本發(fā)明涉及軌道交通車輛碰撞被動安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種可以同時滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014和紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179的防爬吸能裝置。

背景技術(shù)：

隨著軌道交通的飛躍發(fā)展，碰撞被動安全問題作為現(xiàn)代軌道交通車輛設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，越來越引起人們重視，其已然成為軌道交通車輛設(shè)計研究的一個熱點和未來必然發(fā)展趨勢。

隨著國內(nèi)軌道交通的快速發(fā)展，出口已經(jīng)成為必然趨勢，以要求嚴格著稱的紐約地鐵是北美市場一個典型代表，紐約地鐵車輛碰撞要求采用美國標(biāo)準ASME RT-2 2014及技術(shù)規(guī)范R179，要求防爬吸能裝置吸能量不小于1.22MJ，碰撞平均界面力不大于4450kN，能夠承受縱向1424kN壓縮力，能夠同時承受縱向1224kN壓縮力及垂向±356kN提升力。

防爬吸能裝置的作用是在軌道交通車輛發(fā)生碰撞時，盡可能多的吸收撞擊動能，從而減小碰撞事故的損失。但是，現(xiàn)有軌道交通車輛防爬吸能裝置吸能容量較小，不能有效減小車輛發(fā)生碰撞事故時帶來的危險，更不能滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014及技術(shù)規(guī)范R179。

防爬吸能裝置必須要有足夠的垂向剛度來抑制軌道車輛發(fā)生碰撞時防爬齒相互嚙合約束產(chǎn)生的垂向力，防止車輛產(chǎn)生爬車。但是，現(xiàn)有軌道交通車輛防爬吸能裝置結(jié)構(gòu)單一，垂向抗彎剛度不足，在車輛發(fā)生碰撞時很容易發(fā)生爬車，同時吸能元件產(chǎn)生垂向彎曲，吸能元件變形模型發(fā)生變化，吸能效果大大減小，不能滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014和紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179。

現(xiàn)有軌道交通防爬吸能裝置一般按照歐洲標(biāo)準來設(shè)計的，而現(xiàn)有歐洲標(biāo)準不要求防爬吸能裝置能夠承受縱向載荷、垂向載荷。因此，現(xiàn)有防爬吸能裝置在承受靜強度載荷時完全不能滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014和紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有防爬吸能裝置吸能容量小，在車輛發(fā)生碰撞時，防爬齒相互嚙合約束，產(chǎn)生較大垂向力會導(dǎo)致吸能元件產(chǎn)生垂向彎曲，改變吸能元件的變形模式而最終導(dǎo)致吸能效果差，不能承受較大縱向、垂向載荷的問題，提供一種新型的軌道交通車輛用、吸能容量大、垂向剛度大、能夠承受較大縱向、垂向載荷及其組合工況，能夠滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014及紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179的防爬吸能裝置。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種新型防爬吸能裝置，其特征在于：包括防爬器模塊、中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊、兩側(cè)吸能單元模塊、端梁模塊、車鉤安裝支撐座、銷連接模塊、斜支撐梁、上蓋板、下蓋板；所述防爬器模塊與端梁模塊焊接在一起，形成一個封閉框架，同時由斜支撐梁固定；中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊一端固定在防爬器模塊上，另一端固定在端梁模塊上；兩側(cè)吸能單元模塊一端通過銷連接模塊與防爬器模塊進行固定，另一端固定在端梁模塊上；上蓋板、下蓋板分別與防爬器模塊、端梁模塊連接；所述車鉤安裝支撐座與防爬器模塊焊接在一起。

所述的上蓋板前端形狀與防爬器模塊輪廓一致，覆蓋整個防爬吸能裝置，前端左、右兩側(cè)分別與防爬器模塊連接，前端中間位置與防爬器模塊隨著輪廓形狀弧焊連接，后端與端梁模塊連接；下蓋板前端形狀與防爬器模塊輪廓一致，前端與防爬器模塊連接，后端與端梁模塊連接。

所述防爬器模塊由蓋板、立板及筋板焊接而成，在中間、兩側(cè)分別留出連接車體結(jié)構(gòu)的接口；所述蓋板包括3塊，從上到下依次布置；所述立板包括4塊，從前到后依次布置；所述上、中、下3塊蓋板與第1塊立板焊接形成防爬齒，后端與第2塊立板焊接；所述第3塊立板呈現(xiàn)圓弧輪廓，連接第2塊立板及第4塊立板；所述筋板在左、右兩側(cè)各有2塊，分別與蓋板、立板進行焊接。

所述中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊由外壓饋箱、隔板、前堵板、后堵板及內(nèi)壓饋箱組成；所述外壓饋箱分別與隔板四面焊接，前、后分別通過前堵板、后堵板與防爬器模塊、端梁模塊連接；中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊通過5塊隔板在縱向長度上均分，后2塊隔板中間開有矩形孔；所述后堵板中間開有矩形孔；所述內(nèi)壓饋箱長度截止到第3塊隔板，穿過后2塊隔板及后堵板矩形孔，并與后2塊隔板及后堵板焊接，內(nèi)壓饋箱上、下、左、右4個平面在第3、第4隔板之間開有4個長圓誘導(dǎo)孔，在第4、第5隔板之間上、下2個平面內(nèi)開有2個長圓誘導(dǎo)孔。

所述兩側(cè)吸能單元模塊由錐形壓饋箱、隔板組成，前端與銷連接模塊后擋板焊接，后端與端梁模塊焊接；所述錐形壓饋箱由一直邊、一斜邊構(gòu)成，其中直邊靠近整個吸能裝置中間內(nèi)側(cè)，斜邊靠近整個吸能裝置中間外側(cè)；所述隔板四邊分別與錐形壓饋箱焊接，5塊隔板的尺寸隨著錐形壓饋箱的尺寸逐漸增大，每2個隔板之間的距離從前到后逐漸減小。

所述銷連接模塊由銷座、銷頭及后擋板組成，銷座和銷頭相互配合，所述銷座由4塊板拼焊而成，前端與防爬器模塊焊接在一起；所述銷頭由4塊板拼焊而成，后端與后擋板焊接；所述后擋板與兩側(cè)吸能單元模塊焊接在一起。

所述端梁模塊由上蓋板、下蓋板及立板焊接而成；所述下蓋板在中間位置向內(nèi)凹陷，呈現(xiàn)八字形界面，為車鉤安裝留出空間。

所述車鉤安裝支撐座由L型板、筋板焊接而成；所述筋板沿L型板寬度方向均勻分布；所述L型板下平面在筋板間隔內(nèi)均勻分布有車鉤安裝孔，L型板與防爬器模塊焊接在一起。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能夠滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014和紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179，吸能量不小于1.22MJ，平均碰撞界面力不大于4450kN，能夠承受縱向1424kN壓縮力，能夠同時承受縱向1224kN壓縮力及垂向±356kN提升力。

當(dāng)軌道交通車輛發(fā)生碰撞時，前端防爬器模塊首先開始接觸，此時防爬器模塊中間部分受到沿車體縱向的沖擊力作用后退壓饋中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊在防爬器模塊的壓縮作用下產(chǎn)生壓饋變形，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊內(nèi)部在縱向長度方向上布置了隔板，使得中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊變形更加穩(wěn)定，此時，隨著防爬器模塊中間部分向后推移，其本身在兩側(cè)圓弧過渡部位發(fā)生彎曲變形進行吸能；為了降低初始碰撞力峰值，兩側(cè)吸能單元模塊通過銷連接模塊與防爬器模塊進行連接，隨著防爬器模塊中間部分向后推移，銷連接模塊銷頭、銷座配合深度增加，而本身并不產(chǎn)生碰撞接觸力；隨著碰撞壓縮程度的增大，銷連接模塊銷頭、銷座配合深度進一步增大，后擋板與銷座開始接觸，兩側(cè)吸能單元模塊開始發(fā)生變形吸能，兩側(cè)吸能單元模塊呈直角梯形布置，直角邊與中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊平行，這樣的布置增加了兩側(cè)吸能單元模塊變形的穩(wěn)定性，同時，兩側(cè)吸能單元模塊內(nèi)部也布置了隔板，隔板的位置和中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊內(nèi)部隔板的位置正好錯開，使得在變形過程中，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊碰撞力波峰正好對應(yīng)兩側(cè)吸能單元模塊碰撞力波谷，合成得到的整個碰撞力曲線呈平滑狀態(tài)，波動不會太大；整個防爬吸能裝置在變形過程中，防爬器本身剛度很大，兩側(cè)呈圓弧過渡設(shè)計，同時與車體前端結(jié)構(gòu)（如碰撞柱、角柱）連接，可以有效抑制碰撞過程中產(chǎn)生的垂向力，防止車輛發(fā)生爬車，保證吸能單元模塊的變形模式；隨著防爬吸能裝置變形行程的增大，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能模塊內(nèi)壓饋箱開始發(fā)生變形吸能， 外壓饋箱與內(nèi)壓饋箱復(fù)合吸能大大增大了中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊的吸能量，同時中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊與兩側(cè)吸能單元模塊及防爬器模塊復(fù)合吸能，這樣的4重復(fù)合吸能方式大大增大了防爬吸能裝置的吸能容量，可以有效吸收車輛碰撞過程中撞擊動能，不會造成傳遞到乘客身上的減速度過大，可以有效減小車輛發(fā)生碰撞時產(chǎn)生的損失。

本發(fā)明所述的防爬吸能裝置，吸能容量不小于1.22MJ，碰撞力不大于4450kN，能夠承受縱向1424kN壓縮力，能夠同時承受縱向1224kN壓縮力及垂向±356kN提升力。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞事故時，防止車輛垂向爬升，防爬吸能裝置參與吸收碰撞動能，保持車體結(jié)構(gòu)完整，減小傳遞到乘客身上的減速度，防止乘客傷亡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)裝配的立體圖；

圖2為本發(fā)明的上蓋板三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的下蓋板三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明上蓋板與防爬器模塊及端梁模塊的連接關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明下蓋板與防爬器模塊及端梁模塊的連接關(guān)系示意圖；

圖6為本發(fā)明的防爬器模塊三維結(jié)構(gòu)軸測圖；

圖7為本發(fā)明的防爬器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的防爬器模塊的仰視圖；

圖9為本發(fā)明的中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊三維軸測圖；

圖10為本發(fā)明的中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明的兩側(cè)吸能模塊的三維軸測圖；

圖12為本發(fā)明的兩側(cè)吸能模塊的內(nèi)部隔板示意圖；

圖13為本發(fā)明的銷連接模塊三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明的端梁模塊三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明的車鉤安裝支撐座三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、防爬器模塊，1-1、蓋板，1-2、蓋板，1-3、蓋板，1-4、立板，1-5、立板，1-6、立板，1-7、立板，1-8、筋板，1-9、筋板，2、中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊，2-1、外壓饋箱，2-2、隔板，2-3、前堵板，2-4、后堵板，2-5、內(nèi)壓饋箱，2-6、長圓誘導(dǎo)孔，3、兩側(cè)吸能單元模塊，3-1、錐形壓饋箱，3-2、隔板，4、端梁模塊，4-1、上蓋板，4-2、下蓋板，4-3、立板，5、車鉤安裝支撐座，5-1、L型板，5-2、筋板，5-3、車鉤安裝孔，6、銷連接模塊，6-1、銷座，6-2、銷頭，6-3、后擋板，7、斜支撐梁，8、上蓋板，9、下蓋板。

具體實施方式

參照圖1，本發(fā)明具體實施方式包括防爬器模塊1、中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊2、兩側(cè)吸能單元模塊3、端梁模塊4、車鉤安裝支撐座5、銷連接模塊6、斜支撐梁7、上蓋板8、下蓋板9；所述防爬器模塊1與端梁模塊4焊接在一起，形成一個封閉框架，同時由斜支撐梁7進行固定；所述中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊2一端固定在防爬器模塊1上，另一端固定在端梁模塊4上；所述兩側(cè)吸能單元模塊3一端通過銷連接模塊6與防爬器模塊1進行固定，另一端固定在端梁模塊4上；所述上蓋板8、下蓋板9分別與防爬器模塊1、端梁模塊4通過塞焊孔進行連接；所述車鉤安裝支撐座5與防爬器模塊1焊接在一起。

參照圖2、圖3、圖4、圖5，本實施方式中所述的上蓋板8前端形狀與防爬器模塊1輪廓一致，覆蓋整個防爬吸能裝置，前端左、右兩側(cè)分別通過4個塞焊孔與防爬器模塊1進行連接，前端中間位置與防爬器模塊1隨著輪廓形狀進行弧焊連接，后端通過10個塞焊孔與端梁模塊4進行連接；所述下蓋板9前端形狀與防爬器模塊1輪廓一致，寬度方向覆蓋整個防爬吸能裝置的2/3，到銷連接模塊6寬度一半位置截止，前端與防爬器模塊1隨著輪廓形狀進行弧焊連接，同時兩側(cè)分別通過1個塞焊孔與防爬器模塊1進行連接，后端與端梁模塊4進行弧焊連接。

參照圖6、圖7、圖8，本實施方式中所述的防爬器模塊1由蓋板1-1、1-2、1-3、立板1-4、1-5、1-6、1-7及筋板1-8、1-9焊接而成，在中間、兩側(cè)分別留出與車體其它結(jié)構(gòu)的接口；所述蓋板1-1、1-2、1-3與立板1-5焊接前端形成防爬齒，防爬齒長度到立板1-5兩側(cè)圓弧位置截止；所述蓋板1-2連接立板1-4、立板1-5，在防爬齒位置截止；所述立板1-5在前端呈現(xiàn)R1528.5的圓弧輪廓，兩側(cè)在防爬齒位置分別通過圓弧R212.5、R100、R307.9進行過渡；所述立板1-7將立板1-4、立板1-6連接起來，呈現(xiàn)R92圓弧輪廓；所述筋板1-8、筋板1-9在左、右兩側(cè)各有兩塊，分別與蓋板1-1、蓋板1-3、立板1-4、立板1-6進行焊接。

參照圖9、圖10，本實施方式中中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊由外壓饋箱2-1、隔板2-2、前堵板2-3、后堵板2-4及內(nèi)壓饋箱2-5組成；所述外壓饋箱2-1分別與隔板2-2四面焊接，前、后分別通過前堵板2-3、后堵板2-4與防爬器模塊1、端梁模塊4連接；所述隔板2-2四角呈現(xiàn)R68圓弧輪廓，6塊隔板將中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊在縱向長度上均分，后2塊隔板中間開有矩形孔；所述后堵板2-4中間開有矩形孔；所述內(nèi)壓饋箱2-5長度截止到第3塊隔板，穿過后2塊隔板及后堵板2-4矩形孔，并與后2塊隔板及后堵板2-4焊接，內(nèi)壓饋箱2-5上、下、左、右4個平面在第3、第4隔板之間開有4個長圓誘導(dǎo)孔2-6，在第4、第5隔板之間上、下2個平面內(nèi)開有2個長圓誘導(dǎo)孔。

參照圖11、圖12，本實施方式中所述的兩側(cè)吸能單元模塊由錐形壓饋箱3-1、隔板3-2組成，前端與銷連接模塊后擋板焊接，后端與端梁模塊焊接；所述錐形壓饋箱由一直邊、一斜邊構(gòu)成，其中直邊靠近整個吸能裝置中間內(nèi)側(cè)，斜邊靠近整個吸能裝置中間外側(cè)；所述隔板3-2四邊分別與錐形壓饋箱3-1焊接，四角呈現(xiàn)R92圓弧輪廓，5個隔板的尺寸隨著錐形壓饋箱3-1的尺寸逐漸增大，每2個隔板之間的距離從前到后逐漸減小。

參照圖13，本實施方式中所述的銷連接模塊由銷座6-1、銷頭6-2及后擋板6-3組成，銷座6-1和銷頭6-2相互配合，上、下、左、右間隙為5mm，銷頭6-2）插入銷座6-110mm；所述銷座6-1由4塊板拼焊而成，前端與防爬器模塊焊接在一起；所述銷頭6-2由4塊板拼焊而成，后端與后擋板6-3焊接；所述后擋板6-3與兩側(cè)吸能單元模塊焊接在一起。

參照圖14，本實施方式中所述的端梁模塊由上蓋板4-1、下蓋板4-3及立板4-1焊接而成；所述下蓋板在中間位置向內(nèi)凹陷，呈現(xiàn)八字形界面，為車鉤安裝留出空間。

參照圖15，本實施方式中所述的車鉤安裝支撐座由L型板5-1、筋板5-2焊接而成；所述筋板5-2沿L型板5-1寬度方向均勻分布；所述L型板5-1下平面在筋板5-2間隔內(nèi)均勻分布8個車鉤安裝孔5-3，一邊呈現(xiàn)R976.5圓弧，L型板5-1與防爬器模塊1焊接在一起。

本發(fā)明所述的一種滿足美國標(biāo)準ASME RT-2 2014和紐約地鐵技術(shù)規(guī)范R179的新型防爬吸能裝置，作為車體結(jié)構(gòu)的一部分可以承受縱向1424kN壓縮力，縱向1224kN壓縮力及垂向±356kN提升力，軌道交通車輛在碰撞過程中，前端防爬器模塊1首先接觸，防爬器模塊1中間部分受到沿車體縱向的沖擊力作用后退壓饋中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊2，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊2在壓縮作用下產(chǎn)生壓饋變形，隨著防爬器模塊1中間部分向后推移，其兩側(cè)圓弧過渡部位發(fā)生彎曲變形吸能，同時銷連接模塊6的銷頭6-2、銷座6-1的配合深度逐漸增加，直到后擋板6-3與銷座6-1開始接觸，兩側(cè)吸能單元模塊3開始發(fā)生變形吸能。

在本實施方式中，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊及兩側(cè)吸能單元模塊內(nèi)部均布置了隔板，兩側(cè)吸能單元模塊呈直角梯形布置，直角邊與中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊平行，這樣的布置增加了吸能單元模塊變形的穩(wěn)定性；兩側(cè)吸能單元模塊、中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊內(nèi)部隔板的位置正好錯開，在碰撞過程中，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊碰撞力波峰正好對應(yīng)兩側(cè)吸能單元模塊碰撞力波谷，合成得到的整個碰撞力曲線呈平滑狀態(tài)，波動不會太大。

在本實施方式中，防爬器本身剛度很大，兩側(cè)呈圓弧過渡設(shè)計，同時與車體前端結(jié)構(gòu)（如碰撞柱、角柱）連接，可以有效抑制碰撞過程中防爬器嚙合約束產(chǎn)生的垂向力，防止車輛發(fā)生垂向爬升，保證吸能單元模塊的變形模式。

在本實施方式中，隨著防爬吸能裝置變形行程的增大，中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能模塊內(nèi)壓饋箱開始發(fā)生變形吸能，外壓饋箱與內(nèi)壓饋箱復(fù)合吸能大大增大了中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊的吸能量，同時中間復(fù)合結(jié)構(gòu)吸能單元模塊與兩側(cè)吸能單元模塊及防爬器模塊復(fù)合吸能，這樣的4重復(fù)合吸能方式大大增大了防爬吸能裝置的吸能容量，可以有效吸收車輛碰撞過程中撞擊動能，保持車體結(jié)構(gòu)完整，減小傳遞到乘客身上的減速度，防止乘客傷亡，可以有效減小車輛發(fā)生碰撞時產(chǎn)生的損失。