CN115320660B - 一种整体式吸能结构及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式吸能结构及轨道车辆，属于轨道车辆被动安全技术领域，包括底架，所述底架顶部固定设置相对的前端墙和后端墙，前端墙和后端墙之间连接侧墙，前端墙和后端墙顶部之间设置车顶；所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置第一压溃管组成，所述第一压溃管组成包括第一吸能管，第一吸能管端部套接于第一压溃管内部，且第一压溃管内部带有缩口结构。该吸能结构以底架部分分级阶梯式吸能为主体，以车顶、侧墙导向加吸能为辅助模式，从而实现整体吸能功能。

Description

一种整体式吸能结构及轨道车辆

技术领域

本发明属于轨道车辆被动安全技术领域，具体涉及一种整体式吸能结构及轨道车辆。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

在被动安全领域，轨道车辆的耐冲击性能，主要依靠在碰撞过程中，车体有序变形吸能来实现。随着高速动车组发展日益提升，对轨道车辆的耐冲击性能需求越来越大。

目前，轨道车辆的碰撞吸能模块主要集中在司机室端，由集中的某一单元或几个单元进行被动吸能，发明人发现，这种形式已渐不能满足日益提升的耐冲击性能需求，无法在遇到碰撞变形时起到预期的吸能效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种整体式吸能结构及轨道车辆，该吸能结构以底架部分分级阶梯式吸能为主体，以车顶、侧墙导向加吸能为辅助模式，从而实现整体吸能功能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种整体式吸能结构，包括底架，所述底架顶部固定设置相对的前端墙和后端墙，前端墙和后端墙之间连接侧墙，前端墙和后端墙顶部之间设置车顶；

所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置第一压溃管组成，所述第一压溃管组成包括第一吸能管，第一吸能管端部套接于第一压溃管内部，且第一压溃管内部带有缩口结构。

作为进一步的技术方案，所述边梁、牵引梁均一端与缓冲梁连接，另一端与后端墙连接；所述第一吸能管与缓冲梁固定连接，第一压溃管与后端墙连接。

作为进一步的技术方案，所述第一压溃管外侧带有法兰，法兰与固定于后端墙的第一导向座连接。

作为进一步的技术方案，所述边梁和牵引梁之间连接导向板，导向板和第一吸能管相垂直设置，导向板开设通孔供第一吸能管穿过。

作为进一步的技术方案，所述牵引梁设置两个，两牵引梁间隔设置，两牵引梁之间连接车钩安装座，车钩安装座供车钩穿过安装。

作为进一步的技术方案，所述边梁、牵引梁、第一压溃管组成均沿纵向设置，前端墙、后端墙均沿横向设置；底架框架顶部设置地板。

作为进一步的技术方案，所述车顶包括多个间隔设置的板梁，板梁沿横向设置，板梁还与多个第二压溃管组成垂直连接；车顶两端与侧墙连接。

作为进一步的技术方案，所述板梁设置开口供第二压溃管组成穿过，多个第二压溃管组成和板梁形成网格状。

作为进一步的技术方案，所述第二压溃管组成包括第二吸能管，第二吸能管端部套接于第二压溃管内部，且第二压溃管内部带有缩口结构。

作为进一步的技术方案，所述第二吸能管与前端墙固定连接，第二压溃管与后端墙连接；第二压溃管外侧带有法兰，法兰与固定于后端墙的第二导向座连接；车顶在板梁顶部设置蒙皮。

作为进一步的技术方案，所述前端墙包括两相对设置的端角柱，端角柱顶部与弯梁连接，端角柱底部与底架固定连接；所述弯梁和底架之间还设置多个端门立柱。

作为进一步的技术方案，所述弯梁底部两侧之间连接横梁，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接；所述端门立柱和弯梁的连接处设置补强板；前端墙的外侧设置蒙皮。

作为进一步的技术方案，所述侧墙设有门区，门区两侧设有侧墙立柱，侧墙立柱与前端墙或后端墙侧部连接；门区顶部设置门上横梁，门上横梁连接于前端墙和后端墙之间，门上横梁设置诱导槽。

第二方面，本发明还提供了一种轨道车辆，包括车体，车体端部设置如上所述的整体式吸能结构。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的整体式吸能结构，通过底架、前后端墙、侧墙、车顶的配合，以底架部分分级阶梯式吸能为主体，以车顶、侧墙导向加吸能为辅助模式，从而实现整体吸能功能。

本发明的整体式吸能结构，底架的第一压溃管组成在列车碰撞后，吸能管通过压溃管缩口结构后被压溃从而起到吸能的作用，该吸能结构设置于司机室端以外，给出车辆间吸能方案，将各吸能装置融入整体吸能结构中，实现整体结构+吸能车体，提升列车级能量耗散能力。

本发明的整体式吸能结构，端墙与底架缓冲梁是整体吸能结构的碰撞起始点，底架处在车钩安装座有序变形后，通过剪切螺栓变形吸能，与车钩共同实现阶梯变形吸能，同时具有导向作用；车顶采用导向板梁+压溃管组成相配合的结构，列车碰撞时可实现有序吸能；后端墙为该整体式吸能结构的吸能截止点，与传统单一吸能部件相比，该吸能机构采用多部件协同吸能方式，以整体结构方式融入高速动车组车体中，吸能效果更优。

本发明的整体式吸能结构，底架部分的第一压溃管组成和车钩的设置，可实现分级阶梯吸能，辅助各部类导向结构(如导向板、导向座等)，能更加有效吸收碰撞能量，减少无效变形发生。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体式吸能结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的整体式吸能结构侧墙、前端墙骨架示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的前端墙示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的底架示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的压溃管组成示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的压溃管组成剖面图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的整体式吸能结构(车顶去掉蒙皮、底架去掉地板)示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的车顶示意图；

图9是本发明根据一个或多个实施方式的整体式吸能结构和车体连接示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1底架，2侧墙，3车顶，4前端墙，5后端墙，6车体，7整体式吸能结构；

11底架框架，12边梁，13牵引梁，14缓冲梁，15导向板，16压溃管组成，161吸能管，162压溃管，17车钩，18车钩安装座，19剪切螺栓，20导向座；

21侧墙立柱，22门上横梁，23诱导槽；

31板梁，32压溃管组成，321吸能管，322压溃管，323连接螺栓，33导向座，34蒙皮；

41端门立柱，42端角柱，43弯梁，44横梁，45端横梁，46补强板，47蒙皮。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种整体式吸能结构，其设置于车体的车端，进行吸能。

该整体式吸能结构包括底架1、侧墙2、车顶3、前端墙4、后端墙5等部分。通过各部件配合，以底架部分分级阶梯式吸能为主体，以车顶、侧墙导向加吸能为辅助模式，从而实现整体吸能功能。

底架1设置于底部，底架1顶部固定设置前端墙4、后端墙5、侧墙2，前端墙4、后端墙5、侧墙2均竖向设置，前端墙4、后端墙5相对且间隔设置于底架1的前后两端；侧墙2设置两个，分别连接于前端墙4、后端墙5两侧之间。

车顶3设置于前端墙4、后端墙5顶部之间，且车顶3两端与侧墙2连接。

本实施例中，后端墙5为一整块刚性较大的厚铝板加工而成，为该整体式吸能结构的吸能截止点，与其它底架、侧墙、车顶部分采用刚性连接。

前端墙4为板梁结构，其主要由端门立柱41、端角柱42、弯梁43、横梁44等拼焊而成框架结构。端门立柱41、端角柱42均竖向设置，端角柱42设置两个，两个端角柱分别设置于整体式吸能结构的两侧，端角柱顶部与弯梁43连接，端角柱底部与底架1固定连接；端门立柱41设置多个，多个端门立柱平行设置于两端角柱之间，端门立柱41顶部与弯梁43连接，端门立柱底部与底架1固定连接。

弯梁43底部两侧之间连接横梁44，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接。

端角柱42和端门立柱41之间还连接多个端横梁45，以增强整体前端墙的结构强度。

端门立柱41和弯梁43的连接处还设置补强板46，以增强二者连接处的强度。前端墙在弯梁、端门立柱进行加强，保证了其碰撞刚度。

前端墙4的外侧可设置蒙皮47，在外侧可形成整体结构。

底架1包括底架框架11，底架框架11顶部设置地板，底架整体为框架+单层地板结构；底架框架11主要由边梁12、牵引梁13、缓冲梁14、导向板15、压溃管组成16、车钩17、车钩安装座18、剪切螺栓19等组成。

边梁12、牵引梁13、压溃管组成16均沿车辆纵向设置，缓冲梁14、导向板15均沿车辆横向设置。

其中牵引梁、边梁为“日”字形型材结构。边梁12设置两个，两个边梁设置于边侧，边梁一端与缓冲梁14连接，另一端与后端墙连接；牵引梁13也设置两个，两牵引梁设置于两边梁之间的位置，两牵引梁间隔一定距离，牵引梁和边梁平行设置，牵引梁一端与缓冲梁14连接，另一端与后端墙连接。

两牵引梁13之间连接车钩安装座18，车钩安装座18与牵引梁13通过剪切螺栓19进行连接。车钩安装座18供车钩17穿过安装。在车钩安装座有序变形后，通过剪切螺栓变形吸能，与车钩共同实现阶梯变形吸能，同时具有导向作用。

牵引梁13与边梁12之间设置压溃管组成16。压溃管组成16主要由吸能管161跟压溃管162组成，吸能管一端与缓冲梁连接，另一端与压溃管连接，压溃管与固定于后端墙的导向座20连接。

压溃管162套接于吸能管161端部，且压溃管162内部带有缩口结构，在该缩口结构处压溃管内部的管径变小。

吸能管可采用铝合金或者复合材料制成，压溃管可采用钢或铝合金材料制成。总体来说，吸能管硬度相较于压溃管偏弱，从而在列车碰撞后，吸能管通过压溃管缩口结构后被压溃从而起到吸能的作用。被压溃后的吸能管材料沿着导向管结构往下排出吸能区。

压溃管162外侧带有法兰，通过法兰与导向座20连接。

在优选的实施方案中，边梁12和牵引梁13之间连接导向板15，导向板15和吸能管161相垂直设置，导向板15开设通孔供吸能管161穿过，对吸能管起到导向作用。

在该吸能结构中，端墙与底架缓冲梁是整体吸能结构的碰撞起始点。

车顶3设置于口字型框架内，口字型框架以前端墙弯梁、后端墙、两侧侧墙纵梁围成，也即，车顶3设置于前端墙、后端墙、侧墙顶部之间。

车顶3包括多个间隔设置的板梁31，板梁31沿车辆横向设置，具体可在口字型框架中沿车宽方向以一定间隔布置板梁。

板梁31还与多个压溃管组成32垂直连接，压溃管组成32沿车辆车体纵向布置，板梁设置开口供压溃管组成32穿过，板梁对压溃管组成的有序吸能起到导向作用。多个压溃管组成和板梁形成网格状。

车顶压溃管组成32和底架压溃管组成16的结构相同，即压溃管组成32主要由吸能管321跟压溃管322组成，吸能管一端与前端墙连接，另一端与压溃管连接，压溃管与固定于后端墙的导向座33连接。

压溃管322套接于吸能管321端部，且压溃管322内部带有缩口结构，在该缩口结构处压溃管内部的管径变小。

压溃管322外侧带有法兰，法兰通过连接螺栓323与导向座33连接。

车顶3在板梁顶部设置蒙皮34，在车辆外侧形成整体结构。

车顶3两侧与侧墙2连接处设置为弧形，以与侧墙过渡连接。

侧墙2设有门区，门区两侧设有侧墙立柱21，具有侧面刚度，侧墙立柱21与前端墙或后端墙侧部连接。门区顶部设置门上横梁22，门上横梁22连接于前后端墙之间，门上横梁22设置诱导槽23，起到吸能加导向作用。

该吸能结构以铝合金材料为主体，采用多部件协同吸能方式，实现整体结构吸能；采用分级阶梯吸能，辅助各部类导向结构，能更加有效吸收碰撞能量，减少无效变形发生。该整体式吸能结构制备工艺简单，可轻易实现工程化运用。

实施例2：

本实施例中提出一种轨道车辆，其包括车体6，车体端部设置如上所述的整体式吸能结构7。

其中，后端墙5与车体6固定连接，整体式吸能结构的外形与车体外形相匹配，整体式吸能结构可设置于车体前端，进行碰撞吸能。

该整体式吸能结构断面可根据不同车型车体断面进行调整，适用于各种高速列车车型。

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 (14)

1.一种整体式吸能结构，其特征是，包括底架，所述底架顶部固定设置相对的前端墙和后端墙，前端墙和后端墙之间连接侧墙，前端墙和后端墙顶部之间设置车顶；所述车顶包括多个间隔设置的板梁，板梁与多个第二压溃管组成垂直连接；

所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置第一压溃管组成，所述第一压溃管组成包括第一吸能管，第一吸能管端部套接于第一压溃管内部，且第一压溃管内部带有缩口结构，第一吸能管通过第一压溃管缩口结构后被压溃从而起到吸能作用；

所述牵引梁设置两个，两牵引梁之间连接车钩安装座，车钩安装座供车钩穿过安装，车钩安装座与牵引梁通过剪切螺栓连接，车钩安装座有序变形后，通过剪切螺栓变形吸能，与车钩共同实现阶梯变形吸能。

2.如权利要求1所述的整体式吸能结构，其特征是，所述边梁、牵引梁均一端与缓冲梁连接，另一端与后端墙连接；所述第一吸能管与缓冲梁固定连接，第一压溃管与后端墙连接。

3.如权利要求2所述的整体式吸能结构，其特征是，所述第一压溃管外侧带有法兰，法兰与固定于后端墙的第一导向座连接。

4.如权利要求1或2所述的整体式吸能结构，其特征是，所述边梁和牵引梁之间连接导向板，导向板和第一吸能管相垂直设置，导向板开设通孔供第一吸能管穿过。

5.如权利要求1所述的整体式吸能结构，其特征是，所述牵引梁设置两个，两牵引梁之间连接车钩安装座，车钩安装座供车钩穿过安装。

6.如权利要求1或5所述的整体式吸能结构，其特征是，所述边梁、牵引梁、第一压溃管组成均沿纵向设置，前端墙、后端墙均沿横向设置；底架框架顶部设置地板。

7.如权利要求1所述的整体式吸能结构，其特征是，所述车顶包括所述板梁沿横向设置；车顶两端与侧墙连接。

8.如权利要求7所述的整体式吸能结构，其特征是，所述板梁设置开口供第二压溃管组成穿过，多个第二压溃管组成和板梁形成网格状。

9.如权利要求7所述的整体式吸能结构，其特征是，所述第二压溃管组成包括第二吸能管，第二吸能管端部套接于第二压溃管内部，且第二压溃管内部带有缩口结构。

10.如权利要求9所述的整体式吸能结构，其特征是，所述第二吸能管与前端墙固定连接，第二压溃管与后端墙连接；第二压溃管外侧带有法兰，法兰与固定于后端墙的第二导向座连接；车顶在板梁顶部设置蒙皮。

11.如权利要求1所述的整体式吸能结构，其特征是，所述前端墙包括两相对设置的端角柱，端角柱顶部与弯梁连接，端角柱底部与底架固定连接；所述弯梁和底架之间还设置多个端门立柱。

12.如权利要求11所述的整体式吸能结构，其特征是，所述弯梁底部两侧之间连接横梁，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接；所述端门立柱和弯梁的连接处设置补强板；前端墙的外侧设置蒙皮。

13.如权利要求1所述的整体式吸能结构，其特征是，所述侧墙设有门区，门区两侧设有侧墙立柱，侧墙立柱与前端墙或后端墙侧部连接；门区顶部设置门上横梁，门上横梁连接于前端墙和后端墙之间，门上横梁设置诱导槽。

14.一种轨道车辆，其特征是，包括车体，车体端部设置如权利要求1-13任一项所述的整体式吸能结构。