本發(fā)明屬于高速動車組防爬吸能被動安全防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速列車頭車被動安全防護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，出行更加便捷的同時，事故造成的危害也越來越大，在提高主動控制可靠性的同時，軌道客車的被動安全性也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于軌道列車碰撞時沖擊力最大的是頭車，后續(xù)車輛逐級減小，因此，綜合考慮列車吸能要求和實(shí)際吸能方式，通常在列車頭車布置吸能能量較多的吸收裝置。

目前，軌道交通車輛通常將能量吸能裝置布置在列車兩端，但由于吸收裝置的形式多種多樣、布置形式多種多樣，一方面由于部分形式的吸能裝置峰值力與均值力比值較大、沖擊載荷波動較大，導(dǎo)致吸能裝置的整體吸能效率較低；另一方面由于結(jié)構(gòu)布局及設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致對車體提出了更高的要求，甚至部分緩沖吸能裝置載荷過于集中，對其安裝部位的局部車體強(qiáng)度要求非常高，車體設(shè)計(jì)時難以滿足強(qiáng)度承載要求的情況。例如：常用的脹管式吸能、縮管式吸能、切削式吸能、車端結(jié)構(gòu)吸能（如防撞柱吸能等）均存在吸能元件能量分配不合理、碰撞能量吸收效率不高、對車體局部強(qiáng)度要求不合理等問題。因此，如何減輕軌道交通車輛相互撞擊時對車體結(jié)構(gòu)造成的巨大破壞，保證列車碰撞安全性值得設(shè)計(jì)者的深思。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能量吸收分配合理、結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、輕量化的動車組頭車被動安全防護(hù)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的動車組頭車被動安全防護(hù)裝置包括車鉤緩沖器組件、防爬器組件、主吸能器組件；其中，所述主吸能器組件安裝在頭車車體防撞板的前端；所述車鉤緩沖器組件設(shè)置在所述主吸能器組件的前方，且安裝在頭車車體防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板上；所述防爬器組件設(shè)置在所述護(hù)板的兩側(cè)。

本發(fā)明所述的車鉤緩沖器組件包括車鉤主體及車鉤安裝板，所述車鉤主體整體安裝在車鉤安裝板上，所述車鉤安裝板兩側(cè)加工有剪斷翼，車鉤安裝板的中心部位加工有第一通孔，所述第一通孔與車鉤主體的后伸部件相對應(yīng)，第一通孔的兩側(cè)加工有安裝孔，所述車鉤主體通過安裝孔與車鉤安裝板連接固定；所述剪斷翼上加工有連接孔，車鉤安裝板通過連接孔緊固到頭車車體防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板上。

所述的防爬器組件由運(yùn)動型材、固定型材腔體、蜂窩芯吸能元件組成；其中，所述運(yùn)動型材一端與固定型材腔體連接，且在固定型材腔體內(nèi)可前后滑動；所述蜂窩芯吸能元件填充在固定型材腔體的腔體內(nèi)部，用于阻止運(yùn)動型材向后滑動。

所述主吸能器組件由滑動導(dǎo)向組件、蜂窩芯及導(dǎo)向滑軌組成；其中，所述滑動導(dǎo)向組件包括滑動板、導(dǎo)向筒，所述導(dǎo)向筒與滑動板通過螺栓固連，所述蜂窩芯嵌套在導(dǎo)向筒結(jié)構(gòu)上，所述導(dǎo)向滑軌安裝在滑動板的四周，且與防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板連接在一起。

為進(jìn)一步提高吸能效率，防止撞擊事故發(fā)生時列車之間發(fā)生騎爬現(xiàn)象，所述運(yùn)動型材前端固連有防爬齒，用于嚙合防爬；運(yùn)動型材左、右兩個側(cè)面設(shè)置有滑動導(dǎo)向，用于退讓時導(dǎo)向；運(yùn)動型材內(nèi)部設(shè)置有壓板，用于壓縮蜂窩芯吸能元件；所述固定型材腔體的內(nèi)側(cè)邊上設(shè)置有導(dǎo)向滑槽，所述導(dǎo)向滑槽與運(yùn)動型材上的滑動導(dǎo)向配合工作，為防爬器后退壓縮提供導(dǎo)向。

為減輕防護(hù)裝置整體重量，避免安裝時對車體局部強(qiáng)度要求過高，所述運(yùn)動型材、固定型材腔體采用鋁型材制造而成；所述蜂窩芯吸能元件是由大小規(guī)則有序的正六邊形堆疊而成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述滑動板由主板，設(shè)置在主板四角處的導(dǎo)向滑槽，設(shè)置在主板中心的第二通孔及設(shè)置在第二通孔周圍的螺釘通孔組成；所述導(dǎo)向筒由法蘭和筒形部組成，所述法蘭上加工有螺釘孔；所述導(dǎo)向滑槽用于與導(dǎo)向滑軌配合工作；所述第二通孔用于與導(dǎo)向筒筒形部裝配配合；所述螺釘通孔用于使滑動板與導(dǎo)向筒之間實(shí)現(xiàn)螺釘固連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述蜂窩芯中間預(yù)留躲避孔，用于與滑動導(dǎo)向組件的導(dǎo)向筒進(jìn)行配合，蜂窩芯的端面形狀為六邊形孔格結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

（1）本發(fā)明所述的防護(hù)裝置是參考國內(nèi)外碰撞能量管理的理念和方法設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)簡單、布局合理，可靠性高，列車碰撞時能量能夠被充分合理地吸收，有效保障乘員的生命財(cái)產(chǎn)安全，最大限度地維護(hù)軌道車輛車體結(jié)構(gòu)的完整性；同時，由于防護(hù)裝置中各吸能元件采用獨(dú)立可維護(hù)、可更換的形式安裝，所以，可以根據(jù)不同程度的碰撞進(jìn)行元件相應(yīng)的維護(hù)更換，大大降低維修成本。

（2）本發(fā)明所述的防護(hù)裝置通過采用鋁蜂窩作為核心吸能元件，使列車碰撞過程中的沖擊能得到有效、高效的吸收，有效解決了被動安全防護(hù)裝置碰撞能量吸收效率不高或不足、被動安全防護(hù)裝置質(zhì)量比吸能低、布局不合理導(dǎo)致的車體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求過高等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述頭車車體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述防護(hù)裝置安裝在頭車車體上的示意圖；

圖3為本發(fā)明所述車鉤緩沖器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述車鉤安裝板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所述防爬器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明所述防爬器組件剖視圖；

圖7為本發(fā)明所述防爬器運(yùn)動型材結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明所述防爬器運(yùn)動型材剖視圖；

圖9為本發(fā)明所述防爬器固定型材結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明所述蜂窩芯吸能元件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明所述主吸能器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明所述滑動導(dǎo)向組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明所述滑動板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明所述導(dǎo)向筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明所述蜂窩芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本發(fā)明所述導(dǎo)向滑軌結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示：本發(fā)明所述的防護(hù)裝置安裝在頭車車體B的防撞板B11前端，所述防護(hù)裝置作為可靈活拆卸及更換的結(jié)構(gòu)安裝在頭車車體B上，當(dāng)列車發(fā)生嚴(yán)重碰撞事故時，防護(hù)裝置負(fù)責(zé)碰撞吸能，整個過程中應(yīng)確保頭車車體B不發(fā)生嚴(yán)重壓潰變形，即確保乘客生存空間。所述防護(hù)裝置由車鉤緩沖器組件11、防爬器組件12、主吸能器組件13組成；其中，所述主吸能器組件13安裝在頭車車體B的防撞板B11的前端；所述車鉤緩沖器組件11設(shè)置在所述主吸能器組件13的前方，且安裝在頭車車體B防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板B12上；所述防爬器組件12設(shè)置在所述護(hù)板B12的兩側(cè)。

如圖3、圖4所示：所述車鉤緩沖器組件11包括車鉤主體111及車鉤安裝板112；所述車鉤主體111采用通用結(jié)構(gòu)件，整體安裝在車鉤安裝板112上，所述車鉤安裝板112兩側(cè)加工有截面為圓角過渡型式的剪斷翼1124，車鉤安裝板112的中心部位加工有第一通孔1121，所述第一通孔1121與車鉤主體111的后伸部件相對應(yīng)，利用第一通孔1121避免車鉤主體111后伸部件與車鉤安裝板112發(fā)生干涉，第一通孔1121的兩側(cè)加工有安裝孔1123，所述車鉤主體111通過安裝孔1123與車鉤安裝板112連接固定；所述剪斷翼1124上加工有連接孔1122，車鉤安裝板112通過連接孔1122緊固到頭車車體B的防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板B12上；碰撞工況下，當(dāng)碰撞載荷較大時，車鉤主體111完成設(shè)定的吸能任務(wù)后，車鉤安裝板112上的剪斷翼1124在外力作用下被剪斷，車鉤主體111整體后退，后續(xù)將繼續(xù)壓縮主吸能器組件13。

如圖5、圖6所示：所述的防爬器組件12由運(yùn)動型材（帶防爬齒板）121、固定型材腔體122、蜂窩芯吸能元件123組成；其中，所述運(yùn)動型材121一端與固定型材腔體122連接，且在固定型材腔體122內(nèi)可前后滑動；所述蜂窩芯吸能元件123填充在固定型材腔體122的腔體內(nèi)部，用于阻止運(yùn)動型材121向后滑動，起到緩沖吸能的作用。

如圖7至圖10所示：所述運(yùn)動型材121前端固連有防爬齒1211，用于嚙合防爬；運(yùn)動型材121左、右兩個側(cè)面設(shè)置有滑動導(dǎo)向1212，用于退讓時導(dǎo)向；運(yùn)動型材121內(nèi)部設(shè)置有壓板1213，用于壓縮蜂窩芯吸能元件123；所述固定型材腔體122的內(nèi)側(cè)邊上設(shè)置有導(dǎo)向滑槽1221，所述導(dǎo)向滑槽1221與運(yùn)動型材121上的滑動導(dǎo)向1212配合工作，為防爬器后退壓縮提供導(dǎo)向。在撞擊事故發(fā)生時，撞擊列車上各自安裝在防爬器組件12前端的防爬齒1211發(fā)生嚙合，防止列車發(fā)生騎爬；同時，在縱向沖擊載荷作用下，運(yùn)動型材121向后退讓，運(yùn)動型材121內(nèi)的壓板1213壓縮固定型材腔體122內(nèi)的蜂窩芯吸能元件123，蜂窩芯吸能元件123發(fā)生塑性變形吸收能量。

本發(fā)明所述運(yùn)動型材121、固定型材腔體122最好采用鋁型材制造而成，這樣可以減輕防護(hù)裝置整體重量；所述蜂窩芯吸能元件123是由大小規(guī)則有序的正六邊形堆疊而成，基體材料可為鋁合金、不銹鋼等，具有穩(wěn)定的承載特性。

如圖11、圖12所示：所述主吸能器組件13由滑動導(dǎo)向組件、蜂窩芯133及導(dǎo)向滑軌134組成；其中，所述滑動導(dǎo)向組件包括滑動板131、導(dǎo)向筒132，所述導(dǎo)向筒132與滑動板131通過螺栓固連，所述蜂窩芯133嵌套在導(dǎo)向筒132結(jié)構(gòu)上，所述導(dǎo)向滑軌134安裝在滑動板131的四周，且與防撞板前端的兩側(cè)護(hù)板B12連接在一起。

本發(fā)明所述滑動導(dǎo)向組件通過采用剪切螺釘135實(shí)現(xiàn)與滑道及車體的連接固定。發(fā)生撞擊時，在沖擊載荷作用下承載強(qiáng)度大于螺釘剪切強(qiáng)度時，剪斷螺釘135會被剪斷，滑動導(dǎo)向組件沿著導(dǎo)向滑軌134向后退讓，壓縮蜂窩芯133吸能元件。

如圖13所示：所述滑動板131由主板1311，設(shè)置在主板1311四角處的導(dǎo)向滑槽1312，設(shè)置在主板1311中心的第二通孔1313及設(shè)置在第二通孔1313周圍的螺釘通孔1314組成；其中，所述導(dǎo)向滑槽1312用于與導(dǎo)向滑軌134配合工作；所述第二通孔1313用于與導(dǎo)向筒132筒形部分裝配配合；所述螺釘通孔1314用于使滑動板131與導(dǎo)向筒132之間實(shí)現(xiàn)螺釘固連。

如圖1、14所示：所述導(dǎo)向筒132主要由法蘭1321和筒形部1322組成，所述法蘭1321上加工有螺釘孔1323，用于螺釘穿透，實(shí)現(xiàn)與滑動板131的固連；所述筒形部1322與滑動板131上的第二通孔1313及防撞板B11上的通孔B13配合工作，實(shí)現(xiàn)主吸能器壓縮時的導(dǎo)向。

如圖15所示：所述蜂窩芯133中間預(yù)留躲避孔1331，用于與滑動導(dǎo)向組件的導(dǎo)向筒132進(jìn)行配合，其端面形狀為六邊形孔格結(jié)構(gòu)，蜂窩芯作為主吸能器組件核心吸能元件之一，安裝于滑動導(dǎo)向組件后方。

如圖16所示：所述導(dǎo)向滑軌134為光滑條形板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向滑軌134上加工有固定連接孔，通過螺釘使其與頭車車體兩側(cè)護(hù)板B12固連。工作時車鉤緩沖器組件11通過末端的滑動組件將沖擊力傳遞給主吸能器組件13，主吸能器組件13沿著兩側(cè)的導(dǎo)向滑軌134向后移動，實(shí)現(xiàn)對蜂窩芯133主吸能器的整體壓潰。

本發(fā)明所述防護(hù)裝置當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，首先頭車前端車鉤的氣液緩沖器和壓潰管開始先后動作，車鉤主體111開始吸能，當(dāng)車鉤壓潰管動作完畢之后，車鉤主體111吸能結(jié)束，車鉤安裝板112上的剪斷翼1124剪斷失效。隨后對碰撞列車前端防爬器前面的防爬齒1211嚙合，運(yùn)動型材121向后運(yùn)動，防爬器中吸能元件開始動作，繼續(xù)吸收能量；接下來車鉤主體111后面的車鉤安裝板112開始壓縮主吸能器組件13，當(dāng)吸能元件行程走完之后，吸能結(jié)束。通過多級吸能耗散掉大部分的撞擊動能，從而最大限度地保護(hù)乘員的生命安全和軌道車輛主體結(jié)構(gòu)的完整。