CN113386818B - 一种轨道车辆及其排障器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其排障器结构。所述排障器结构包括具有凹形区域设计的排障器主结构，在排障器主结构的凹形区域用于安装信号系统；所述排障器主结构包括上盖板、下盖板和中间支架，所述凹形区域由多段中间U型梁拼接形成外大内小的梯形结构；所述排障器主结构的前端设有犁型的排障板；所述排障器主结构内部设置有纵向强度加强结构，所述纵向强度加强结构与下盖板之间形成箱型体。本发明的排障器结构具有轻量型高强度的特点，且可以满足车辆信号系统所需要的超大安装空间。

Description

一种轨道车辆及其排障器结构

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆及其排障器结构，属于轨道车辆领域，尤其是动车领域。

背景技术

随着社会发展，人们对轨道车辆的安全性要求越来越高。轨道车辆排障器是为了排除车辆运行过程中车辆前方轨面上的障碍物，运行于欧洲的动车组，更是要面临冬季严寒漫长、降雪较多的灾害天气，排障器更是成为保证列车的安全运行不可或缺的重要部件。

一些运行于欧洲的动车组车辆在两端头车底架前部设置信号系统，该信号系统为保证列车精准停车（停车偏差不超过±300mm），对列车正常运营非常重要，为保证该系统的功能准确稳定，信号系统天线设备周围一定范围内不允许存在金属器件。该信号系统在车行方向上需要很大的调整范围。

该信号系统极大的占用了车辆底架的前端空间，导致与排障器发生干涉。排障器若置于信号系统之后则与转向架干涉，若置于信号系统之前，即使与车体最前端连接，也很难避免会产生一个较大的悬臂，强度难以实现，且与车辆前端开闭机构等设备会产生干涉。

能源的利用率越来越引起人们的关注，对动车组轻量化的设计要求越来越高，相应排障器的设计过程中可利用的重量配置非常的有限。

传统的排障器难以实现轻量化且满足车辆信号系统的安装需求。

柳颖娇，岳译新发表的论文《一种排障器设计与仿真分析》介绍的排障器排障板通过减小两排障板之间的夹角来实现较好的排除障碍物和雪的效果，但排障器无法满足天线系统的安装。

因此，提供一种轻量型高强度可以满足车辆信号系统超大安装空间的新型排障器结构及车辆是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种轨道车辆及其排障器结构，该排障器结构具有轻量型高强度的特点，且可以满足车辆信号系统所需要的超大安装空间。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆的排障器结构，其结构特点是，包括具有凹形区域设计的排障器主结构，在排障器主结构的凹形区域用于安装信号系统；

所述排障器主结构包括上盖板、下盖板和中间支架，所述凹形区域由多段中间U型梁拼接形成外大内小的梯形结构；

所述排障器主结构的前端设有犁型的排障板；

所述排障器主结构内部设置有纵向强度加强结构，所述纵向强度加强结构与下盖板之间形成箱型体。

鉴于此，本发明的一体式轻量排障器较同样速度和强度等级分体式排障器重量轻20%~40%，具有“凹”型的排障器主结构，这种结构具有良好的力的传递性能，占用车辆底架前端极小的空间，可以实现避开天线系统的安装空间。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在其中一个优选的实施例中，所述排障器主结构上设有第一加强筋和第二加强筋；所述纵向强度加强结构包括U字型梁和L型梁；所述第一加强筋分别与所述L型梁和中间支架对齐布置，该第一加强筋连接中间支架、排障板和上盖板并形成上下对齐布置的双层箱型梁结构；所述第二加强筋与U型梁对齐布置，该第二加强筋连接上盖板和排障板并形成上下对齐布置的双层箱型梁结构。

在其中一个优选的实施例中，所述纵向强度加强结构包括U字型梁和L型梁；所述上盖板通过塞焊孔分别与所述U字型梁和L型梁连接；所述下盖板分别与所述U字型梁和L型梁插接相连。

在其中一个优选的实施例中，所述中间支架上设有检修口。本发明预留了车钩紧固件安装及检修口，无需拆除排障器可以方便的对车钩进行维修维护。

在其中一个优选的实施例中，所述排障板为对称分布的两个，两块排障板组装为对称的三角形，且所有区段夹角均不大于160°。

为了达到更好的除雪效果，在其中一个优选的实施例中，所述排障板截面为渐变的C字形。

在其中一个优选的实施例中，所述排障板上设有调节板。由此，调节板可以实现补偿车轮磨耗，保证排障器与轨道之间的距离。

在其中一个优选的实施例中，所述排障器主结构的两侧设计有翼板；优选所述排障板上设置有用于安装导流罩的螺纹孔，该翼板与导流罩无缝连接。翼板可以遮挡车辆后部设备，增强美观性以及保护车辆后部设备免造损伤。需要说明的是，本发明中的无缝并不是绝对的无缝，而是缝隙尽可能小，以避免积雪通过该缝隙涌入车辆内侧。

在其中一个优选的实施例中，所述排障器主结构与外界相通的腔体最低处设有排水孔 。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，其包括所述的轨道车辆的排障器结构，该排障器结构分别通过排障器第一安装座和排障器第二安装座 与车辆底架可拆卸地固定相连；所述排障器结构与车辆底架之间连接有防脱的绳锁结构。由此，排障器自带防脱落装置，保证排障器发生碰撞或螺栓失效时，其自身不成为车辆运行的障碍物，保证列车运行安全。

在其中一个优选的实施例中，所述绳锁结构包括钢丝绳和与钢丝绳相适应的钢丝绳夹。

本发明的排障器前端设置了农用犁样对称布置的排障板，具有良好的扫除轨道积雪的功能，排障板截面为渐变C字样，排障板与导流罩无缝连接，避免积雪涌入车辆内侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的排障器主结构为“凹”型结构，极大的节约了车辆下部空间，解决了与车辆信号系统安装空间的问题，从而保证列车稳定性。同时，一体式“凹”型结构排障器减轻了重量，较传统同样速度和强度等级分体式排障器重量减轻了20%~40%，实现了轻量化的目标。

本发明通过加强纵梁刚度优化力的传递，解决了排障器由于横梁打断导致的强度刚度问题。

本发明的排障器前部排障板采用“农用犁”的造型设计，利用了该造型在传统农业的上的成功经验，可以实现较好的扫除轨道积雪的功能。排障板与两侧翼板与导流罩的无缝连接方式，避免的积雪进入车辆内部，优化了排雪功能。

本发明的排障器设计有车钩检修口，通过该检修口可以实现不拆装排障器的情况下，随时检修检查车钩螺栓安装情况，极大的方便了现场作业人员及维修维护人员的工作。

此外，本发明的排障器自带防脱落装置，保证排障器发生碰撞或螺栓失效时，其自身不成为车辆运行的障碍物，保证列车运行安全。

现对于《一种排障器设计与仿真分析》中的排障器，本发明的排障板与导流罩无缝连接以及设置翼板等手段来实现良好的除雪效果有本质区别

附图说明

图1 为本发明实施例中公开的轨道车辆的排障器示意图；

图2 为本发明实施例中公开的排障器主结构示意图（受力传导示意图）；

图3 为本发明实施例中公开的排障器主结构内部示意图；

图4为本发明实施例中公开的排障器主结构内部示意图（纵剖面）；

图5为本发明实施例中公开的排障器车钩检修口示意图；

图6为本发明实施例中公开的排障板与导流罩连接示意图；

图7为图6的局部放大图；

图8为本发明实施例中公开的排障板调节板示意图；

图9为本发明实施例中公开的防脱绳锁结构示意图；

图10为本发明实施例中公开的排障器安装座示意图。

在图中

1-信号系统；2-排障器主结构；21-下盖板；22-中间U型梁；23-L型梁；24-U字型梁；25-上盖板；26-第一加强筋；27-第二加强筋；2a-中间支架；2b-塞焊孔；2c-减重孔；2e-排水孔；2f-插接结构；3-检修口；4-排障板； 5-翼板；6-导流罩；7-Z字板；8-调节板；9-钢丝绳；10-钢丝绳夹；11-排障器第一安装座；12-排障器第二安装座。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种轻量型一体式排障器结构，上述排障器主结构2为“凹”型，通过加强纵梁刚度优化力的传递，满足EN15227强度标准。上述“凹”型排障器主结构2其中间区域挖断，用于安装空间车辆信号系统1，但这种结构会打断排障器主结构2的横梁会对其受力非常不利。为了解决该问题，本实施例通过加强纵向方向强度优化排障器的受力，主要方式如下：排障器主结构2内部设置对称分布的U字型梁24和L型梁23。下盖板21由对称分布的U型折弯板组成，其中下盖板21与内部对称分布的U字型梁24和L型梁23通过部分插接的形式安装。中间凹形区域由3段U型的梁拼接形成梯形结构的凹陷区域。除上盖板25外，其余零部件均采用板材折弯的方式获得，这样可以很大程度增强材料的强度和刚度。上盖板25通过塞焊孔2b分别与内部的U字型梁24和L型梁23连接。

上述排障器具有中间支架2a，通过该中间支架2a与车辆实现螺栓连接。中间支架2a设计有车钩安装和检修口3，通过该检修口3可以实现不拆装排障器的情况下，随时检修检查车钩螺栓安装情况，极大的方便了现场作业人员及维修维护人员的工作。

上述排障器前端对称布置的“农用犁”型排障板4，所述排障板4为对称分布的两个，组装为对称三角形样，所有区段夹角均不大于160°，所述排障板4截面为C字样，且为渐变样截面，以达到更好的除雪效果。上述排障板4设置有用于安装导流罩6的螺纹孔，通过该螺纹孔实现导流罩6与排障器无缝连接，避免积雪涌入车辆内侧，保护车辆前端电气设备。

上述排障器两侧设计有翼板5，该翼板5可以遮挡车辆后部设备，增强美观性以及保护车辆后部设备免造损伤。该翼板5与导流罩6侧面几近接触（预留非常小的间隙，补偿制造误差），避免积雪从侧面卷入车辆内部。达到较好的除雪效果。

上述与车辆相连的防脱绳锁结构，在底架适当位置和排障器适当位置设置连接点，通过钢丝绳连接。所述绳锁结构，包括一根适当长度钢丝绳和与钢丝绳相适应的钢丝绳夹。所述钢丝绳适当长度为：排障器正常运作时，钢丝绳处于放松状态，排障器螺栓失效时，钢丝绳为绷紧状，且长度不宜过长，保证排障器不接触轨面。上述防脱绳锁结构，为适当个数的连接点，确保排障器任何螺栓处螺栓失效，排障器任何部位均不接触轨面。

上述所述一种轨道车辆及排障器结构，所述车辆包含用于排障器与其连接的安装座，其中，所述排障器结构为上述任一项所述的排障器结构。

如图1所示，本实施例的轨道车辆排障器结构包括排障器主结构2和装在排障器主结构2上的信号系统1。如图2所示，由于要安装空间车辆信号系统，排障器主结构横梁打断，对整个排障器结构的受力非常不利，为使排障器可以满足EN15227标准的相关要求，对排障器主结构的内部纵向进行了加强。对排障器主结构的内部的梁体大部分采用折弯件，这样可以很大程度增强材料的强度和刚度。并对内部梁以及筋板进行合理的布置，以达到补充横梁打断造成的整体结构强度不足的问题。

如图3所示，下盖板21最好由板材折弯而成。中间U型梁22最好由3段U型的梁拼接为梯形结构。L型梁23最好由板材折弯而成。U字型梁24最好由板材折弯而成。下盖板21与L型梁23之间、以及下盖板21与U字型梁24之间通过插接结构2f进行连接，以增强刚度。

如图4所示，L型梁23、U字型梁24与下盖板21之间形成箱型体，箱形体的结构可以很大程度的提升排障器主结构的强度和刚度，可以补偿由于横梁打断导致的排障器强度和刚度不足的问题。

上盖板25内部设计有塞焊孔2b，通过塞焊孔2b实现上盖板25与排障器内部L型梁23和U字型梁24之间的连接，解决了焊接空间不足的问题。

为保证排障器主结构2内部的各部件之间各处焊缝尽量具有良好的焊接空间。需要设计优选的安装和焊接顺序方案，该安装可以实现最优的焊接质量。该方案为：

先安装并焊接下盖板21和中间U型梁22。

再将L型梁23和U字型梁24与上工序组件安装并焊接。

将排障板4组焊后与上一工序组件安装并焊接。

将上盖板25与上一工序组件进行安装，并通过塞焊进行连接。

焊接其他部件。

需要说明的是，图3中的第一加强筋26和第二加强筋27均由板材加工而成，其具有较大的圆角，在受力过程中，可以释放部分内应力。第一加强筋26与排障器主结构2内部的L型梁23对齐布置。第一加强筋26与排障器中间支架2a对齐布置，第一加强筋26与排障器主结构2内部的L型梁23对齐布置。第一加强筋26连接排障器中间支架2a、排障板4和上盖板25，在此处形成上下对齐布置的双层箱型梁结构，极大程度的增强了排障器的强度和刚度，补偿了排障器横梁打断造成了强度和刚度损失。具体力传导示意图参照图2中箭头所示，可以将力直接传导至车体底架。第二加强筋27与U字型梁24对齐布置，连接上盖板25和排障板4，同样在该处形成上下对齐的双层箱型梁结构。

为保证排障器在保证强度的前提下尽量轻量化，对其进行了一系列的减重设计。排障器中间支架2a与排障板4之间不留间隙，无缝连接，这样既减轻的重量，同时可以增强排障器的强度。对于应力相对较小的区域设置了减重孔2c。

为保证排障器内部在运行过程中，其内部不会存在积水，在排障器每处与外界相通的腔体的最低处都设置了排水孔2e。

如图5所示，排障器包含车钩检修口3，该检修口3空间需要足够大，从而可以保证一名成年操作员工在不拆除排障器的情况下，能够顺利地安装或拆除车钩安装紧固件，为生产现场及维修维护提供很大的便利。

如图6和7所示，排障器包括前段对称布置的“农用犁”型排障板4，排障器主结构2前端设置有排障板4。其中排障板4由左右对称的两块造型板组成，其外观类似“农用犁”型，每块排障板的截面为C字样且C字的凹区往轨道两侧方向上提，两块排障板之间的夹角在所有区段均不大于160°，这样能实现较好的除雪效果。排障板上部设置螺纹结构，通过该结构可实现与导流罩6的无缝连接，该结构可以避免雪从排障器上空卷入车辆内部。

如图6和7所示，排障器主结构2的两侧设置翼板5，该翼板5可以遮挡车辆后部设备，增强美观性以及保护车辆后部设备免造损伤。该翼板5与导流罩6侧面几近接触（预留非常小的间隙，补偿制造误差），避免积雪从侧面卷入车辆内部，达到较好的除雪效果。

排障板4也可以附带具有调节功能的调节板8，如图6所示，可以实现补偿车轮磨耗，保证排障器与轨道之间的距离。

如图9所示，为上述防脱绳锁结构，在车辆底架适当位置和排障器适当位置设置连接点（此处为开孔），通过钢丝绳连接。所述绳锁结构，包括一根适当长度的钢丝绳9和钢丝绳夹10。所述钢丝绳适当长度为：排障器正常运作时，钢丝绳处于放松状态，排障器螺栓失效时，钢丝绳为绷紧状，且长度不宜过长，保证排障器不接触轨面。上述防脱绳锁结构，为适当个数的连接点，确保排障器任何螺栓处螺栓失效，排障器任何部位均不接触轨面。

如图10所示，上述车辆结构在底架适当位置提供排障器、排障器第一安装座11和排障器第二安装座 12，其中排障器第一安装座11和排障器第二安装座 12可以满足车辆和排障器相关强度的碰撞标准要求。

结合上述描述，本实施例公开的轨道车辆的排障器结构解决了车辆在头车排障器与信号系统安装空间问题。同时该类型排障器较传统排障器有更优良的处雪功能，自身设置了防脱落装置，且易维修维护，提高车辆运行的安全性。

此外，本申请还公开了一种轨道车辆也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本说明书各个实施例采用递进的方式描述。每个实例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实例之间相同相似的部分互相参见即可。

对公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。

Claims (12)

1.一种轨道车辆的排障器结构，其特征在于，包括具有凹形区域设计的排障器主结构（2），在排障器主结构（2）的凹形区域用于安装信号系统（1）；

所述排障器主结构（2）包括上盖板（25）、下盖板（21）和中间支架（2a），所述凹形区域由多段中间U型梁（22）拼接形成外大内小的梯形结构；

所述排障器主结构（2）的前端设有犁型的排障板（4）；

所述排障器主结构（2）内部设置有纵向强度加强结构，所述纵向强度加强结构与下盖板（21）之间形成箱型体。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障器主结构（2）上设有第一加强筋（26）和第二加强筋（27）；所述纵向强度加强结构包括U字型梁（24）和L型梁（23）；

所述第一加强筋（26）分别与所述L型梁（23）和中间支架（2a）对齐布置，该第一加强筋（26）连接中间支架（2a）、排障板（4）和上盖板（25）并形成上下对齐布置的双层箱型梁结构；

所述第二加强筋（27）与U字型梁（24）对齐布置，该第二加强筋（27）连接上盖板（25）和排障板（4）并形成上下对齐布置的双层箱型梁结构。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述纵向强度加强结构包括U字型梁（24）和L型梁（23）；所述上盖板通过塞焊孔（2b）分别与所述U字型梁（24）和L型梁（23）连接；所述下盖板（21）分别与所述U字型梁（24）和L型梁（23）插接相连。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述中间支架（2a）上设有检修口（3）。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障板（4）为对称分布的两个，两块排障板（4）组装为对称的三角形，且所有区段夹角均不大于160°。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障板（4）截面为渐变的C字形。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障板（4）上设有调节板（8）。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障器主结构（2）的两侧设计有翼板（5）。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障板（4）上设置有用于安装导流罩（6）的螺纹孔，该翼板（5）与导流罩（6）无缝连接。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述排障器主结构（2）与外界相通的腔体最低处设有排水孔（2c）。

11.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的轨道车辆的排障器结构，该排障器结构分别通过排障器第一安装座（11）和排障器第二安装座（12）与车辆底架可拆卸地固定相连；所述排障器结构与车辆底架之间连接有防脱的绳锁结构。

12.根据权利要求11所述的轨道车辆的排障器结构，其特征在于，所述绳锁结构包括钢丝绳和与钢丝绳相适应的钢丝绳夹。

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