CN112249073A - 一种地铁车辆司机室吸能结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地铁车辆司机室吸能结构，具有焊接为整体框架组焊结构的防撞梁、司机室端部骨架、司机室车顶骨架和司机室侧门骨架，司机室端部骨架焊接在防撞梁上部，司机室车顶骨架、司机室侧门骨架分别与司机室端部骨架焊接，防撞梁的前立面凸出于司机室端部骨架的立柱40‑100mm，防撞梁的断面呈矩形，内部设置有菱形筋板和中央支撑板。在高速的碰撞中，司机室端部防撞梁可以有效吸收碰撞过程中车钩和防爬器所剩余的动能，降低撞击力，不至于产生较大的峰值力，满足加/减速度要求。司机室骨架具有足够高的强度，满足定腰部压缩工况要求，同时由于防撞梁位于司机室最前端，其变形不会减少司机室生存空间，有效保证了司机的生存空间。
Description
技术领域
本发明涉及地铁车辆司机室吸能结构, 属于轨道车辆车体结构技术领域。
背景技术
车辆的行程安全一向是公众普遍关心的问题，尤其快速行驶中的客车车辆一旦发生意外碰撞，势必引发重大安全事故。为使事故造成的损失最小，人们逐步认识到在设计车辆时应充分考虑车辆耐撞性能的重要性。近年来，国际上出现的被动防护技术通过列车耐撞性能的设计，使车辆在碰撞时通过吸能装置将碰撞动能有序地吸收并转换成塑性变形能，从而达到最大可能地保护乘员生命安全的目的。这一设计理念已为各国普遍接受并在我国的轨道车辆开始得以应用。
自从轨道车辆耐撞性设计概念在20世纪90年代被许多国家采用以来，耐撞性设计已经被用于所有的新造客车。耐撞性设计实际上是一项被动的安全措施，它并不涉及如何避免车辆碰撞，也不要求结构在碰撞下毫无损伤，所关心的是一旦碰撞发生后，如何最大程度的保护乘客和乘务人员的安全。
轨道交通车辆耐撞性能可通过一系列吸能装置予以实现，该系列主要由车钩缓冲装置、防爬器及车体可变形吸能结构三部分组成，依次构成了三级能量吸收。车辆发生碰撞时，碰撞能量首先由车钩缓冲装置和防爬器吸收，最后依靠车体可变形吸能结构予以消耗掉。
EN 15227是目前国内外普遍采用的轨道车辆耐撞性安全评估标准，地铁车辆属于C-II类车辆，需要满足25km/h碰撞速度要求。目前地铁车辆在低于20km/h碰撞速度下的碰撞能量主要由车钩和防爬器来吸收，由于考虑成本原因，车钩种类有所限制，中间界面触发力值不能按照远离碰撞界面依次递减的原则来配置，导致中间界面吸能占比很少。由于受车辆总长及限界限制，同时车辆司机室内部设备多，司机室需要预留一定空间，导致司机室前端到车钩连挂面的距离较短，致使头车的车钩和防爬器吸能行程不能设置太长，在这种情况下，当碰撞速度达到25km/h时，仅靠车钩和防爬器已经无法吸收所有的碰撞能量，剩余的能量需要由车体可变形结构来消耗。
经检索发现，中国发明专利申请CN104442857A公开了一种轨道车辆司机室吸能结构，该专利在司机室底架上设置一对同时具有防爬和吸能作用的吸能装置，其实更像是传统意义上的防爬器，应用于EN 15227中的C-I类车，且该结构需要占用较大的司机室空间，对于空间有限的司机室结构并不适应。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术中的问题，提供一种地铁车辆司机室吸能结构。
为了解决以上技术问题，本发明提供的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：具有焊接为整体框架组焊结构的防撞梁、司机室端部骨架、司机室车顶骨架和司机室侧门骨架，所述司机室端部骨架焊接在防撞梁上部，司机室车顶骨架、司机室侧门骨架分别与司机室端部骨架焊接，防撞梁的前立面凸出于司机室端部骨架的立柱40-100mm，所述防撞梁的断面呈矩形，内部设置有菱形筋板和中央支撑板。
此外，本发明还要求保护一种轨道车辆，其特征在于：具有上述的地铁车辆司机室吸能结构。
本发明有益效果如下：
一、在高速的碰撞中，司机室端部防撞梁可以有效吸收碰撞过程中车钩和防爬器所剩余的动能，降低撞击力，不至于产生较大的峰值力，满足EN 15227中规定的加/减速度要求。
二、在高速碰撞过程中，司机室骨架具有足够高的强度，满足EN 12663标准中规定腰部压缩工况要求，同时由于防撞梁位于司机室最前端，其变形不会减少司机室生存空间，满足了EN 15227中规定的司机生存空间的要求。
三、整个司机室模块采用螺栓连接，便于碰撞后司机室结构的更换。
附图说明
图1为地铁车辆司机室吸能结构立体图。
图2为防撞梁断面示意图。
图中标号示意如下：
1-防撞梁、2-司机室端部骨架、3-司机室车顶骨架、4-司机室侧门骨架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做解释说明。
如图1所示。该新型地铁车辆司机室吸能结构由防撞梁1、司机室端部骨架2、司机室车顶骨架3、司机室侧门骨架4等组成。
本发明司机室吸能结构中，司机室端部骨架2焊接在防撞梁1上部，司机室车顶骨架3、司机室侧门骨架4与司机室端部骨架2焊接，形成一个整体框架组焊结构。防撞梁1与司机室端部骨架2焊接时，突出司机室端部骨架2的立柱50mm，防撞梁1采用低屈服高延展性的铝合金型材6008-T4材料。同时在防撞梁1设计时，通过筋板的合理布置，使其在碰撞过程中易产生塑性大变形，有效吸收碰撞动能，降低撞击力。如图2所示，本实施例中，防撞梁1的断面呈矩形，内部设置有菱形筋板和中央支撑板。司机室端部骨架2与防撞梁1、司机室车顶骨架3和司机室侧门骨架4组焊成整体骨架结构。司机室骨架2、司机室车顶骨架3和司机室侧门骨架4均采用高强度的铝合金型材6005A-T6材料，其强度可以满足EN 12663规定的腰部压缩载荷要求。由于防撞梁1位于司机室最前端，在碰撞过程中该结构的变形不会导致司机室内部空间的减少，有效保证了司机的生存空间；同时司机室与车体骨架采用螺栓连接，便于碰撞后的司机室整体更换。如图1所示，防撞梁1前方连接有防爬器。
具体的，在本实施例地铁车辆司机室吸能结构中，司机室骨架2由横梁、设于横梁两侧的立柱、以及设置于位于立柱后方的侧梁组成。司机室侧门骨架4具有两个侧门骨架单元，侧门骨架单元包括底部的底梁、两根焊接固定于底梁上方的门框立柱、和焊接固定于门框立柱上部的门框横梁，底梁开设有螺纹孔，通过紧固件将底梁和车辆底架边梁固定连接，从而实现司机室与车体骨架之间的连接。司机室车顶骨架3包含焊接固定于司机室骨架2的立柱后侧的车顶前横梁、焊接固定于司机室侧门骨架4后方立柱之间的车顶后横梁、以及焊接于该车顶横梁后方的两根车顶纵梁，所述车顶前横梁两端与司机室侧门骨架4前方立柱的顶部焊接。
本发明的工作原理如下：
当车辆发生碰撞时，防撞梁突出司机室骨架部分采用低强度结构，参与能量吸收，同时后部采用拼焊组成框架结构，保证碰撞后结构不发生变形，保证司机的生存空间。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：具有焊接为整体框架组焊结构的防撞梁（1）、司机室端部骨架（2）、司机室车顶骨架（3）和司机室侧门骨架（4），所述司机室端部骨架（2）焊接在防撞梁（1）上部，司机室车顶骨架（3）、司机室侧门骨架（4）分别与司机室端部骨架（2）焊接，防撞梁（1）的前立面凸出于司机室端部骨架（2）的立柱40-100mm，所述防撞梁（1）的断面呈矩形，内部设置有菱形筋板和中央支撑板。
2.根据权利要求1所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述防撞梁（1）前方连接有防爬器。
3.根据权利要求1所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述防撞梁（1）采用低屈服高延展性的铝合金型材6008-T4材料挤出成型。
4.根据权利要求1所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述司机室骨架（2）、司机室车顶骨架（3）和司机室侧门骨架（4）均采用高强度的铝合金型材6005A-T6材料。
5.根据权利要求1所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：司机室与车体骨架采用螺栓连接。
6.根据权利要求5所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述司机室骨架（2）由横梁、设于横梁两侧的立柱、以及设置于位于立柱后方的侧梁组成。
7.根据权利要求6所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述司机室侧门骨架（4）具有两个侧门骨架单元，侧门骨架单元包括底部的底梁、两根焊接固定于底梁上方的门框立柱、和焊接固定于门框立柱上部的门框横梁，所述底梁开设有螺纹孔，通过紧固件将底梁和车辆底架边梁固定连接，从而实现司机室与车体骨架之间的连接。
8.根据权利要求7所述的地铁车辆司机室吸能结构，其特征在于：所述司机室车顶骨架（3）包含焊接固定于所述司机室骨架（2）的立柱后侧的车顶前横梁、焊接固定于司机室侧门骨架（4）后方立柱之间的车顶后横梁、以及焊接于该车顶横梁后方的两根车顶纵梁，所述车顶前横梁两端与司机室侧门骨架（4）前方立柱的顶部焊接。
9.一种地铁车辆，其特征在于：具有权利要求1-8任一项所述的地铁车辆司机室吸能结构。
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