[发明专利]一种轨道车辆压溃式全向防爬器

权利要求书

1.一种全向防爬器，该防爬器具有防爬齿板，其特征在于，该防爬齿板上设有棋盘式规则排布的防爬齿阵列；每个防爬齿设有顶部引导段和底部啮合段，顶部引导段具有锥形变截面结构，而底部啮合段具有柱状等截面结构，每个防爬齿成为“锥形头部+棱柱齿”的组合齿型的防爬结构，防爬齿的前端锥型齿部分起引导对中作用，棱柱部分起紧固啮合、传递撞击载荷作用；在每个防爬齿的左右两侧和上下两侧，设有用于容纳相撞防爬器的防爬齿的凹部，

全向防爬结构采用四棱锥-方柱型齿，防爬齿-凹槽交替地棋盘式布局的结构；

四棱锥型齿(1-2)的高度小于方柱型齿(1-1)的高度，且防爬齿(1-2；1-1)在安装板(1-4)上的投影面积小于防爬凹槽(1-3)在安装板(1-4)上的投影面积；

该防爬器具有吸能管，该吸能管的管壁截面具有大小、形状、密度都随机的一系列不规则多孔的管壁；

用于拉伸成立体吸能结构的所述管壁横截面由随机的、不同形状、不同大小、不同密度的胞元组成，且胞元的大小、数目、各胞元规则程度均通过参数调整进行结构刚度、耐撞性控制，以匹配不同车型、不同速度区间的吸能需求；胞元壁均平行于撞击方向，相比于三维泡沫铝结构，其变形更加充分，材料利用率也更高；

将该防爬器的吸能管由传统的简单截面实心管壁的圆管改为截面具有大小、形状、密度都随机的一系列不规则多孔特征的二维横截面管壁，该管壁通过三维建模“拉伸”方法轴向拉伸，形成三维薄壁吸能结构；

该一系列不规则孔是Voronoi结构，通过2D-Voronoi平面拉伸成吸能结构，Voronoi拉伸胞元分布的随机性和密度分别由参数进行控制，进而实现根据地铁、城轨、高速列车不同速度等级车辆发生碰撞时对结构耐撞性的防爬器吸能要求；

其中，吸能管为一种2D-Voronoi拉伸吸能结构，吸能管的生成步骤如下：

第一，确定n²(n0)个单位正方形中心坐标(xi,yi)，i∈(1,n)，n²即为二维泰森多边形种子数；

第二，对上述n²个种子施加任意方向的值为Δ的扰动，并得到扰动之后的新坐标(x'_i,y'_i)；

Δ值为两相邻胞元中种子的最小距离、2D-Voronoi结构胞元不规则度的参数的乘积来控制断面上胞元的分布；其中，两相邻胞元中种子的最小距离由n²个单位正方形所围成的总面积A和种子数n²决定；

第三，以新的坐标(x'_i,y'_i)为种子，生成2D-Voronoi结构，最后切割拉伸成吸能圆管”。

2.如权利要求1所述的全向防爬器，其特征在于，该防爬器具有防爬器装配体，以完全可拆卸的螺纹连接替换传统的焊接。

3.一种如权利要求1所述的全向防爬器的全向防爬方法，其特征在于，

在防爬齿板上设置阵列式的一系列实现“引导-啮合”的全向防爬齿，每个防爬齿为“锥形头部+棱柱齿”的组合齿型的防爬结构，防爬齿的前端锥型齿部分起引导对中作用，棱柱部分起紧固啮合、传递撞击载荷作用，

这样，即使两车在偏置工况下相撞，各防爬齿也能实现自动引导对中，啮合稳固，从而实现有效的防爬能力；该全向防爬齿板会在偏置方向产生一较大初始冲击力，该力在实际碰撞中可摆正车体并随着引导偏置量的增大而增大；偏置量为相撞时将防爬凸齿引导至另一防爬齿板凹槽的距离。

4.如权利要求3所述的全向防爬方法，其特征在于，关于按照防爬器的装配体，以完全可拆卸的螺纹连接替换传统的焊接。

5.如权利要求4所述的全向防爬方法，其特征在于，所述全向防爬结构采用四棱锥-方柱型齿，防爬齿-凹槽交替地棋盘式布局的结构。

6.如权利要求5所述的全向防爬方法，其特征在于，

一防爬器的防爬齿用于与另一防爬器的防爬凹槽相啮合，在两相撞列车的挤压作用下，限制互相位错，实现全向防爬；

即使两防爬器的防爬齿的四棱锥型齿点面接触或点点之间的不稳定的接触，随着列车碰撞的推进自动产生引导作用，引导四棱锥型防爬齿滑入相对防爬器的防爬凹槽内，这样，两防爬器的防爬齿及防爬凹槽总能够互相啮合，从而实现防全向错位的功能。