[发明专利]一种轨道车辆压溃式全向防爬器有效

专利信息
申请号: 202111081304.1 申请日: 2021-09-15
公开(公告)号: CN113734224B 公开(公告)日: 2023-01-13
发明(设计)人: 窦伟元;朱宇;张乐乐 申请(专利权)人: 北京交通大学
主分类号: B61F19/04 分类号: B61F19/04
代理公司: 北京王景林知识产权代理事务所(普通合伙) 11320 代理人: 王景林;任秀英
地址: 100044*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 轨道 车辆 压溃式 全向 防爬器
【说明书】:

一种全向防爬器,该防爬器具有防爬齿板,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式变截面结构,而底部啮合段具有柱状等截面结构;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。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多孔特征的二维横截面管壁;和/或,防爬器装配体以完全可拆卸的螺纹连接替换传统的焊接。根据本发明的全向防爬器,总能够实现自动对中,吸能效果得以大幅升级,全向防爬器的紧凑性、易用性、可替换性、可维修性均得以增强。

技术领域

本发明涉及一种列车防爬吸能装置,具体地,本发明涉及一种轨道车辆压溃式全向防爬器,属于轨道车辆被动安全技术领域。

背景技术

轨道车辆防爬器一般包括防爬装置和吸能装置。其安装于列车端部,发生碰撞时,车钩装置剪断后,相互撞击的两相邻车端的防爬器前端齿板首先发生啮合以限制两车的相对位移、防止发生爬车事故,并尽可能地将车辆限制在轨道上以保证相互撞击的车端沿车体纵向有序变形,有利于车辆多级吸能装置逐级发挥作用,以保护乘员的生命安全。

据信,列车碰撞时发生爬车事故要比不发生爬车事故的伤亡率高20倍。而防止列车相撞时发生爬车的最主要部件便是防爬器。随着轨道车辆运营时速不断提高,对防爬器的被动安全性能提出了更高的要求。

在现有技术中,轨道车辆防爬器的防爬装置前端多为呈矩形、梯形横向齿的防爬齿板。此类防爬齿板在列车相撞时只能防止列车垂向的位错,即防止爬车,而忽视了防爬器的吸能作用。

特别是,两相撞列车在振动、通过曲线或者蛇行运动碰撞时会产生垂向及非垂向偏差,尤其是非垂向偏差完全靠两相撞列车防爬齿板间的摩擦力进行约束。这会导致传统防爬器的防爬齿板受到非对心载荷,将产生一个较大的弯矩作用于吸能管上,使得吸能管发生整体屈曲失稳而非渐进屈曲,极大地降低了吸能管的吸能效率,且随着偏载的加剧甚至不能起到有效的防护作用。

现阶段,轨道车辆防爬器的吸能装置按变形模式可分为压溃式、膨胀式及切削式。吸能装置以薄壁结构压溃吸能最为普遍,但碰撞瞬间减速度峰值较大,易造成乘客在车内的二次碰撞,且横向刚度过小,易在非对心碰撞时发生轴向失稳。

一般地,结构的耐撞性能主要有如下关键评估指标:

1)比吸能(SEA),即结构单位质量所吸收的能量,吸收的能量越多,则吸能效果越好;

2)初始峰值力Fmax,较大的峰值力意味着乘客会承受较大的加速度冲击,应尽量减小或消除尖峰以降低乘客车内二次碰撞所受的伤害;

3)有效冲击力比(AE),即在有限的碰撞压缩位移下平均碰撞力与峰值力的比值。

轨道车辆防爬器作为列车分级吸能的重要组成部分,在要求其具备高比吸能的同时,应尽可能地降低初始峰值力。

CN204915710U提出了一种由棱台型防爬突齿、防爬凹齿及防爬防偏齿棋盘式对称排列的全向防爬齿板,其中防爬防偏齿的高度只有防爬突齿的一半。在两列车以垂直或水平初始偏置相撞时,突齿与凹齿错动后啮合,再通过防爬防偏齿进一步限位以试图实现全向防爬。但是,由于撞击偏差的不确定性,该全向防爬结构并不能始终很好地啮合。尤其是,当两防爬突齿的棱台顶面相接触时,突齿与凹齿的啮合并无引导作用;且撞击时垂直和水平偏置是同时存在的,当棱台型防爬突齿与防爬防偏齿恰好相对时,引导啮合更为困难,这会导致脱齿的概率增大。

CN110816579A提出了一种横向排布的锯形齿的全向防爬齿板,在发生碰撞时,锯形齿上的内凹槽会卡住两锯形齿间的设置较短的外凸齿,以实现全向防爬的目的。但该防爬装置存在无法引导对中啮合的问题,当列车通过曲线时(以一定倾角相撞),靠曲线内侧较短的外凸齿可能会被错开,导致最终啮合后吸能管所受非轴向偏差增大,发生整体屈曲,严重影响吸能效率;此外,内凹槽与外突齿啮合后仍存在垂向滑动,这些扰动也极大地影响了吸能装置的吸能效率。

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