本實(shí)用新型屬于高速動(dòng)車(chē)組防爬吸能被動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速列車(chē)頭車(chē)被動(dòng)安全防護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

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

目前，軌道交通車(chē)輛通常將能量吸能裝置布置在列車(chē)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(dòng)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(duì)車(chē)體提出了更高的要求，甚至部分緩沖吸能裝置載荷過(guò)于集中，對(duì)其安裝部位的局部車(chē)體強(qiáng)度要求非常高，車(chē)體設(shè)計(jì)時(shí)難以滿(mǎn)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(chē)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(duì)車(chē)體局部強(qiáng)度要求不合理等問(wèn)題。因此，如何減輕軌道交通車(chē)輛相互撞擊時(shí)對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)造成的巨大破壞，保證列車(chē)碰撞安全性值得設(shè)計(jì)者的深思。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型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(dòng)車(chē)組頭車(chē)被動(dòng)安全防護(hù)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述的動(dòng)車(chē)組頭車(chē)被動(dòng)安全防護(hù)裝置包括車(chē)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(chē)車(chē)體防撞板的前端；所述車(chē)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(chē)車(chē)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)。

本實(shí)用新型所述的車(chē)鉤緩沖器組件包括車(chē)鉤主體及車(chē)鉤安裝板，所述車(chē)鉤主體整體安裝在車(chē)鉤安裝板上，所述車(chē)鉤安裝板兩側(cè)加工有剪斷翼，車(chē)鉤安裝板的中心部位加工有第一通孔，所述第一通孔與車(chē)鉤主體的后伸部件相對(duì)應(yīng)，第一通孔的兩側(cè)加工有安裝孔，所述車(chē)鉤主體通過(guò)安裝孔與車(chē)鉤安裝板連接固定；所述剪斷翼上加工有連接孔，車(chē)鉤安裝板通過(guò)連接孔緊固到頭車(chē)車(chē)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(dòng)型材、固定型材腔體、蜂窩芯吸能元件組成；其中，所述運(yùn)動(dòng)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(dòng)；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(dòng)型材向后滑動(dòng)。

所述主吸能器組件由滑動(dòng)導(dǎo)向組件、蜂窩芯及導(dǎo)向滑軌組成；其中，所述滑動(dòng)導(dǎo)向組件包括滑動(dòng)板、導(dǎo)向筒，所述導(dǎo)向筒與滑動(dòng)板通過(guò)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(dòng)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(shí)列車(chē)之間發(fā)生騎爬現(xiàn)象，所述運(yùn)動(dòng)型材前端固連有防爬齒，用于嚙合防爬；運(yùn)動(dòng)型材左、右兩個(gè)側(cè)面設(shè)置有滑動(dòng)導(dǎo)向，用于退讓時(shí)導(dǎo)向；運(yùn)動(dòng)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(dòng)型材上的滑動(dòng)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(shí)對(duì)車(chē)體局部強(qiáng)度要求過(guò)高，所述運(yùn)動(dòng)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。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選，所述滑動(dòng)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?chē)穆葆斖捉M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(dòng)板與導(dǎo)向筒之間實(shí)現(xiàn)螺釘固連。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述蜂窩芯中間預(yù)留躲避孔，用于與滑動(dòng)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)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

（1）本實(shí)用新型所述的防護(hù)裝置是參考國(guó)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(jiǎn)單、布局合理，可靠性高，列車(chē)碰撞時(shí)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(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)的完整性；同時(shí)，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）本實(shí)用新型所述的防護(hù)裝置通過(guò)采用鋁蜂窩作為核心吸能元件，使列車(chē)碰撞過(guò)程中的沖擊能得到有效、高效的吸收，有效解決了被動(dòng)安全防護(hù)裝置碰撞能量吸收效率不高或不足、被動(dòng)安全防護(hù)裝置質(zhì)量比吸能低、布局不合理導(dǎo)致的車(chē)體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求過(guò)高等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述頭車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述防護(hù)裝置安裝在頭車(chē)車(chē)體上的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型所述車(chē)鉤緩沖器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型所述車(chē)鉤安裝板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型所述防爬器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型所述防爬器組件剖視圖；

圖7為本實(shí)用新型所述防爬器運(yùn)動(dòng)型材結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型所述防爬器運(yùn)動(dòng)型材剖視圖；

圖9為本實(shí)用新型所述防爬器固定型材結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實(shí)用新型所述蜂窩芯吸能元件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本實(shí)用新型所述主吸能器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本實(shí)用新型所述滑動(dòng)導(dǎo)向組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本實(shí)用新型所述滑動(dòng)板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本實(shí)用新型所述導(dǎo)向筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本實(shí)用新型所述蜂窩芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本實(shí)用新型所述導(dǎo)向滑軌結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示：本實(shí)用新型所述的防護(hù)裝置安裝在頭車(chē)車(chē)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(chē)車(chē)體B上，當(dāng)列車(chē)發(fā)生嚴(yán)重碰撞事故時(shí)，防護(hù)裝置負(fù)責(zé)碰撞吸能，整個(gè)過(guò)程中應(yīng)確保頭車(chē)車(chē)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(chē)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(chē)車(chē)體B的防撞板B11的前端；所述車(chē)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(chē)車(chē)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(chē)鉤緩沖器組件11包括車(chē)鉤主體111及車(chē)鉤安裝板112；所述車(chē)鉤主體111采用通用結(jié)構(gòu)件，整體安裝在車(chē)鉤安裝板112上，所述車(chē)鉤安裝板112兩側(cè)加工有截面為圓角過(guò)渡型式的剪斷翼1124，車(chē)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(chē)鉤主體111的后伸部件相對(duì)應(yīng)，利用第一通孔1121避免車(chē)鉤主體111后伸部件與車(chē)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(chē)鉤主體111通過(guò)安裝孔1123與車(chē)鉤安裝板112連接固定；所述剪斷翼1124上加工有連接孔1122，車(chē)鉤安裝板112通過(guò)連接孔1122緊固到頭車(chē)車(chē)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(shí)，車(chē)鉤主體111完成設(shè)定的吸能任務(wù)后，車(chē)鉤安裝板112上的剪斷翼1124在外力作用下被剪斷，車(chē)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(dòng)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(dòng)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(dòng)；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(dòng)型材121向后滑動(dòng)，起到緩沖吸能的作用。

如圖7至圖10所示：所述運(yùn)動(dòng)型材121前端固連有防爬齒1211，用于嚙合防爬；運(yùn)動(dòng)型材121左、右兩個(gè)側(cè)面設(shè)置有滑動(dòng)導(dǎo)向1212，用于退讓時(shí)導(dǎo)向；運(yùn)動(dòng)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(dòng)型材121上的滑動(dòng)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(shí)，撞擊列車(chē)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(chē)發(fā)生騎爬；同時(shí)，在縱向沖擊載荷作用下，運(yùn)動(dòng)型材121向后退讓?zhuān)\(yùn)動(dòng)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。

本實(shí)用新型所述運(yùn)動(dòng)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(dòng)導(dǎo)向組件、蜂窩芯133及導(dǎo)向滑軌134組成；其中，所述滑動(dòng)導(dǎo)向組件包括滑動(dòng)板131、導(dǎo)向筒132，所述導(dǎo)向筒132與滑動(dòng)板131通過(guò)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(dòng)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。

本實(shí)用新型所述滑動(dòng)導(dǎo)向組件通過(guò)采用剪切螺釘135實(shí)現(xiàn)與滑道及車(chē)體的連接固定。發(fā)生撞擊時(shí)，在沖擊載荷作用下承載強(qiáng)度大于螺釘剪切強(qiáng)度時(shí)，剪斷螺釘135會(huì)被剪斷，滑動(dòng)導(dǎo)向組件沿著導(dǎo)向滑軌134向后退讓?zhuān)瑝嚎s蜂窩芯133吸能元件。

如圖13所示：所述滑動(dòng)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?chē)穆葆斖?314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(dòng)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(dòng)板131的固連；所述筒形部1322與滑動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(guò)螺釘使其與頭車(chē)車(chē)體兩側(cè)護(hù)板B12固連。工作時(shí)車(chē)鉤緩沖器組件11通過(guò)末端的滑動(dòng)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(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂窩芯133主吸能器的整體壓潰。

本實(shí)用新型所述防護(hù)裝置當(dāng)車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，首先頭車(chē)前端車(chē)鉤的氣液緩沖器和壓潰管開(kāi)始先后動(dòng)作，車(chē)鉤主體111開(kāi)始吸能，當(dāng)車(chē)鉤壓潰管動(dòng)作完畢之后，車(chē)鉤主體111吸能結(jié)束，車(chē)鉤安裝板112上的剪斷翼1124剪斷失效。隨后對(duì)碰撞列車(chē)前端防爬器前面的防爬齒1211嚙合，運(yùn)動(dòng)型材121向后運(yùn)動(dòng)，防爬器中吸能元件開(kāi)始動(dòng)作，繼續(xù)吸收能量；接下來(lái)車(chē)鉤主體111后面的車(chē)鉤安裝板112開(kāi)始?jí)嚎s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(guò)多級(jí)吸能耗散掉大部分的撞擊動(dòng)能，從而最大限度地保護(hù)乘員的生命安全和軌道車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)的完整。