本發(fā)明涉及軌道列車被動安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國高速鐵路事業(yè)的大力發(fā)展，列車運行的速度和密度也在不斷的提高，列車碰撞安全問題受到了廣泛的關(guān)注，列車的被動安全性能研究已成為熱門課題之一。吸能防爬裝置是軌道列車被動安全性當(dāng)中重要的一環(huán)，專用吸能防爬裝置能夠吸收列車在碰撞過程中大部分的能量，因此可大幅度提高列車被動安全性能，其工作原理是吸能元件在碰撞過程中發(fā)生不可逆的塑性變形或破壞來吸收碰撞能量。

現(xiàn)有用于軌道列車的吸能裝置多采用壓潰式吸能結(jié)構(gòu)，如吸能材料為薄壁金屬管的折疊壓潰變形，該種結(jié)構(gòu)在碰撞過程中阻抗力波動大，會造成乘客區(qū)受到的減速度過大，且壓潰管的材料利用率不高；或是吸能材料為蜂窩鋁或其他緩沖吸能材料，這種吸能結(jié)構(gòu)阻抗力較為平穩(wěn)，但是結(jié)構(gòu)體積大，成本較高，且吸能容量較小，不利于軌道列車的推廣使用。

中國專利申請?zhí)朿n201420738264.2公開了一種擠壓式吸能裝置，主要包括是安裝板、法蘭和吸能管。法蘭內(nèi)部為變直徑通孔，吸能管為均勻壁厚的圓管，一端為變直徑通孔，吸能管變直徑通孔與法蘭內(nèi)部通孔過盈配合，在受到壓力時，吸能管通過法蘭孔擠壓變形來吸收能量；該擠壓式吸能結(jié)構(gòu)阻抗力較為穩(wěn)定，但是單個吸能管吸能容量小，多個吸能管一起組合時，整體安裝體積就會很大，不利于車體端部空間設(shè)計。又如中國專利申請?zhí)朿n201410093629.5中提出了“用于軌道交通車輛的吸能防爬裝置”，該吸能防爬裝置包括安裝座、抗彎導(dǎo)桿、擠脹壓潰管、引導(dǎo)板、防爬器、切削套和切削片。該吸能防爬裝置中的擠脹壓潰管是懸空在切削結(jié)構(gòu)的外面，在防爬器后退的過程中，擠脹壓潰管的中部達不到完全向內(nèi)翻角，部分結(jié)構(gòu)會以壓潰的形式變形，進而使得阻抗力波動很大，影響乘客區(qū)加速度的大小，危害乘客安全；所設(shè)置的切削套很薄，因是分層結(jié)構(gòu)受到抗彎導(dǎo)桿的擠壓與摩擦之后會出現(xiàn)褶皺、破裂，切削片對準(zhǔn)的是雙層結(jié)構(gòu)中間的縫隙，受力時只會對該套產(chǎn)生擠脹效果，而無法達到切削效果。

所以對于軌道列車的專用吸能防爬裝置，需要一種阻抗力變化平穩(wěn)，吸能效率高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝拆卸等功能的吸能防爬器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種吸能防爬裝置，它能有效地解決列車發(fā)生碰撞時通過自身結(jié)構(gòu)有效吸收撞擊能量且阻抗力變化穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種吸能防爬裝置，包括安裝基座、吸能管和防爬器，安裝基座周邊設(shè)有第一螺栓孔，吸能管的前端與防爬器內(nèi)側(cè)固定，安裝基座中心設(shè)有十字形導(dǎo)向桿孔；瓦狀刀具安裝座的底部與安裝基座固定，通過螺栓與半環(huán)形刀具的后部固定連接；吸能管的前端與防爬器內(nèi)側(cè)固定，后段內(nèi)徑的半燕尾結(jié)構(gòu)與半環(huán)形刀具的刀鋒配合，內(nèi)徑尾端與擴脹引導(dǎo)環(huán)前端表面的斜面緊貼，吸能管內(nèi)壁設(shè)有誘導(dǎo)槽和導(dǎo)向桿槽；防爬器內(nèi)側(cè)中心處與導(dǎo)向桿的一端固定，導(dǎo)向桿的另一端穿過導(dǎo)向桿孔。

所述吸能管后部為兩層結(jié)構(gòu)，外層為擴脹層，內(nèi)層為切削層。

所述擴脹引導(dǎo)環(huán)傾斜角度為漸變式遞增，與吸能管尾端的內(nèi)徑相適配。

所述半環(huán)形刀具后部設(shè)有第二螺栓孔，與瓦狀刀具安裝座通過螺栓固定。

所述擴脹引導(dǎo)環(huán)為整體環(huán)形，瓦狀刀具安裝座和半環(huán)形刀具沿導(dǎo)向桿對稱分布在兩側(cè)；所述吸能管內(nèi)層的誘導(dǎo)槽為六條，導(dǎo)向桿槽為二條。

所述導(dǎo)向桿截面形狀為十字型，且上、下方向的兩端為圓弧形，與吸能管內(nèi)壁的導(dǎo)向桿槽相適配。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

導(dǎo)向桿為十字型結(jié)構(gòu)，吸能管內(nèi)部預(yù)留空間大，便于容納切屑。擴脹引導(dǎo)環(huán)傾斜角度為漸變式遞增，引導(dǎo)吸能管擴脹變形然后翻轉(zhuǎn)直至卷曲撕裂，材料利用率高。

結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，在碰撞過程中阻抗力波動小，吸能效率高。

可以通過改變刀具和吸能管的幾何參數(shù)來調(diào)整列車碰撞吸能參數(shù)，方便快捷，可滿足多種狀態(tài)要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的三維軸側(cè)局剖圖

圖3為本發(fā)明的局部剖視圖

圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為本發(fā)明的吸能管示意圖

圖6為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖7為本發(fā)明的刀具示意圖

具體實施方式

為了本領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明裝置包括安裝基座1、擴脹引導(dǎo)環(huán)3、瓦狀刀具安裝座4、半環(huán)形刀具5、吸能管7、防爬器10和導(dǎo)向桿11。所述安裝基座1通過第一螺栓孔2與頭車前端連接，其上焊接固定有擴脹引導(dǎo)環(huán)3、瓦狀刀具安裝座4，中心還設(shè)置有導(dǎo)向桿孔12；所述半環(huán)形刀具5通過第二螺栓孔6用螺栓固定在瓦狀刀具安裝座4上，所述導(dǎo)向桿11為十字型，一端焊接固定在防爬器10的內(nèi)側(cè)端，一端穿過導(dǎo)向桿孔12；所述吸能管7分為內(nèi)外兩層，外層為擴脹層，內(nèi)層為切削層；前段擴脹層與擴脹引導(dǎo)環(huán)3相適配，吸能管后端直接焊接固定在防爬器10端部，內(nèi)層的半燕尾結(jié)構(gòu)的環(huán)槽與半環(huán)形刀具5的刀鋒相適配，且內(nèi)部開有誘導(dǎo)槽8和導(dǎo)向桿槽9。

所述擴脹引導(dǎo)環(huán)3傾斜角度逐步增大，吸能管7外層擴脹層與之相適配，所述吸能管7內(nèi)層均勻等厚圓管，且開有誘導(dǎo)槽8，內(nèi)層被擴脹引導(dǎo)環(huán)3切削之后，外層逐步進入擴脹引導(dǎo)環(huán)，并逐步擴脹變形，然后翻轉(zhuǎn)直至卷曲撕裂，；內(nèi)層沿擴脹引導(dǎo)環(huán)3內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)變形卷曲。

所述導(dǎo)向桿11的尺寸略小于導(dǎo)向桿孔12，且截面形狀為十字型導(dǎo)向桿，抗彎能力強，占用空間也小，預(yù)留空間能有效容納切屑；較長梁的端部為圓弧形，與吸能管7內(nèi)部導(dǎo)向桿槽9相適配，引導(dǎo)吸能管7有序變形，防止在切削擴脹過程中出現(xiàn)折疊壓潰變形。瓦狀刀具安裝座4對稱分布在導(dǎo)向桿11兩側(cè)，其內(nèi)部有第二螺栓孔6，半環(huán)形刀具5通過螺栓連接固定在瓦狀刀具安裝座4上。

當(dāng)碰撞發(fā)生后受到撞擊力的作用時，首先防爬器10相互嚙合，防止垂向偏移。由于縱向力的傳遞，在導(dǎo)向桿11的引導(dǎo)下防爬器10帶動吸能管7平動。吸能管7平動后內(nèi)層與半環(huán)形刀具5接觸，刀具開始沿軸向切削，與此同時，被切削后的吸能管7外層在擴脹引導(dǎo)環(huán)的引導(dǎo)下逐步擴脹變形，直至翻卷曲撕裂，內(nèi)層沿擴脹引導(dǎo)環(huán)3內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)變形卷曲，整個過程以金屬切削和擴脹卷曲撕裂變形來吸收碰撞所產(chǎn)生的能量。

以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，與傳統(tǒng)吸能防爬裝置相比，本發(fā)明裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，為車體端部設(shè)計節(jié)約空間；吸能管的材料利用率高，吸收能量大，整體吸能效率高；碰撞過程中阻抗力變化平緩，變形模式較為穩(wěn)定，能最大程度降低碰撞中乘客區(qū)的加速度，提升被動安全系數(shù)，保護司機和乘客的安全。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種吸能防爬裝置，屬于軌道列車被動安全技術(shù)領(lǐng)域，吸能管的前端與防爬器內(nèi)側(cè)固定，安裝基座中心設(shè)有十字形導(dǎo)向桿孔；瓦狀刀具安裝座的底部與安裝基座固定，通過螺栓與半環(huán)形刀具的后部固定連接；吸能管的前端與防爬器內(nèi)側(cè)固定，后段內(nèi)徑的半燕尾結(jié)構(gòu)與半環(huán)形刀具的刀鋒配合，內(nèi)徑尾端與擴脹引導(dǎo)環(huán)前端表面的斜面緊貼，吸能管內(nèi)壁設(shè)有誘導(dǎo)槽和導(dǎo)向桿槽；防爬器內(nèi)側(cè)中心處與導(dǎo)向桿的一端固定，導(dǎo)向桿的另一端穿過導(dǎo)向桿孔。主要用于軌道列車被動安全場合。

技術(shù)研發(fā)人員：肖守訥;袁成標(biāo);朱濤;楊超;李鐸;楊寶柱
受保護的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.03
技術(shù)公布日：2017.07.18