JP6561207B2 - エネルギ吸収装置及び当該エネルギ吸収装置を含む鉄道車両 - Google Patents

Description

〔関連出願の説明〕
本願は、２０１５年９月３０日に中国知的財産庁（ＣＩＰＯ）に出願された「エネルギ吸収装置及び当該エネルギ吸収装置を含む鉄道車両」という名称の中国特許出願第２０１５１０６４２６５０．０号及び中国特許出願第２０１５２０７９６５３５．４号の優先権を主張する。これらの出願の全体の開示内容が、当該参照によって本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｂｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。

〔技術分野〕
本願は、鉄道車両の技術分野に関しており、特には、エネルギ吸収装置、及び、当該エネルギ吸収装置を含む鉄道車両、に関している。

高速鉄道の速度の増大に伴って、走行中の列車の先頭に適用される空気抵抗も増大される。当該空気抵抗を低減して列車の空力特性を改善するために、高速鉄道の列車の先頭は、流線形を有するように設計される。当該流線形の設計によって、列車の走行抵抗が低減されて列車の速度は効率良く増大されるが、列車の先頭の前方部は、狭い空間となって、連結器（ｃｏｕｐｌｅｒ）を収容することが可能であるのみで、大型のエネルギ吸収且つ脱線防止制御機構を収容することができない。従って、２つの高速の列車が互いに衝突する時、当該２つの列車は共に圧縮されて、一方の列車が他方の列車内に押し潰されて、列車の断線に帰結して、重大な事故を引き起こし得る。

当該問題を解消するため、従来技術においては、列車の車体の一端に、ドラフト台（ｄｒａｆｔ ｓｉｌｌ）の一端に横断方向に接続された端部台（ｅｎｄ ｓｉｌｌ）が設けられ、当該端部台に、連結器接続バッファ装置が設けられている。あるいは、連結器は、衝突の際に生成されるエネルギを吸収するべく、エネルギ吸収連結器として構成されている。

しかしながら、そのようなバッファ装置やエネルギ吸収連結器におけるエネルギ吸収の量は、それ自身の構造上の制限のために、強い衝撃力の要求を充たすことができていない。このことが、全体としての列車の走行安全性に直接影響を及ぼしている。一方で、衝突の際に生成される破壊力の方向は、不定であり、列車は衝突の際に脱線しがちである。すなわち、従来技術は、エネルギ吸収量が小さく、列車が衝突後に脱線しがちであり、走行安全性の要求を充たすことができていない、という欠点を有している。

このような観点から、鉄道車両の前端におけるエネルギ吸収量を増大し、あらゆる角度からの衝突時でも脱線可能性を最小化し、衝突の際の鉄道車両の走行安全性を改善する、というように従来技術を最適化することが緊急の課題である。

前述の欠点の観点から、本願によって対処されるべき技術上の課題は、エネルギ吸収効果が小さく衝突後に列車の脱線が生じがちであるという従来技術の問題を解消するようなエネルギ吸収装置を提供することである。

本発明によって、列車の前端に設けられるように構成されたエネルギ吸収装置が提供される。当該エネルギ吸収装置は、連結器台座と、支持ベースと、押し潰し管と、連結器と、ガイド部材と、エネルギ吸収要素と、登り防止アセンブリと、を備える。支持ベースは、列車の前端に固定されるように構成されている。押し潰し管は、連結器台座に固定されている。連結器の接続端が、押し潰し管内に挿入され、当該押し潰し管に対して摺動可能となっている。ガイド部材の一端が、連結器台座に固定されており、ガイド部材の他端が、支持ベース内に挿入され、当該支持ベースに対して摺動可能となっている。ガイド部材は、押し潰し管の振動を制限するように構成されている。エネルギ吸収要素は、連結器台座と支持ベースとの間に配置されている。登り防止アセンブリは、支持ベース上に固定されている。登り防止アセンブリは、圧縮可能である。

好ましくは、ストッパが、前記押し潰し管内を摺動する時の前記連結器の前記接続端の限界位置を制限するよう、前記ガイド部材の内側に配置されている。

好ましくは、誘導部材が、前記支持ベース上に固定されており、前記支持ベースの前記誘導部材は、前記連結器台座の移動方向を誘導するべく、前記連結器台座に摺動可能に接続されている。

好ましくは、前記支持ベースは、互いに固定された摺動ベース及び底部ベースを有しており、前記ガイド部材は、前記摺動ベースに対して摺動可能である。

好ましくは、前記摺動ベースには、当該摺動ベースに対して摺動するように前記ガイド部材を誘導するための誘導部材が設けられており、当該摺動ベースの前記誘導部材は、前記底部ベースを後方に貫いて延びている。

好ましくは、剪断エネルギ吸収要素が、前記ガイド部材に前記摺動ベースの前記誘導部材を固定するべく、前記摺動ベースの前記誘導部材と前記ガイド部材との間に設けられている。

好ましくは、前記登り防止アセンブリは、前記支持ベースの前記誘導部材の両側部の各々に位置付けされた横登り防止エネルギ吸収要素と、前記支持ベースの前記誘導部材の上面に位置付けされた上登り防止エネルギ吸収要素と、を有している。

好ましくは、前記上登り防止エネルギ吸収要素の前端面は、前記横登り防止エネルギ吸収要素の前端面の前側に位置している。

好ましくは、前記横登り防止エネルギ吸収要素は、前記支持ベース上に固定された横支持部材と、当該横支持部材に固定された横接続部材と、当該横接続部材を貫通して前記横支持部材内に入る横エネルギ吸収部材と、当該横エネルギ吸収部材の前端に固定された横登り防止部材と、を有しており、前記上登り防止エネルギ吸収要素は、前記支持ベース上に固定された上支持部材と、当該上支持部材に固定された上接続部材と、当該上接続部材を貫通して前記上支持部材内に入る上エネルギ吸収部材と、当該上エネルギ吸収部材の前端に固定された上登り防止部材と、を有している。

本願においては、更に、車両先頭を有する鉄道車両も提供され、当該車両先頭の前端に前述されたエネルギ吸収装置が設けられる。

前記の解決手段から理解され得るように、本発明によって提供されるエネルギ吸収装置は、連結器台座と、支持ベースと、押し潰し管と、連結器と、ガイド部材と、エネルギ吸収要素と、登り防止アセンブリと、を備える。支持ベースは、列車の前端に固定されるように構成されている。押し潰し管は、連結器台座に固定されている。連結器の接続端が、押し潰し管内に挿入され、当該押し潰し管に対して摺動可能となっている。２つの列車が衝突する時、第１に、連結器が衝撃力に曝されて、各連結器の接続端が押し潰し管内に摺動移動して、押し潰し管の変形によって第１の振動減衰及びエネルギ吸収が仕上げられる。第２に、連結器の接続端は、後方への摺動移動を継続し、連結器の頭部が連結器台座と衝突して当該連結器台座を圧縮し、当該連結器台座は連結器の接続端と共に更に後方へと摺動移動する。この間、連結器台座と支持ベースとの間に配置されたエネルギ吸収要素が圧縮されて、衝突から生成されるエネルギを更に吸収する。この時、エネルギ吸収のための後方への移動の際、２つの列車の登り防止アセンブリが衝突して互いに係合し、圧縮され、当該登り防止アセンブリも後方に移動して、更に続く衝突のエネルギを吸収する。

従来技術と比較すると、当該解決手段に従って、ガイド部材が設けられて、連結器がレールに沿った進行方向に走行（移動）可能であることを保証する。ガイド部材の一端は、連結器台座に固定され、ガイド部材の他端は、支持ベース内に挿入され、当該支持ベースに対して摺動可能となっている。ガイド部材は、押し潰し管の振動を制限可能である。このような構成によって、振動減衰及びエネルギ吸収の過程で、押し潰し管が連結器の摺動方向を制限して、ガイド部材は押し潰し管の振動を制限する。従って、ガイド部材は、連結器のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における自由度と、押し潰し管のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における自由度と、を制限する。すなわち、連結器のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における移動が制限され、それによって、衝突後の列車の登り（ｃｌｉｍｂｉｎｇ）及び脱線を回避するための信頼性ある保証を提供する。

一方、登り防止アセンブリの設計は、２つの列車間での接触接続地点の数を増大する。
衝突の際、２つの列車間での接触接続地点の数が多ければ、２つの列車の自由度はより制限される。従って、２つの列車の脱線が生じにくくなり、列車の衝突安全性が高まる。登り防止アセンブリ自身が圧縮され得るので、一方では、衝突から生成されるエネルギが当該圧縮によって吸収され得て、他方では、衝突の間、登り防止アセンブリが圧縮されることで破壊されることが防がれ得て、脱線防止機能の喪失が回避され得る。

本発明の好適な態様では、ストッパが、押し潰し管内を摺動する時の連結器の接続端の限界位置を制限するよう、ガイド部材の内側に配置される。このような構成によって、連結器の接続端が押し潰し管の外側で摺動する時、それはガイド部材内のストッパに衝突し、連結器とガイド部材とは同時に後方に移動する。明らかに、連結器がストッパに衝突して、ガイド部材を共に後方に移動させる時、当該衝突の過程において、車両衝突から生成されたエネルギが更に吸収される。

本発明の別の好適な態様では、支持ベース上に配置される登り防止アセンブリが、支持ベースの誘導部材の両側部の各々に位置付けされた横登り防止エネルギ吸収要素と、支持ベースの誘導部材の上面に位置付けされた上登り防止エネルギ吸収要素と、を有している。この態様によれば、２つの列車が互いに衝突する時、登り防止アセンブリが互いに係合して列車の自由度を制限し、脱線を防止する。登り防止アセンブリは、それらが係合した後、後方に移動して、衝撃及びエネルギを吸収する。

本発明の別の好適な態様では、支持ベースは、互いに固定された摺動ベース及び底部ベースを有しており、摺動ベースには、当該摺動ベースに対して摺動するようにガイド部材を誘導するための誘導部材が設けられており、剪断エネルギ吸収要素が、摺動ベースの誘導部材とガイド部材とを固定するべく、摺動ベースの誘導部材とガイド部材との間に配置されている。このような構成によって、連結器がストッパに衝突する時、ガイド部材が強制的に剪断エネルギ吸収要素を破壊し、その後、連結器及びガイド部材が摺動ベースの誘導部材に沿って共に後方に摺動移動する。この過程で、列車衝突から生成されるエネルギが、剪断エネルギ吸収要素の衝突（ｓｔｒｉｋｉｎｇ）によって更に吸収される。

本発明において提供される鉄道車両は、前述のエネルギ吸収装置を備えている。前述のエネルギ吸収装置が、前述の技術的効果を有するので、当該エネルギ吸収装置を備える鉄道車両も、対応する技術的効果を有する。

本発明の実施形態ないし従来技術における技術的解決手段をより明瞭に示すため、当該実施形態ないし当該従来技術を説明するために、以下に簡単に説明される図面が参照される。以下の説明における図面は、本発明の単なる例示であり、当業者は、当該図面に基づいて、何らの創作的努力無しで、他の図面を得ることができる。

本発明によるエネルギ吸収装置の具体的な一実施形態の構造を示す概略図である。

衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置を示す平面図である。

図２のエネルギ吸収装置のＡ−Ａ方向の断面図である。

衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。

衝突が生じる前の図４のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。

衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置の連結器及び押し潰し管の位置を示す概略図である。

衝突が生じた後、連結器が押し潰し管内に押し付けられて当該押し潰し管が拡張してエネルギを吸収している状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。

衝突が生じた後、連結器の接続端がストッパに当たっている状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。

衝突が生じた後に連結器の接続端がストッパに当たっている時の、図８のエネルギ吸収装置の連結器及び押し潰し管の構造を示す概略図である。

衝突が生じた後、連結器の前端面が上登り防止エネルギ吸収要素の前端面と面一になるまで後方に移動した状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。

図１０のＡ−Ａ方向の断面図である。

衝突が生じた後、連結器の前端面及び上登り防止エネルギ吸収要素の前端面が横登り防止エネルギ吸収要素の前端面と面一になるまで後方に移動した状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。

図１２のＡ−Ａ方向の断面図である。

衝突が完了された時の図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。

図１４のＡ−Ａ方向の断面図である。

衝突が完了された時の図１のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。

図１乃至図１６において、参照符号は以下の通りである。
１ 連結器の頭部
２ 連結器
２１ 連結器の接続端
３ 連結器台座
３１ 摺動ブロック
３２ 摺動路
４ エネルギ吸収要素
５ 支持ベース
５１ 摺動ベース
５１１ 誘導部材
５２ 底部ベース
６ 押し潰し管
６１ 連結器取り付けベース
６２ 拡張管
７ ガイド部材
７１ ストッパ
８ 剪断エネルギ吸収要素
８１ スペーサ
８２ ボルト
９ 横登り防止エネルギ吸収要素
９１ 横登り防止部材
９２ 横エネルギ吸収要素
９３ 横接続部材
９４ 横支持部材
９４１ 横支持部材の前方板
９４２ 横支持部材の補強板
９４４ 横支持部材の外側板
１０ 上登り防止エネルギ吸収要素
１０１ 上登り防止部材
１０２ 上エネルギ吸収要素
１０３ 上接続部材
１０４ 上支持部材
１０４１ 上支持部材の外側板
１０４２ 上支持部材の補強板
１０４４ 上支持部材の前方板
１１ 誘導部材
１１１ ガイドスロット
ａ 断面変化部

本発明の実施形態による技術的解決手段は、本発明の実施形態の添付図面を参照して、以下において明瞭且つ完全に説明されるであろう。説明される実施形態というのは、当該実施形態の全てというよりは、本発明の実施形態の一部のみである。本発明の実施形態に基づいて創作的作業無しで当業者によって得られる他の実施形態の全てが、本発明の範囲に属する。

列車の前端に組付けられるエネルギ吸収装置が、本実施形態によって提供され、図１乃至図６に示されている。図１は、本発明によるエネルギ吸収装置の具体的な一実施形態の構造を示す概略図である。図２は、衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置を示す平面図である。図３は、図２のエネルギ吸収装置のＡ−Ａ方向の断面図である。図４は、衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。図５は、衝突が生じる前の図４のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。図６は、衝突が生じる前の図１のエネルギ吸収装置の連結器２及び押し潰し管６の位置を示す概略図である。

エネルギ吸収装置は、支持ベース５と、連結器台座３と、押し潰し管６と、連結器２と、ガイド部材７と、エネルギ吸収要素４と、上登り防止エネルギ吸収要素１０と、横登り防止エネルギ吸収要素９と、を備える。押し潰し管６は、連結器台座３に固定されている。図６に示されるように、押し潰し管６は、主に、連結器取り付けベース６１と、拡張管６２と、を有している。押し潰し管６は、連結器取り付けベース６１を介して、連結器台座３に固定接続されている。図５に示されるように、連結器の接続端２１が、押し潰し管６内に挿入され、当該押し潰し管６に対して摺動可能となっている。当該実施形態では、連結器取り付けベース６１及び連結器台座３が、好適にはボルト接続によって固定されている。勿論、それらは、溶接やリベットによって固定されてもよい。

列車は、衝突時に衝撃を受けると、不定の移動方向に向けられて、脱線を生じがちである、ということが知られている。この観点から、ガイド部材７が設けられている。図４に示されるように、ガイド部材７の一端が、連結器台座３に固定されており、ガイド部材７の他端が、支持ベース５内に挿入され、当該支持ベース５に対して摺動可能となっている。ガイド部材７は、押し潰し管６の振動を制限することが可能である。このような構成によって、振動減衰及びエネルギ吸収の過程で、押し潰し管６が連結器２の摺動方向を制限して、ガイド部材７は押し潰し管６の振動を制限する。従って、ガイド部材７は、連結器２のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における自由度と、押し潰し管６のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における自由度と、を制限する。すなわち、連結器２のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における移動が制限され、それによって、衝突後の列車の登り（ｃｌｉｍｂｉｎｇ）及び脱線を回避するための信頼性ある保証を提供する。

ストッパ７１は、押し潰し管６内を摺動する時の連結器２の限界位置を規定するべく、ガイド部材７の内側に固定配置されている。剪断エネルギ吸収要素８が、ガイド部材７と支持ベース５との間に固定配置されている。図８及び図９が参照される。図８は、衝突が生じた後、連結器の接続端がストッパに当たっている状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。図９は、衝突が生じた後に連結器の接続端がストッパに当たっている状態の、図８のエネルギ吸収装置の連結器及び押し潰し管の構造を示す概略図である。

本実施形態のストッパ７１は、ガイド部材７の断面全体に対応するブロックである。もっとも、ガイド部材７内での連結器２の摺動を制限するべく、カラーや突出ブロックもまた、ガイド部材７内に固定配置され得る。同様に、剪断エネルギ吸収要素８は、ボルト８２及びスペーサ８１から構成されているが、勿論、それが事前の固定効果をもたらし得るものであれば、リベットやピンをも採用され得る。更に、連結器２とガイド部材７との衝撃によって剪断され得る任意の部材の全てが、本発明の保護範囲内のものである。

２つの列車が衝突する時、第１に、連結器２の頭部１同士が衝突して、連結器２の各々が衝撃力に曝され、連結器２の接続端２１が押し潰し管６内を摺動して、膨張管６２の後端の断面変化部ａに衝突して、膨張管６２の当該断面変化部ａを拡張及び変形させる。膨張管６２の変形によって、第１の振動減衰及びエネルギ吸収は完了される。図７が参照され、図７は、衝突が生じた後、連結器２が押し潰し管６内に押し付けられて当該押し潰し管６が拡張してエネルギを吸収している状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。本願において、局所的な用語は、列車の走行方向に基づいて規定されている。列車の走行方向は「前方」として規定され、「前方」と反対の方向は「後方」として規定されている。これらの局所的な用語の使用は、本発明の保護範囲を制限しない。

第２に、第１の振動減衰及びエネルギ吸収が完了される時、連結器２の接続端２１は、押し潰し管６の外側へと更に摺動し、ガイド部材７内に固定配置されたストッパ７１に衝突する。この時、連結器２は、ガイド部材７と共に、剪断エネルギ吸収要素８を破壊する。衝突エネルギは、当該剪断エネルギ吸収要素８の破壊の過程を介して吸収される。これによって、第２のエネルギ吸収を完了する。ストッパ７１の前端面と連結器２の後端面との間の距離は、押し潰し管６内の連結器２の摺動距離よりも小さい。従って、連結器の接続端２１がストッパ７１に衝突する前に、連結器２の頭部１は連結器台座３と衝突しない。このことは、エネルギ吸収が特定の順序で実施され得ることを保証する。

その際、第２の振動減衰及びエネルギ吸収が完了された後においても、当該衝突の衝撃力が完全には吸収されていない場合、連結器２の接続端２１は後方への摺動移動を継続し、連結器２の頭部１が連結器台座３と衝突して、当該連結器台座３を圧縮し、当該連結器台座３は連結器２の接続端２１と共に支持ベース５上に固定配置された誘導部材１１に沿って更に後方へと摺動移動する。この間、連結器台座３と支持ベース５との間に配置されたエネルギ吸収要素４が圧縮されて、衝突から生成されるエネルギを更に吸収する。これによって、列車の前方端のエネルギ吸収の量を効果的に増大する。図１６が参照される。図１６は、衝突が完了された時の図１のエネルギ吸収装置の内部エネルギ吸収構造を示す概略図である。支持ベース５は、列車の前方端に固定配置されており、誘導部材１１は、支持ベース５上に固定配置されており、連結器台座３の移動方向を誘導するように連結器台座３に摺動可能に接続され得る。エネルギ吸収要素４は、連結器台座３と支持ベース５との間に配置されている。誘導部材１１が連結器台座３の方向を決めることができるので、エネルギ吸収要素４は所定の方向に圧縮され得る。これにより、圧縮過程において連結器台座３の摺動方向が逸れることによるエネルギ吸収要素４の不完全な圧縮が回避される。

図５に示されるように、支持ベース５は、互いに固定された摺動ベース５１及び底部ベース５２を有している。このような設計は、設置及び取り外しを容易にする。摺動ベース５１及び底部ベース５２は、それぞれの構造上の強度に従って異なる材料を使用し得る。摺動ベース５１の誘導部材５１１が、底部ベース５２を後方に貫いて延びており、連結器台座３の圧縮過程においてエネルギ吸収要素４が後方に移動することを保証している。ガイド部材７は、当該誘導部材５１１内で摺動を継続可能である。この態様において、ガイド部材７は底部５２の外側を摺動するが、ガイド部材７は誘導部材５１１の制限によって逸れることがない。

また、エネルギ吸収要素４の剛性は、連結器台座３の剛性よりも小さい。連結器台座３は、衝突から生成されるエネルギを吸収するように、衝突の際にエネルギ吸収要素４を圧縮することが要求される。エネルギ吸収要素４が破壊される前に、連結器台座３が既に損傷を受けている場合、エネルギ吸収作用は、直接的に悪影響を被るであろう。本実施形態では、エネルギ吸収要素４が、５孔部（ｆｉｖｅ−ｈｏｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）を有する形鋼（ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｔｅｅｌ）によって形成されており、当該形鋼は、ガイド部材７の周りに配置されていて、連結器台座３及び支持ベース５に接続されている。当該材料は、単一の円筒管や正方形筒管よりも安定性に優れ、偶発的な変形を引き起こしがちでない。更に、５孔部を有する形鋼は、大きな変形領域を有しており、衝突の際により多くのエネルギを吸収可能である。もっとも、５孔部を有する形鋼の代わりに、バネセットが採用されてもよい。摺動ブロック３１と摺動路３２とが、誘導部材１１のガイドスロット１１１と協働するように、連結器台座３の両端に配置されている。この態様により、連結器台座３は、当該連結器台座３がエネルギ吸収要素４を圧縮するように衝突される時、ガイドスロット１１１に沿って移動可能である。このことは、連結器台座３が圧縮過程中に逸れたり変形したりしない、ということを保証し得る。本実施形態では、誘導部材１１と協働するように摺動ブロック３１及び摺動路３２が連結器台座３の両端に配置されている。勿論、摺動レール及び溝型構造等も、同様の機能を実現するべく、採用され得る

更に、図１に示されるように、登り防止アセンブリが、支持ベース５上に固定配置されている。登り防止アセンブリは、誘導部材１１を取り囲むように配置され得る。登り防止アセンブリは、それぞれ誘導部材１１の両側に位置付けられた、２つの横登り防止エネルギ吸収要素９と、誘導部材１１の上面に位置付けられた、１つの上登り防止エネルギ吸収要素１９と、有している。２つの列車が衝突する時、レールの制限のために、レールの両側から脱線する可能性は小さく、レールを登って（乗り越えて）脱線しがちである。レールを登ることで引き起こされる列車脱線の可能性を最小化するべく、上登り防止エネルギ吸収要素１０の前端面が、横登り防止エネルギ吸収要素９の各々の前端面の前側に配置されている。この態様では、２つの列車が衝突する時、連結器２から離れて、最初の接触点は、上登り防止エネルギ吸収要素１０であり、これが列車の上向きの登りの自由度を制限する。衝突の接触位置が高ければ高い程、２つの列車がレールを登る可能性は小さい。このような設計は、更に、レールを登ることによって引き起こされる列車の脱線を防止する。

また、図１に示されるように、上登り防止エネルギ吸収要素１０は、支持ベース５上に固定された上支持部材１０４と、当該上支持部材１０４に固定された上接続部材１０３と、当該上接続部材１０３を貫通して上支持部材１０４内に入ることが可能な上エネルギ吸収部材１０２と、当該上エネルギ吸収部材１０２の前端に固定された上登り防止部材１０１と、を有している。上登り防止部材１０１には、歯付き溝が設けられており、（２つの列車の）２つの上登り防止部材１０１は、２つの列車が衝突した後、互いに係合可能である。上エネルギ吸収部材１０２は、前管と、挿入接続された後管と、によって形成されており、内側管は外側管の内部を摺動可能であり、外側管の摺動キャビティは内側管に対して次第に縮小されている。上登り防止部材１０１が衝突される時、当該上登り防止部材１０１は衝撃力に曝されて、上エネルギ吸収部材１０２の２つの管を押して圧縮する。当該圧縮が更に続くと、内側管が外側管の摺動キャビティを破壊して開放し、衝突によるエネルギを吸収する。勿論、拡張タイプのエネルギ吸収ではなく、上エネルギ吸収部材１０２の圧縮エネルギ吸収態様が、滑走性（ｐｌａｎｉｎｇ）エネルギ吸収として設計されてもよい。例えば、切断ナイフが上接続部材１０３上または外側管内に配置され得て、上エネルギ吸収部材１０２の壁厚を切断することによってエネルギが吸収されてもよい。上エネルギ吸収部材１０２は、エネルギが拡張や切断によって吸収され得る限りにおいて、正方形筒管や他の形鋼によっても形成され得る。

上支持部材１０４は、外側板１０４１と、補強板１０４２と、前方板１０４３と、を有している。上支持部材の外側板１０４１の後端は、支持ベース５及び誘導部材１１に固定接続されている。上支持部材の前方板１０４３は、上支持部材の外側板１０４１の前端に固定配置されている。上エネルギ吸収部材１０２を収容するように構成されたキャビティが、上支持部材の前方板１０４３、上支持部材の外側板１０４１、誘導部材１１及び支持ベース５２によって規定されている。当該キャビティの強度を増大するべく、上支持部材の補強板１０４２が、上支持部材の前方板１０４３と外側板１０４１との間に配置されている。

上登り防止エネルギ吸収要素１０と同様に、誘導部材１１の両側に、衝突後の列車の横脱線を防ぐために、横登り防止エネルギ吸収要素９が設けられている。横登り防止エネルギ吸収要素９は、支持ベース５上に固定された横支持部材９４と、当該横支持部材９４に固定された横接続部材９３と、当該横接続部材９３を貫通して横支持部材９４内に入ることが可能な横エネルギ吸収部材９２と、当該横エネルギ吸収部材９２の前端に固定された横登り防止部材９１と、を有している。横エネルギ吸収部材９２のエネルギ吸収態様は、滑走性（ｐｌａｎｉｎｇ）タイプのエネルギ吸収である。これは、勿論、拡張タイプのエネルギ吸収として構成されてもよい。横支持部材９４は、支持ベース５上に固定された外側板９４３と、当該外側板９４３の前端に固定された前方板９４１と、を有している。このような態様で、横エネルギ吸収部材９２を収容するように構成されたキャビティが、横支持部材の前方板９４１、外側板９４３、及び、誘導部材１１によって規定されている。当該キャビティの強度を増大するべく、横支持部材の補強板９４２が、前記キャビティの前端に配置されている。

登り防止アセンブリを配置することによって、２つの列車の長さ方向に垂直な方向での移動が制限される。これによって、２つの列車はレールを登ることがなく、脱線することがない。衝突が生じる時、登り防止アセンブリ自体が圧縮され得て、これにより、一方では、衝突から生成されるエネルギが当該圧縮によって吸収され、他方では、衝突の間、登り防止アセンブリが圧縮されることで破壊されることが防がれ、脱線防止機能の喪失が回避される。

列車が衝突した後のエネルギ吸収装置の作用は、以下のように要約される。

ａ．図７に示されるように、連結器の接続端２１が、衝撃力に曝されると、ガイド部材７の内側に位置付けられた膨張管６２の断面変化部ａに衝突して、薄い膨張管６２を破壊して開放する。この時、連結器２は膨張管６２内に摺動移動して、第１の衝突エネルギ吸収が完了される。

ｂ．図８に示されるように、連結器２がガイド部材７の内側に固定されたストッパ７１に衝突すると、連結器２は、ガイド部材７と共に、剪断エネルギ吸収要素８を剪断する。これによって、第２の衝突エネルギ吸収が完了される。

ｃ．図１０及び図１１が参照される。図１０は、衝突が生じた後、連結器２の前端面が上登り防止エネルギ吸収要素１０の前端面と面一になるまで後方に移動した状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ方向の断面図である。連結器２及びガイド部材７は、誘導部材５１１の内側で共に後方に摺動移動し、連結器台座３がエネルギ吸収要素４を圧縮して、２つの（列車の）上登り防止部材１０１が互いに当接する。一方、連結器２の前端面が、上登り防止エネルギ吸収要素１０の前端面と面一になるまで後方に移動し、その後、連結器２は、エネルギ吸収のため、上登り防止エネルギ吸収要素１０と共に後方への移動を継続する。

d．図１２及び図１３が参照される。図１２は、衝突が生じた後、連結器２の前端面及び上登り防止エネルギ吸収要素１０の前端面が横登り防止エネルギ吸収要素９の前端面と面一になるまで後方に移動した状態の、図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ方向の断面図である。連結器２の前端面及び上登り防止エネルギ吸収要素１０の前端面が横登り防止エネルギ吸収要素９の前端面と面一になるまで後方に移動するように圧縮される時、２つの列車の横登り防止エネルギ吸収要素９が互いに当接して、その後、連結器２、上登り防止エネルギ吸収要素１０及び横登り防止エネルギ吸収要素９が、エネルギ吸収のために同時に後方へ移動する。

e．図１４及び図１５が参照される。図１４は、衝突が完了された時の図１のエネルギ吸収装置の構造を示す概略図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ方向の断面図である。連結器２及び連結器台座３がエネルギ吸収要素４を圧縮することによってエネルギ吸収を完了する時、上登り防止エネルギ吸収要素１０と横登り防止エネルギ吸収要素９とが、後方に移動することでの同時のエネルギ吸収を完了する。

全体のプロセス中において、当該エネルギ吸収装置は、制限された空間内で、以下のエネルギ吸収段階を含む多段階のエネルギ吸収を実現する。連結器の接続端２１は、膨張管６２の断面変化部ａと衝突して、連結器２が膨張管６２を破壊して開放しつつその中に摺動移動する過程で、エネルギが吸収される。連結器２は、ガイド部材７と共に、剪断エネルギ吸収要素８に衝突して、エネルギ吸収のために後方に移動する。連結器２、押し潰し管６、ガイド部材７及び連結器台座３は、エネルギ吸収のため、エネルギ吸収要素４を圧縮するように共に後方に移動する。連結器２、押し潰し管６、ガイド部材７、連結器台座３及び上登り防止エネルギ吸収要素１０は、エネルギ吸収のため、後方に移動する。連結器２、押し潰し管６、ガイド部材７、連結器台座３、上登り防止エネルギ吸収要素１０及び横登り防止エネルギ吸収要素９は、エネルギ吸収のため、後方に移動する。緩衝（バッファリング）及びエネルギ吸収の期間中、連結器２は、ガイド部材７の内側に位置する膨張管６２に沿って移動を継続し、この態様により、ガイド部材７は、連結器２のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における自由度を制限する。すなわち、連結器２のそれ自身の長さ方向に垂直な方向における移動が制限され、それによって、衝突後の列車の登り（ｃｌｉｍｂｉｎｇ）及び脱線を回避するための信頼性ある保証を提供する。

エネルギ吸収装置に加えて、本実施形態において、車両先頭を含む鉄道車両が更に提供される。当該車両先頭の前端に、前述のエネルギ吸収装置が設けられている。鉄道車両の本体部は、本発明の核心ではなく、従来技術によって実装され得るので、本明細書においては詳しく説明されない。

本明細書の前述の実施形態は、累進的な態様で説明された。実施形態の各々は、他の実施形態との差異を説明することに主な焦点が置かれている。これらの実施形態間の同一ないし類似の部分に関して、これらの実施形態間で互いの参照がなされ得る。

前述の実施形態の説明に基づいて、当業者は、本発明を実施ないし使用できる。当業者がこれらの実施形態に多くの修正をなすことは、自明である。本明細書に規定された一般原理は、本発明の精神ないし範囲から逸脱することなく、他の実施形態にも適用可能である。従って、本発明は、本明細書で示された実施形態に制限されないで、本明細書で説明された原理及び新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲によって特定されるべきである。

Claims (9)

1. 列車の前端に設けられるように構成されたエネルギ吸収装置であって、
   連結器台座と、
   前記列車の前記前端に固定されるように構成された支持ベースと、
   前記連結器台座に固定された押し潰し管と、
   前記押し潰し管内に挿入され当該押し潰し管に対して摺動可能な接続端を有する連結器と、
   前記連結器台座に固定された一端と、前記支持ベース内に挿入され当該支持ベースに対して摺動可能な他端と、を有するガイド部材と、
   前記連結器台座と前記支持ベースとの間に配置されたエネルギ吸収要素と、
   前記支持ベース上に固定された登り防止アセンブリと、
   を備え、
   前記ガイド部材は、前記押し潰し管の振動を制限するように構成されており、
   前記登り防止アセンブリは、圧縮可能であり、
   誘導部材が、前記支持ベース上に固定されており、
   前記支持ベースの前記誘導部材は、前記連結器台座の移動方向を誘導するべく、前記連結器台座に摺動可能に接続されており、
   前記登り防止アセンブリは、前記支持ベースの前記誘導部材の上面に位置付けされた上登り防止エネルギ吸収要素を有しており、
   前記上登り防止エネルギ吸収要素は、前記支持ベース上に固定された上支持部材と、当該上支持部材に固定された上接続部材と、当該上接続部材を貫通して前記上支持部材内に入る上エネルギ吸収部材と、当該上エネルギ吸収部材の前端に固定された上登り防止部材と、を有している
   ことを特徴とするエネルギ吸収装置。
2. ストッパが、前記押し潰し管内を摺動する時の前記連結器の前記接続端の限界位置を制限するよう、前記ガイド部材の内側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギ吸収装置。
3. 前記支持ベースは、互いに固定された摺動ベース及び底部ベースを有しており、
   前記ガイド部材は、前記摺動ベースに対して摺動可能である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギ吸収装置。
4. 前記摺動ベースには、当該摺動ベースに対して摺動するように前記ガイド部材を誘導するための誘導部材が設けられており、
   当該摺動ベースの前記誘導部材は、前記底部ベースを後方に貫いて延びている
   ことを特徴とする請求項３に記載のエネルギ吸収装置。
5. 剪断エネルギ吸収要素が、前記ガイド部材に前記摺動ベースの前記誘導部材を固定するべく、前記摺動ベースの前記誘導部材と前記ガイド部材との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載のエネルギ吸収装置。
6. 前記登り防止アセンブリは、更に、前記支持ベースの前記誘導部材の両側部の各々に位置付けされた横登り防止エネルギ吸収要素を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギ吸収装置。
7. 前記上登り防止エネルギ吸収要素の前端面は、前記横登り防止エネルギ吸収要素の前端面の前側に位置している
   ことを特徴とする請求項６に記載のエネルギ吸収装置。
8. 前記横登り防止エネルギ吸収要素は、前記支持ベース上に固定された横支持部材と、当該横支持部材に固定された横接続部材と、当該横接続部材を貫通して前記横支持部材内に入る横エネルギ吸収部材と、当該横エネルギ吸収部材の前端に固定された横登り防止部材と、を有している
   ことを特徴とする請求項６または７に記載のエネルギ吸収装置。
9. 車両先頭を有する鉄道車両であって、前記車両先頭の前端に請求項１乃至８のいずれかに記載のエネルギ吸収装置が設けられている
   ことを特徴とする鉄道車両。

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