CN115447630B - 一种端部吸能结构及轨道车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种端部吸能结构及轨道车辆，属于轨道车辆被动安全技术领域，包括底架，底架顶部设置相对的端墙和后端隔墙，端墙和后端隔墙两侧之间设置侧墙，端墙和后端隔墙顶部之间车顶，车顶两端与侧墙连接；所述车顶由多个型材连接而成，型材内腔均为口字型结构，车顶型材底部间隔设置多道凸起；所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置吸能块组成，吸能块组成包括外部铝板，外部铝板内填充蜂窝铝。该吸能结构可以提升列车级能量耗散能力，对司机室端车体结构设计吸能量不能满足列车高速对撞情况下，提供车辆间吸能方案。

Description

一种端部吸能结构及轨道车辆
技术领域
本发明属于轨道车辆被动安全技术领域，具体涉及一种端部吸能结构及轨道车辆。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
高速列车被动安全性能需紧跟发展需求，不断提升从而最大限度的为车内人员提供防护。目前相应的实施标准均将高速列车的耐冲击性能规定在36km/h速度级别，然而这一速度等级与实际事故中可能出现的速度等级83km/h还有很大差距，能量耗散级别差距巨大。
为了满足高速列车实际运营工况，最大限度降低碰撞事故时车内人员损伤，需在既有高速列车满足36km/h耐冲击性能的基础上，不断逐级的提升高速列车的被动安全性能。而发明人发现，现有的轨道车辆吸能结构主要集中在司机室端，对于车辆间的碰撞无法起到预期吸能效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种端部吸能结构及轨道车辆，该吸能结构可以提升列车级能量耗散能力，对司机室端车体结构设计吸能量不能满足列车高速对撞情况下，提供车辆间吸能方案。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种端部吸能结构，包括底架，底架顶部设置相对的端墙和后端隔墙，端墙和后端隔墙两侧之间设置侧墙，端墙和后端隔墙顶部之间车顶，车顶两端与侧墙连接；
所述车顶由多个型材连接而成，型材内腔均为口字型结构，车顶型材底部间隔设置多道凸起；所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置吸能块组成，吸能块组成包括外部铝板，外部铝板内填充蜂窝铝。
作为进一步的技术方案，所述边梁、牵引梁均一端与缓冲梁连接，另一端与后端隔墙连接；所述吸能块组成设置于缓冲梁和后端隔墙之间。
作为进一步的技术方案，所述牵引梁和边梁均为口字形型材拼焊结构。
作为进一步的技术方案，所述缓冲梁前端设置防爬齿，防爬齿设置于与吸能块组成相对应的位置。
作为进一步的技术方案，所述牵引梁设置两个，两牵引梁间隔设置，两牵引梁之间连接车钩安装座，车钩安装座供车钩穿过安装。
作为进一步的技术方案，所述边梁、牵引梁、吸能块组成均沿纵向设置，缓冲梁沿横向设置；底架框架顶部设置地板。
作为进一步的技术方案，所述端墙包括端墙框架，端墙框架中间填充铝蜂窝板。
作为进一步的技术方案，所述端墙框架包括两相对设置的端角柱，端角柱顶部与弯梁连接，端角柱底部与底架固定连接；所述弯梁和底架之间还设置多个端门立柱。
作为进一步的技术方案，所述弯梁底部两侧之间连接横梁，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接；所述端角柱和端门立柱之间还连接多个端横梁，端角柱和端门立柱之间还设置竖梁，竖梁顶部与弯梁固定连接。
作为进一步的技术方案，所述侧墙包括侧墙框架，侧墙框架内部填充铝蜂窝。
作为进一步的技术方案，所述后端隔墙开设多个螺栓孔，螺栓孔内穿设连接螺栓。
第二方面，本发明还提供了一种轨道车辆，包括车体，车体端部设置如上所述的端部吸能结构。
上述本发明的有益效果如下：
本发明的端部吸能结构，为模块化设计，其设置在中间车车体端部，端墙作为车体端面接触后的碰撞起始点，能够使后续结构有序变形，整个吸能结构以后端隔墙为压溃截止点，后端隔墙连接在客室区车体端墙板，使中间车体端部参与列车碰撞吸能，能有效耗散列车间碰撞能量，可以提升列车级能量耗散能力。
本发明的端部吸能结构，车顶采用型材拼焊结构，利用型材断面的凸起特点实现列车碰撞时有序吸能；底架在牵引梁与边梁之间设置有吸能块组成，为叠缩式压溃吸能，能够提升底架框架吸能量。
本发明的端部吸能结构，底架牵引梁设计为“口”字形型材结构，端部根据车钩运动状态修形，内部填充铝蜂窝并进行补强。边梁设计为“口”字形型材结构，内部填充铝蜂窝，能有效吸能，并可实现牵引梁与边梁的有序变形。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的另一角度示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的各部分框架示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的车顶示意图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的端墙示意图；
图6是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构的底架示意图；
图7是本发明根据一个或多个实施方式的端部吸能结构和车体连接的示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1车顶，11凸起，2端墙，21端门立柱，22端角柱，23弯梁，24横梁，25端横梁，26端墙框架，27铝蜂窝板，28竖梁，3侧墙，31侧墙框架，4底架，41底架框架，42边梁，43牵引梁，44缓冲梁，45吸能块组成，46车钩，47车钩安装座，48防爬齿，5后端隔墙，51连接螺栓，6车体，7端部吸能结构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种端部吸能结构，该吸能机构设置于轨道车辆端部，进行碰撞吸能，耗散列车间碰撞能量。
该端部吸能机构主要由车顶1、端墙2、侧墙3、底架4、后端隔墙5等结构组成。
底架4设置于底部，底架4顶部固定设置端墙2、后端隔墙5、侧墙3，端墙2、后端隔墙5、侧墙3均竖向设置，端墙2、后端隔墙5相对且间隔设置于底架4的前后两端；侧墙3设置两个，分别连接于端墙2、后端隔墙5两侧之间。
车顶1设置于端墙2、后端隔墙5顶部之间，且车顶1两端与侧墙3连接。
其中，后端隔墙5与客室区车体连接，后端隔墙5为一整块30mm厚度的铝板整体加工而成，后端隔墙5开设多个螺栓孔，螺栓孔通过连接螺栓51连接于客室区车体端墙板；后端隔墙5与客室区车顶、侧墙、底架连后形成刚度较大的区域，作为吸能截止点，有效保护乘客安全。
其中，车顶1设置于端墙2、后端隔墙5、侧墙3顶部之间。车顶由多个型材连接而成，具体为型材拼焊而成，型材内腔均为口字型结构；车顶1型材底部间隔设置多道凸起11，该凸起使得型材口字型结构的尺寸形成差异，在凸起处口字型腔高度增加，起到有序吸能的作用。
本实施例中，设置4道凸起，凸起与型材内腔直接相连，以在凸起处使得口字型腔高度增加。
其中，端墙2主要为框架拼焊结构，其包括端墙框架26，端墙框架中间填充铝蜂窝板27，端墙框架和铝蜂窝板组焊后形成一个整体墙板，保证足够高强度，作为车体端面接触后的碰撞起始点，能够使后续结构有序变形。
端墙2主要由端门立柱21、端角柱22、弯梁23、横梁24等拼焊形成端墙框架结构。端门立柱21、端角柱22均竖向设置，端角柱22设置两个，两个端角柱分别设置于吸能结构的两侧，端角柱顶部与弯梁23连接，端角柱底部与底架4固定连接；端门立柱21设置两个，两个端门立柱平行设置于两端角柱之间，端门立柱21顶部与弯梁23连接，端门立柱底部与底架4固定连接。
弯梁23底部两侧之间连接横梁24，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接。
端角柱22和端门立柱21之间还连接多个端横梁25，以增强整体前端墙的结构强度。
端角柱22和端门立柱21之间还设置竖梁28，竖梁竖向设置，竖梁与端角柱、端门立柱相平行，竖梁顶部与弯梁23固定连接。
铝蜂窝板27填充于端门立柱、端角柱、弯梁、横梁等之间的间隙中。
其中，侧墙3为框架结构，其包括侧墙框架31，侧墙框架内部填充铝蜂窝，以保证吸能模块侧面刚度。
其中，底架4为框架+单层地板结构，其包括底架框架41，底架框架41顶部设置地板；底架框架主要由边梁42、牵引梁43、缓冲梁44、吸能块组成45、车钩46、车钩安装座47等组成。其中，边梁42、牵引梁43、吸能块组成45均沿车辆纵向设置，缓冲梁44沿车辆横向设置。
牵引梁43、边梁42为“口”字形型材拼焊结构。边梁42设置两个，两个边梁设置于边侧，边梁一端与缓冲梁44连接，另一端与后端隔墙5连接；牵引梁43也设置两个，两牵引梁设置于两边梁之间的位置，两牵引梁间隔一定距离，牵引梁和边梁平行设置，牵引梁一端与缓冲梁44连接，另一端与后端隔墙5连接。
两牵引梁43之间连接车钩安装座47，车钩安装座47供车钩46穿过安装。车钩安装座47为铝板结构与牵引梁焊接。
本实施例中，边梁、牵引梁选用3003-O材料，可实现牵引梁与边梁的有序变形。
牵引梁43与边梁42之间设置吸能块组成45。吸能块组成45主要由外部铝板跟内部蜂窝铝填充而成，也即，吸能块组成45设置外部铝板，外部铝板内填充蜂窝铝。
缓冲梁44前端设置防爬齿48，防爬齿48设置于与吸能块组成相对应的位置；在列车碰撞后，可有效防止列车爬车，吸能块组成则通过压溃后缩起到吸能的作用。
该吸能结构为车辆间递进式吸能，车钩吸能结束后，车钩内剪切螺栓剪断。车钩从车钩安装座中间圆孔后退掉落。两车端面接触，底架、侧墙及车顶继续压溃吸能并在后端隔墙处截止。
吸能结构的各框架采用铝型材或板材拼焊而成，制备工艺简单。
实施例2：
本实施例中提出一种轨道车辆，其包括车体6，车体端部设置如上所述的端部吸能结构7。
其中，后端隔墙5与车体6固定连接，端部吸能结构的外形与车体外形相匹配，端部吸能结构可由车体中间车辆外端面向内1.5m长度设置，后端隔墙与客室区车体端墙板连接，进行碰撞吸能，保护乘客安全。
该端部吸能结构断面可根据不同车型车体断面进行调整，适用于各种高速列车车型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种端部吸能结构，其特征是，包括底架，底架顶部设置相对的端墙和后端隔墙，端墙和后端隔墙两侧之间设置侧墙，端墙和后端隔墙顶部之间车顶，车顶两端与侧墙连接；
所述车顶由多个型材连接而成，型材内腔均为口字型结构，车顶型材底部间隔设置多道凸起，实现列车碰撞时有序吸能；所述底架包括底架框架，底架框架包括两相对设置的边梁，两边梁之间设置牵引梁，牵引梁和边梁之间设置吸能块组成，吸能块组成包括外部铝板，外部铝板内填充蜂窝铝，为叠缩式压溃吸能，能够提升底架框架吸能量。
2.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述边梁、牵引梁均一端与缓冲梁连接，另一端与后端隔墙连接；所述吸能块组成设置于缓冲梁和后端隔墙之间。
3.如权利要求1或2所述的端部吸能结构，其特征是，所述牵引梁和边梁均为口字形型材拼焊结构。
4.如权利要求2所述的端部吸能结构，其特征是，所述缓冲梁前端设置防爬齿，防爬齿设置于与吸能块组成相对应的位置。
5.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述牵引梁设置两个，两牵引梁间隔设置，两牵引梁之间连接车钩安装座，车钩安装座供车钩穿过安装。
6.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述边梁、牵引梁、吸能块组成均沿纵向设置，缓冲梁沿横向设置；底架框架顶部设置地板。
7.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述端墙包括端墙框架，端墙框架中间填充铝蜂窝板。
8.如权利要求7所述的端部吸能结构，其特征是，所述端墙框架包括两相对设置的端角柱，端角柱顶部与弯梁连接，端角柱底部与底架固定连接；所述弯梁和底架之间还设置多个端门立柱。
9.如权利要求8所述的端部吸能结构，其特征是，所述弯梁底部两侧之间连接横梁，横梁与端角柱、端门立柱均固定连接；所述端角柱和端门立柱之间还连接多个端横梁，端角柱和端门立柱之间还设置竖梁，竖梁顶部与弯梁固定连接。
10.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述侧墙包括侧墙框架，侧墙框架内部填充铝蜂窝。
11.如权利要求1所述的端部吸能结构，其特征是，所述后端隔墙开设多个螺栓孔，螺栓孔内穿设连接螺栓。
12.一种轨道车辆，其特征是，包括车体，车体端部设置如权利要求1-11任一项所述的端部吸能结构。
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