CN114084191B - 一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通车辆被动安全技术领域，具体涉及一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，包括第一吸能安装座、第二吸能安装座、一级导向杆、二级导向杆和吸能体，一级导向杆的侧壁上均匀设置有多个气囊，吸能体套设在二级导向杆上。本发明利用导向杆、气囊和吸能安装座配合，实现了一级缓冲吸能，利用吸能体、二级导向杆、吸能安装座和转向连接结构配合，实现了二级压溃吸能，同时巧妙的利用了关节球轴承的六自由度特性，实现了中间吸能模块在水平和垂向上跟随车辆运动的功能，有效的增强了装置的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力，让缓冲吸能装置具有可靠性高、抗失稳能力强和多次重复利用的特点。

Description

一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆被动安全技术领域，具体涉及一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置。

背景技术

轨道交通车辆被动安全的研究对于保护乘员安全和防止碰撞过程中车体结构发生过大塑性变形具有十分重要的意义。吸能防爬装置作为轨道交通车辆的一种附加式吸能结构，通过其结构的塑性变形吸收车辆的碰撞动能，降低车辆冲击产生的加速度，避免过大的加速度对乘员造成伤害。

而现有的吸能装置技术中，如中国专利公开号CN113335331A公开的一种吸能装置及一种轨道车辆，吸能装置包括导向件；吸能元件，吸能元件具有导向腔和用以进行缓冲的胞元缓冲腔，导向件穿入导向腔，导向腔沿吸能元件的长度方向设置；用于接收撞击的第一承载件和用于与车体连接的第二承载件，第一承载件和第二承载件分别套装在导向件的两端；当碰撞时吸能元件能够沿导向件的长度方向被压缩；轨道车辆包括上述吸能装置。当第一承载件接收撞击时，通过第一承载件将撞击力传递至吸能元件，胞元缓冲腔塑性变形来耗散撞击时所产生的能量，通过导向件的配合，使得吸能元件沿导向件的长度方向被压缩，以进一步优化吸能效果，在吸能后无反弹现象，吸能效果稳定；但该吸能装置受自身结构限制，无法安装应用到列车车体之间，导致其应用受限。

又如中国专利公开号CN213413786U公开的一种吸能装置及具有其的轨道车辆，吸能装置包括第一安装板、防爬齿和吸能组件，第一安装板用于与车体的端部连接；吸能组件包括吸能壳体、导向滑轨和吸能管，吸能壳体的第一端与防爬齿连接，吸能壳体的第二端与第一安装板连接；导向滑轨设置在吸能壳体的容纳腔内，导向滑轨的第一端与防爬齿连接，导向滑轨的第二端沿吸能壳体的长度方向延伸并穿过第一安装板设置；吸能管套设在部分导向滑轨的外周侧，吸能管的第一端与第一安装板连接，吸能管的第二端与设置在容纳腔内的止挡板抵接，止挡板与防爬齿具有距离地设置。该装置解决了现有技术中的轨道车辆的吸能装置的吸能效果差、吸能效率较低的问题；但该吸能装置为分离式结构，在碰撞过程中存在不能有效啮合的问题。

为此，本发明提供一种结构简单，使用便捷，具有防偏防爬功能的接触一体式的缓冲吸能装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，利用一级导向杆、二级导向杆、气囊和吸能安装座配合，实现了一级缓冲吸能，利用吸能体、二级导向杆、吸能安装座、包覆体和转向连接结构配合，实现了二级压溃吸能，同时巧妙的利用了关节球轴承的六自由度特性，实现了中间吸能模块在水平和垂向上跟随车辆运动的功能，同时将车体安装座后置，结合T型拉杆，有效的增强了连接结构的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力，让缓冲吸能装置具有可靠性高、抗失稳能力强和多次重复利用的特点，是一种理想的中间车辆吸能防偏防爬装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，包括第一吸能安装座、第二吸能安装座、一级导向杆、二级导向杆和吸能体，所述一级导向杆、二级导向杆和吸能体位于第一吸能安装座和第二吸能安装座之间，一级导向杆的左端与第一吸能安装座连接，一级导向杆的侧壁上均匀设置有多个气囊，吸能体套设在二级导向杆上，二级导向杆为管式结构，二级导向杆的左端套设在一级导向杆的右端，且二级导向杆和一级导向杆之间滑动配合，二级导向杆的右端穿过第二吸能安装座设置，且第二吸能安装座通过连接螺栓与二级导向杆连接，所述气囊用于在二级导向杆向第一吸能安装座移动时进行缓冲吸能，所述吸能体用于在缓冲吸能后，第一吸能安装座和第二吸能安装座之间的压馈吸能。

进一步地，所述气囊为环形结构。优选地，所述气囊为波纹橡胶管。在实际使用过程中，缓冲吸能装置通过两侧的车体安装座与两边的车体一直处于接触状态，在列车发生碰撞时，碰撞载荷通过车体安装座传递至吸能安装座，让第一吸能安装座、第二吸能安装座相互靠近，并开始吸能过程，而在具体的吸能过程中，在一级导向杆和二级导向杆的配合引导下，二级导向杆沿着一级导向杆向第一吸能安装座移动，在该移动过程中，二级导向杆对沿途的气囊（波纹橡胶管）施加压缩力，由气囊（波纹橡胶管）对列车的碰撞载荷进行缓冲，当气囊（波纹橡胶管）的行程压缩至最大时，碰撞载荷传递到二级导向杆，并将直接作用于第二吸能安装座与二级导向杆之间的连接螺栓上，对连接螺栓进行剪切，当碰撞载荷达到连接螺栓的剪切力阈值时，连接螺栓被剪切，第一吸能安装座同时推动二级导向杆向第二吸能安装座移动，并在此过程中，压缩吸能体，由对碰撞载荷进行压馈吸能，直至吸能体被压缩至最大行程时，缓冲吸能装置完成吸能过程。

进一步地，所述缓冲吸能装置还包括包覆体，所述包覆体的两端分别与第一吸能安装座、第二吸能安装座连接，所述一级导向杆、二级导向杆和吸能体分别设置在包覆体内。通过设置包覆体，一方面保护内部部件和材料的安全存放，另一方面防止在碰撞吸能过程中内部部件或材料飞溅造成意外危害，提高装置的使用安全性能。

进一步地，所述包覆体为柔性材料。通过将包覆体设置为柔性材料，在保证装置使用安全性的基础上，辅助缓冲吸能装置在碰撞过程中进行有效吸能。

进一步地，所述包覆体包括外包覆件和内包覆件，所述内包覆件用于将吸能体包裹固定在二级导向杆上，内包覆件的右端与第二吸能安装座固定连接，所述外包覆件的左端与第一吸能安装座固定连接，外包覆件的右端与内包覆件的左端连接。

进一步地，所述吸能体为铝蜂窝块。

进一步地，所述缓冲吸能装置包括六块铝蜂窝块，所述铝蜂窝块均匀环绕二级导向杆设置。

进一步地，所述缓冲吸能装置还包括两个转向连接结构，转向连接结构位于吸能安装座的两侧，转向连接结构包括转向安装座和连接管，所述转向安装座通过连接管与相邻的吸能安装座连接。

进一步地，所述第二吸能安装座上设置有通孔，二级导向杆的右端穿过通孔设置，所述连接管与通孔对应设置，且连接管的内径大于二级导向杆的外径。通过在第二吸能安装座上设置通孔，并让连接管与通孔对应设置，同时连接管的内径大于二级导向杆的外径，使得装置在碰撞吸能过程中，待气囊（波纹橡胶管）的行程压缩至最大，缓冲吸能结束后，碰撞载荷传递到二级导向杆，并将直接作用于第二吸能安装座与二级导向杆之间的连接螺栓上，对连接螺栓进行剪切，当碰撞载荷达到连接螺栓的剪切力阈值时，连接螺栓被剪切，此时，受通孔和连接管的导引，第一吸能安装座就能够平稳地推动二级导向杆向第二吸能安装座移动，对吸能体进行有效的压馈吸能工作，保证一级缓冲吸能和二级压馈吸能之间能够依次、稳定、安全进行。

进一步地，所述转向连接结构还包括第一车体安装座，第一车体安装座用于与车体固定连接，第一车体安装座上设置有第一安装孔，所述转向安装座上设置有一对连接件，所述第一车体安装座位于两个连接件之间，连接件上设置有与第一安装孔对应设置的第二安装孔，所述第一安装孔、第二安装孔内均设置有橡胶衬套，所述橡胶衬套内设置有摆动球体，摆动球体之间通过固定件连接。通过设置第一安装孔、第二安装孔、橡胶衬套、摆动球体和固定件构成的关节球轴承结构，实现了中间吸能模块在水平和垂向上能够跟随车辆运动的功能，同时，将车体安装座设置在转向安装座的内侧，结合T型拉杆，有效的增强了转向连接结构的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力。

进一步地，所述转向连接结构还包括第二车体安装座和T型拉杆，转向安装座上设置有活动槽，T型拉杆的杆部穿过活动槽设置，且T型拉杆的杆部上设置有第三安装孔，第二车体安装座上设置有第四安装孔，第三安装孔、第四安装孔内均设置有橡胶衬套，所述橡胶衬套内设置有摆动球体，摆动球体之间通过固定件连接。

进一步地，所述车体安装座位于转向安装座和吸能安装座之间。所述第一车体安装座位于第一吸能安装座、与第一吸能安装座相邻的转向安装座之间；所述第二车体安装座位于第二吸能安装座、与第二吸能安装座相邻的转向安装座之间。

进一步地，所述固定件为销钉。

本发明的有益效果是：本发明一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，利用一级导向杆、二级导向杆、气囊和吸能安装座配合，实现了一级缓冲吸能，利用吸能体、二级导向杆、吸能安装座、包覆体和转向连接结构配合，实现了二级压溃吸能，同时巧妙的利用了关节球轴承的六自由度特性，实现了中间吸能模块在水平和垂向上跟随车辆运动的功能，同时将车体安装座后置，结合T型拉杆，有效的增强了连接结构的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力，让缓冲吸能装置具有可靠性高、抗失稳能力强和多次重复利用的特点，是一种理想的中间车辆吸能防偏防爬装置。

附图说明

图1为本发明缓冲吸能装置的整体结构示意图；

图2为本发明缓冲吸能装置的内部结构示意图；

图3为本发明缓冲吸能装置的剖视图；

图4为本发明第一车体安装座结构示意图；

图5为本发明T型拉杆的结构示意图；

图6为本发明T型拉杆杆部的剖视图；

图7为本发明第二车体安装座的结构示意图；

图中，1、第一吸能安装座；2、第二吸能安装座；3、一级导向杆；4、二级导向杆；5、吸能体；6、气囊；7、外包覆件；8、内包覆件；9、连接螺栓；10、转向安装座；11、连接管；12、第一车体安装座；13、连接件；14、第一安装孔；15、第三安装孔；16、第四安装孔；17、橡胶衬套；18、摆动球体；19、第二车体安装座；20、T型拉杆；21、活动槽；22、杆部；23、固定件。

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1~7所示，一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，包括第一吸能安装座1、第二吸能安装座2、一级导向杆3、二级导向杆4和吸能体5，所述一级导向杆3、二级导向杆4和吸能体5位于第一吸能安装座1和第二吸能安装座2之间，一级导向杆3的左端与第一吸能安装座1连接，一级导向杆3的侧壁上均匀设置有多个气囊6，吸能体5套设在二级导向杆4上，二级导向杆4为管式结构，二级导向杆4的左端套设在一级导向杆3的右端，且二级导向杆4和一级导向杆3之间滑动配合，二级导向杆4的右端穿过第二吸能安装座2设置，且第二吸能安装座2通过连接螺栓9与二级导向杆4连接，所述气囊6用于在二级导向杆4向第一吸能安装座1移动时进行缓冲吸能，所述吸能体5用于在缓冲吸能后，第一吸能安装座1和第二吸能安装座2之间的压馈吸能。

具体地，所述气囊6为环形结构。优选地，所述气囊6为波纹橡胶管。在实际使用过程中，缓冲吸能装置通过两侧的车体安装座与两边的车体一直处于接触状态，在列车发生碰撞时，碰撞载荷通过车体安装座传递至吸能安装座，让第一吸能安装座1、第二吸能安装座2相互靠近，并开始吸能过程，而在具体的吸能过程中，在一级导向杆3和二级导向杆4的配合引导下，二级导向杆4沿着一级导向杆3向第一吸能安装座1移动，在该移动过程中，二级导向杆4对沿途的气囊6（波纹橡胶管）施加压缩力，由气囊6（波纹橡胶管）对列车的碰撞载荷进行缓冲，当气囊6（波纹橡胶管）的行程压缩至最大时，第一吸能安装座1与二级导向杆4直接作用，碰撞载荷传递到二级导向杆4，并将直接作用于第二吸能安装座2与二级导向杆4之间的连接螺栓9上，对连接螺栓9进行剪切，当碰撞载荷达到连接螺栓9的剪切力阈值时，连接螺栓9被剪切，第一吸能安装座1同时推动二级导向杆4向第二吸能安装座2移动，并在此过程中，压缩吸能体5，由对碰撞载荷进行压馈吸能，直至吸能体5被压缩至最大行程时，缓冲吸能装置完成吸能过程。

具体地，所述缓冲吸能装置还包括包覆体，所述包覆体的两端分别与第一吸能安装座1、第二吸能安装座2连接，所述一级导向杆3、二级导向杆4和吸能体5分别设置在包覆体内。通过设置包覆体，一方面保护内部部件和材料的安全存放，另一方面防止在碰撞吸能过程中内部部件或材料飞溅造成意外危害，提高装置的使用安全性能。

具体地，所述包覆体为柔性材料。通过将包覆体设置为柔性材料，在保证装置使用安全性的基础上，辅助缓冲吸能装置在碰撞过程中进行有效吸能。

具体地，所述包覆体包括外包覆件7和内包覆件8，所述内包覆件8用于将吸能体5包裹固定在二级导向杆4上，内包覆件8的右端与第二吸能安装座2固定连接，所述外包覆件7的左端与第一吸能安装座1固定连接，外包覆件7的右端与内包覆件8的左端连接。

具体地，所述吸能体5为铝蜂窝块。

具体地，所述缓冲吸能装置包括六块铝蜂窝块，所述铝蜂窝块均匀环绕二级导向杆4设置。

具体地，所述缓冲吸能装置还包括两个转向连接结构，转向连接结构位于吸能安装座的两侧，转向连接结构包括转向安装座10和连接管11，所述转向安装座10通过连接管11与相邻的吸能安装座连接。

具体地，所述第二吸能安装座2上设置有通孔，二级导向杆4的右端穿过通孔设置，所述连接管11与通孔对应设置，且连接管11的内径大于二级导向杆4的外径。通过在第二吸能安装座2上设置通孔，并让连接管11与通孔对应设置，同时连接管11的内径大于二级导向杆4的外径，使得装置在碰撞吸能过程中，待气囊6（波纹橡胶管）的行程压缩至最大，缓冲吸能结束后，碰撞载荷传递到二级导向杆4，并将直接作用于第二吸能安装座2与二级导向杆4之间的连接螺栓9上，对连接螺栓9进行剪切，当碰撞载荷达到连接螺栓9的剪切力阈值时，连接螺栓9被剪切，此时，受通孔和连接管11的导引，第一吸能安装座1就能够平稳地推动二级导向杆4向第二吸能安装座2移动，对吸能体5进行有效的压馈吸能工作，保证一级缓冲吸能和二级压馈吸能之间能够依次、稳定、安全进行。

具体地，所述转向连接结构还包括第一车体安装座12，第一车体安装座12用于与车体固定连接，第一车体安装座12上设置有第一安装孔14，所述转向安装座10上设置有一对连接件13，所述第一车体安装座12位于两个连接件13之间，连接件13上设置有与第一安装孔14对应设置的第二安装孔，所述第一安装孔14、第二安装孔内均设置有橡胶衬套17，所述橡胶衬套17内设置有摆动球体18，摆动球体18之间通过固定件23连接。通过设置第一安装孔14、第二安装孔、橡胶衬套17、摆动球体18和固定件23构成的关节球轴承结构，实现了中间吸能模块在水平和垂向上能够跟随车辆运动的功能，同时，将车体安装座设置在转向安装座10的内侧，结合T型拉杆20，有效的增强了转向连接结构的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力。

具体地，所述转向连接结构还包括第二车体安装座19和T型拉杆20，转向安装座10上设置有活动槽21，T型拉杆20的杆部22穿过活动槽21设置，且T型拉杆20的杆部22上设置有第三安装孔15，第二车体安装座19上设置有第四安装孔16，第三安装孔15、第四安装孔16内均设置有橡胶衬套17，所述橡胶衬套17内设置有摆动球体18，摆动球体18之间通过固定件23连接。

具体地，所述车体安装座位于转向安装座10和吸能安装座之间。所述第一车体安装座12位于第一吸能安装座1、与第一吸能安装座1相邻的转向安装座10之间；所述第二车体安装座19位于第二吸能安装座2、与第二吸能安装座2相邻的转向安装座10之间。

具体地，所述固定件23为销钉。

使用时，让缓冲吸能装置通过两侧的车体安装座与两边的车体连接，使得装置和车体一直处于接触状态，在列车发生碰撞时，碰撞载荷通过车体安装座、转向连接结构依次传递至吸能安装座，让第一吸能安装座1、第二吸能安装座2相互靠近，并开始吸能过程，而在具体的吸能过程中，在一级导向杆3和二级导向杆4的配合引导下，二级导向杆4沿着一级导向杆3向第一吸能安装座1移动，在该移动过程中，二级导向杆4对沿途的气囊6（波纹橡胶管）施加压缩力，由气囊6（波纹橡胶管）对列车的碰撞载荷进行缓冲，当气囊6（波纹橡胶管）的行程压缩至最大时，第一吸能安装座1与二级导向杆4直接作用，碰撞载荷传递到二级导向杆4，并将直接作用于第二吸能安装座2与二级导向杆4之间的连接螺栓9上，对连接螺栓9进行剪切，当碰撞载荷达到连接螺栓9的剪切力阈值时，连接螺栓9被剪切，第一吸能安装座1同时推动二级导向杆4向第二吸能安装座2移动，并在此过程中，压缩吸能体5，由对碰撞载荷进行压馈吸能，直至吸能体5被压缩至最大行程时，缓冲吸能装置完成吸能过程；而在列车正常运行时，通过设置第一安装孔14、第二安装孔、橡胶衬套17、摆动球体18和固定件23构成的关节球轴承结构，实现了中间吸能模块在水平和垂向上能够跟随车辆运动的功能，同时，将车体安装座设置在转向安装座10的内侧，结合T型拉杆20，有效的增强了转向连接结构的纵向承载能力，提高了列车碰撞过程中中间车辆抗失稳的能力，让缓冲吸能装置具有可靠性高、抗失稳能力强和多次重复利用的特点，满足理想的中间车辆吸能防偏防爬装置的使用需求。

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 (7)

1.一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，包括第一吸能安装座、第二吸能安装座、一级导向杆、二级导向杆和吸能体，所述一级导向杆、二级导向杆和吸能体位于第一吸能安装座和第二吸能安装座之间，一级导向杆的左端与第一吸能安装座连接，一级导向杆的侧壁上均匀设置有多个气囊，吸能体套设在二级导向杆上，二级导向杆为管式结构，二级导向杆的左端套设在一级导向杆的右端，且二级导向杆和一级导向杆之间滑动配合，二级导向杆的右端穿过第二吸能安装座设置，且第二吸能安装座通过连接螺栓与二级导向杆连接，所述气囊用于在二级导向杆向第一吸能安装座移动时进行缓冲吸能，所述吸能体用于在缓冲吸能后，第一吸能安装座和第二吸能安装座之间的压溃吸能；

所述缓冲吸能装置还包括两个转向连接结构，转向连接结构位于吸能安装座的两侧，转向连接结构包括转向安装座和连接管，所述转向安装座通过连接管与相邻的吸能安装座连接；

所述转向连接结构还包括第一车体安装座，第一车体安装座用于与车体固定连接，第一车体安装座上设置有第一安装孔，所述转向安装座上设置有一对连接件，所述第一车体安装座位于两个连接件之间，连接件上设置有与第一安装孔对应设置的第二安装孔；

所述转向连接结构还包括第二车体安装座和T型拉杆，转向安装座上设置有活动槽，T型拉杆的杆部穿过活动槽设置，且T型拉杆的杆部上设置有第三安装孔，第二车体安装座上设置有第四安装孔，所述第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔内均设置有橡胶衬套，所述橡胶衬套内设置有摆动球体，摆动球体之间通过固定件连接。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述气囊为环形结构。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述缓冲吸能装置还包括包覆体，所述包覆体的两端分别与第一吸能安装座、第二吸能安装座连接，所述一级导向杆、二级导向杆和吸能体分别设置在包覆体内。

4.根据权利要求3所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述包覆体为柔性材料。

5.根据权利要求3所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述包覆体包括外包覆件和内包覆件，所述内包覆件用于将吸能体包裹固定在二级导向杆上，内包覆件的右端与第二吸能安装座固定连接，所述外包覆件的左端与第一吸能安装座固定连接，外包覆件的右端与内包覆件的左端连接。

6.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述吸能体为铝蜂窝块。

7.根据权利要求6所述的一种轨道交通车辆接触一体式缓冲吸能装置，其特征在于，所述缓冲吸能装置包括六块铝蜂窝块，所述铝蜂窝块均匀环绕二级导向杆设置。

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