铝合金防爬吸能装置及该高速动车防爬车系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及列车运行安全被动防护领域，具体涉及一种用于高速动车组或城市轨道车辆的碰撞冲击中的防爬车装置。
【背景技术】
[0002]近年来，列车被动防护受到业内外关注，车辆运行安全被越来越多的人们所重视。其中，列车的安全应从两部分进行考虑，即:主动防护和被动防护。主动防护包括列车网络及列车控制技术、合理健全的铁路信号及报警系统、铁路限界安全防护等措施，目的是通过管理来实现列车线路运行安全。被动防护主要从列车本身去考虑，其目的是保证在所有主动安全保护措施失效的情况下，车辆被动安全保护措施应为乘客提供最后一道保护，最大限度地保证司乘人员的生存、逃生空间以及司乘人员的安全。
[0003]根据世界铁路严重事故的统计资料发现，造成重大人员伤亡的火车事故中碰撞事故占到了 56%，迄今为止，碰撞仍然是列车面临的主要事故风险之一。尽管世界各国采用了先进的通信信号系统、调度控制等主动防护技术来规避列车碰撞事故的发生，但是列车碰撞事故还是无法完全避免，1997年以来，世界上仅客运列车发生的严重撞车事故就有36起，造成1259人罹难，3069多人受伤。
[0004]为了避免以上碰撞事故的发生，美国、欧洲等国家均对列车的被动防护设计进行了研宄。其中，美国联邦铁路委员会(FRA)启动了“高速客运列车系统安全性”项目研宄，碰撞安全性作为项目的一部分，总体目标是改进客车设备的耐撞性。欧洲各国合作进行了有关铁路碰撞安全性的项目，研宄项目瞄准车辆的安全性，从能量吸收、生存空间完整性、车辆碰撞界面的结构元件(主要指车钩和防爬器)以及脱轨保护4个方面进行深入研宄，其中SNCF(法国国铁)根据1982年?1992年10年间引起乘员严重伤亡的碰撞事故资料得到了 2个结论，其中结论之一即一列车“爬上”另外一列车的追尾事故中乘员死亡占据总死亡数80%;由此可知，爬车现象在列车碰撞过程中是一种比较常见的现象，同时也是研宄被动安全设计人员必须考虑的问题之一。同时，法国进行了大量的吸能部件(端部底架、防爬装置)撞击试验，结合数值分析提出了防爬装置、人体承受减速度等耐冲击吸能车体设计指标及要求。在此基础上设计了耐冲击吸能客车样车，该样车设有假人、防爬装置，对成组样车进行了在线实车撞击试验，防爬装置及车体能量吸收结构的性能已经为全尺寸试验所证实。
[0005]国内关于碰撞的研宄起步较晚，随着中国高铁数量在近些年的快速增长，车辆的安全性能也同样被大众所关注。目前，国内关于列车碰撞研宄主要通过仿真分析解决碰撞问题，相对缺少对列车整车碰撞动力学的深入研宄，技术向工程的转化程度相对较低，并且与发达国家存在一定差距。
[0006]列车碰撞问题的研宄于上世纪80年代后期正式开展。英国是世界上最早开始进行列车碰撞研宄的国家。美国联邦铁路委员会(FRA)也启动了“高速客运列车系统安全性”项目研宄。法国和德国同样对结构耐撞性做出了大量研宄。
[0007]鉴于此提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是为目前高速动车组或者城轨车辆提供一种铝合金防爬吸能装置及该高速动车防爬车系统，其具备较好的能量吸收能力，优秀的防爬性能，同时，该防爬吸能装置达到轻量化的目的。通过增加结构诱导设计，使该防爬吸能装置在冲击过程中通过一种合理的方式稳定压缩变形。通过增加防爬导向装置，使该结构在压缩过程中具备一定的抗偏载能力。车辆端部通过安装该防爬吸能装置，在吸收能量的基础上有效防止爬车现象。
[0009]为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种铝合金防爬吸能装置，包括导向装置、多孔吸能型材件、防爬齿、吸能型材第一端板、吸能型材第二端板，具体地，
[0011]多孔吸能型材件设于吸能型材第一端板、吸能型材第二端板之间；吸能型材第一端板外侧设有防爬齿，所述的防爬齿一端固定于第一端板，另一端开放，用于与另一个铝合金防爬吸能装置的防爬齿啮合；吸能型材第二端板另一侧设有导向装置，导向装置一端穿过第二端板、第一端板固定在防爬齿的内侧上，另一端开放；
[0012]所述的导向装置为长条形结构；
[0013]所述的多孔吸能型材件采用铝合金材料拉制成形，包括多个均布的六边形长通孔，各个长通孔之间存有间隙，每个通孔依次通过条形拉丝进行连接，每个长通孔的轴线垂直于第一、第二端板，导向装置贯穿多孔吸能型材件；
[0014]所述的防爬齿的开放端包括规则的多个齿。
[0015]进一步地，所述的防爬齿的齿为长条形齿，长条形的方向为水平，并垂直与多孔的轴线方向；防爬齿本体为板形结构，防爬齿与第一端板固定的一端的端面与第一端板端面贴合并固定。
[0016]进一步地，所述的多孔吸能型材件为连续拉制一次成型；多孔吸能型材件与第一端板之间留有空隙。
[0017]进一步地，所述的多孔吸能型材的所采用的材料，材料延伸率大于等于10% ;所述的多孔吸能型材件的结构的静压缩率大于65% ;所述的多孔吸能型材件的材料屈服强度不小于80Mpa。
[0018]进一步地，所述的多孔吸能型材件设有9个均布的六边形长通孔，按照9宫格形式排列，中间的孔与其上、下的孔连接，位于中间的上排、下排的孔分别与其相邻的3个孔连接；两边的孔均与各自相邻的2个孔连接；导向装置包括两件相同的长条件，两个工字形长条件分别穿过9个孔中间形成的两个竖直空间。
[0019]进一步地，所述的导向装置的断面为工字形，即工字梁。
[0020]进一步地，所述的多孔吸能型材件的孔结构的壁厚在3mm?7mm之间，从断面上测量，型材壁厚保持一致；所述的多孔吸能型材件的端部开设有圆孔或方孔。
[0021]进一步地，导向装置的材料采用碳钢，每根工字梁承载力为50kN;防爬齿材料为碳钢，防爬齿的齿高不小于1mm ;防爬齿设有倒角；吸能型材第一、第二端板的材料为6系销合金板材；吸能型材第一端板厚度为8mm?12_ ;吸能型材第二端板的板材厚度为10?30mm ;装置沿轴线方向的长度尺寸为500mm?1000mm。
[0022]一种高速动车防爬车系统，采用上述铝合金防爬吸能装置，将两对铝合金防爬吸能装置装在两段车体之间，其中每对中的两个铝合金防爬吸能装置的防爬齿互相啮合。
[0023]本实用新型的防爬吸能装置具备两方面的功能，及能量吸收作用和防偏防爬作用。防爬齿、防偏爬导向装置采用碳钢，其中，防爬齿与导向装置固连。所述的多孔吸能型材、吸能型材前第二端板采用铝合金，两者之间通过焊接方式进行连接。组焊好的吸能型材件通过螺栓与防爬齿进行连接。以上结构的稳定有序变形保证了列车在发生碰撞时可以吸收巨大的冲击动能，保证司乘空间的安全，同时能够有效的防止列车在碰撞中爬车现象的发生。采用本实用新型所述的技术方案后，结构合理、安全可靠、实现轻量化的目标。
【附图说明】
[0024]图1本实用新型的防爬吸能装置立体图；
[0025]图2本实用新型的防爬吸能装置的多孔吸能型材件的截面图；
[0026]图3本实用新型的防爬吸能装置主视图；
[0027]图4为图3的俯视图；
[0028]图5位图3的左视图；
[0029]图6本实用新型的防爬吸能装置在列车中的安装位置主视示意图；
[0030]图7本实用新型的防爬吸能装置在列车中的安装位置俯视示意图。
【具体实施方式】
[0031]现结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地说明:
[0032]如图所示，1.防爬齿；2.导向装置；3.多孔吸能型材件；4.吸能型材第一端板；5.吸能型材第二端板。
[0033]防爬吸能装置包括防爬齿、导向装置、多孔吸能型材件、吸能型材第一端板、吸能型材第二端板五部分。防爬齿一端固定于第一端板，另一端开放；吸能型材第二端板另一侧设有导向装置，导向装置一端穿过第二端板、第一端板固定在防爬齿内侧上，另一端开放；导向装置为长条形结构；所述的多孔吸能型材件采用铝合金材料拉制成形，包括多个均布的六边形长通孔，各个长通孔之间存有间隙，每个通孔依次通过条形拉丝进行连接，每个长通孔的轴线垂直于第一、第二端板，导向装置贯穿多孔吸能型材件的中部而固定在防爬齿上；防爬齿的开放端包括规则的多个齿，齿为长条形齿，长条形的方向为水平，并垂直于多孔的轴线方向；防爬齿本体为板形结构，防爬齿与第一端板固定的一端的端面与第一端板重合固定。
[0034]多孔吸能型材件的孔结构的壁厚在3mm?7mm之间，从断面上测量，型材壁厚保持一致；所述的多孔吸能型材件的端部开设有圆孔或方孔。
[0035]导向装置的材料采用碳钢，每根工字梁承载力约为50kN ;防爬齿材料为碳钢，防爬齿的齿高不小于10_;防爬齿设有倒角。
[0036]所述的防爬吸能装置所用材料主要有两种:铝合金和碳钢。
[0037]所述I号件防爬齿结构主要是碳钢件。其防爬齿顶已倒角，便于两防爬器接触时可以相互嵌入以达到互锁的目的。
[0038]所述2号件导向装置的个数为2，其一端与防爬齿连接，另一端处于自由状态。
[0039]所述2号件导向装置的断面为“工”字梁。
[0040]多孔吸能型材件的所采用的材料，材料延伸率大于等于10% ;所述的多孔吸能型材件的结构的静压缩率大于65% ;所述的多孔吸能型材件的材料屈服强度不小于SOMpa ;承担吸能功能的3号件多孔吸能型材