CN117885774A - 轨道车辆及其碰撞吸能结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轨道车辆及其碰撞吸能结构，碰撞吸能结构包括：吸能骨架和吸能装置；吸能骨架包括气密墙、窗立柱和底边柱，两个窗立柱和两个底边柱分别设置在气密墙的两侧，每侧窗立柱连接气密墙和轨道车辆的顶架边梁，每侧底边柱连接气密墙和轨道车辆的底架边梁；吸能装置设置于气密墙上；其中，吸能装置包括车钩吸能装置和多个防爬吸能装置，车钩吸能装置设置于气密墙上，多个防爬吸能装置分别设置于车钩吸能装置沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧。利用分别设置于车钩吸能装置沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧的防爬吸能装置，提高了轨道车辆车头的吸能性能，以使在不加长车头的条件下，达到了重联后的轨道车辆的碰撞吸能要求。

Description

轨道车辆及其碰撞吸能结构

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆及其碰撞吸能结构。

背景技术

随着轨道建设的发展，轨道交通成为大多数居民日常出行的主要选择。由于居民出行存在明显的潮汐现象，早晚高峰客流量较大，列车需采用多节编组重联的方式提高运载能力，重联后列车车门间距需匹配站点屏蔽门的间距，限制了列车车头的长度，压缩了司机室前端的吸能结构的安置空间，无法通过加长车头安装现有的吸能结构以满足碰撞要求。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种轨道车辆及其碰撞吸能结构，以解决轨道列车重联后现有吸能结构无法满足碰撞要求的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种轨道车辆的碰撞吸能结构，包括：

吸能骨架，所述吸能骨架包括气密墙、窗立柱和底边柱，两个所述窗立柱和两个所述底边柱分别设置在所述气密墙的两侧，每侧所述窗立柱连接所述气密墙和轨道车辆的顶架边梁，每侧所述底边柱连接所述气密墙和轨道车辆的底架边梁；

吸能装置，所述吸能装置设置于所述气密墙上；

其中，所述吸能装置包括车钩吸能装置和多个防爬吸能装置，所述车钩吸能装置设置于所述气密墙上，多个所述防爬吸能装置分别设置于所述车钩吸能装置沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧。

进一步地，所述吸能骨架还包括分别设置在所述气密墙两侧的连接梁、第一连接柱、第二连接柱和第三连接柱，每侧所述连接梁连接所述窗立柱和所述底边柱，每侧所述第一连接柱与所述第二连接柱分别连接所述连接梁和所述气密墙，每侧所述第一连接柱与所述第二连接柱存在相交点，每侧所述第三连接柱连接所述相交点与所述底边柱。

进一步地，每侧所述第一连接柱水平连接所述气密墙的上端与所述连接梁。

进一步地，每侧所述底边柱与所述气密墙存在交汇处，每侧所述第二连接柱倾斜连接所述交汇处与所述连接梁，由所述气密墙向所述连接梁的方向，每侧所述第二连接柱与所述底边柱的间距逐渐变大。

进一步地，所述第二连接柱为整体柱，所述第一连接柱分为两段，两段所述第一连接柱连接于所述第二连接柱的两侧。

进一步地，所述吸能骨架还包括枕梁和窗边梁，所述枕梁连接两侧所述底边柱，所述窗边梁连接两侧所述窗立柱。

进一步地，所述车钩吸能装置包括车钩、固定结构和吸能元件，所述固定结构用于将所述车钩和所述吸能元件固定于所述气密墙上，所述吸能元件穿过所述气密墙向后延伸至所述枕梁。

进一步地，所述吸能骨架还包括牵引梁，两个所述牵引梁设置于所述吸能元件的两侧，每侧所述牵引梁连接所述气密墙和所述枕梁。

进一步地，所述防爬吸能装置包括防爬盘，沿所述宽度方向的两侧布置两个所述防爬吸能装置，两侧所述防爬吸能装置的所述防爬盘的截面为平行四边形，沿所述高度方向向上，所述防爬盘与所述车钩吸能装置的距离逐渐增加。

本申请实施例的第二方面提供了一种轨道车辆，包括上述任一项的碰撞吸能结构，所述碰撞吸能结构设置于所述轨道车辆沿长度方向的一端。

进一步地，所述轨道车辆还包括：

流线型面罩，所述流线型面罩用于包裹上述的碰撞吸能结构；

整流罩，所述整流罩设置于所述流线型面罩上，位于所述车钩吸能装置的前端；以及

开闭机构，所述开闭机构设置于所述气密墙上，所述开闭机构用于驱动所述整流罩运动，以隐藏或显露所述车钩吸能装置；

其中，所述开闭机构和所述整流罩的运动轨迹与所述吸能装置的间距均处于30mm以上。

本申请实施例的轨道车辆及其碰撞吸能结构，利用分别设置于车钩吸能装置沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧的防爬吸能装置，提高了轨道车辆车头的吸能性能，通过吸能骨架为吸能装置提供支撑力，以使在不加长车头的条件下，达到了重联后的轨道车辆的碰撞吸能要求。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种碰撞吸能结构的结构示意图；

图2为图1的另一视角下的示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本申请实施例提供的一种碰撞吸能结构的吸能骨架的结构示意图；

图5为图4的另一视角下的示意图；

图6为图4的又一视角下的示意图；

图7为本申请提供的一种轨道车辆的结构示意图。

附图标记说明

吸能骨架1；气密墙10；防爬安装槽10a；开闭安装槽10b；车钩吸能装置安装区域101；安装槽101a；窗立柱11；底边柱12；连接梁13；第一连接柱14；第二连接柱15；第三连接柱16；枕梁17；窗边梁18；牵引梁19；吸能装置2；车钩吸能装置20；车钩201；固定结构202；吸能元件203；防爬吸能装置21；防爬盘211；车架本体3；顶架边梁30；底架边梁31；加强件4；流线型面罩5；整流罩6；开闭机构7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不能用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示例性的”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

随着轨道列车成为大多数居民日常出行的主要选择，为满足人们的出行需要，列车往往采用多节编组重联的方式提高运载能力，重联后的轨道列车质量越来越大，达到轨道列车的碰撞要求的难度越来越大。

相关技术中，通过加长轨道列车的车头长度，以增加吸能区域的长度，提高吸能性能以满足碰撞要求。由于各轨道列车的站点屏蔽门的间距固定不变，因此重联后列车车门间距需要与站点屏蔽门的间距相适配，从而限制了列车车头的长度，无法通过加长车头增加吸能区域长度以满足碰撞要求。

为此，本申请实施例提出了一种轨道车辆的碰撞吸能结构，请参照图1，包括吸能骨架1和吸能装置2。吸能骨架1包括气密墙10、窗立柱11和底边柱12，两个窗立柱11和两个底边柱12分别设置在气密墙10的两侧，每侧窗立柱11连接气密墙10和轨道车辆的顶架边梁30，每侧底边柱12连接气密墙10和轨道车辆的底架边梁31。吸能装置2设置于气密墙10上。

可以理解的是，窗立柱11和底边柱12将气密墙10所受到的力传递至轨道车辆的车架上，让气密墙10在碰撞发生时为吸能装置2提供充足的支撑力，以使吸能装置2出现充分的溃缩现象，增强吸能装置2吸收碰撞能量的能力。

吸能骨架1的材质不限，示例性地，吸能骨架1的材质可以是普通碳素钢、高耐候结构钢、不锈钢或铝合金等高强度材料。

吸能装置2包括车钩吸能装置20和多个防爬吸能装置21。请参照图2，车钩吸能装置20设置于气密墙10上，多个防爬吸能装置21分别设置于车钩吸能装置20沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧。

示例性地，请参照图4，防爬吸能装置21固定于气密墙10上，气密墙10具有防爬安装槽10a，在碰撞发生时，吸能骨架1给予防爬吸能装置21足够的支撑力，同时，防爬吸能装置21通过防爬安装槽10a向后溃缩，以使得防爬吸能装置21充分发挥溃缩吸能性能，以受控的方式吸收尽可能多的碰撞能量，减少列车间的爬车现象。

爬车现象指的是列车在碰撞时车轮离开轨面产生垂向位移的现象。可以理解的是，爬车现象的出现是轨道列车碰撞后脱轨的前置条件。也就是说，在气密墙10上设置多个防爬吸能装置21，可以有效减少列车在碰撞时出现爬车现象，从而降低轨道列车的脱轨风险。

相关技术中，轨道列车的前端设有两个防爬吸能装置，两个防爬吸能装置分别设于车钩的左右两侧，车钩吸能装置与两侧防爬吸能装置的组合，满足了一般轨道列车在25km/h(速度单位：千米每小时)碰撞速度下的碰撞要求。当轨道列车重联后或轨道列车在36km/h时发生碰撞，车钩吸能装置与两侧防爬吸能装置的组合将不足以吸收产生的碰撞能量。

本申请实施例提供的碰撞吸能结构，通过设置于车钩吸能装置20上沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧的防爬吸能装置21，提高了车钩吸能装置20与防爬吸能装置21的吸能性能，增大了吸能装置2所能吸收的碰撞能量，满足了轨道列车重联后或轨道列车在36km/h时发生碰撞的吸能要求。

一些实施例中，请参照图5，吸能骨架1还包括分别设置在气密墙10两侧的连接梁13、第一连接柱14、第二连接柱15和第三连接柱16，每侧连接梁13连接窗立柱11和底边柱12，每侧第一连接柱14与第二连接柱15分别连接气密墙10和连接梁13，每侧第一连接柱14与第二连接柱15存在相交点，每侧第三连接柱16连接相交点与底边柱12。

可以理解的是，连接梁13为窗立柱11和底边柱12提供了高度方向的侧向支撑，降低了窗立柱11和底边柱12的长细比，提高了窗立柱11和底边柱12在长度方向的结构强度，同时也降低了窗立柱11和底边柱12在碰撞时出现向高度方向屈曲失稳的风险。

需要说明的是，长度方向指的是与轨道车辆宽度方向、轨道车辆高度方向垂直的方向，即轨道车辆的前后方向；高度方向指的是与轨道车辆宽度方向、轨道车辆长度方向垂直的方向，即轨道车辆的上下方向。

第三连接柱16一端连接第一连接柱14和第二连接柱15的相交点，另一端连接底边柱12。这样，第三连接柱16将第二连接柱15和第一连接柱14所受到的力传递至底边柱12，降低了第一连接柱14和第二连接柱15因承受荷载过大发生屈曲破坏的风险。同时，第三连接柱16与第一连接柱14、第二连接柱15和底边柱12之间形成了多个三角区域，利用三角形稳定性强的原理，提高了吸能骨架1的稳定性，增强了吸能骨架1的吸能性能。

进一步地，第一连接柱14、第二连接柱15和第三连接柱16的相交点设置有加强件4；第一连接柱14和第二连接柱15与连接梁13连接处设置有加强件4；第二连接柱15和第三连接柱16与底边柱12连接处设置有加强件4。可以理解的是，加强件4增加了相交点的连接强度，从而提高了吸能骨架1的结构强度。

一些实施例中，请参照图5，每侧第一连接柱14水平连接气密墙10的上端与连接梁13。可以理解的是，根据力沿最短路径传递的原理，气密墙10所受到的力由第一连接柱14传递至连接梁13，再经连接梁13传递至轨道车辆的车架，利用第一连接柱14和连接梁13吸收部分气密墙10所受到的力，减少了窗立柱11和底边柱12所受到的力，提高了吸能骨架1的吸能性能。

第一连接柱14的一端连接气密墙10的上端，提高了气密墙10在长度方向的稳定性，降低了气密墙10在碰撞时绕气密墙10与底边柱12连接的交点旋转失去稳定的风险，提高了吸能骨架1的结构刚性。

一些实施例中，请参照图5，每侧底边柱12与气密墙10存在交汇处，每侧第二连接柱15倾斜连接交汇处与连接梁13，由气密墙10向连接梁13的方向，每侧第二连接柱15与底边柱12的间距逐渐变大。这样，第二连接柱15与第一连接柱14、第三连接柱16、连接梁13和底边柱12之间形成了多个三角区域，利用三角形的稳定性强的原理，提高了吸能骨架1的稳定性，增强了吸能骨架1的吸能性能。

一些实施例中，请参照图5，第二连接柱15为整体柱，第一连接柱14分为两段，两段第一连接柱14连接于第二连接柱15的两侧。这样，在第一连接柱14和第二连接柱15连接处二者处于同一平面内，可以有效减少因面外突起而产生面外弯矩，降低第一连接柱14和第二连接柱15在连接时出现多方向受力的风险。

一些实施例中，请参照图1和图6，吸能骨架1还包括枕梁17和窗边梁18，枕梁17连接两侧底边柱12，窗边梁18连接两侧窗立柱11。可以理解的是，枕梁17为两侧的底边柱12提供了宽度方向的侧向支撑，降低了底边柱12的长细比，提高了底边柱12在长度方向上的结构强度，同时也降低了底边柱12在碰撞时出现向宽度方向屈曲失稳的风险；窗边梁18为两侧的窗立柱11提供了宽度方向的侧向支撑，降低了窗立柱11的长细比，提高了窗立柱11在长度方向上的结构强度，同时也降低了窗立柱11在碰撞时出现向宽度方向屈曲失稳的风险。

需要说明的是，宽度方向指的是与轨道车辆长度方向、轨道车辆高度方向垂直的方向，即轨道车辆的左右方向。

一些实施例中，请参照图1，车钩吸能装置20包括车钩201、固定结构202和吸能元件203，固定结构202用于将车钩201和吸能元件203固定于气密墙10上，吸能元件203穿过气密墙10向后延伸至枕梁17。这样，枕梁17在碰撞时能够为吸能元件203提供支撑力，以使得吸能元件203充分发挥出吸收碰撞能量的性能。

需要说明的是，气密墙10在车钩吸能装置20的安装区域101内设有安装槽101a，吸能元件203穿过安装槽101a向后延伸至枕梁17。

进一步地，安装区域101内的墙厚小于安装区域101外的墙厚。以使得车钩吸能装置20受到较大的冲击力后，脱离与气密墙10的固定连接，限制了车钩吸能装置20传递给气密墙10的最大冲击力，尽量多的发挥出车钩吸能装置20的吸能性能。

示例性地，吸能元件203为后置式压溃管。这样，吸能元件203受到较大冲击力时以压溃后置管的方式吸收较大的碰撞能量，增加车钩在溃缩吸能的过程中的稳定性和可靠性。

一些实施例中，请参照图6，吸能骨架1还包括牵引梁19，两个牵引梁19设置于吸能元件203的两侧，每侧牵引梁19连接气密墙10和枕梁17。这样，两个牵引梁19提高了气密墙10在长度方向上的结构强度，降低了车钩吸能装置20受较大冲击力而向后运动对气密墙10的影响，提高了吸能骨架1的结构强度。同时，两侧的牵引梁19能使吸能元件203在受冲击力时沿牵引梁19的方向溃缩，充分发挥出吸能元件203的吸能性能。

一些实施例中，请参照图3，防爬吸能装置21包括防爬盘211，沿宽度方向的两侧布置两个防爬吸能装置21，两侧防爬吸能装置21的防爬盘211的截面为平行四边形，沿高度方向向上，防爬盘211与车钩吸能装置20的距离逐渐增加。可以理解的是，沿所述高度方向向上防爬盘211与所述车钩吸能装置20的距离逐渐增大，以使得两侧防爬吸能装置21与车钩吸能装置20之间的可利用空间增加，尽可能多的预留了设备安装空间，提高了吸能装置2的各部件间的空间利用率。

本申请实施例还提供一种轨道车辆，请参照图7，包括上述任一项的碰撞吸能结构，碰撞吸能结构设置于轨道车辆沿长度方向的一端。由于轨道车辆采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案带来的相应有益效果，在此不再一一赘述。

一些实施例中，请参照图7，轨道车辆还包括流线型面罩5、整流罩6和开闭机构7。流线型面罩5用于包裹上述的碰撞吸能结构。整流罩6设置于流线型面罩5上，位于车钩吸能装置20的前端。开闭机构7设置于气密墙10上，开闭机构7用于驱动整流罩6运动，以隐藏或显露车钩吸能装置20。其中，气密墙10上具有开闭安装槽10b用于安装开闭机构7，开闭机构7和整流罩6的运动轨迹与吸能装置2的间距均处于30mm以上。这样，在需要隐藏或显露车钩吸能装置20时，留有充足的运动空间给予开闭机构7与整流罩6。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种轨道车辆的碰撞吸能结构，其特征在于，包括：

吸能骨架，所述吸能骨架包括气密墙、窗立柱和底边柱，两个所述窗立柱和两个所述底边柱分别设置在所述气密墙的两侧，每侧所述窗立柱连接所述气密墙和轨道车辆的顶架边梁，每侧所述底边柱连接所述气密墙和轨道车辆的底架边梁；

吸能装置，所述吸能装置设置于所述气密墙上；

其中，所述吸能装置包括车钩吸能装置和多个防爬吸能装置，所述车钩吸能装置设置于所述气密墙上，多个所述防爬吸能装置分别设置于所述车钩吸能装置沿宽度方向的两侧和沿高度方向的上侧。

2.根据权利要求1所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述吸能骨架还包括分别设置在所述气密墙两侧的连接梁、第一连接柱、第二连接柱和第三连接柱，每侧所述连接梁连接所述窗立柱和所述底边柱，每侧所述第一连接柱与所述第二连接柱分别连接所述连接梁和所述气密墙，每侧所述第一连接柱与所述第二连接柱存在相交点，每侧所述第三连接柱连接所述相交点与所述底边柱。

3.根据权利要求2所述的碰撞吸能结构，其特征在于，每侧所述第一连接柱水平连接所述气密墙的上端与所述连接梁。

4.根据权利要求2所述的碰撞吸能结构，其特征在于，每侧所述底边柱与所述气密墙存在交汇处，每侧所述第二连接柱倾斜连接所述交汇处与所述连接梁，由所述气密墙向所述连接梁的方向，每侧所述第二连接柱与所述底边柱的间距逐渐变大。

5.根据权利要求4所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述第二连接柱为整体柱，所述第一连接柱分为两段，两段所述第一连接柱连接于所述第二连接柱的两侧。

6.根据权利要求1所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述吸能骨架还包括枕梁和窗边梁，所述枕梁连接两侧所述底边柱，所述窗边梁连接两侧所述窗立柱。

7.根据权利要求6所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述车钩吸能装置包括车钩、固定结构和吸能元件，所述固定结构用于将所述车钩和所述吸能元件固定于所述气密墙上，所述吸能元件穿过所述气密墙向后延伸至所述枕梁。

8.根据权利要求7所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述吸能骨架还包括牵引梁，两个所述牵引梁设置于所述吸能元件的两侧，每侧所述牵引梁连接所述气密墙和所述枕梁。

9.根据权利要求1所述的碰撞吸能结构，其特征在于，所述防爬吸能装置包括防爬盘，沿所述宽度方向的两侧布置两个所述防爬吸能装置，两侧所述防爬吸能装置的所述防爬盘的截面为平行四边形，沿所述高度方向向上，所述防爬盘与所述车钩吸能装置的距离逐渐增加。

10.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的碰撞吸能结构，所述碰撞吸能结构设置于所述轨道车辆沿长度方向的一端。

11.根据权利要求10所述的轨道车辆，其特征在于，还包括：

流线型面罩，所述流线型面罩用于包裹所述碰撞吸能结构；

整流罩，所述整流罩设置于所述流线型面罩上，位于所述车钩吸能装置的前端；以及

开闭机构，所述开闭机构设置于所述气密墙上，所述开闭机构用于驱动所述整流罩运动，以隐藏或显露所述车钩吸能装置；

其中，所述开闭机构和所述整流罩的运动轨迹与所述吸能装置的间距均处于30mm以上。