的关注，尤其是对车体的耐撞击性提出了更高的要求，在满足耐撞击性要求的同时，还要考虑如车辆强度、轻量化等要求，上述条件相互矛盾、相互制约，故设计合理的耐高速撞击的车体结构意义十分重大。

国内外高铁、地铁、普速列车一般只在司机室端设置专用的碰撞吸能结构，非司机室端分为两种情况，一种是通过车钩缓冲装置吸能，车钩承担一定程度的防爬功能，另一种是通过防爬器承担防爬功能，通过车钩缓冲装置吸能。但是，非司机室端仅靠车钩缓冲装置吸能，只能用于低速客车和地铁等对非司机室端吸能数值要求低的车型，并且非司机室端无端部压溃区，车辆碰撞时，若车钩缓冲装置无法完全吸收碰撞能量，车体介入碰撞吸能后，会挤占非司机室端乘客生存空间。

而北美广泛使用的不锈钢双层车，一辆车重量约为60吨，运行速度150公里/小时。若仅在司机室端设置吸能装置，无法满足列车碰撞吸能指标。

发明内容

本申请实施例中提供了一种轨道车辆及其车体端部结构，该车体端部结构能够满足北美的列车碰撞吸能指标，并能够在列车碰撞过程中通过车体端部无人区域先于车体其它区域变形吸收碰撞能量的基础上最大程度地保护乘客的人身安全。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种轨道车辆的车体端部结构，包括端底架、端墙、侧墙以及车顶；还包括固定连接于所述端底架与所述端墙之间的碰撞吸能结构、固定安装于所述端底架的端梁的车钩安装座以及固定安装于所述端墙底部的车钩托梁；

所述碰撞吸能结构用于在碰撞过程中通过压缩变形吸收碰撞能量；

所述车钩托梁与所述车钩安装座相对设置；

所述车钩托梁以及所述车钩安装座用于安装回退式车钩；

所述端梁设置有用于使所述回退式车钩回退时穿设的回退通孔；

所述端底架的牵引梁设置有用于容置所述回退式车钩的回退空间；

在所述碰撞吸能结构和所述车顶之间形成端部压溃区。

优选地，所述侧墙在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有用于削弱所述侧墙的端部结构强度的侧墙结构削弱区；

所述车顶在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有用于削弱所述车顶的端部结构强度的车顶结构削弱区。

优选地，所述侧墙包括多个沿所述轨道车辆的长度方向设置的侧墙横梁和侧墙加强梁；

所述侧墙横梁上设置有多个用于降低所述侧墙横梁的结构强度的侧墙横梁通孔；

所述侧墙加强梁上设置有多个用于降低所述侧墙加强梁的结构强度的侧墙加强梁通孔；

所述侧墙横梁通孔和所述侧墙加强梁通孔形成所述侧墙结构削弱区。

优选地，所述车顶包括沿所述轨道车辆的长度方向设置的车顶纵向梁和车顶边梁；

所述车顶纵向梁在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有车顶纵向梁豁口；

所述车顶边梁在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有车顶边梁豁口；

所述车顶纵向梁豁口和所述车顶边梁豁口形成所述车顶结构削弱区。

优选地，所述碰撞吸能结构包括两个连接梁、多个吸能盒以及多个托梁；

在所述端墙与所述端底架的每个端底架边梁之间均焊接连接有所述连接梁；

所述吸能盒焊接连接在所述端墙和所述端梁之间；

所述托梁焊接连接在所述端墙和所述端梁之间。

优选地，沿所述轨道车辆的宽度方向，所述吸能盒和所述托梁依次交替间隔设置。

优选地，所述吸能盒均包括筒形外壳以及平行设置于所述筒形外壳内的多个隔板；

所述筒形外壳的外周面设置有用于诱导溃缩变形的诱导压痕；

所述连接梁和所述托梁上均设置有多个长圆孔；

所述连接梁和所述托梁均采用不锈钢板制成；

所述筒形外壳和所述隔板均采用钢板制成。

优选地，所述车钩托梁为U形结构，包括相对设置的第一竖梁和第二竖梁、以及用于固定连接所述第一竖梁的底端和所述第二竖梁的底端的底梁；

所述底梁的底部设置有复轨座，并且所述底梁的顶面为从所述车钩托梁朝向所述车钩安装座逐渐升高的斜面；

所述第一竖梁在朝向所述第二竖梁的一侧、以及所述第二竖梁在朝向所述第一竖梁的一侧均设置有内凹槽和用于安装所述回退式车钩的安装结构。

优选地，在所述碰撞吸能结构顶部安装有横向波纹地板。

优选地，所述车钩安装座为矩形管状结构，所述车钩安装座设置有贯穿壁厚的多个车钩安装座通孔。

根据本申请实施例的第二个方面，还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括车体，所述车体包括上述技术方案提供的任意一种车体端部结构。

采用本申请实施例中提供的轨道车辆及其车体端部结构，具有以下有益效果：

上述车体端部结构在车体的端墙和端底架之间增设有碰撞吸能结构，在车体发生碰撞时，碰撞吸能结构在吸收碰撞过程中产生的撞击力的情况下进行压缩变形，并在增设的碰撞吸能结构部分形成端部压溃区，通过端部压溃区为碰撞过程中的车体变形提供变形空间，使碰撞过程中产生的冲击能量以可控的方式通过优先塑性变形来吸收碰撞过程的碰撞能量，使撞击力消耗在轨道车辆的端部，以降低碰撞过程对乘客区域的冲击，从而在轨道车辆发生碰撞过程中优先吸收碰撞能量并最大程度上保护乘客的人身安全。

同时，在车体端部设置用于安装回退式车钩的车钩托梁和车钩安装座，并且牵引梁中设置有用于容置回退式车钩的回退空间。在轨道车辆碰撞过程中，回退式车钩自带的压溃管可以通过吸收撞击力产生压缩变形，当车钩承受的载荷超出车钩剪切载荷后，车钩还能朝向端底架后部回退而不被车体阻挡，防止车钩将碰撞力直接传递到车体，便于在车钩剪切回退过程中其它吸能装置被触发参与吸能，而不是车体直接发生变形，提高轨道车辆的安全性。

因此，轨道车辆采用上述车体端部结构，不仅满足了北美的列车碰撞吸能指标，还能够在列车碰撞过程中通过车体端部无人区域先于车体其它区域变形吸收碰撞能量来最大程度地保护乘客的人身安全。

附图说明

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

图1为本申请实施例提供的一种轨道车辆的车体端部结构的立体结构示意图；

图2为图1中提供的车体端部结构的底部的结构示意图；

图3为图1中提供的碰撞吸能结构的吸能盒的结构示意图；

图4为图2中提供的车体端部结构的碰撞吸能结构部分的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的车体端部结构的侧墙部分的结构示意图；

图6为图5中提供的侧墙的A部分的局部放大结构示意图；

图7为本申请实施例提供的车体端部结构的车顶部分的结构示意图；

图8为图7中提供的车顶的B部分的局部放大结构示意图；

图9为图1中提供的车体端部结构的车钩托梁的结构示意图。

附图标记：

1-车体端部结构；11-端底架；12-端墙；13-侧墙；14-车顶；15-碰撞吸能结构；16-车钩安装座；17-车钩托梁；18-回退式车钩；19-横向波纹地板；

111-端梁；112-牵引梁；113-回退空间；114-端底架边梁；131-侧墙补强梁；132-侧墙横梁；141-车顶边梁；142-车顶纵向梁；151-连接梁；152-吸能盒；153-托梁；154-长圆孔；171-第一竖梁；172-第二竖梁；173-底梁；174-复轨座；175-斜面；176-内凹槽；

1311-侧墙补强梁通孔；1321-侧墙横梁通孔；1411-车顶边梁豁口；1421-车顶纵向梁豁口；1521-筒形外壳；1522-隔板；1523-诱导压痕。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1和图2结构所示，本申请实施例提供了一种轨道车辆的车体端部结构1，该车体端部结构1包括端底架11、端墙12、侧墙13、车顶14、固定连接于端底架11与端墙12之间的碰撞吸能结构15、固定安装于端底架11的端梁111的车钩安装座16以及固定安装于端墙12底部的车钩托梁17；碰撞吸能结构15用于在碰撞过程中通过压缩变形吸收碰撞能量；车钩托梁17与车钩安装座16相对设置；车钩托梁17以及车钩安装座16用于安装回退式车钩18；端梁111设置有用于使回退式车钩18回退时穿设的回退通孔；端底架11的牵引梁112设置有用于容置回退式车钩18的回退空间113；在碰撞吸能结构15和车顶14之间形成端部压溃区。如图1、图2和图4结构所示，车体的端底架11与端墙12通过碰撞吸能结构15固定连接在一起，在端底架11的端梁111底部安装有车钩安装座16，车钩安装座16用于固定安装回退式车钩18的固定端，在端墙12的底部固定安装有用于支承回退式车钩18的车钩托梁17，如图9结构所示，车钩托梁17为U形结构，车钩托梁17的中间部分用于穿设和安装回退式车钩18，使回退式车钩18的连接端伸出车体端部，以便与另一个车钩进行连挂；同时，车钩托梁17还为制动管路、控制管线等各种零部件提供安装接口，方便车辆的快速连接。为了车体端部预留足够的压缩变形空间，在端部压溃区可以不设置座椅和乘务员室，作为专用的碰撞变形区域。如图1和图4结构所示，车钩安装座16可以为矩形管状结构，车钩安装座16设置有贯穿壁厚的多个车钩安装座16通孔。

上述车体端部结构1在车体的端墙12和端底架11之间增设有碰撞吸能结构15，在碰撞发生后，回退式车钩自带的缓冲装置最早介入吸能，在车钩缓冲装置达到吸能极限后车钩自动剪切，车钩与车体脱离硬连接，之后车体介入碰撞吸能，碰撞吸能结构15先于车体其它区域变形并吸收碰撞能量，并在增设的碰撞吸能结构15部分形成端部压溃区，使撞击能量消耗在轨道车辆的端部，以降低碰撞过程对乘客区域的冲击，从而在轨道车辆发生碰撞过程中通过车体端部无人区域先于车体其它区域变形吸收碰撞能量来最大程度的保护乘客人身安全。

同时，在车体端部设置用于安装回退式车钩18的车钩托梁17和车钩安装座16，并且牵引梁112中设置有用于容置回退的车钩的回退空间113，通过该车钩安装座16能够采用回退式车钩18，回退式车钩18在碰撞时吸收部分碰撞能量后剪切回退，回退过程中车钩不接触后部车体，从而不将超出车钩剪切力的碰撞载荷直接传递到车体，便于其它吸能结构在车钩回退时被触发参与吸能，而不是车体直接发生变形，从而有利于提高轨道车辆在碰撞时乘客的安全性。

因此，轨道车辆采用上述车体端部结构1，不仅满足了北美的列车碰撞吸能指标，还能够在列车碰撞过程中通过车体端部无人区域先于车体其它区域变形吸收碰撞能量来最大程度地保护乘客的人身安全。

为了保证轨道车辆在碰撞过程中，车体端部的顶部和底部发生同步压缩变形，侧墙13在与碰撞吸能结构15相对应的部分设置有用于削弱侧墙13的端部结构强度的侧墙13结构削弱区；车顶14在与碰撞吸能结构15相对应的部分设置有用于削弱车顶14的端部结构强度的车顶14结构削弱区。

通过设置在车顶14和侧墙13的结构削弱区，能够降低车顶14和侧墙13沿车体的长度方向的结构强度和刚度，防止因车顶14和侧墙13的结构强度和刚度太大而在碰撞过程中无法压缩变形，而造成过大的二次碰撞加速度，对乘客产生更大的碰撞伤害，使车体端部的顶部和底部能够同步变形，以通过车体端部的压缩变形吸收碰撞能量，将碰撞能量消耗在车体端部，以便保护乘客的人身安全。

如图5和图6结构所示，侧墙13包括多个沿轨道车辆的长度方向设置的侧墙补强梁131和侧墙横梁132；侧墙补强梁131上设置有多个用于降低侧墙补强梁131的结构强度的侧墙补强梁通孔1311；侧墙横梁132上设置有多个用于降低侧墙横梁132的结构强度的侧墙横梁通孔1321；侧墙补强梁通孔1311和侧墙横梁通孔1321形成侧墙13结构削弱区。侧墙补强梁通孔1311和侧墙横梁通孔1321均可以为图5和图6结构所示的长圆孔154、钥匙孔、圆孔中的任意一种。

如图7和图8结构所示，车顶14包括沿轨道车辆的长度方向设置的车顶边梁141和车顶纵向梁142；车顶边梁141在与碰撞吸能结构15相对应的部分设置有车顶边梁豁口1411；车顶纵向梁142在与碰撞吸能结构15相对应的部分设置有车顶纵向梁豁口1421；车顶边梁豁口1411和车顶纵向梁豁口1421形成车顶14结构削弱区。车顶边梁豁口1411和车顶纵向梁豁口1421可以为图8中结构所示的矩形开口，也可以为弧形开口、梯形开口等任意形状的开口，通过设置开口来降低车顶边梁141和车顶纵向梁142沿车体长度方向的结构强度和刚度，从而在碰撞过程中能够保证碰撞能量较大时车顶14发生压缩变形，以吸收碰撞能量，防止因碰撞能量过大而产生较大的二次碰撞加速度。

如图3和图4结构所示，碰撞吸能结构15包括两个连接梁151、多个吸能盒152以及多个托梁153；在端墙12与端底架11的每个端底架边梁114之间均焊接连接有连接梁151；吸能盒152焊接连接在端墙12和端梁111之间；托梁153焊接连接在端墙12和端梁111之间。沿轨道车辆的宽度方向，吸能盒152和托梁153依次交替间隔设置。吸能盒152用于在轨道车辆发生碰撞过程中通过逐级压溃变形吸收碰撞能量，使吸能盒152从车体外侧逐渐朝车体内侧变形吸能。如图4结构所示，在布设碰撞吸能结构15的时候，沿轨道车辆的宽度方向，吸能盒152和托梁153依次交替间隔设置；连接梁151和托梁153上均设置有多个长圆孔154；连接梁151上设置长圆孔154，使得碰撞过程中连接梁151易于变形，降低碰撞力级。通过设置的托梁153，可以提高地板的承载能力，如图4结构所示，在地板下方设置有三根托梁153，托梁153上设置有多个长圆孔154，目的是既能托起地板，在碰撞时又易于欧拉屈曲，降低碰撞力级。

由于沿轨道车辆的宽度方向上，吸能盒152和托梁153依次交替间隔设置，在轨道车辆发生碰撞过程中，多个吸能盒152能够同时变形吸能，使车体沿长度方向均匀变形；同时，在连接梁151和托梁153上设置有多个长圆孔154，从而在碰撞过程中，通过长圆孔154能够使连接梁151和托梁153易于发生变形吸能，而不会成为防止吸能盒152吸能变形的刚性支撑。

更进一步地，如图3结构所示，吸能盒152均包括筒形外壳1521以及平行设置于筒形外壳1521内的多个隔板1522；筒形外壳1521的外周面设置有用于诱导溃缩变形的诱导压痕1523，如图3中所示的筒形外壳1521在前端部设置有两个诱导压痕1523，诱导压痕1523的设置数量可以为两个或多个；筒形外壳1521和隔板1522均采用钢板制成。

吸能盒152通过筒形外壳1521的压缩变形进行吸收碰撞能量，同时，通过设置在筒形外壳1521内的多个隔板1522实现筒形外壳1521的逐级压溃；筒形外壳1521和隔板1522均采用钢板制成，能够满足轨道车辆的碰撞性能指标。吸能盒152的筒形外壳1521可以根据实际需要采用的钢板制成。

在上述各种实施例的基础上，如图9结构所示，车钩托梁17为U形结构，包括相对设置的第一竖梁171和第二竖梁172、以及用于固定连接第一竖梁171的底端和第二竖梁172的底端的底梁173；底梁173的底部设置有复轨座174，并且底梁173的顶面为从车钩托梁17朝向车钩安装座16逐渐升高的斜面175；第一竖梁171在朝向第二竖梁172的一侧、以及第二竖梁172在朝向第一竖梁171的一侧均设置有内凹槽176和用于安装回退式车钩18的安装结构。

上述车钩托梁17采用U形结构，使得车钩托梁17结构简单，中间为中空结构方便回退式车钩18从中间穿过，还便于在轨道车辆发生碰撞之后回退式车钩18的回退；在竖梁的内侧面设置有内凹槽176，通过内凹槽176增大了两个竖梁之间的空间，进而增大了回退式车钩18的安装空间且便于车钩摆动，能够满足车钩头的26°摆角要求；底梁173顶部设置为斜面175，满足了制动管路对安装空间的要求，同时增大了制动管路的活动空间；通过设置在底梁173底部的复轨座174，满足了整个车体的复轨要求。

如图4结构所示，在碰撞吸能结构15顶部安装有横向波纹地板19。由于横向波纹地板19设置有横向波纹，使得地板既能在静强度工况下承载，在碰撞时又易于折叠，降低碰撞力级。

实施例二

本申请实施例还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括车体，车体包括上述实施例提供的任意一种车体端部结构1。

轨道车辆在车体端部采用上述车体端部结构1时，在碰撞发生后，回退式车钩自带的缓冲装置最早介入吸能，在车钩缓冲装置达到吸能极限后车钩自动剪切，车钩与车体脱离硬连接，之后车体介入碰撞吸能，碰撞吸能结构15先于车体其它区域变形吸能，并在增设的碰撞吸能结构15部分形成端部压溃区，使撞击能量消耗在轨道车辆的端部，以降低碰撞过程对乘客区域的冲击，从而在轨道车辆发生碰撞过程中通过车体端部无人区域先于车体其它区域变形吸收碰撞能量来最大程度的保护乘客人身安全。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种轨道车辆的车体端部结构，包括端底架、端墙、侧墙以及车顶；其特征在于，还包括固定连接于所述端底架与所述端墙之间的碰撞吸能结构、固定安装于所述端底架的端梁的车钩安装座以及固定安装于所述端墙底部的车钩托梁；

所述碰撞吸能结构用于在碰撞过程中通过压缩变形吸收碰撞能量；

所述车钩托梁与所述车钩安装座相对设置；

所述车钩托梁以及所述车钩安装座用于安装回退式车钩；

所述端梁设置有用于使所述回退式车钩回退时穿设的回退通孔；

所述端底架的牵引梁设置有用于容置所述回退式车钩的回退空间；

在所述碰撞吸能结构和所述车顶之间形成端部压溃区。

2.根据权利要求1所述的车体端部结构，其特征在于，所述侧墙在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有用于削弱所述侧墙的端部结构强度的侧墙结构削弱区；

所述车顶在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有用于削弱所述车顶的端部结构强度的车顶结构削弱区。

3.根据权利要求2所述的车体端部结构，其特征在于，所述侧墙包括多个沿所述轨道车辆的长度方向设置的侧墙横梁和侧墙加强梁；

所述侧墙横梁上设置有多个用于降低所述侧墙横梁的结构强度的侧墙横梁通孔；

所述侧墙加强梁上设置有多个用于降低所述侧墙加强梁的结构强度的侧墙加强梁通孔；

所述侧墙横梁通孔和所述侧墙加强梁通孔形成所述侧墙结构削弱区。

4.根据权利要求3所述的车体端部结构，其特征在于，所述车顶包括沿所述轨道车辆的长度方向设置的车顶纵向梁和车顶边梁；

所述车顶纵向梁在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有车顶纵向梁豁口；

所述车顶边梁在与所述碰撞吸能结构相对应的部分设置有车顶边梁豁口；

所述车顶纵向梁豁口和所述车顶边梁豁口形成所述车顶结构削弱区。

5.根据权利要求2所述的车体端部结构，其特征在于，所述碰撞吸能结构包括两个连接梁、多个吸能盒以及多个托梁；

在所述端墙与所述端底架的每个端底架边梁之间均焊接连接有所述连接梁；

所述吸能盒焊接连接在所述端墙和所述端梁之间；

所述托梁焊接连接在所述端墙和所述端梁之间。

6.根据权利要求5所述的车体端部结构，其特征在于，沿所述轨道车辆的宽度方向，所述吸能盒和所述托梁依次交替间隔设置。

7.根据权利要求6所述的车体端部结构，其特征在于，所述吸能盒均包括筒形外壳以及平行设置于所述筒形外壳内的多个隔板；

所述筒形外壳的外周面设置有用于诱导溃缩变形的诱导压痕；

所述连接梁和所述托梁上均设置有多个长圆孔；

所述连接梁和所述托梁均采用不锈钢板制成；

所述筒形外壳和所述隔板均采用钢板制成。

8.根据权利要求1-7任一项所述的车体端部结构，其特征在于，所述车钩托梁为U形结构，包括相对设置的第一竖梁和第二竖梁、以及用于固定连接所述第一竖梁的底端和所述第二竖梁的底端的底梁；

所述底梁的底部设置有复轨座，并且所述底梁的顶面为从所述车钩托梁朝向所述车钩安装座逐渐升高的斜面；

所述第一竖梁在朝向所述第二竖梁的一侧、以及所述第二竖梁在朝向所述第一竖梁的一侧均设置有内凹槽和用于安装所述回退式车钩的安装结构。

9.根据权利要求1-7任一项所述的车体端部结构，其特征在于，在所述碰撞吸能结构顶部安装有横向波纹地板。

10.根据权利要求1-7任一项所述的车体端部结构，其特征在于，所述车钩安装座为矩形管状结构，所述车钩安装座设置有贯穿壁厚的多个车钩安装座通孔。

11.一种轨道车辆，包括车体，其特征在于，所述车体包括如权利要求1-10任一项所述的车体端部结构。

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