一种轨道车辆前端结构制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道车辆前端结构。所述车辆前端结构包括车体本体、底架前端结构、司机室骨架和防爬器；所述底架前端结构包括司机室地板面，车钩支撑梁，车钩安装横梁和车钩前撑梁；所述司机室地板面的前端具有防撞墙，所述防爬器固定在防撞墙的前端；所述司机室骨架包括A柱，B柱与司机室侧梁；所述车辆从前端向后依次划分为钩缓系统吸能区、防爬器吸能区、车体一级变形吸能区、车体二级变形吸能区以及车体本体；当车辆发生碰撞时，所述钩缓系统吸能区、防爬器吸能区、车体一级变形吸能区、车体二级变形吸能区依次发生变形吸能。本发明专利技术可以最大程度地保障司机在事故发生时的生存空间。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆前端结构
本专利技术涉及一种轨道车辆前端结构，属于轨道车辆

技术介绍
铁道车辆最重要的使命是保证司乘人员的安全。列车前端通常会设置带吸能功能的防爬装置可显著改善轨道车辆在发生碰撞时的变形吸能特性。为了有效防止撞车时列车相互攀爬，防爬器还需具备优异的抗垂弯能力，所以防爬器通常会设置垂向刚度很大的导向机构来保证防爬性能。该导向机构能确保防爬器在撞车时稳定地后退，并引导吸能元件正常发挥变形吸能功能，最终使列车以稳定地、可控地、有序发生变形，使乘客受到的冲击力最小化，以降低车中人员损伤的可能性。轨道车辆耐碰撞设计主要以EN15227标准进行评估，该标准对不同类型的车辆进行了定义，并对不同类型的车辆规定了相应的碰撞场景。比如地铁列车耐碰撞设计符合性主要以EN15227标准定义的C-II类车辆进行评估，即相同两列AW0列车以25km/h相对速度对撞场景下，在乘客生存空间允许车体发生一定的塑性变形。因此在设计时，部分车辆仅以满足25km/h相对速度对撞来进行评价。导致了部分地铁列车前端通常只设置了车钩、防爬吸能装置用于碰撞吸能，并没有考虑在车体前端设置较大能量的变形吸能区，甚至部分列车的司机室骨架结构占用了防爬器正常的吸能行程(如JP2004268694专利方案底架前端横梁距离防爬器前端的防爬齿过近)，扰乱了碰撞过程中有序地变形吸能。JP2004268694提供的列车前端结构，防爬器安装座与前端防撞墙呈上下独立布置，防爬器尚未完全压溃，车体可变形区便参与吸能，重复受力会给车体撞击带来较大波动，这正是本专利技术需要解决的问题。JP2004268694尤其是对于速度较低时的碰撞事故，本可由防爬器完全吸收能量，碰撞后仅更换防爬器即可，但此结构防爬器还没完全吸收能量，车体司机室便发生变形，维护难和成本度更大，失去了将防爬器设置为独立的、可拆卸式的意义。实际上列车相撞速度往往不止标准规定的大小，比如地铁列车也不时出现了30km/h以上速度的碰撞，此时传统的单纯依靠车钩、防爬器等专用的吸能元件已不能完全满足吸能要求，需要车体也吸收一部分能量。如CN201610771803专利考虑了在司机室除了防爬器外，另外专门设置了车体变形吸能区。该方案将车头划分为纵向载荷强度呈梯度递减的安全区、次要变形区和主要变形区的耐碰撞车体设计方案，该方案将底架二级止档、司机室上框架和司机室门立柱、车钩安装板布置在同一截面上并形成环状结构，以抵抗前方结构的碰撞变形。但该方案局限性较大，因为相当部分轨道车辆的底架止档、司机室上框架和司机室门立柱、车钩安装板很难布置在同一截面上并形成环状结构，而且该结构车体变形区仅限于车钩安装板的前方，没有将后方的空间也充分利用起来，以吸收更多的碰撞动能。CN201080063563公开了一种用于轨道车辆的碰撞模块，其包括碰撞元件、横向型材、连接板等部件，其中横向型材为板状型材，包括三角形、梯形、孔型材，碰撞元件设置在两块连接板之间，该专利的碰撞吸能元件和横向型材在空间上属于并联关系，且该模块与车体主结构焊接为一体，不可拆卸。CN201310505736公开了一种耐碰撞铝合金头车底架前端结构，车体设置了安全区和司机室变形区，司机室变形区下方设置了由安装板、地板、边梁和端部斜筋组成的箱型结构，用于安装防爬器。该方案解决了防爬器的安装，以及在防爬器安装面前端设置了变形区，并没有涉及防爬器安装面后面的变形吸能区的设置，吸能量有限。CN201810848240公开了一种轨道车辆的司机室及轨道车辆，司机室为可拆卸式；防爬齿，底架背板、前端板和两个侧边梁共同围成的容置空间内具有吸能结构，窗侧立梁、窗下横梁以及窗下侧梁上均具有向司机室的外部凸出的折弯处，折弯处形成为骨架结构压溃变形的预设变形点；底架设有横截面渐变的吸能梁，并在串联状布置的吸能梁之间设有过渡板。该方案没有设立可拆卸式防爬器，防爬齿直接固定在底架前端结构上，也没设置专门的垂向抗弯装置。此外，包括上述专利方案在内的大多数轨道列车没有考虑更高碰撞速度下对司机的保护。当列车撞击能量更大时，车体前端变形会更大，司机室骨架及司机台等设备会在碰撞过程中向后移动，侵占司机生存空间，最终危害司机的安全。急需设计一种更合理的前端结构，既能最大程度吸收碰撞能量，又能有效保证司机的生存空间，提供列车的碰撞安全性能。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种轨道车辆前端结构，该车辆前端结构至少可以解决下列技术问题中的一个：1)列车车体碰撞吸能能力不够大；2)司机室骨架分布位置不合理和生根位置受限问题；3)碰撞速度较高时司机室座椅前方生存空间不够；4)车体前端多级变形区压溃塑性铰长度空间的利用。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种轨道车辆前端结构，包括车体本体、底架前端结构、司机室骨架和防爬器；所述底架前端结构为车体本体底架部分的延伸，司机室骨架位于底架前端结构的上方，且司机室骨架的后端与车体本体固定相连；所述底架前端结构位于司机工作区域，且底架前端结构与司机室骨架组成相对独立的空间；其结构特点是：所述底架前端结构包括司机室地板面，位于司机室地板面下方的车钩支撑梁，车钩安装横梁和车钩前撑梁；所述司机室地板面的前端具有防撞墙，所述防爬器固定在防撞墙的前端；所述司机室骨架位于司机室地板面上方，该司机室骨架包括位于中间的A柱，位于两侧的B柱以及用于连接A柱和B柱，以及连接B柱与车体本体的司机室侧梁；所述车辆从前端向后依次划分为钩缓系统吸能区、防爬器吸能区、车体一级变形吸能区、车体二级变形吸能区以及车体本体；所述钩缓系统吸能区在防爬器前方，主要为钩缓系统的工作区间；所述防爬器吸能区为防爬器安装区间，该防爬器的安装区间长度为防爬器有效吸能行程与防爬器塑性铰区之和；所述A柱与底架前端结构连接部位设置在防爬器塑性铰区；所述车体一级变形吸能区和车体二级变形吸能区位于防撞墙之后、车体本体之前，该车体一级变形吸能区和车体二级变形吸能区的区间长度包括车体一级变形吸能区有效吸能行程、车体二级变形吸能区有效吸能行程，以及车体变形吸能塑性铰区；所述B柱与底架前端结构连接部位设置在车体变形吸能塑性铰区；当车辆发生碰撞时，所述钩缓系统吸能区、防爬器吸能区、车体一级变形吸能区、车体二级变形吸能区依次发生变形吸能。由此，本专利技术的列车前端结构包括车体本体、底架前端结构、司机室骨架、防爬器以及司机座椅、司机台结构。车体本体包括底架本体、侧墙、车顶。底架前端设置防撞墙、底架两级变形吸能区以及车钩安装梁。自带导向机构的吸能防爬器安装在防撞墙上，吸能防爬器和底架变形吸能区采用串联式分别位于防撞墙的前后端；底架前端结构设置防撞墙、塑性铰区和两级变形吸能区，司机座椅位于两级车体变形吸能区之间的塑性铰区，且司机座椅固定装置下方设有止档板，止档板上的导向孔与防爬器导向机构后退轨迹重合；在防撞墙上装有自带导向机构的吸能防爬器，吸能防爬器和车体两级变形吸能区采用串联式。根据本专利技术的实施例，还可以对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道车辆前端结构，包括车体本体(1)、底架前端结构(2)、司机室骨架(3)和防爬器(4)；所述底架前端结构(2)为车体本体(1)底架部分的延伸，司机室骨架(3)位于底架前端结构(2)的上方，且司机室骨架(3)的后端与车体本体(1)固定相连；/n所述底架前端结构(2)位于司机工作区域，且底架前端结构(2)与司机室骨架(3)组成相对独立的空间；其特征在于：/n所述底架前端结构(2)包括司机室地板面，位于司机室地板面下方的车钩支撑梁(25)，车钩安装横梁(26)和车钩前撑梁(27)；所述司机室地板面的前端具有防撞墙(21)，所述防爬器(4)固定在防撞墙(21)的前端；/n所述司机室骨架(3)位于司机室地板面上方，该司机室骨架(3)包括位于中间的A柱(31)，位于两侧的B柱(32)以及用于连接A柱(31)和B柱(32)，以及连接B柱(32)与车体本体(1)的司机室侧梁(33)；/n所述车辆从前端向后依次划分为钩缓系统吸能区(A)、防爬器吸能区(B)、车体一级变形吸能区(C1)、车体二级变形吸能区(C2)以及车体本体(1)；所述钩缓系统吸能区(A)在防爬器(4)前方，主要为钩缓系统(5)的工作区间；/n所述防爬器吸能区(B)为防爬器(4)安装区间，该防爬器(4)的安装区间长度为防爬器有效吸能行程(L1)与防爬器塑性铰区(La1)之和；/n所述A柱(31)与底架前端结构(2)连接部位设置在防爬器塑性铰区(La1)；所述车体一级变形吸能区(C1)和车体二级变形吸能区(C2)位于防撞墙(21)之后、车体本体(1)之前，该车体一级变形吸能区(C1)和车体二级变形吸能区(C2)的区间长度包括车体一级变形吸能区有效吸能行程(L2)、车体二级变形吸能区有效吸能行程(L3)，以及车体变形吸能塑性铰区(La2)；所述B柱(32)与底架前端结构(2)连接部位设置在车体变形吸能塑性铰区(La2)；/n当车辆发生碰撞时，所述钩缓系统吸能区(A)、防爬器吸能区(B)、车体一级变形吸能区(C1)、车体二级变形吸能区(C2)依次发生变形吸能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆前端结构，包括车体本体(1)、底架前端结构(2)、司机室骨架(3)和防爬器(4)；所述底架前端结构(2)为车体本体(1)底架部分的延伸，司机室骨架(3)位于底架前端结构(2)的上方，且司机室骨架(3)的后端与车体本体(1)固定相连；
所述底架前端结构(2)位于司机工作区域，且底架前端结构(2)与司机室骨架(3)组成相对独立的空间；其特征在于：
所述底架前端结构(2)包括司机室地板面，位于司机室地板面下方的车钩支撑梁(25)，车钩安装横梁(26)和车钩前撑梁(27)；所述司机室地板面的前端具有防撞墙(21)，所述防爬器(4)固定在防撞墙(21)的前端；
所述司机室骨架(3)位于司机室地板面上方，该司机室骨架(3)包括位于中间的A柱(31)，位于两侧的B柱(32)以及用于连接A柱(31)和B柱(32)，以及连接B柱(32)与车体本体(1)的司机室侧梁(33)；
所述车辆从前端向后依次划分为钩缓系统吸能区(A)、防爬器吸能区(B)、车体一级变形吸能区(C1)、车体二级变形吸能区(C2)以及车体本体(1)；所述钩缓系统吸能区(A)在防爬器(4)前方，主要为钩缓系统(5)的工作区间；
所述防爬器吸能区(B)为防爬器(4)安装区间，该防爬器(4)的安装区间长度为防爬器有效吸能行程(L1)与防爬器塑性铰区(La1)之和；
所述A柱(31)与底架前端结构(2)连接部位设置在防爬器塑性铰区(La1)；所述车体一级变形吸能区(C1)和车体二级变形吸能区(C2)位于防撞墙(21)之后、车体本体(1)之前，该车体一级变形吸能区(C1)和车体二级变形吸能区(C2)的区间长度包括车体一级变形吸能区有效吸能行程(L2)、车体二级变形吸能区有效吸能行程(L3)，以及车体变形吸能塑性铰区(La2)；所述B柱(32)与底架前端结构(2)连接部位设置在车体变形吸能塑性铰区(La2)；
当车辆发生碰撞时，所述钩缓系统吸能区(A)、防爬器吸能区(B)、车体一级变形吸能区(C1)、车体二级变形吸能区(C2)依次发生变形吸能。


2.根据权利要求1所述的轨道车辆前端结构，其特征在于，所述司机室地板面主要由防撞墙(21)、波纹板一(22)、波纹过渡板(23)、波纹板二(24)组成；所述司机室骨架(3)的A柱(31)下方与防撞墙(21)相连；B柱(32)下方与波纹过渡板(23)相连；所述波纹过渡板(23)与车钩安装横梁(26)相连；优选所述防撞墙(21)、波纹板一(22)、波纹过渡板(23)、波纹板二(24)在纵向方向从车头到车端方向依次布置；优选防撞墙(21)和波纹过渡板(23)具有比波纹板一(22)、波纹板二(24)更好的刚度和强度，波纹板一(22)、波纹板二(24)为不均匀变截面型材，波纹板二(24)板厚、结构刚度设置比波纹板一(22)更大。


3.根据权利要求2所述的轨道车辆前端结构，其特征在于，所述司机室地板面上的操纵台(6)位于车体一级变形吸能区(C1)，在波纹过渡板(23)上方设有司机座椅(7)，在防撞墙(21)前端设有负刚度结构(8)，该负刚度结构(8)延伸至防爬器吸能区(B)，当负刚度结构(8)充分压溃变为负刚度结构压溃状态(8')时，刚好聚集在防爬器塑性铰区(La1)；优选所述负刚度结构(8)为负刚度蜂窝结构；更优选所述负刚度结构(8)采用尼龙或硅树脂材料制成。


4.根据权利要求3所述的轨道车辆前端结构，其特征在于，所述防爬器(4)包括防爬齿板(41)、导向机构(42)以及吸能元件(43)；所述司机座椅(7)位于车体一级变形吸能区(C1)和车体二级变形吸能区(C2)之间的塑性铰区，所述司机座椅(7)固定在座椅底座(71)上，该座椅底座(71)设有与车钩安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏柯，金希红，岳译新，陈希，罗烈华，帅纲要，朱卫，王虎高，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43