CN107914728B - 地铁车辆的前端吸能装置 - Google Patents

地铁车辆的前端吸能装置 Download PDF

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Abstract

地铁车辆的前端吸能装置属于轨道车辆头车前端的防撞吸能装置领域，其包括活动防爬器、固定防爬器、吸能铝蜂窝、两个压溃管、两个分体式滑槽组成、两个退行导向滑轨和两个活动防爬器长螺栓。本发明的吸能铝蜂窝作为本发明整体结构中的第一级吸能元件，其直接承受由活动防爬器传递来的碰撞冲击力，通过吸能铝蜂窝自身的受压变形，将碰撞动能转化为变形内能和热量，从而实现吸能缓冲；两个压溃管则将作为第二级吸能缓冲装置，进一步吸收碰撞能量，从而实现对车体底架的进一步缓冲防护，并确保碰撞发生时，撞击能量能够按照预先给定的方向和顺序，按多级、顺次的方式顺序动作，保证吸能装置动作的可靠性。

Description

地铁车辆的前端吸能装置
技术领域
本发明属于轨道车辆头车前端的防撞吸能装置领域，具体涉及一种地铁车辆的前端吸能装置。
背景技术
轨道车辆的头车前端，通常设有防撞吸能装置，现有的带有吸能装置的地铁车辆，其吸能装置通常均采用车体底架结构与吸能装置一体化设计的结构形式，该结构形式将吸能装置作为车体底架的一个固有组成部分，当列车前端放生碰撞时，车体的吸能装置连通车体底架一同承受撞击充量，并吸收为变形内能。但于此同时，也意味着车体底架和吸能装置的结构均遭到不可逆转的变形和破坏，即使在低速碰撞下，车体底架也不再具备更换可维护性，较轻微碰撞就造成车辆大修或报废，因此，该旧有的车体底架结构与吸能装置一体化设计的结构形式已经无法满足列车采购用户对车辆安全性和可维护性的新要求。
为使地铁车辆在碰撞发生后，尤其是发生低速碰撞后，不至于直接报废或必须进行大修，急需研发一种具有多级吸能功能，且在车体底架未受冲击变形的前提下，其第一级的吸能装置容易更换或维修的新型列车前端吸能装置，以满足用户的要求。
发明内容
为了解决现有地铁车辆的前端吸能装置通常均采用车体底架结构与吸能装置一体化设计，吸能装置不分为多级，并且其底架和吸能装置的一体化结构不能对前端吸能装置单独更换的技术问题，本发明提供一种地铁车辆的前端吸能装置。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
地铁车辆的前端吸能装置，其包括活动防爬器、固定防爬器、吸能铝蜂窝、两个压溃管、两个分体式滑槽组成、两个退行导向滑轨和两个活动防爬器长螺栓，所述固定防爬器的中段设有前端开口的铝蜂窝容纳内腔，吸能铝蜂窝嵌入固定防爬器的铝蜂窝容纳内腔中，活动防爬器的后端与固定防爬器的前端通过两个活动防爬器长螺栓固连，活动防爬器的后端将吸能铝蜂窝密封在固定防爬器的铝蜂窝容纳内腔中；两个压溃管均垂直固连于固定防爬器的后端；两个分体式滑槽组成对称地固连于固定防爬器左、右两端的外侧壁上；两个退行导向滑轨平行布置于固定防爬器的左、右两端，且每个退行导向滑轨均与一个对应的分体式滑槽组成滑动连接。
所述活动防爬器包括三个活动防爬器侧平板、两个活动防爬器侧立板、和活动防爬器中部立板，三个活动防爬器侧平板彼此平行，每个活动防爬器侧平板的左、右两端均与一个对应的活动防爬器侧立板焊接固连，其五者共同构成一个第一吸能箱体；所述活动防爬器侧平板的中线的中段均设有矩形通槽，活动防爬器中部立板顺次穿过三个活动防爬器侧平板各自的矩形通槽并与其三者均焊接固连。
所述固定防爬器包括左侧固定防爬器防撞箱体、右侧固定防爬器防撞箱体、铝蜂窝容纳内腔后端梁、铝蜂窝容纳内腔上盖板、铝蜂窝容纳内腔下盖板和两个滑槽固定座；所述铝蜂窝容纳内腔后端梁、左侧固定防爬器防撞箱体和右侧固定防爬器防撞箱体的内部均设有多块沿车体纵向的加强筋板；左侧固定防爬器防撞箱体和右侧固定防爬器防撞箱体互为镜像结构，其二者相对侧壁的后部通过铝蜂窝容纳内腔后端梁固连；铝蜂窝容纳内腔下盖板的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体和右侧固定防爬器防撞箱体的二者相对侧壁的下边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔下盖板的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁的下端，其二者焊接固连；铝蜂窝容纳内腔上盖板的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体和右侧固定防爬器防撞箱体的二者相对侧壁的上边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔上盖板的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁的上端，其二者焊接固连；压溃管的前端垂直固连于铝蜂窝容纳内腔后端梁的后端面。
所述吸能铝蜂窝完全由固定防爬器的后端密封在固定防爬器的铝蜂窝容纳内腔内，固定防爬器的前端则从铝蜂窝容纳内腔伸出，其伸出的长度是自身总长度值的三分之一。
所述活动防爬器、固定防爬器、吸能铝蜂窝和压溃管的抗撞击强度顺序为：固定防爬器＞活动防爬器＞压溃管＞吸能铝蜂窝。
所述分体式滑槽组成包括滑槽下半模、滑槽上半模和多个滑槽连接螺栓，所述滑槽下半模包括下半模滑槽和下半模对接面，下半模对接面上设有多个螺纹盲孔，下半模滑槽为直角的一阶台阶结构，滑槽下半模的后侧壁分别与左侧固定防爬器防撞箱体或右侧固定防爬器防撞箱体的横向外侧壁焊接固连；下半模对接面的底面分别与滑槽固定座焊接固连；所述滑槽上半模包括上半模滑槽和上半模对接面，上半模对接面上设有多个螺纹盲孔，上半模滑槽为直角的一阶台阶结构；上半模对接面上设有多个螺纹通孔；所述上半模对接面与下半模对接面彼此密贴，滑槽连接螺栓均分别穿过上半模对接面上的一个对应的螺纹通孔，并与下半模对接面上的一个对应的螺纹盲孔螺纹连接；所述上半模滑槽的一阶台阶结构构成滑槽的底面的一半以及滑槽的一个侧壁；下半模滑槽的一阶台阶结构构成前述滑槽底面的另外一半以及该滑槽的另外一个侧壁，其二者共同合为形成一个完整的滑槽结构；所述退行导向滑轨的凸台轨面从水平方向嵌入所述滑槽结构的内部，并与其滑动连接。
本发明的有益效果是：本发明的吸能铝蜂窝则由活动防爬器密封在固定防爬器的铝蜂窝容纳内腔中，而活动防爬器则通过后半部嵌入铝蜂窝容纳腔的形式，固定在固定防爬器的前端。当该布置在地铁头车前端的吸能装置受到较为轻微的异物撞击时，撞击异物率先与固定防爬器接触，固定防爬器自身结构强度较高，其并不会因撞击而发生变形，因此也不能大量吸收撞击能量，其仅仅将碰撞能量传递到其后方的第一级吸能铝蜂窝上。吸能铝蜂窝作为本发明整体结构中的第一级吸能元件，其直接承受由活动防爬器传递来的碰撞冲击力，通过吸能铝蜂窝自身的受压变形，将碰撞动能转化为变形内能和热量，从而实现吸能缓冲。固定防爬器是整个吸能装置中的主要承载结构，其容纳吸能铝蜂窝并为其提供定向支撑，其铝蜂窝容纳内腔的前端不设端盖，方便吸能铝蜂窝的更换和维修。同时，固定防爬器还要将一部分碰撞动能向后传递至布置于其后端的两个压溃管，当碰撞冲击力非常强大而超过压溃管的动作阈值时，则两个压溃管则将作为第二级吸能缓冲装置，并开始同步的压溃阻尼动作，以进一步吸收碰撞能量，从而实现对车体底架的进一步缓冲防护，并确保碰撞发生时，撞击能量能够按照预先给定的方向和顺序，按多级、顺次的方式顺序动作，保证吸能装置动作的可靠性。两个退行导向滑轨和两个活动防爬器长螺栓共同保证固定防爬器对两个压溃管同步且沿车体的纵向方向向后进行，从而避免其中一个压溃管因受力的不同步而发生的弯折和失效。
该装置还通过采用吸能元件和车体结构分体式的新设计而使得车辆吸能的准确性大大提高，并可以在极大程度上减轻购车用户对吸能装置的维护成本。
此外，本发明的地铁车辆的前端吸能装置还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。
附图说明
图1是本发明地铁车辆的前端吸能装置的立体结构示意图；
图2是图1的***结构示意图；
图3是本发明地铁车辆的前端吸能装置在另一立体视角下的***图；
图4是本发明活动防爬器的立体结构示意图；
图5是本发明固定防爬器的立体结构示意图；
图6本发明分体式滑槽组成的***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1至图6所示，本发明的地铁车辆的前端吸能装置包括活动防爬器1、固定防爬器2、吸能铝蜂窝3、两个压溃管4、两个分体式滑槽组成5、两个退行导向滑轨6和两个活动防爬器长螺栓7，所述固定防爬器2的中段设有前端开口的铝蜂窝容纳内腔，吸能铝蜂窝3嵌入固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔中，活动防爬器1的后端与固定防爬器2的前端通过两个活动防爬器长螺栓7固连，活动防爬器1的后端将吸能铝蜂窝3密封在固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔中；两个压溃管4均垂直固连于固定防爬器2的后端；两个分体式滑槽组成5对称地固连于固定防爬器2左、右两端的外侧壁上；两个退行导向滑轨6平行布置于固定防爬器2的左、右两端，且每个退行导向滑轨6均与一个对应的分体式滑槽组成5滑动连接。
所述活动防爬器1包括三个活动防爬器侧平板1-1、两个活动防爬器侧立板1-2、和活动防爬器中部立板1-3，三个活动防爬器侧平板1-1彼此平行，每个活动防爬器侧平板1-1的左、右两端均与一个对应的活动防爬器侧立板1-2焊接固连，其五者共同构成一个第一吸能箱体；所述活动防爬器侧平板1-1的中线的中段均设有矩形通槽1-1-1，活动防爬器中部立板1-3顺次穿过三个活动防爬器侧平板1-1各自的矩形通槽1-1-1并与其三者均焊接固连。
所述固定防爬器2包括左侧固定防爬器防撞箱体2-1、右侧固定防爬器防撞箱体2-2、铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3、铝蜂窝容纳内腔上盖板2-4、铝蜂窝容纳内腔下盖板2-5和两个滑槽固定座2-6；所述铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3、左侧固定防爬器防撞箱体2-1和右侧固定防爬器防撞箱体2-2的内部均设有多块沿车体纵向的加强筋板；左侧固定防爬器防撞箱体2-1和右侧固定防爬器防撞箱体2-2互为镜像结构，其二者相对侧壁的后部通过铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3固连；铝蜂窝容纳内腔下盖板2-5的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体2-1和右侧固定防爬器防撞箱体2-2的二者相对侧壁的下边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔下盖板2-5的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3的下端，其二者焊接固连；铝蜂窝容纳内腔上盖板2-4的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体2-1和右侧固定防爬器防撞箱体2-2的二者相对侧壁的上边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔上盖板2-4的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3的上端，其二者焊接固连；压溃管4的前端垂直固连于铝蜂窝容纳内腔后端梁2-3的后端面。
所述吸能铝蜂窝3完全由固定防爬器2的后端密封在固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔内，固定防爬器2的前端则从铝蜂窝容纳内腔伸出，其伸出的长度是自身总长度值的三分之一。
所述活动防爬器1、固定防爬器2、吸能铝蜂窝3和压溃管4的抗撞击强度顺序为：固定防爬器2＞活动防爬器1＞压溃管4＞吸能铝蜂窝3。
所述分体式滑槽组成5包括滑槽下半模5-1、滑槽上半模5-2和多个滑槽连接螺栓5-3，所述滑槽下半模5-1包括下半模滑槽5-1-1和下半模对接面5-1-2，下半模对接面5-1-2上设有多个螺纹盲孔，下半模滑槽5-1-1为直角的一阶台阶结构，滑槽下半模5-1的后侧壁分别与左侧固定防爬器防撞箱体2-1或右侧固定防爬器防撞箱体2-2的横向外侧壁焊接固连；下半模对接面5-1-2的底面分别与滑槽固定座2-6焊接固连；所述滑槽上半模5-2包括上半模滑槽5-2-1和上半模对接面5-2-2，上半模对接面5-2-2上设有多个螺纹盲孔，上半模滑槽5-2-1为直角的一阶台阶结构；上半模对接面5-2-2上设有多个螺纹通孔；所述上半模对接面5-2-2与下半模对接面5-1-2彼此密贴，滑槽连接螺栓5-3均分别穿过上半模对接面5-2-2上的一个对应的螺纹通孔，并与下半模对接面5-1-2上的一个对应的螺纹盲孔螺纹连接；所述上半模滑槽5-2-1的一阶台阶结构构成滑槽的底面的一半以及滑槽的一个侧壁；下半模滑槽5-1-1的一阶台阶结构构成前述滑槽底面的另外一半以及该滑槽的另外一个侧壁，其二者共同合为形成一个完整的滑槽结构；所述退行导向滑轨6的凸台轨面从水平方向嵌入所述滑槽结构的内部，并与其滑动连接。
具体应用本发明的地铁车辆的前端吸能装置时，将两个退行导向滑轨6的后端以及两个压溃管4的后端均分别与车体的底架焊接固连，并将吸能铝蜂窝3以其内部蜂窝状内腔均朝向车体的纵向方向的姿态***到固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔中，此后，将活动防爬器1的后端也***固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔中，将吸能铝蜂窝3密封在固定防爬器2的铝蜂窝容纳内腔中，最后，分别使两个活动防爬器长螺栓7穿过活动防爬器1的后端的对应螺孔，并使其与固定防爬器2前端的对应螺孔固连，即完成了本发明的地铁车辆的前端吸能装置安装。本发明的活动防爬器1、固定防爬器2均选用A588型高强度低合金碳钢板材；吸能铝蜂窝3选用中车青岛四方车辆研究所有限公司提供的5A05型防锈铝合金，压溃管选用中车青岛四方车辆研究所有限公司提供的S550MC型结构钢。

Claims (6)

1.地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：该装置包括活动防爬器(1)、固定防爬器(2)、吸能铝蜂窝(3)、两个压溃管(4)、两个分体式滑槽组成(5)、两个退行导向滑轨(6)和两个活动防爬器长螺栓(7)，所述固定防爬器(2)的中段设有前端开口的铝蜂窝容纳内腔，吸能铝蜂窝(3)嵌入固定防爬器(2)的铝蜂窝容纳内腔中，活动防爬器(1)的后端与固定防爬器(2)的前端通过两个活动防爬器长螺栓(7)固连，活动防爬器(1)的后端将吸能铝蜂窝(3)密封在固定防爬器(2)的铝蜂窝容纳内腔中；两个压溃管(4)均垂直固连于固定防爬器(2)的后端；两个分体式滑槽组成(5)对称地固连于固定防爬器(2)左、右两端的外侧壁上；两个退行导向滑轨(6)平行布置于固定防爬器(2)的左、右两端，且每个退行导向滑轨(6)均与一个对应的分体式滑槽组成(5)滑动连接。
2.如权利要求1所述的地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：所述活动防爬器(1)包括三个活动防爬器侧平板(1-1)、两个活动防爬器侧立板(1-2)、和活动防爬器中部立板(1-3)，三个活动防爬器侧平板(1-1)彼此平行，每个活动防爬器侧平板(1-1)的左、右两端均与一个对应的活动防爬器侧立板(1-2)焊接固连，其五者共同构成一个第一吸能箱体；所述活动防爬器侧平板(1-1)的中线的中段均设有矩形通槽(1-1-1)，活动防爬器中部立板(1-3)顺次穿过三个活动防爬器侧平板(1-1)各自的矩形通槽(1-1-1)并与其三者均焊接固连。
3.如权利要求1所述的地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：所述固定防爬器(2)包括左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)、右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)、铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)、铝蜂窝容纳内腔上盖板(2-4)、铝蜂窝容纳内腔下盖板(2-5)和两个滑槽固定座(2-6)；所述铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)、左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)和右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)的内部均设有多块沿车体纵向的加强筋板；左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)和右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)互为镜像结构，其二者相对侧壁的后部通过铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)固连；铝蜂窝容纳内腔下盖板(2-5)的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)和右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)的二者相对侧壁的下边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔下盖板(2-5)的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)的下端，其二者焊接固连；铝蜂窝容纳内腔上盖板(2-4)的左、右两端分别与左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)和右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)的二者相对侧壁的上边缘焊接，铝蜂窝容纳内腔上盖板(2-4)的后端支撑铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)的上端，其二者焊接固连；压溃管(4)的前端垂直固连于铝蜂窝容纳内腔后端梁(2-3)的后端面。
4.如权利要求1或2或3所述的地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：所述吸能铝蜂窝(3)完全由固定防爬器(2)的后端密封在固定防爬器(2)的铝蜂窝容纳内腔内，固定防爬器(2)的前端则从铝蜂窝容纳内腔伸出，其伸出的长度是自身总长度值的三分之一。
5.如权利要求1或2或3所述的地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：所述活动防爬器(1)、固定防爬器(2)、吸能铝蜂窝(3)和压溃管(4)的抗撞击强度顺序为：固定防爬器(2)＞活动防爬器(1)＞压溃管(4)＞吸能铝蜂窝(3)。
6.如权利要求1所述的地铁车辆的前端吸能装置，其特征在于：所述分体式滑槽组成(5)包括滑槽下半模(5-1)、滑槽上半模(5-2)和多个滑槽连接螺栓(5-3)，所述滑槽下半模(5-1)包括下半模滑槽(5-1-1)和下半模对接面(5-1-2)，下半模对接面(5-1-2)上设有多个螺纹盲孔，下半模滑槽(5-1-1)为直角的一阶台阶结构，滑槽下半模(5-1)的后侧壁分别与左侧固定防爬器防撞箱体(2-1)或右侧固定防爬器防撞箱体(2-2)的横向外侧壁焊接固连；下半模对接面(5-1-2)的底面分别与滑槽固定座(2-6)焊接固连；所述滑槽上半模(5-2)包括上半模滑槽(5-2-1)和上半模对接面(5-2-2)，上半模对接面(5-2-2)上设有多个螺纹盲孔，上半模滑槽(5-2-1)为直角的一阶台阶结构；上半模对接面(5-2-2)上设有多个螺纹通孔；所述上半模对接面(5-2-2)与下半模对接面(5-1-2)彼此密贴，滑槽连接螺栓(5-3)均分别穿过上半模对接面(5-2-2)上的一个对应的螺纹通孔，并与下半模对接面(5-1-2)上的一个对应的螺纹盲孔螺纹连接；所述上半模滑槽(5-2-1)的一阶台阶结构构成滑槽的底面的一半以及滑槽的一个侧壁；下半模滑槽(5-1-1)的一阶台阶结构构成前述滑槽底面的另外一半以及该滑槽的另外一个侧壁，其二者共同合为形成一个完整的滑槽结构；所述退行导向滑轨(6)的凸台轨面从水平方向嵌入所述滑槽结构的内部，并与其滑动连接。
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