CN1323004C - 铁路车辆的排障板支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明是耐撞击性优异的铁路车辆的排障板支承结构，在排障板(1)的后侧设置有吸收冲击管部件(5)，吸收冲击管部件(5)的后端部连接到安装于车体底架上的能量吸收元件支承装置(支承部件6、7L、7R、8L、8R)上，在车体头部的碰撞区S的后方且在前述能量吸收元件支承装置的侧方位置，通过排障板支承装置将排障板(1)的左右侧部的上缘部支承在车体底架上。

Description

铁路车辆的排障板支承结构

技术领域

本发明涉及新干线等铁路车辆的排障板支承结构。

背景技术

在铁路车辆上，为了向侧面排除轨道上的障碍物(例如重达100kg左右的障碍物)而使其不卷入，一般在车辆头部设计有排障装置。另外，这种排障装置在横向排除障碍物而不使其卷入时，由于要求尽可能地将车体的损坏抑制到轻微的程度，需要采用在碰撞发生时不易受碰撞能量的影响的结构。为此，一般的结构是在车辆前部配置不易变形的物体，使其通过缓冲装置与车体连接。

现有技术中，如图7和图8所示，已公开的排障板支承结构是在向行驶方向前方以凸状弯曲的钢制排障板(rail guard)101的后方，沿着所述排障板101以存在板厚程度的间隔，设有数片板簧102a重叠成的缓冲板102。该支承结构利用缓冲板102来吸收由排障板101的变形没有吸收完的能量。前述缓冲板102通过缓冲板支承装置103及安装架104安装到车体底架105(参照图7)上。而且，排障板101的左右两侧通过安装架106安装到车体底架105上。再者，107是防止缓冲板102掉下的零件。

在这种结构中，为了应对随着车辆速度变大的碰撞能量，必须增加板的厚度。其结果是，排障板101成为比车体底架105还厚的钢板。因此，当与障碍物碰撞时，排障板101不易变形，从而大的冲击负荷会施加到车体上。

因此，例如特开2001-55141号公报公开示出了能实现以下性能的排障装置，该装置重量轻、向轨道外排除障碍物的能力大、能尽量降低对车体的冲击负荷。该排障装置将具有向行驶方向前方以凸形弯曲的形状的钢制排障板的两侧用横梁连接，并且具有在前述排障板的轨道方向的中心线上在排障板和横梁之间使用了中空形状铝合金制型材的结构。

排障装置为达到前面所述的排除道路上的障碍物的目的，该排障板(前端裙板)被牢固地固定在车体底架的侧梁上。从而使车体头部的强度非常高。为此，当车辆实际发生彼此碰撞时，碰撞时的冲击变得过大，在某种情况下，在破坏车体的头部之前，位于头部排障装置后侧的驾驶室有先遭到破坏的危险。这样的事态对乘务员来说是不希望的，可以说劣化了耐冲击性。在这里，“耐冲击性”意味着能够确保乘务员的生存区域(生存区)，降低对乘务员的冲击。

发明内容

本发明的目的是为解决这些问题，提供一种耐撞击性优异的铁路车辆排障板支承结构。

本发明是将用于排除行驶中轨道上的障碍物的排障板安装在车体底架上的铁路车辆的排障板支承结构。构成在车辆前后方向延伸的能量吸收元件配设在前述排障板的头部的后侧，该能量吸收元件的后端部通过能量吸收元件支承装置安装在前述车体底架上，前述排障板的左右两侧部的上缘部在前述能量吸收元件支承装置的正侧方位置被支承在车体底架上。

在此，作为能量吸收元件，没有特别的限制，例如能够使用众所周知的方筒状管部件等峰值负荷低、平均反作用力高的能量吸收元件。

如果这样的话，当假设铁路车辆彼此发生碰撞时，在预先设计阶段，考虑到碰撞的各种要素后决定车体头部的碰撞区的长度，但是在碰撞区因为支承排障板的加强部件不是必要的，排障板的限制得到缓和，所以能够降低碰撞区受到破坏时的峰值负荷。

另一方面，在排障板的头部的后侧，配设有沿车辆前后方向延伸的、峰值负荷低而平均反作用力高的能量吸收元件，用能量吸收元件补偿了碰撞能量的吸收。因此，与只设有单个排障板的情况相比，碰撞能量的吸收性能得到提高，缓解了对乘务员的冲击。而且，作为原来的排障装置的目的，在排除障碍物时，由于该能量吸收元件负担了必要吸收能量的大部分，也将缓和排除障碍物时的冲击。

因此，当足够大的碰撞能量作用在向轨道外排除行驶中轨道上的障碍物的排障板上时，通过能量吸收元件的吸收，缓和了对乘务员的冲击。

前述排障板的左右侧部的上缘部最好在驾驶室的前方部位通过排障板支承装置安装到车体底架上。

如果这样的话，通过使包含驾驶室的乘务员生存区域(生存区)位于前述碰撞区的后方，避免碰撞时在驾驶室的压坏(碰撞)，能够确保乘务员的生存区域。也就是说，由于能量吸收元件在远离驾驶室前方的碰撞区进行吸收碰撞能量，在确保乘务员的生存区域的同时，缓和了对乘务员的冲击。

一般来说，理想的前述排障板的形状为越靠下部越向前方或侧方倾斜的形状，大体上为立方体形状的挡块安装在头部上缘部附近，前述排障板头部的下缘部位于该挡块的前面的垂直下方。

如果这样的话，由于大体上为立方体形状的挡块安装在排障板的头部上缘部附近，前述排障板头部的下缘部位于挡块的前面的垂直下方，当车辆彼此碰撞时，排障板的上侧部分(挡块)和下侧部分同时受到碰撞。因此，由排障板的前角产生的上下方向的负荷降低，能够稳定地在车辆的前后方向产生排障板的挤压变形。

附图说明

图1是表示本发明的铁路车辆的排障板支承结构的侧面图；

图2是图1的平面图；

图3(a)～(d)是表示使100kg的刚性球以300km/h的时速正面撞击采用本发明结构的排障板所作用的冲击负荷的变化状态的模拟解析结果的模式图；

图4是表示使100kg的刚性球以300km/h的时速正面撞击在本发明的排障支承结构上时的行驶方向随时间变化的反作用力的图；

图5(a)～(c)是表示使100kg的刚性球以300km/h的时速从正面偏置撞击采用本发明结构的排障板时所作用的冲击负荷的变化状态的模拟解析结果的模式图；

图6(a)～(e)是表示使刚性壁撞击采用本发明结构的车体的作用冲击负荷时的变化状态及其模拟解析结果的图；

图7是表示现有的铁路车辆的排障板支承结构的侧面图；

图8是图7的平面图。

具体实施方式

下面，按照附图说明本发明的实施方式。

如图1和2所示，在行驶中排除轨道上的障碍物的排障板1，是使前方凸出而整体弯曲成马蹄形的形状，其由头部1A和从其左右两端向后方延伸的左右侧部1B、1C构成。通过具有排障板吊挂零件2和上部支承部件3的排障板支承装置22，将排障板1整体以悬挂状态安装在车体底架10上。即，车体底架10没有直接支承排障板1的头部1A。具体的说，在图示的碰撞区S的后方，前述排障板1的左右侧部1B、1C的上缘部通过多个排障板吊挂零件2固定到上部支承部件3上。该上部支承部件3安装在车体底架10上。所设计的碰撞区S的范围是由车体构造中的组件变形能吸收完冲击能量。

在前述排障板1的头部1A的后侧，设有向后方突出的连接托架4。该连接托架4与在车体前后方向配置的作为能量吸收元件的四方筒状的吸收冲击管部件5的前端部连接。在排障板1的后方，没有象从前一样沿着排障板设置多片板簧重叠成的缓冲板。吸收冲击管部件5沿车辆的中心轴延伸设置，在其前端附近的上方，切口部5a是朝向上侧的形状，并相对于车辆中心轴形成左右对称。该切口部5a所形成的吸收冲击管部件5的前端部具有作为为吸收能量而引发波纹变形的触发器的机能。为此，由于代替以往的缓冲板而使用了四方筒状吸收冲击管部件5，在减轻重量这点成为有利的结构。

再者，前述吸收冲击管部件不必是一个，即使是多个也无妨，但在这种情况下最好相对于车辆的中心轴左右对称配置。当车辆中心轴方向的冲击作用在排障板1的前端时，由于负荷十分均衡地作用在各个吸收冲击管部件(能量吸收元件)上，所以各个吸收冲击管部件不会向车体的左右两侧倒下，这是因为由吸收冲击管部件的波纹变形吸收了能量。

而且，前述吸收冲击管部件5的后端部连接到在车体左右方向延伸的下部支承部件6上。下部支承部件6是封闭的箱状部件。该下部支承部件6的左右两端部分别与在垂直方向延伸的左右支承部件7L、7R的下端部连接。左右支承部件7L、7R的上端部在碰撞区S的后方连接固定在车体底架10上。另外，下部支承部件6的后侧通过向后方且向斜上方延伸的左右倾斜支承部件8L、8R与车体底架10连接。这样，支承吸收冲击管部件5后端部的能量吸收元件支承装置21由前述支承部件6、7L、7R、8L、8R构成。

如前所述，在能量吸收元件支承装置21的侧方位置，排障板1的左右侧部1B、1C的上缘部通过排障板支承装置22(由排障板吊挂零件2及上部支承部件3组成)支承在车体底架上10上。因此，排障板1左右侧部1B、1C的上缘部通过排障板支承装置22安装到车体底架10的位置。是在设置驾驶室13的前方位置，驾驶室13位于碰撞区S的后方。

这样，在排障板1的后侧设置吸收冲击管部件5，由于将其后端部与安装到车体底架10上的能量吸收元件支承装置21(支承部件6、7L、7R、8L、8R)连接，用于吸收碰撞能量的变形冲程可以相当长。并且，在车体头部碰撞区S的后方由排障板支承装置21(支承部件2、3)支承着排障板1，将不需要在碰撞区S设置高支承刚性的支承装置，而且将会缓和排障板1的限制。其结果能抑制碰撞时的峰值负荷，得到良好的耐碰撞性。

特别地，由于可以使包含驾驶室13的乘务员生存区域(生存区)处在前述碰撞区S的后方，所以避免了碰撞时压坏驾驶室13，能够确保乘务员的生存区域。也就是说，由于靠吸收冲击管部件5吸收碰撞能量，是在远离驾驶室13前方的碰撞区S进行的，所以，在确保乘务员生存区域(生存区)的同时，缓和了对乘务员的冲击。

再者，如图所示，前述排障板1成越靠下部越向前方或侧方倾斜的形状。大体上为立方体形状的挡块9安装在排障板1头部上缘部附近，前述排障板1头部的下缘部位于该挡块9的前面的略垂直下方。再者，前述挡块9的前面成为在大体垂直面内扩展的平面，而后面成为与排障板1对应的倾斜面。根据这种构成，车辆彼此发生碰撞时，排障板1的上侧部分(挡块9的前表面)和下侧部分(排障板1的下缘部)同时碰撞，由排障板1的前角(相对垂直面形成的角)产生的上下方向的负荷降低了，能够在车辆的前后方向产生排障板1的挤压变形。

而且，为了在行驶中排除轨道上的障碍物，当足够大的碰撞能量作用在排障板1上时，不仅挤压排障板1吸收碰撞能量，而且由吸收冲击管部件5的波纹变形也吸收碰撞能量。从而，碰撞能量的吸收效果也与以往构造(沿着排障板在前述排障板的后侧设有多片板簧重叠成的缓冲板的构造)相同或优于以往构造。

图3(a)～(d)示出了以300km/h的时速使100kg的刚性球正面撞击在前述排障板支承结构的排障板上的作用这种撞击负荷时的变化状态的模拟图解析结果，此时排障板(排障装置)的反作用力在图4中示出。图3(a)～(d)是撞击经历时间T分别为0秒、0.012秒、0.03秒、0.086秒时的变形的示意图。

根据图3(a)～(d)及图4，在以300km/h的时速使100kg的刚性球进行正面撞击，在这种撞击负荷作用的情况下，在碰撞区S该碰撞能量被从撞击开始到经过0.03秒的排障板的变形及其后侧吸收冲击管部件的波纹变形吸收并减小。另外，在从T＝0到T＝0.03秒的期间，行驶方向的反作用力不超过80吨力，撞击时的峰值负荷不太高。

而且，同样地，图5(a)～(c)中分别示出了以时速300km/h的速度、使100kg的刚性球从正面偏击前述排障板支承结构所采用的排障板(距车体中心向右侧大致偏离750mm)时这种撞击情况的变化状态。这种情况下，图5(a)～(c)是撞击经历时间T分别为0秒、0.015秒、0.03秒时的变形的示意图。

在这种情况下，由图5(a)～(c)可以理解，以时速300km/h的速度使100kg的刚性球从正面偏置进行撞击，在这种撞击负荷作用的情况下，由于刚性球对排障板的入射角较小，在从撞击开始到经过0.03秒的期间，主要通过排障板的变形吸收缓和撞击，同时，产生向轨道外排除刚性球的反作用力。

而且，图6(a)～(e)示出了使刚性壁Ob撞击采用前述排障板支承构造的车体时这种撞击负荷作用的情况下变化状态的模拟图解析结果。在这种情况下，图6(a)～(e)是变形冲程量Ds分别为0mm、250mm、500mm、750mm、1000mm时的变形的示意图。

在前述的实施例中，作为能量吸收元件，虽然从易于产生有利于吸收能量的波纹变形和能够减轻重量出发，使用了四方筒状吸收冲击管部件，但在本发明中，不限于使用该部件，也能够使用其它已知的能量吸收元件。

Claims (3)

1.一种铁路车辆的排障板支承结构，其将排除行驶中轨道上的障碍物的排障板安装在车体底架上，

其特征在于，在车辆前后方向延伸的能量吸收元件配设在所述排障板的头部的后侧，该能量吸收元件的后端部通过能量吸收元件支承装置安装在所述车体底架上，

所述排障板的左右侧部的上缘部在所述能量吸收元件支承装置的正侧方位置支承在车体底架上。

2.如权利要求1所述的铁路车辆的排障板支承结构，其特征在于，所述排障板的左右侧部的上缘部在驾驶室的前方位置通过排障板支承装置安装在车体底架上。

3.如权利要求1所述的铁路车辆的排障板支承结构，其特征在于，所述排障板成越靠下部越向前方或侧方倾斜的形状，大体上为立方体形状的挡块安装在头部的上缘部附近，所述排障板的头部的下缘部位于该挡块前面的垂直下方。

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