一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统的制作方法

本发明涉及高速动车组技术领域，特别是涉及一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统。

背景技术：

当列车发生碰撞事故时，很大一部分撞击能量都是由头车的端部结构来吸收的，列车头车端部系统可稳定发挥吸能作用的结构长度越长，吸收的能量越多，撞击缓冲的时间就越长，列车乘客和车辆受到的伤害就越轻，列车的耐撞性能就越好。

然而，为提升高速动车组的气动性能，其司机室头型都设计成了流线型，因此高速动车组的头车端部需要设计为长细比头型，而这使得高速动车组车体的端部吸能区域设置难度加大，前端自动车钩、主吸能结构、防爬吸能装置、开闭机构、排障器以及其他设备的安装空间异常紧张。

现有技术中，一般都仅通过将前端自动车钩增加压馈管设计来吸收撞击产生的能量，但是前端自动车钩的吸能量是有限的，不能完全吸收列车碰撞产生的巨大能量，碰撞事故中，列车易产生爬车或脱轨的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提升高速动车组的端部吸能量，最大限度的降低碰撞事故中爬车或脱轨的风险，从而有效提高高速动车组的耐碰撞性能。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统，其包括司机室蒙皮、固定罩、活动罩、司机室骨架、前端自动车钩、开闭机构、主吸能结构、导向结构、车钩安装座、防爬吸能装置、气密墙和排障器；

所述固定罩和活动罩依次安装在所述司机室骨架的前端，所述前端自动车钩、开闭机构、主吸能结构、导向结构、车钩安装座、防爬吸能装置均设于所述气密墙和所述司机室骨架包覆的空间中，所述司机室蒙皮覆设于所述司机室骨架外；

所述前端自动车钩通过所述车钩安装座与所述主吸能结构固定连接，所述车钩安装座固定连接在所述主吸能结构的前端部，所述主吸能结构和所述导向结构固定连接在所述气密墙上，所述导向结构位于所述主吸能结构的两侧且与所述主吸能结构滑动连接，所述防爬吸能装置固定连接在所述主吸能结构上方的防爬器安装板上，所述开闭机构通过连接座与所述车钩安装座固定连接，所述排障器包括内部骨架和围设在内部骨架外围的排障板组件，所述排障板组件通过安装吊座安装于所述司机室骨架底部，所述内部骨架固定连接在所述气密墙上，所述排障器距离轨道上方留有距离。

其中，所述前端自动车钩设有缓冲器和后置压馈管。

其中，所述前端自动车钩的一端水平设于所述固定罩和活动罩内，所述前端自动车钩的另一端穿过所述开闭机构的中空部分。

其中，所述开闭机构通过若干剪切螺栓与所述车钩安装座下方固定的所述连接座连接。

其中，所述防爬吸能装置的前端设有防爬齿，所述开闭机构的上端位于所述防爬吸能装置的防爬齿下方。

其中，所述排障板组件与所述内部骨架相互独立，所述排障板组件通过设于所述内部骨架前端的多个螺栓连接。

其中，所述内部骨架包括框架和滑道，所述框架与滑道间设有若干剪切螺栓。

其中，所述车钩安装座采用中间厚两边薄的结构。

其中，所述主吸能结构采用挤压成型的整体五孔型材。

其中，所述主吸能结构的材质选择6008铝合金材料。

其中，所述司机室蒙皮及所述司机室骨架采用板梁结构，所述板梁结构包括交叉连接的纵向板梁和横向板梁，且在所述司机室骨架的纵向板梁前端开设若干缺口，缺口型式可以为v型或口型等。

其中，所述司机室蒙皮及所述司机室骨架的材质可以选择为铝合金5083-p-o，也可以选择玻璃钢、碳纤维或铝蜂窝等复合材料。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统，采用上述技术方案，通过对涉及结构进行合理的刚度匹配，将涉及吸能部件与高速动车组车体结构完全集成为一体，在正常运行及制动情况下，具有良好的纵向力传递性能，并能保持结构完整而不发生塑性变形；在一定速度下发生碰撞事故时，高速动车组头车最前端的活动罩首先发生碎裂，两车的前端自动车钩相互耦合连挂，前端自动车钩其自身具有一定的吸能作用，受到撞击后开始动作，完成初级吸能；当碰撞能量较大，前端自动车钩完全动作后仍有剩余碰撞能量时，所述主吸能结构变形即被触发，与所述前端自动车钩一起后退压缩变形参与吸能，完成二级吸能；若碰撞过程继续进行，碰撞界面后退至防爬吸能装置时，两车的防爬吸能装置透过司机室蒙皮及部分司机室骨架相互咬合，随后防爬吸能装置与主吸能结构一起后退变形吸能，完成三级吸能。从而提升了高速动车组的端部吸能量，最大限度的降低碰撞事故中爬车或脱轨的风险，从而有效提高了高速动车组的耐碰撞性能。

附图说明

图1为本发明一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统的内部结构示意图；

图2为本发明一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统的整体示意图；

图3为本发明中排障器的结构示意图；

图4为本发明中司机室骨架的结构示意图；

图中：1：前端自动车钩；2：开闭机构；3：防爬吸能装置；4：司机室蒙皮；5：主吸能结构；6：排障器；7：车钩安装座；8：导向结构；9：气密墙；10：司机室骨架；11：活动罩；12：固定罩；13：排障板组件；14：内部骨架；15：框架；16：滑道；17：横向板梁；18：纵向板梁；19:缺口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-2所示，为本发明提供的一种高速动车组耐碰撞头车车体端部系统，其包括司机室蒙皮4、固定罩12、活动罩11、司机室骨架10、前端自动车钩1、开闭机构2、主吸能结构5、导向结构8、车钩安装座7、防爬吸能装置3、气密墙9和排障器6；

所述固定罩12和活动罩11依次安装在所述司机室骨架10的前端，活动罩11和固定罩12选用编织纤维这一复合材料制成，碰撞过程中，该材料能够及时发生碎裂破坏，不会妨碍两辆列车的前端自动车钩1之间的成功连挂，所述前端自动车钩1、开闭机构2、主吸能结构5、导向结构8、车钩安装座7、防爬吸能装置3均设于所述气密墙9和所述司机室骨架10包覆的空间中，司机室蒙皮4及司机室骨架10的材料优选为铝合金5083-p-o，也可以选择玻璃钢、碳纤维或铝蜂窝等复合材料；具体地，司机室蒙皮及司机室骨架10采用板梁结构，如图4所示，板梁结构包括交叉连接的纵向板梁18和横向板梁17，且在司机室骨架10的纵向板梁18前端开设若干缺口19，缺口型式可以为v型或口型等；所述司机室蒙皮4覆设于所述司机室骨架10外，与司机室骨架10形成一体，通过将上述这些结构集合成为一个头车车体端部系统，实现了拥有流线型、长细比司机室头型的高速动车组的全包覆外形多级吸能协同结构，大大增加了头车车体前端吸能系统的吸能量，为高速列车乘客和车辆提供了有效保护；

进一步地，所述前端自动车钩1通过所述车钩安装座7与所述主吸能结构5固定连接，所述车钩安装座7固定连接在所述主吸能结构5的前端部，所述主吸能结构5和所述导向结构8固定连接在所述气密墙9上，所述导向结构8位于所述主吸能结构5的两侧且与所述主吸能结构5滑动连接，所述防爬吸能装置3固定连接在所述主吸能结构5上方的防爬器安装板上，所述开闭机构2通过连接座与所述车钩安装座7固定连接，如图3所示，所述排障器6包括内部骨架14和围设在内部骨架14外围的排障板组件13，所述排障板组件13通过安装吊座安装于所述司机室骨架10底部，所述内部骨架14固定连接在所述气密墙9上，所述排障器6距离轨道上方留有安全距离，既要起到排障作用，也要避免与轨道干涉。本发明对上述涉及结构进行合理的刚度匹配，将涉及吸能部件与高速动车组车体结构集成为一体，在正常运行及制动情况下，具有良好的纵向力传递性能，并能保持结构完整而不发生塑性变形。在一定速度下发生碰撞事故时，高速动车组头车最前端的活动罩11首先发生碎裂，两车的前端自动车钩1相互耦合连挂，前端自动车钩1其自身具有一定的吸能作用，受到撞击后开始动作，完成初级吸能；当碰撞能量较大，前端自动车钩1完全动作后仍有剩余碰撞能量时，所述主吸能结构5变形即被触发，与所述前端自动车钩1一起后退压缩变形参与吸能，完成二级吸能；若碰撞过程继续进行，碰撞界面后退至防爬吸能装置3时，两车的防爬吸能装置3透过司机室蒙皮4及部分司机室骨架10相互咬合，随后防爬吸能装置3与主吸能结构5一起后退变形吸能，完成三级吸能。从而提升了高速动车组的端部吸能量，最大限度的降低碰撞事故中爬车或脱轨的风险，从而有效提高了高速动车组的耐碰撞性能。

具体地，所述前端自动车钩1设有缓冲器和后置压馈管，以保证能够压缩变形，参与吸能。

本发明的实施例中，所述前端自动车钩1的一端水平设于所述固定罩12和活动罩11内，所述前端自动车钩1的另一端穿过所述开闭机构2的中空部分，与开闭机构2相互独立。

本发明的实施例中，所述开闭机构2通过若干剪切螺栓与所述车钩安装座7下方固定的所述连接座连接；碰撞过程中，在冲击力的作用下，剪切螺栓会被剪断，即碰撞过程中，开闭机构2可以顺利后退，不会妨碍前端自动车钩1及防爬吸能装置3的正常动作。

本发明的实施例中，所述防爬吸能装置3的前端设有防爬齿，所述开闭机构2的上端位于所述防爬吸能装置3的防爬齿下方，即开闭机构2与防爬吸能装置3间不存在干涉关系，防爬吸能装置3的吸能方式可以是刨削式吸能，可以是膨胀式吸能，也可以是径缩式吸能，总之，只要是后退式吸能设计即可。

本发明的实施例中，排障器6的排障板组件13是通过排除线路上可能存在的障碍物来避免发生意外事故的安全防护装置，排障器6的排障板组件13需设计为前端弱刚度，后端强刚度结构，出于降低排障板组件13前端结构刚度的考虑，可以在排障板组件13前端横筋的某一断面预制一定的减载缺陷，例如开圆孔或方孔；所述排障器6的排障板组件13与所述排障器6的内部骨架14相互独立，所述排障器6的排障板组件13通过设于所述排障器6的内部骨架14前端的多个螺栓连接。具体地，如图3所示，所述排障器的内部骨架14包括框架15和滑道16，所述框架15与滑道16间设有若干剪切螺栓；碰撞过程中，在冲击力的作用下，剪切螺栓会被剪断，排障板组件13推着内部骨架14的框架15沿着内部骨架14的滑道16顺利后退，不会妨碍前端自动车钩的正常动作。

本发明的实施例中，所述车钩安装座7采用中间厚两边薄的结构，保证其在碰撞过程中仍具有足够的强度和刚度，不会发生塑性弯曲变形。

本发明的实施例中，所述主吸能结构5为承载式吸能结构，需具有合理的强度和刚度，确保在正常运行及制动情况下，具有良好的纵向力传递性能，不会发生任何塑性变形；而在碰撞事故发生时，在某一设定力级的冲击作用下，压缩变形能够迅速被触发，从而吸收碰撞所产生的能量，可以采用任意吸能方式包括挤胀、皱褶等，管件形状可以包括圆形、方形、多胞等进行更换替代，优选采用挤压成型的整体五孔型材，该五孔型材以八边形管为基础，正六边形管间隔围绕在其四周；所述主吸能结构5的材质优选6008铝合金材料。

由以上实施例可以看出，本发明能够提升高速动车组的端部吸能量，最大限度的降低了碰撞事故中爬车或脱轨的风险，从而有效提高了高速动车组的耐碰撞性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。