一种市域车辆防撞前端结构的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种市域车辆防撞前端结构。


背景技术：

2.市域动车组作为一种新型的轨道车辆，既具有地铁的大载客量优点，又具有高铁的高速安全运行的优点。由于高铁吸能机构体积较大、地铁吸能机构体积较小，均不适用于市域动车组。同时市域动车组的车头较为扁平，特别是司机室前端的空间结构较小，无法容纳体积较大或结构复杂的吸能装置，因此现有的市域动车组在发生碰撞时，吸能效果较差。


技术实现要素：

3.为解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种市域车辆防撞前端结构。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种市域车辆防撞前端结构，包括：车体前端和吸能装置；
5.所述车体前端，包括：端底架和司机室骨架；所述司机室骨架安装于所述端底架上；
6.所述吸能装置安装于所述端底架上；所述吸能装置，包括：车钩缓冲机构、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构；
7.所述车钩缓冲机构安装于所述端底架上，安装后的所述车钩缓冲机构位于所述端底架的中心；
8.所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构均安装于所述端底架上，且安装后的所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构位于所述车钩缓冲机构的两侧。
9.本实用新型上述第一方面提供的方案中，通过在车体前端设置端底架和安装于端底架上的车钩缓冲机构、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构，通过车钩缓冲机构中的缓冲器和压溃管吸收撞击力，通过第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构控制车辆脱离轨道；与相关技术中防撞吸能装置无法与市域轨道车辆的车体前端适配相比，利用三级吸能方式，当两列空载车辆速度不大于36km/h相撞时，最大的撞击力作用于两辆车头之间，利用车钩缓冲机构进行两次吸能,当车钩缓冲机构达到吸能极限后，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构利用形变吸收剩余能量，通过牺牲车体前端和自动启动多级吸能方式减小轨道车辆本体的损坏，避免车辆本体发生形变，提高了乘客的安全性和舒适度。
附图说明
10.为了更清楚地说明本实用新型实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
11.图1示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构去掉司机室头罩的内部结构示意图；
12.图2示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构安装司机室头罩后的示意图；
13.图3示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的端底架结构示意图；
14.图4示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的司机室骨架结构示意图；
15.图5示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的车钩缓冲机构结构示意图；
16.图6示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的结构示意图；
17.图7示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的左舱门与右舱门关闭状态示意图；
18.图8示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的左舱门和右舱门开启状态示意图；
19.图9示出了本实用新型实施例所提供的市域车辆防撞前端结构的左舱门与右舱门开启不同角度和车钩缓冲机构不同摆动角度的示意图。
20.图标：10、端底架；11、转轴；12、滑动体；13、左舱门运动轨迹；14、车钩缓冲机构左摆运动轨迹；15、缓冲器；16、车钩连挂面；17、司机室头罩；18、锥形鼻；19、左舱门；20、右舱门；21、车钩缓冲机构安装接口；22、防爬吸能安装口；23、第一安装口；24、第二安装口；25、左骨架；26、右骨架；27、前墙；28、车钩安装面；29、压溃管；30、轴承；31、防爬齿面；32、基座安装面；33、固定套件；34、右舱门运动轨迹；35、车钩缓冲机构右摆运动轨迹；36、车钩缓冲机构。
具体实施方式
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.市域动车组是一种新型的轨道车辆，既具有地铁车辆的大容量载客量、快速启停
等特点，又具有高速动车组的速度快和舒适性等优点。由于高速动车组的前端吸能机构重量大且成本较高，地铁的的前端吸能机构较小，同时，相较于城际铁路列车，市域轨道车辆的头型较为宽扁，车身整体较细。因此，作为主要吸能部件的司机室前端，市域轨道车辆的前端较为狭小，无法容纳体积重量较大的的吸能装置。同时，为了降低列车的空气阻力，车辆的前端还需要考虑遮盖前端车钩的开闭机构。
25.基于此，本实用新型以下实施例提出一种市域车辆防撞前端结构，参见图1所示的市域车辆防撞前端结构去掉司机室头罩的内部结构示意图，该前端结构，包括：车体前端和吸能装置；车体前端，包括：端底架10和司机室骨架；司机室骨架安装于端底架10上；吸能装置安装于端底架10上；吸能装置，包括：车钩缓冲机构36、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构；车钩缓冲机构36安装后于端底架10的中心；第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构均安装于端底架10上，且安装后的第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构位于车钩缓冲机构36的两侧。
26.具体地，该前端结构由车体前端和吸能装置两部分组成，吸能装置安装于端底架10的侧壁，司机室骨架安装于端底架10的顶部。当市域轨道车辆在行驶的过程中发生碰撞，车钩缓冲机构36受到撞击后开始压缩并向远离端底架10的方向产生一定的反弹力，以此减少市域轨道车辆本体受损，将撞击发生的危害限制在车体前端。第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的原理是通过发生有效可控的塑性变形来吸收列车发生碰撞时的冲击动能，从而提升乘车的安全性。同时，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构还可以避免车辆发生垂向偏移，降低发生爬车和倾覆的风险。
27.进一步地，参见图5所示的车钩缓冲机构结构示意图，车钩缓冲机构，依次包括：车钩、车钩连挂面16、缓冲器15、车钩安装面28和压溃管29；压溃管29的一端安装于端底架10的中心；缓冲器15安装于车钩安装面28远离压溃管29一端；缓冲器15与压溃管29在车钩安装面28处铰接；车钩安装于缓冲器15远离车钩安装面28的一端；车钩连挂面16固定在车钩远离缓冲器15的一端。
28.具体地，车钩是指轨道车辆两端的挂钩，其具有连结、牵引及缓冲的作用。车钩是用来实现轨道车辆之间的连挂，并使轨道车辆之间保持一定距离的车辆零部件。车钩安装面通过多个螺栓固定于端底架10上，车钩与车钩安装面28之间的缓冲器15通过轴承39与端底架10内部的压溃管29铰接。其中，压溃管29包括：膨胀管和加压管；膨胀管安装于端底架10的中心，加压管的一端套接于膨胀管上，加压管的另一端与缓冲器15铰接。特别地，压溃管29为后置式压溃管，压溃管29还包括：导向杆和导向槽，导向杆一端位于膨胀管内，另一端远离膨胀管延伸至加压管，导向槽位于加压管内，加压管可延导向杆和导向槽移动至膨胀管内。需注意，车钩缓冲机构26在最大受力值和行程范围内时，车钩缓冲机构26受压或受拉后的缓冲器15是可以复原的，而，压溃管29的吸能过程是塑性变形的过程，因此，压溃管29一旦触发便不可复原。缓冲器15即可以用来吸收轨道车辆正常连挂也可以用来吸收轨道车辆意外发生碰撞时的冲击能量，而，压溃管29只能用来吸收轨道车辆意外发生碰撞时的冲击能量。
29.具体缓冲过程为，轨道车辆在行驶过程中发生撞击时，车钩最先与障碍物接触，车钩撞击障碍物后受到阻力，车钩将阻力向后传递至缓冲器15，缓冲器15对部分撞击力进行吸能。当缓冲器15被压缩的行程大于最大吸能行程时，缓冲器15达到吸能极限无法继续吸
能。缓冲器15开始将受到的多余撞击力向后方的压溃管29传递；当压溃管29受到压力且压力值达到压溃管冲击力阈值时，加压管沿着导向杆向膨胀管内挤压，膨胀管受到挤压力后开始膨胀发生形变。轨道车辆依靠加压管与膨胀管之间的摩擦以及膨胀管向外膨胀产生的形变来消耗缓冲器15无法吸收的多余的车辆撞击力。上述缓冲器15包括但不限于弹性胶泥缓冲器或气液缓冲器。车钩缓冲机构36的压缩极限是缓冲器15的最大吸能行程与压溃管的最大吸能行程之和。特别地，缓冲器15的最大吸能行程为63mm，缓冲器15的最大阻抗力为800kn，缓冲器15的最大吸能量为40kn；压溃管29的稳态阻抗力为2200kn，压溃管29的最大吸能行程为600mm，压溃管29的最大吸能量为1320kj，车钩安装面28与车钩连挂面16之间的间距为1860mm。
30.再进一步地，参见图6所示的第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的结构示意图，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构，均分别包括：固定套件33、基座安装面32、滑动体12和防爬齿面31；端底架10两侧均设置有防爬吸能安装口22；固定套件33内设置固定腔室，固定套件33穿过防爬吸能安装口22延伸至端底架10内；基座安装面32固定在固定套件33上；基座安装面32上设置有安装接口；滑动体12的一端穿过安装接口后延伸至固定腔室内，滑动体12的另一端位于固定腔室外部；防爬齿面31设置在滑动体12位于固定腔室外部的一端。
31.具体地，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构对称安装于车钩缓冲机构36的两侧，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的固定套件33的基座安装面32与端底架10之间均通过多个螺栓实现固定。
32.具体防爬吸能过程为，轨道车辆在行驶过程中发生撞击，待车钩缓冲机构36吸能完毕后，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构开始参与对剩余撞击力的吸能。滑动体12受到压力后向固定腔室内移动，在移动的过程中不断对固定腔室内壁进行挤压，固定腔室发生变形。特别地，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构在吸能完毕后无法复原，固定腔室一旦受到挤压发生形变则不可逆，需要换新才可再次正常使用。需注意，第一防爬吸能机构与第二防爬吸能机构和车钩缓冲机构36之间为相互独立，相互之间没有实质性的触发机制。之所以车钩缓冲机构36达到压缩极限后，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构才开始工作，是因为缓冲器15的长度要大于滑动体12的长度。当轨道车辆发生撞击后，只有车钩缓冲机构36压缩到极限，滑动体12才能够与障碍物发生接触。特别地，防爬齿面31与基座安装面32之间的间距为500mm，防爬齿面31与车钩连挂面16之间的间距为900mm，防爬齿面31的尺寸为235mm*240mm，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的稳态阻抗力为1100kn,第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的最大吸能行程为400mm，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的最大吸能量为440kj；第一防爬吸能机构与第二防爬吸能机构之间的间距为1889mm，车钩安装面28与防爬吸能安装口22所在平面之间的距离为308mm。
33.更进一步地，参见图2所示的安装司机室头罩后的示意图，该前端结构，还包括：司机室头罩17和开闭机构；端底架10还设置有第一安装口23和第二安装口24；司机室头罩17套接于司机室骨架上；第一安装口23位于端底架10的顶部；第二安装口24位于端底架10的底部；开闭机构通过第一安装口23和第二安装口24固定于端底架10。其中，参见图7所示的左舱门与右舱门关闭状态示意图和参见图8所示的左舱门与右舱门开启状态示意图，开闭机构，包括：锥形鼻18、左舱门19、右舱门20、转轴11；锥形鼻18固定在端底架10上，锥形鼻18
的顶部安装有司机室头罩17；锥形鼻18内部设置有设备腔，吸能装置安装于设备腔内；设备腔内对称设置有转轴11；左舱门19与右舱门20分别安装在转轴11上，转轴11旋转，能够带动左舱门19与右舱门20处于打开状态或者闭合状态；在闭合状态下，左舱门19与右舱门20能够相互接触，覆盖开口。
34.具体地，锥形鼻18安装于轨道车辆的前端，整体为流线型，有利于在轨道车辆行驶的过程中减少空气阻力。同时，在常态下车钩缓冲机构36、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构均隐藏在锥形鼻18内，在两列轨道车辆进行连挂时可以开启左舱门19和右舱门20，使车钩离开锥形鼻18内。在紧急情况时，左舱门19和右舱门20可直接撞碎，并不会影响车钩缓冲机构36、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的正常使用。特别地，左舱门19和右舱门20的材质优选为玻璃纤维，开闭机构中驱动转轴11旋转的方式为现有技术，因此不再重复阐述。左舱门19与右舱门20的运动半径均为750mm，参见图9所示的左舱门与右舱门开启不同角度和车钩缓冲机构不同摆动角度的示意图，车钩缓冲机构36可以通过轴承30进行左右摆动，并形成车钩缓冲机构左摆运动轨迹14和车钩缓冲机构右摆运动轨迹35；同时在启闭左舱门19和右舱门20的过程中会形成左舱门运动轨迹13和右舱门运动轨迹34。左舱门19和右舱门20的旋转中心间距为240mm，左舱门19和右舱门20与车钩连挂面16的间距均为395mm。
35.进一步地，参见图3所示的端底架结构示意图和参见图4所示的司机室骨架结构示意图，司机室骨架，包括：前墙27、左骨架25和右骨架26；前墙27安装于端底架10上；左骨架25和右骨架26分别焊接在前墙27的两侧。端底架10，包括：车钩缓冲机构安装接口21；缓冲器15和加压管在车钩缓冲机构安装接口21处铰接。端底架10，还包括：第一安装口23和第二安装口24；锥形鼻18分别通过第一安装口23和第二安装口24固定于端底架10。端底架10的最大压缩静载荷为1500kn，端底架10的最大拉伸静载荷为1000kn。
36.综上所述，通过在车体前端设置端底架10和安装于端底架10上的车钩缓冲机构36、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构，通过车钩缓冲机构36中的缓冲器15和压溃管29吸收撞击力，通过第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构控制车辆脱离轨道；与相关技术中防撞吸能装置无法与市域轨道车辆的车体前端适配相比，利用三级吸能方式，当两列空载车辆速度不大于36km/h相撞时，最大的撞击力作用于两辆车头之间，利用车钩缓冲机构36进行两次吸能,当车钩缓冲机构36达到吸能极限后，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构利用形变吸收剩余能量，通过牺牲车体前端和自动启动多级吸能方式减小轨道车辆本体的损坏，避免车辆本体发生形变，提高了乘客的安全性和舒适度。
37.以上所述，仅为本实用新型实施例的具体实施方式，但本实用新型实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。因此，本实用新型实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种市域车辆防撞前端结构，其特征在于，包括：车体前端和吸能装置；所述车体前端，包括：端底架和司机室骨架；所述司机室骨架安装于所述端底架上；所述吸能装置安装于所述端底架上；所述吸能装置，包括：车钩缓冲机构、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构；所述车钩缓冲机构安装于所述端底架上，安装后的所述车钩缓冲机构位于所述端底架的中心；所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构均安装于所述端底架上，且安装后的所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构位于所述车钩缓冲机构的两侧。2.根据权利要求1所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述车钩缓冲机构，包括：车钩、车钩连挂面、缓冲器、车钩安装面和压溃管；所述压溃管安装于所述端底架的中心；所述缓冲器安装于所述车钩安装面远离所述压溃管一端；所述缓冲器与所述压溃管铰接；所述车钩安装于所述缓冲器远离所述车钩安装面的一端；所述车钩连挂面固定在所述车钩远离缓冲器的一端；其中，所述缓冲器的最大吸能行程为63mm，缓冲器的最大阻抗力为800kn，缓冲器的最大吸能量为40kj；所述压溃管的稳态阻抗力为2200kn，压溃管的最大吸能行程为600mm，压溃管的最大吸能量为1320kj。3.根据权利要求2所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述压溃管，包括：膨胀管和加压管；所述膨胀管安装于所述端底架的中心，所述加压管的一端套接于所述膨胀管上，所述加压管的另一端与所述缓冲器铰接。4.根据权利要求2所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构，均分别包括：固定套件、基座安装面、滑动体和防爬齿面；所述端底架两侧均设置有防爬吸能安装口；所述固定套件内设置固定腔室，所述固定套件穿过所述防爬吸能安装口延伸至所述端底架内；所述基座安装面位于所述固定套件上；所述基座安装面上设置有安装接口；所述滑动体的一端穿过所述安装接口后延伸至所述固定腔室内，所述滑动体的另一端位于所述固定腔室外部；所述防爬齿面设置在所述滑动体位于所述固定腔室外部的一端。5.根据权利要求1所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述司机室骨架，包括：前墙、左骨架和右骨架；所述前墙安装于所述端底架上；所述左骨架和所述右骨架分别焊接在所述前墙的两侧。6.根据权利要求3所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述端底架，包括：车钩缓冲机构安装接口；所述缓冲器和所述加压管在所述车钩缓冲机构安装接口处铰接。
7.根据权利要求1所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述前端结构，还包括：司机室头罩和开闭机构；所述端底架还设置有第一安装口和第二安装口；所述司机室头罩套接于所述司机室骨架上；所述第一安装口位于所述端底架的顶部；所述第二安装口位于所述端底架的底部；所述开闭机构通过所述第一安装口和所述第二安装口固定于所述端底架。8.根据权利要求7所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述开闭机构，包括：锥形鼻、左舱门、右舱门、转轴；所述锥形鼻固定在所述端底架上，所述锥形鼻的顶部安装有所述司机室头罩；所述锥形鼻内部形成有设备腔，所述吸能装置安装于所述设备腔内；所述设备腔的顶部与底部均对称设置有转轴；所述左舱门与所述右舱门分别安装在所述转轴上，所述转轴旋转，能够带动所述左舱门与所述右舱门处于打开状态或者闭合状态；在所述闭合状态下，所述左舱门与所述右舱门能够相互接触，覆盖所述开口；所述左舱门与右舱门延所述前端结构的中心线对称设置；其中，所述左舱门与右舱门的运动半径均为750mm，所述左舱门和右舱门的旋转中心间距为240mm，所述左舱门和右舱门与所述车钩连挂面的间距均为395mm。9.根据权利要求4所述的市域车辆防撞前端结构，其特征在于，所述车钩安装面与所述车钩连挂面之间的间距为1860mm，所述防爬齿面与所述基座安装面之间的间距为500mm，所述防爬齿面与所述车钩连挂面之间的间距为900mm，所述防爬齿面的尺寸为235mm*240mm，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的稳态阻抗力为1100kn,第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的最大吸能行程为400mm，第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构的最大吸能量为440kj；所述第一防爬吸能机构与所述第二防爬吸能机构之间的间距为1889mm，所述车钩安装面与所述防爬吸能安装口所在平面之间的距离为308mm，所述端底架的最大压缩静载荷为1500kn，端底架的最大拉伸静载荷为1000kn。

技术总结
本实用新型提供了一种市域车辆防撞前端结构，包括：车体前端和吸能装置；所述车体前端，包括：端底架和司机室骨架；所述司机室骨架安装于所述端底架上；所述吸能装置安装于所述端底架上；所述吸能装置，包括：车钩缓冲机构、第一防爬吸能机构和第二防爬吸能机构；所述车钩缓冲机构安装于所述端底架上，安装后的所述车钩缓冲机构位于所述端底架的中心；所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构均安装于所述端底架上，且安装后的所述第一防爬吸能机构和所述第二防爬吸能机构位于所述车钩缓冲机构的两侧。本实用新型通过牺牲车体前端和自动启动多级吸能方式减小轨道车辆本体的损坏，避免了车辆本体发生形变，提高了乘客的安全性和舒适度。全性和舒适度。全性和舒适度。


技术研发人员：陈旭 计梦男 王会娟 姚皓 武舒然 张小龙 李茁 方甄
受保护的技术使用者：北京轨道交通技术装备集团有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/10/20