机车头型与机车的制作方法

本公开涉及铁路机车技术领域，具体而言，涉及一种机车头型与机车。

背景技术：

随着轨道交通业的快速发展，作为一种大众化的快速交通工具，受文化、绿色节能和人身安全等的影响，铁路机车的造型、气动性能及被动安全性能越来越受到人们关注；同时，行业内也制定了相关的标准，提出了相应要求，对于被动防撞安全方面的规定还要求强制执行。

因此，机车除了要满足预期的基本功能外，还应具有比例协调、造型美观、气动性能良好的外形，同时能够在意外碰撞事故中最大限度保护司乘人员的人身安全。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种安全性能与气动性能良好的机车头型以及具有该机车头型的机车。

根据本公开的一个方面，提供了一种机车头型，该机车头型包括：

司机室主体，由围护结构形成，所述司机室主体的前端设有第一防撞结构，所述第一防撞结构包括与所述司机室主体连接的防撞柱，所述防撞柱上设有吸能结构；

导流罩，与所述司机室主体的形状和大小匹配，且包覆于所述司机室主体上。

在本公开的一种示例性实施例中，所述围护结构由板梁与框架连接组成。

在本公开的一种示例性实施例中，所述吸能结构为蜂窝状铝块。

在本公开的一种示例性实施例中，所述司机室主体的侧面设有第二防撞结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二防撞结构为防撞横梁。

在本公开的一种示例性实施例中，设有两个所述防撞柱，且两个防撞柱间隔设置在机车宽度方向三分之一的位置上。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导流罩为复合材料制成。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导流罩由多个子导流罩块组成，相邻的两个子导流罩块之间具有预设间隙。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述子导流罩块能够独立在所述司机室主体上装卸。

根据本公开的另一个方面，提供了一种机车，该机车包括上述任一项实施例提供的机车头型。

本公开提供的机车头型，司机室主体由围护结构形成，方便司机室的结构设计和制造，且司机室主体的前端设有防撞结构，能够提高机车的安全性能；更进一步地，防撞柱上设有吸能机构，能够进一步地加强机车头的防撞性能，从而进一步提升机车的安全性能；同时，机车头上包覆有导流罩，通过导流罩的设置，包覆了司机室前端的防撞机构，既能保证机车头的防撞性能，又能够提升机车的气动性能；此外，机车头的造型可通过调整导流罩的具体形状来实现，增加了机车头型的美观程度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。

图1为本公开的一种实施例提供的机车头型的示意图；

图2为本公开的一种实施例提供的司机室主体的示意图；

图3为本公开的一种实施例提供的导流罩的示意图；

图4为本公开的一种实施例提供的吸能机构的示意图；

图5为图4的局部放大图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种机车头型，如图1-图5所示，该机车头型包括司机室主体100与导流罩200，司机室主体100由围护结构形成，司机室主体100的前端设有第一防撞结构，第一防撞结构包括与司机室主体100连接的防撞柱300，防撞柱300上设有吸能结构400；导流罩200与司机室主体100的形状和大小匹配，且包覆于司机室主体100上。

本公开提供的机车头型，司机室主体由维护结构形成，方便司机室的结构设计和制造，且司机室主体的前端设有防撞结构，能够提高机车头的安全性能；更进一步地，防撞柱上设有吸能机构，能够进一步地加强机车头的防撞性能，从而进一步提升机车的安全性能；同时，机车头上包覆有导流罩，通过导流罩的设置，包覆了司机室前端的防撞机构，既能保证机车头的防撞性能，又能够提升机车头型的气动性能；此外，机车头的造型可通过调整导流罩的具体形状来实现，增加了机车头造型的美观程度。

具体地，围护结构由板梁与框架连接组成，采用板梁和框架连接结构形成司机室前墙、侧墙、顶棚主体结构。机车头型在主体结构设计完成后，可以对司机室进行强度仿真计算，验证构成司机室的围护结构的安全性能。

采用板梁与框架连接组成围护结构，便于围护机构的构型和制造，降低司机室的设计难度；同时，在满足司机室强度的条件下，能够相对减轻围护结构的重量，实现围护结构轻量化设计，从而节省节头型制造耗材量，降低生产成本；此外，还能减轻机车头型的重量，进而减少机车运行的能耗。

其中，围护结构可为钢制围护结构，利用钢质材料制作整个司机室的主体围护结构，能够相对提高围护机构的整体强度，进而提高机车头型的防撞性能。本领域人员还可以采用其他材质的围护结构，例如铁、铝合金等，本公开对此不做限制。

具体地，如图4和图5所示，吸能结构400为蜂窝状铝块，蜂窝状铝块设在防撞柱300的腔体内。采用蜂窝状铝块，在机车头受到正面撞击时，蜂窝状铝块能够最大程度吸收机车受到的撞击力，形成缓冲作用，减轻机车头直接受到的撞击力，提升防撞结构的安全性能，确保机车运行人员的安全。

具体地，司机室主体100的侧面设有第二防撞结构，第二防撞结构为防撞横梁。司机室主体100的侧面的第二防撞结构与前面的第一防撞结构配合，进一步提升了司机室主体100的防撞性能，从而提升了司机室的安全性能。优选地，防撞梁位于侧窗下部，距机车底架高度750mm处。

具体地，如图2所示，设有两个防撞柱300，防撞柱300采用钢制材料，且两个防撞柱300间隔设置在机车宽度方向三分之一的位置上。在构建完成司机室钢结构后，两个防撞柱300与机车底架进行进行组装，如焊接、螺栓连接，其位于司乘人员前方，大概机车宽度的1/3处，高度大于600mm。

通过钢质材料构建的司机室主体框架、防撞柱和防撞横梁等结构，并通过强度计算确认司机室安全性能，从而完成司机室头型的基础结构。在司机室基础结构完成后，为了满足司机室造型的美观性和气动性能，本公开利用复合材料设计完成司机室造型的其他部分。

复合材料容易制成各种复杂形状，能精确表达出原始设计轮廓，利用复合材料设计司机室头型的导流罩200部分。导流罩200可由多个子导流罩块组成，各子导流罩块能够独立在司机室主体100上装卸。复合材料导流罩的设计从上至下配合钢结构并考虑工艺性可分隔为七块，每块头型导流罩通过司机室主体100钢结构上的焊接安装座自上而下进行安装，后安装的导流罩覆盖先安装导流罩的安装螺栓，安装紧固件不外露从而实现隐秘安装，提升机车头型的美观性。

其中，相邻两部分导流罩之间设计了5mm间隙，在安装时起到可以适时调整的作用。

如图3所示，司机室导流罩200具体由顶部导流罩201、左窗部导流罩202、右窗部导流罩203、左侧导流罩205、右侧导流罩206、前部导流罩204和后部导流罩207七部分组成，配合主体钢结构，共同构成司机室头型。

下面，对司机室导流罩的顶部导流罩201、左窗部导流罩202、右窗部导流罩203、左侧导流罩205与右侧导流罩206、前部导流罩204和后部导流罩207的具体结构和功能进行详细介绍。

第一，顶部导流罩201结构的设计预留机车前照灯安装接口，通过内部中间隔板、前照灯检修箱和钢结构三者组合，形成封闭的密封空间，同时实现从司机室内部更换灯泡的需求；

第二，左窗部导流罩202与右窗部导流罩203承上启下，是顶部导流罩和前部导流罩的过渡结构，也是司机室外形主特征线条不可或缺组成部分；

第三，左侧导流罩205与右侧导流罩206用于过渡司机室钢结构左右侧墙和前部导流罩204，并安装有标志灯、功能插座和扶手杆，其外形棱线延续主特征线的整体走势；

第四，前部导流罩204连接左侧导流罩205与右侧导流罩206，三者处于中心视角位置，是司机室外形前脸的主要组成部分；且前部导流罩204可以实现独立拆卸的功能，便于雨刷器更换或检修线路及电笛，它的固定点分布在罩体四周，但巧妙地“隐藏”了起来，对司机室造型的美观性起到重要作用；

第五，后部导流罩207与顶部导流罩201进行组合，构成顶部外观设计，确保了司机室外形的完整性。最后在罩体边沿5mm间隙处进行打胶处理，使所有复合材料导流罩之间及司机室钢结构完美过渡，起到粘接与美化的作用。

这种设计方法使得各部分自然连接，融为一体，其特征在于七块导流罩的合理分隔方式，互补的结构和缜密的安装顺序，这也是设计价值所在。本领域技术人员还可以将其中几个子导流罩块合成一个子导流罩，或将导流罩划分为更多个子导流罩，本公开对此不做限制。

机车头的司机室的设计属于多参数、多目标、多学科的复杂外形设计，在满足司机室基本功能的情况下，还要求其具有优美的外观、足够的安全性能和优良的空气动力学性能。为了使多个参数都满足设计指标，降低司机室的设计难度，本公开提出的机车头型，利用复合材料易于造型的特性，并结合分块造型连接技术，勾勒出头型前端复杂轮廓，并实现了工程设计；利用钢质材料强度高的特性，制作整个司机室的主体围护结构，并设计司机室安全防撞柱300和吸能结构400等；最后将复合材料形成的部件和钢制主体框架结合，共同构成满足产品性能要求的机车司机室的外形和安全结构。

采用本公开的司机室概念设计方法，分别发挥复合材料和高强度结构钢材料的特性，不仅可以满足了司机室的安全性和气动性能，而且有利于造型设计，设计出优美的外观，并通过此概念设计完成司机室的工程设计应用。

本公开还提供了一种机车，该机车包括上述的机车头型，该机车的效果可参照上述对机车头技术效果的叙述，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

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