中间半永久车钩、中间车端部碰撞吸能结构及轨道车辆的制作方法

[0001]
本发明涉及轨道车辆被动安全技术领域，尤其涉及一种中间半永久车钩、中间车端部碰撞吸能结构及轨道车辆。


背景技术：

[0002]
目前城轨车辆的被动安全设计等级基本按照en15227标准中c-ii类别进行设计和验证，en15227标准中c-ii类别规定的碰撞场景为两列车以25km/h速度对撞。但随车城轨车辆运营速度的提高，为最大程度保护乘客及车辆的安全，现新设计车辆首次按照en15227标准中c
-ⅰ
类别进行被动安全的设计和验证，en15227标准中c
-ⅰ
类别规定的碰撞场景为两列车以36km/h速度对撞。
[0003]
目前城轨车辆设置的被动安全吸能方案无法满足新设计车辆的这一严苛碰撞要求。针对此问题，在对目前城轨车辆被动安全吸能方案进行结构和核心参数优化匹配的基础上，增加了头车辅助吸能结构和中间车端辅助吸能结构。在中间车端间距一定的情况下，目前的中间半永久车钩在发挥最大吸能作用后，中间车端辅助吸能结构不具备触发所需要的结构空间。
[0004]
此外，现有城轨车辆车体和吸能结构仅满足25km/h速度的碰撞安全性要求，随着城轨车辆运行速度的不断提高，碰撞安全的要求也越来越高，市域城轨车辆列车运行速度达到了140km/h以上，与城际动车组相当，碰撞安全的需求较普通城轨车辆大幅提高。
[0005]
但是如果直接借用动车组的碰撞吸能结构，虽然能够满足36km/h等级的碰撞安全要求，但是车体强度需要提升到1500kn，需要增加车体的生产制造成本；车钩也需要采用更高碰撞要求的钩头，导致无法与既有的城轨车辆钩头进行连挂运行，共线运行时既有城轨车辆无法承受动车组吸能结构的撞击。
[0006]
如何在现有城轨车辆平台不变的前提下提升车辆碰撞安全性能，实现车体和车钩强度与既有城轨车辆相同(压缩强度1200kn)，碰撞安全速度提升到36km/h的设计目标，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0007]
本发明实施例提供一种中间半永久车钩，使得列车在36km/h碰撞时，中间半永久车钩在发挥最大吸能作用后主动拉断退出，给车端吸能结构提供作用空间，使得列车满足36km/h被动安全设计要求。
[0008]
本发明实施例还提供一种中间车端部碰撞吸能结构，用以解决在现有城轨车辆平台不变的前提下提升车辆碰撞安全性能，实现车体和车钩强度与既有城轨车辆相同(压缩强度1200kn)，碰撞安全速度提升到36km/h的设计目标。
[0009]
本发明实施例还提供一种轨道车辆。
[0010]
第一方面，本发明实施例提供一种中间半永久车钩，包括压溃管和与所述压溃管同轴连接的缓冲管组件，还包括过载保护机构以及安装吊挂机构；所述过载保护机构包括
拉断螺栓，所述安装吊挂机构包括安装座、连接座以及支撑座，所述安装座构造有与所述缓冲管组件同轴的第一轴向通孔，所述连接座构造有与所述第一轴向通孔同轴的第二轴向通孔，且所述连接座沿所述第二轴向通孔的径向两端分别构造有向所述安装座所在侧延伸的凸耳，所述安装座与所述连接座同轴设置且通过所述拉断螺栓连接，使得一对所述凸耳穿过所述安装座，一对所述凸耳之间装配有钩尾销，所述缓冲管组件的端部构造有连接孔，所述连接孔套装于所述钩尾销外，所述支撑座通过销轴与所述安装座的下部侧壁连接，所述缓冲管组件支撑在所述支撑座上。
[0011]
根据本发明的一个实施例，所述支撑座包括支撑底板、安装在所述支撑底板上的垂直支撑柱，所述支撑底板位于所述垂直支撑柱的两侧分别设有支杆，一对所述支杆之间连接有支撑在所述垂直支撑柱顶部的连接支板，所述连接支板上安装有支撑块，所述支撑块的上表面设置成与所述缓冲管组件的外表面匹配的弧面；
[0012]
所述支撑座还包括与一对所述支杆分别连接并延伸至所述销轴的水平支板。
[0013]
根据本发明的一个实施例，所述过载保护机构还包括垫板，所述垫板设于所述连接座远离所述安装座的一侧，所述拉断螺栓通过所述垫板将所述连接座与所述安装座连接在一起。
[0014]
根据本发明的一个实施例，所述缓冲管组件包括缓冲管芯子和套设在所述缓冲管芯子外的钢质套筒，所述压溃管与所述缓冲管组件通过连接卡环连接；
[0015]
所述压溃管远离所述缓冲管组件的一端上侧连接有贯通道支撑架，所述压溃管远离所述缓冲管组件的一端下侧连接有风管连接器。
[0016]
第二方面，本发明实施例还提供一种中间车端部碰撞吸能结构，包括安装在中间车底架下方的上述中间半永久车钩，以及安装在所述中间车的端墙相对两侧的中间吸能模块和安装在所述中间吸能模块下方且对应所述底架的边梁位置处的中间防爬器，所述中间吸能模块的长度沿所在端墙的高度方向延伸。
[0017]
根据本发明的一个实施例，所述中间防爬器安装在所述边梁端部的堵板上，所述底架的缓冲梁延伸至与所述边梁的内侧对接，所述堵板的外侧与所述边梁的外侧平齐，所述堵板的内侧向内延伸并与所述缓冲梁的前侧抵靠。
[0018]
根据本发明的一个实施例，所述堵板的上端向上延伸出所述边梁的上端面，所述堵板的延伸端的后侧设有加强筋；所述堵板在位于所述缓冲梁与所述边梁连接处的下端后侧也设有加强筋。
[0019]
根据本发明的一个实施例，所述中间吸能模块设于所述中间车的端墙且位于贯通道外的两侧，所述中间吸能模块包括铝蜂窝和包覆在所述铝蜂窝外的铝板，所述铝板在位于拐角处构造有圆角。
[0020]
根据本发明的一个实施例，所述中间吸能模块与所述端墙的端角柱焊接。
[0021]
根据本发明的一个实施例，所述中间吸能模块朝向所述贯通道的一侧或所述中间吸能模块内部设置有沿所述中间吸能模块长度方向延伸的排水管。
[0022]
根据本发明的一个实施例，所述中间防爬器设有导向杆，所述导向杆的轴线偏离所述中间防爬器的中心线。
[0023]
根据本发明的一个实施例，所述导向杆穿过所述堵板，且所述堵板的后侧设有与所述堵板间隔设置的导向杆限位板，所述导向杆限位板与所述边梁固定连接。
[0024]
根据本发明的一个实施例，所述堵板上开有用于安装所述中间防爬器的钥匙孔。
[0025]
第三方面，本发明实施例还提供一种轨道车辆，包括车体以及安装在所述车体的中间车的上述中间车端部碰撞吸能结构。
[0026]
本发明实施例提供的中间半永久车钩，其中，安装座构造有与缓冲管组件同轴的第一轴向通孔，连接座构造有与第一轴向通孔同轴的第二轴向通孔，且连接座沿所述第二轴向通孔的径向两端分别构造有向安装座所在侧延伸的凸耳，安装座与连接座同轴设置且通过多个拉断螺栓连接，使得一对所述凸耳穿过安装座，一对凸耳之间装配有钩尾销，缓冲管组件的端部构造有连接孔，连接孔套装于钩尾销外，支撑座通过销轴与安装座的下部侧壁连接，缓冲管组件支撑在支撑座上。本实施例的中间半永久车钩在充分发挥自身吸能作用后，拉断螺栓自动拉断，缓冲管组件与安装吊挂机构之间失去约束作用力，缓冲管组件和压溃管一起通过安装座内部空间后退，为中间辅助吸能结构的触发提供结构空间；从而保证各吸能结构之间密切配合，严格按照设计的触发次序依次作用，并充分发挥各自的吸能效果，从而最大程度的保证整车的被动安全要求。
[0027]
本发明实施例提供的中间车端部碰撞吸能结构，通过设置中间半永久车钩，在发生碰撞时车钩剪断后由防爬器防止爬车，防爬器和中间吸能模块继续变形吸能，在现有城轨车辆平台不变的前提下提升车辆碰撞安全性能，实现车体和车钩强度与既有城轨车辆相同(压缩强度1200kn)，碰撞安全速度提升到36km/h的设计目标。
[0028]
本实施例车体结构的优化改进均是在现有城轨车辆车体平台的基础上进行局部优化，可以沿用已有平台，可以有效控制车体生产制造成本和研发周期。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1是本发明实施例的中间半永久车钩的立体结构示意图；
[0031]
图2是本发明实施例的中间半永久车钩在正常状态下的主视示意图，其中，省略了安装座；
[0032]
图3是本发明实施例的中间半永久车钩处于压缩状态下的主视示意图，其中，省略了安装座；
[0033]
图4是本发明实施例的中间半永久车钩压缩后的主视示意图，其中，省略了安装座；
[0034]
图5是本发明实施例的中间端碰撞吸能结构安装在中间车的立体结构示意图；
[0035]
图6是本发明实施例的中间防爬器的立体结构示意图；
[0036]
图7是本发明实施例的中间吸能模块安装在中间车端墙处的剖视示意图；
[0037]
图8是本发明实施例的中间防爬器安装处的断面示意图。
[0038]
附图标记：
[0039]
10：中间半永久车钩；10-1：安装座；10-2：连接座；10-2-1：凸耳；10-3：拉断螺栓；10-4：垫板；10-5：钩尾销；10-6：销轴；10-7：支撑座；10-7-1：垂直支撑柱；10-7-2：支撑底
5连接，由于钩尾销10-5竖直设置，因此，缓冲管组件10-9可以在水平面内摆动，以适应车辆行驶时的转弯等。此外，连接孔的长度可以略小于钩尾销10-5的长度，以使得缓冲管组件10-9具有上下的摆动空间，使得该中间半永久车钩在工作过程中能够有少量的上下摆动。
[0050]
本实施例中，第一轴向通孔和第二轴向通孔的孔径需要略大于缓冲管组件10-9的外径，使得缓冲管组件10-9在受压缩力时能够顺利后退。
[0051]
本实施例中，支撑座10-7通过销轴10-6与安装座10-1的下部侧壁连接，具体为铰接，销轴10-6竖直设置，使得支撑座10-7具有在水平面内的摆动自由度，缓冲管组件10-9支撑在支撑座10-7上，从而保证缓冲管组件10-9(即中间半永久车钩)有摆动时，支撑座10-7可随中间半永久车钩同步摆动，以实现对中间半永久车钩的可靠支撑。如图2至图4所示，本实施例，当列车发生较高速度(36km/h)意外碰撞时，中间半永久车钩在充分发挥自身吸能作用后，当中间半永久车钩受力超过拉断螺栓10-3触发极限时，拉断螺栓10-3首先拉断，使安装座10-1失去约束作用力，缓冲管组件10-9与压溃管10-8以及钩尾销10-5等一起通过安装座10-1内部空间后退，为中间辅助吸能结构的触发提供结构空间，起到过载保护功能；从而保证各吸能结构之间密切配合，严格按照设计的触发次序依次作用，并充分发挥各自的吸能效果，从而最大程度的保证整车的被动安全要求。
[0052]
根据本发明的一个具体实施例，支撑座10-7位于缓冲管组件10-9的下方，如图1所示，支撑座10-7包括支撑底板10-7-2、安装在支撑底板10-7-2上的垂直支撑柱10-7-1，支撑底板10-7-2位于垂直支撑柱10-7-1的两侧分别设有竖直设置的支杆10-7-3，支杆10-7-3可以通过紧固件紧固在支撑底板10-7-2上，一对支杆10-7-3之间连接有支撑在垂直支撑柱10-7-1顶部的连接支板10-7-4，连接支板10-7-4大致呈u型，连接支板10-7-4上安装有支撑块10-7-5，支撑块10-7-5的上表面设置成与缓冲管组件10-9的外表面匹配的弧面，从而能够对缓冲管组件10-9起到稳固的支撑作用，避免缓冲管组件10-9出现晃动的情况。
[0053]
为了便于支撑座10-7与安装座10-1连接，支撑座10-7还包括与一对支杆10-7-3分别连接并延伸至销轴10-6的水平支板10-7-6，也就是说，水平支板10-7-6的一端与两个支杆10-7-3连接，水平支板10-7-6的另一端与销轴10-6连接，使得支撑座10-7随销轴10-6转动而在水平面内摆动。
[0054]
为了便于拉断螺栓10-3的安装，过载保护机构还包括垫板10-4，垫板10-4设于连接座10-2远离安装座10-1的一侧，拉断螺栓10-3安装在安装座10-1与连接座10-2的四个拐角处，拉断螺栓10-3通过垫板10-4将连接座10-2与安装座10-1连接在一起，垫板10-4可以呈长条形，若将四个拉断螺栓10-3分为上下两组，则每组拉断螺栓10-3需要一个垫板10-4，垫板10-4的宽度设置需要避免对缓冲管组件10-9的后退产生干扰。
[0055]
此外，压溃管10-8远离缓冲管组件10-9的一端上侧连接有贯通道支撑架10-11，压溃管10-8远离缓冲管组件10-9的一端下侧连接有风管连接器10-12。具体地，风管连接器10-12作为车辆间的风路连接装置，通过支座焊接固定在压溃管10-8结构的正下方，贯通道支撑架10-11主要为车辆间的贯通道装置提供垂直支撑作用，通过另一支座焊接固定在压溃管10-8结构正上方。
[0056]
下面结合图5至图8描述本发明实施例的中间车端部碰撞吸能结构。
[0057]
本发明实施例提供的一种中间车端部碰撞吸能结构，包括安装在中间车14底架下方的上述中间半永久车钩10，以及安装在中间车14的端墙相对两侧的中间吸能模块11和安
装在中间吸能模块11下方且对应底架的边梁20位置处的中间防爬器12，中间吸能模块11的长度沿所在端墙17的高度方向延伸，以充分利用端墙17的空间，而且中间吸能模块11的形状可以与端墙17外轮廓形状相匹配，外观平滑、美观。中间吸能模块11可以设置成长度与端墙17的高度一致，空间利用率高，中间吸能模块11有效吸能面积大。中间吸能模块可以有效利用侧墙16的高强度，通过侧墙16传导碰撞时的撞击力，避免端墙17变形，避免损坏车内端部设备和保护人员安全。
[0058]
中间吸能模块11可以对称设置在端墙17的两侧，中间防爬器12一一对应设于中间吸能模块11的下方，一对中间防爬器12也对称设置在中间车端。
[0059]
通常情况下，中间车钩缓冲器和压溃管10-8行程走完后不剪断，起到防止爬车的作用，但是会导致车端的吸能空间无法充分利用，本实施例使用中间半永久车钩10，车钩剪断后由中间防爬器12防止爬车，中间防爬器12和中间吸能模块11继续变形吸能。在现有城轨车辆平台不变的前提下提升车辆碰撞安全性能，实现车体和车钩强度与既有城轨车辆相同(压缩强度1200kn)，碰撞安全速度提升到36km/h的设计目标。本实施例车体结构的优化改进均是在现有城轨车辆车体平台的基础上进行局部优化，可以沿用已有平台，可以有效控制车体生产制造成本和研发周期。且在中间车钩吸能行程完成且发生剪断后再产生吸能效果，大幅降低了车体结构受到的冲击载荷。
[0060]
根据本发明的一个实施例，如图8所示，中间防爬器12安装在边梁20端部的堵板23上，堵板23为边梁20端部现有的结构，底架的缓冲梁19延伸至与边梁20的内侧对接，堵板23的外侧与边梁20的外侧平齐，即堵板23不突出边梁20，避免对边梁20造成影响；堵板23的内侧向内延伸并与缓冲梁19的前侧抵靠，也就是说，堵板23加宽以和缓冲梁19连接，从而加大堵板23的面积，使得堵板23同时和边梁20以及缓冲梁19连接，增强堵板23的连接强度。通过将缓冲梁19延长至与边梁20连接，增强了堵板23的支撑强度，便于中间防爬器12安装后的稳固性。
[0061]
此外，需要说明的是，本实施例所说的“内侧”、外侧，是相对于车体宽度方向而言的，靠近车体中心线的一侧为“内侧”，远离车体中心线的一侧为“外侧”；本实施例所说的“前侧”、后侧，是相对于车体长度方向而言的，靠近中间车端部为“前侧”，远离中间车端部为“后侧”。
[0062]
进一步地，堵板23的上端向上延伸出边梁20的上端面，堵板23的延伸端的后侧设有加强筋22；堵板23在位于缓冲梁19与边梁20连接处的下端后侧也设有加强筋22。利用边梁20已有的堵板23作为中间防爬器12的安装座10-1，以缓冲梁19和边梁20作为安装座10-1的主要支撑结构，对堵板23的大小和形状适当改进，使得堵板23加宽、加长，同时以加强筋22进行辅助，大大简化了中间防爬器12的安装结构。
[0063]
根据本发明的一个实施例，中间吸能模块11设于中间车的端墙17且位于贯通道外的两侧，充分利用贯通道外的空间，且不影响端墙17上其他部件的安装设置，如图7所示，中间吸能模块11包括铝蜂窝11-1和包覆在铝蜂窝11-1外的铝板11-2，铝蜂窝11-1的朝向可以根据吸能量和力级要求调整；当然铝板11-2也可以替换为其他适宜的材质，本实施例不做具体限定；本实施例采用常规的吸能结构，结构简单，成本可控；铝板11-2在位于拐角处构造有圆角，避免应力集中。
[0064]
根据本发明的一个实施例，再次参见图7，中间吸能模块11与端墙17的端角柱18焊
接，端角柱18的强度高，将中间吸能模块11与端角柱18焊接，使得中间吸能模块11安装可靠性高，且安装方便。
[0065]
根据本发明的一个实施例，如图5所示，中间吸能模块11朝向贯通道的一侧或中间吸能模块11内部设置有沿中间吸能模块11长度方向延伸的排水管13，对于排水管13设于中间吸能模块11朝向贯通道的一侧，可以有效利用中间吸能模块11与贯通道之间的间隙；对于排水管13设于中间吸能模块11内部，排水管13隐蔽性好，节约中间车端部空间。
[0066]
根据本发明的一个实施例，为保证防爬吸能结构具有足够的吸能量，在行程一定的条件下需要适当增加其断面面积，同时为保证边梁20有足够的强度，中间防爬器12设有导向杆15，如图6所示，导向杆15的轴线偏离中间防爬器12的中心线，使得导向杆15避开底架的边梁20，起到导向作用的同时也可以最大程度避免对车体结构的影响。
[0067]
根据本发明的一个实施例，如图8所示，导向杆15穿过堵板23，且堵板23的后侧设有与堵板23间隔设置的导向杆15限位板，导向杆15限位板与边梁20固定连接。避免防爬器压缩过程中导向杆15发生侧偏，影响吸能变形。
[0068]
根据本发明的一个实施例，堵板23上开有用于安装中间防爬器12的钥匙孔。以方便中间防爬器12的安装。
[0069]
一个实施例，导向杆穿过堵板，且堵板的后侧设有与堵板间隔设置的导向杆限位板21，导向杆限位板21与边梁20固定连接，通过导向杆限位板21避免中间防爬器12压缩过程中导向杆15发生侧偏，影响吸能变形。
[0070]
另一方面，本发明实施例还提供一种轨道车辆，包括车体以及安装在车体的中间车的上述中间车端部碰撞吸能结构。能够在现有城轨车辆平台不变的前提下提升车辆碰撞安全性能，实现车体和车钩强度与既有城轨车辆相同(压缩强度1200kn)，碰撞安全速度提升到36km/h的设计目标。
[0071]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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