軌道車輛耐碰撞安全裝置的製作方法

2023-05-27 10:22:41

專利名稱：軌道車輛耐碰撞安全裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軌道車輛的安全裝置，尤其涉及一種可適用於高速列 車的耐碰撞安全裝置。
技術背景目前，軌道車輛多設有防撞裝置，以保證在遇到意外碰撞時，能避免 損失或儘可能降低損失。防撞裝置的結構設計及其材料組成對於防撞功能的實現十分關鍵。公開號為CN249930
公開日期為2002年7月10日的 中國實用新型專利公開了 一種磁懸浮列車防撞機構，該防撞機構由防撞牆 與車上緩衝裝置構成，用於低速磁浮列車安全停放，但其吸能量有限，也 無吸能指標。防撞箱是一種用於高速軌道車輛的吸能防撞裝置，通常由吸能箱、縱 梁和橫梁等幾部分組焊而成，其原理是通過橫梁和縱梁將撞擊載荷傳遞給 吸能箱後予以消耗，同時使結構在設定部位產生大變形以吸收撞擊動能， 從而在撞擊事故中保護乘員的安全。但是，經分析，發現這一類防撞箱往 往有以下幾方面的問題(1) 橫梁和縱梁及其連接強度較弱，難以承受較大障礙物相對撞擊的 作用力，以致當碰撞發生後，它們將較早就發生失效而無法傳遞縱向力；(2) 由於橫梁和縱向梁過早失效，吸收衝擊動能量不大；(3) 衝擊時作用力較大，不利於乘員的事故安全。近來有論文描述具有單方管、圓管狀或單箱狀的吸能防撞裝置，但此類裝置吸能量較小， 一般僅用於速度較低的城市軌道車輛(Markus Hecht. Influencing Factors at the Calculation of the Collision Pulse of a Regional Trainset. Prof. Dr.-ing. 6th International Symposium Passive Safety of Rail Vehicles-crashworthiness and Interior Design. Berlin, December 2006.)。 發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種軌道車輛耐碰撞安全裝置，通過 加強橫梁和縱梁及其連接的強度，避免傳力件的提前失效，從而增加和穩 定吸能性能。為了解決上述技術問題，本發明的軌道車輛耐碰撞安全裝置，包括前 橫梁、縱梁、副縱梁、主吸能箱和側吸能箱，所述縱梁的一端與前橫梁連 接，另一端與主吸能箱連接，所述副縱梁的一端與前橫梁連接，另一端與 側吸能箱連接，且該副縱梁位於所述縱梁的外側，所述前橫梁和縱梁為箱 型封閉梁，在該前橫梁和縱梁的交接處設有焊接加強板，且所述縱梁側面 挖有數個孔。本發明的軌道車輛耐碰撞安全裝置，在高速運行、線路正面有障礙物與頭車相撞時，可達到以下指標(1) 吸收較大的撞擊動能，吸能量大於500KJ;(2) 衝擊力較小，縱向力峰值在達到上述吸能量時小於30KN，有利 於保護乘員安全；(3) 結構變形穩定，改善了撞擊性能，縱向行程大於530mm，同時，在達到上述指標參數情況下最大減速度小於22g，遠小於國際上提出的乘
員頭部傷害標準值；
(4)採用較成熟的技術，有效地降低了製造成本。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置的結構總平面圖2是本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置的前端局部結構放大三維圖3是本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置通過仿真獲得的吸能曲線圖4是本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置通過仿真獲得的加速度曲線圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置包括前橫梁1、縱梁2、 副縱梁3、主吸能箱4和側吸能箱5，所述縱梁2的一端與前橫梁1連接， 另一端與主吸能箱4連接，所述副縱梁3的一端與前橫梁1連接，另一端 與側吸能箱5連接，且該副縱梁3位於所述縱梁2的外側，所述前橫梁l 和縱梁2為箱型封閉梁，在該前橫梁1和縱梁2的交接處設有焊接加強板 6 (見圖2)，且所述縱梁2側面挖設有數個孔7，通過該孔7的作用使縱 梁變形有序，且增加變形距離，從而降低撞擊加速度。
本發明的耐碰撞安全裝置在主要結構梁和吸能箱內部結構有特色， 主要表現在以下幾方面(見圖2):
(1) 前橫梁和縱梁為箱型封閉梁。
(2) 橫梁與縱梁的交接處採用焊接加強板的措施，增加了橫梁與縱梁的連接強度。
(3) 在縱梁側面挖橢圓孔，從而在撞擊時易於形成"塑性鉸"，孔之 間應有適宜的間距，使結構在保持良好傳力性能的同時也增加了變形量， 減小了撞擊減速度。
(4) 採用新型鋁泡沫材料填充前橫梁和縱梁，以穩定結構的吸能性能。
(5) 主吸能箱和側吸能箱內都採用鋁管與隔板相結合的結構，結合
方式具體為:整個吸能箱內的空間由多層橫向與縱向的板組焊分隔成系列
盒式小箱，再在所述空的盒式小箱內放置由擠壓成管狀薄壁結構組成的模 塊，因中間主吸能箱吸能要求大一些，其盒式小箱內的模塊壁比兩側吸能 箱的模塊壁厚，該吸能箱的內部結構製造簡單、經濟，且有較佳的吸能性 能。
(6) 縱梁與吸能箱採用螺栓連接，便於受損部件的更換且不影響耐 撞擊性能。
在碰撞過程中，前橫梁首先承受車頭與障礙物之間的碰撞力，再通過 縱梁將該力傳遞到吸能箱，因而縱梁是主要的受力件。為了儘可能多地消 耗撞擊動能，本發明的耐碰撞安全裝置設計兩級吸能，第一級是由縱梁(包 括副縱梁)構成，縱梁設計為封閉箱型，內設填充材料，從而具有良好的 吸能特性和撞擊穩定性；第二級為吸能箱，能吸收更多的動能， 一般在嚴 重的碰撞時才起作用。
通過對本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置進行碰撞仿真，可以反映出其 良好的吸能效果及其他相關特性，尤其適用於高速磁浮列車。碰撞仿真的工況與條件是針對由於偶然因素線路上發生高度不大的障礙物，該障礙
物的質量為200公斤，碰撞速度為360公裡/小時，即100米/秒。由該碰 撞仿真獲得的吸能曲線如圖3所示，從圖3可知，本發明裝置在上述仿真 條件下，吸能量已接近500KJ，同時，由碰撞仿真獲得的加速度曲線如圖 4所示，從圖4可看出，本發明裝置的最大減速度小於22g。
通過碰撞仿真得到的數據表明，本發明軌道車輛耐碰撞安全裝置能達 到更好保護乘員安全的目標，其安全保護作用體現為(l)使結構在設定 部位產生大變形以吸收碰撞時發生的動能；(2)通過控制變形行程來減小 車輛減速度，使之控制在允許傷害值之內；(3)穩定的吸能性能。
權利要求
1.一種軌道車輛耐碰撞安全裝置，包括前橫梁、縱梁、副縱梁、主吸能箱和側吸能箱，所述縱梁的一端與前橫梁連接，另一端與主吸能箱連接，所述副縱梁的一端與前橫梁連接，另一端與側吸能箱連接，且該副縱梁位於所述縱梁的外側，其特徵在於，所述前橫梁和縱梁為箱型封閉梁，在該前橫梁和縱梁的交接處設有焊接加強板，且所述縱梁側面挖設有數個孔。
2. 如權利要求1所述的軌道車輛耐碰撞安全裝置，其特徵在於，所述 箱型封閉梁內充填有包括鋁泡沫材料的填充物質。
3. 如權利要求1所述的軌道車輛耐碰撞安全裝置，其特徵在於，所述 縱梁與主吸能箱通過螺栓連接。
4. 如權利要求1所述的軌道車輛耐碰撞安全裝置，其特徵在於，所述 主吸能箱和側吸能箱內的空間由多層橫向與縱向的板組焊分隔成數十個 盒式小箱，並在該盒式小箱內放置由管狀薄壁結構組成的模塊。
全文摘要
本發明涉及軌道車輛的安全裝置，公開了一種軌道車輛耐碰撞安全裝置，包括前橫梁、縱梁、副縱梁、主吸能箱和側吸能箱，所述縱梁的一端與前橫梁連接，另一端與主吸能箱連接，所述副縱梁的一端與前橫梁連接，另一端與側吸能箱連接，且該副縱梁位於所述縱梁的外側，所述前橫梁和縱梁為箱型封閉梁，在該前橫梁和縱梁的交接處設有焊接加強板，且所述縱梁側面挖設有數個孔。本發明的軌道車輛耐碰撞安全裝置，具有良好的吸能性能和撞擊穩定性，同時能降低車輛的撞擊加速度，更有效地保護乘員安全，特別適用於高速軌道列車。
文檔編號B61F1/10GK101289089SQ200710039579
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月18日 優先權日2007年4月18日
發明者王文斌, 趙洪倫 申請人:上海磁浮交通工程技術研究中心