一种轨道车辆防爬器的制作方法

本发明涉及轨道交通设备领域，尤其涉及一种轨道车辆防爬器。

背景技术：

轨道车辆作为我国客运的主要形式，其安全性尤为重要，为了保证轨道车辆的安全性，目前对轨道车辆采用了很多先进的主动防护技术，但仍然不能完全避免发生轨道车辆碰撞事故，威胁乘客的生命安全，因此在提高轨道车辆主动安全保护尽可能避免碰撞事故发生的同时，还要实现轨道车辆结构的被动安全保护，最大程度的降低事故发生时造成的损失。

防爬器是一种安装在轨道车辆车头前端实现轨道车辆结构被动安全保护的核心部件，其功能有两方面：一方面是轨道车辆在发生碰撞时，通过两辆轨道车辆防爬器前端的啮合齿相互啮合，阻止轨道车辆竖直方向的运动趋势，防止一辆轨道车辆竖直向上运动爬到另一辆轨道车辆上，避免造成轨道车辆爬跌、倾覆事故的发生；另一方面是吸收两辆轨道车辆发生正面碰撞时的碰撞动能，减小轨道车辆的变形，进而减少人员在碰撞事故中造成的伤害。

申请号：20111028330.0，申请名称：城市轨道防爬器的专利公开了一种防爬器，如图1所示，包括：防爬齿板1、前隔板2、后隔板3、泡沫填充管4、压溃控制孔5、箱体6和底座7，当发生车辆碰撞事故时，两辆车辆的城市轨道防爬器的防爬齿板1相互啮合，箱体6被压缩并沿着设置在箱体6上的压溃控制孔5预设的压溃模式发生结构压溃变形，通过箱体6压溃变形实现碰撞动能的吸收，但是箱体6进行的压溃变形往往是箱体6的弯折变形甚至折断变形，因此压溃变形吸能后箱体6的完整性发生了破坏，纵向的强度、刚度减小，难以承受竖直方向的外力，也就是难以阻止碰撞后的车辆竖直向上运动，进而也就无法起到防爬器防爬的功能。

申请号：201020274688.x，申请名称：一种城市轨道交通车辆用压溃式吸能防爬器，如图2所示，包括：本体，本体由吸能装置和防爬装置连接而成，由防爬端头1和防爬管2固定连接而成的防爬装置通过套在防爬管2上的车体安装板4固定在车上，连接板5将同侧的2个平衡块6组成一体，与另外两侧面的平衡护板8一起组成防爬器的滑动导向机构设置在防爬管2的周围，平衡护板8和防滑端头1之间连接有调整拉杆9，防爬管2的另一端通过法兰和吸能装置的吸能管3用螺栓固定连接，吸能管3的另一端通过调整吸能垫片7与车体横梁密贴。其吸能管3的形状为薄壁六边形蜂窝、方形和圆形等多种形状，这些薄壁金属可以有多种排列方式，根据不同的能量吸收要求，可以选择不同结构形式和厚度的薄壁金属，在吸能元件的前端部分开有引导槽，以促使变形从指定部位开始，能让其在碰撞过程中具有稳定持续的变形。吸能装置的工作原理是采用规则的薄壁金属作为能量吸收元件，规则的薄壁金属受撞击时可产生稳定持续、有序的塑形变形来吸收能量。该城市轨道交通车辆用压溃式吸能防爬器结构复杂，变形后其防爬作用被削弱。

因此，如何保证轨道车辆防爬器同时具有吸能和防爬的作用，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种轨道车辆防爬器，以保证轨道车辆防爬器同时具有吸能和防爬的作用。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种轨道车辆防爬器，包括：防爬啮合齿、翻转吸能管和固定管；所述防爬啮合齿固定于所述翻转吸能管的一端；所述翻转吸能管的另一端固定于所述固定管的一端；所述固定管的另一端固定于车体前端，并且所述固定管的管腔向外延伸的空间包含所述翻转吸能管，所述翻转吸能管的外壁与所述固定管的内壁之间在垂直于车体运动方向具有大于所述翻转吸能管壁厚的间距。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述固定管与所述翻转吸能管均为圆管，并且所述固定管与所述翻转吸能管同轴布置。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述翻转吸能管与所述固定管固定的一端为喇叭形状，所述翻转吸能管喇叭形状的管壁边缘与所述固定管固定。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述固定管内腔与所述翻转吸能管内腔填充有泡沫金属。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述泡沫金属为泡沫铝。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述固定管的管壁端口具有轴向的螺纹孔，所述翻转吸能管喇叭形状的管壁边缘具有贯通管壁的通孔，螺栓穿过所述翻转吸能管的通孔与所述固定管的螺纹孔配合，并将所述翻转吸能管喇叭形状的管壁边缘压紧于所述固定管的管壁端口。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述固定管为耐候钢固定管。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述翻转吸能管为铝合金翻转吸能管或不锈钢翻转吸能管。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述防爬啮合齿为耐候钢防爬啮合齿。

如上所述的轨道车辆防爬器，其中，优选的是，所述防爬啮合齿固定于至少两个所述翻转吸能管的一端。

相对上述背景技术，本发明所提供的轨道车辆防爬器包括：固定管、翻转吸能管和防爬啮合齿；防爬啮合齿固定于翻转吸能管的一端；翻转吸能管的另一端固定于固定管的一端；固定管的另一端固定于车体的前端，并且固定管的管腔向外延伸的空间包含翻转吸能管，翻转吸能管的外壁与固定管的内壁之间在垂直于车体运动方向具有大于翻转吸能管壁厚的间距。

由于轨道车辆安装有本发明实施例所提供的轨道车辆防爬器，当两辆轨道车辆开始碰撞时，安装在一辆轨道车辆车体前端的轨道车辆防爬器与安装在另一辆轨道车辆车体前端的轨道车辆防爬器接触，也就是防爬啮合齿与防爬啮合齿接触并啮合。

然后由于相互撞击的两辆轨道车辆具有较大的动能，两辆轨道车辆均持续相向运行，这就进入了碰撞过程中，由于固定管的管腔向外延伸的空间包含翻转吸能管，翻转吸能管的外壁与固定管的内壁之间在垂直于车体运动方向具有大于翻转吸能管壁厚的间距，所以就可以实现翻转吸能管变形并弯折压缩于固定管的管腔内，同时翻转吸能管也变形并弯折压缩于固定管的管腔内，直至翻转吸能管和翻转吸能管分别全部压入固定管和固定管管腔内，也就是说固定管和固定管的管腔为翻转吸能管和翻转吸能管的变形提供了空间，翻转吸能管和翻转吸能管的变形吸收了两辆轨道车辆碰撞时的碰撞动能，降低了两辆轨道车辆的运行速度，一定程度上保证了轨道车辆车体的安全。

接着就进入到防爬阶段，由于翻转吸能管和翻转吸能管均变形完成，相当于固定管和固定管的壁厚均得到了倍增，此时阻止轨道列车竖直向上的运动的能力也就倍增，从而在保证轨道列车防爬器具有吸能作用的同时还提高了轨道列车防爬器抵抗爬车的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中城市轨道防爬器的结构示意图；

图2是现有技术中一种城市轨道交通车辆用压溃式吸能防爬器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器的立体结构示意图；

图5是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器开始碰撞时的示意图；

图6是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器碰撞过程中的示意图；

图7是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器碰撞完成防爬的示意图；

图8是本发明实施例提供的轨道车辆防爬器具体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图3和图4所示，本发明提供的一种轨道车辆防爬器包括：固定管11、翻转吸能管13和防爬啮合齿14；防爬啮合齿14固定于翻转吸能管13的一端；翻转吸能管13的另一端固定于固定管11的一端；固定管11的另一端固定于车体15的前端，并且固定管11的管腔向外延伸的空间包含翻转吸能管13，翻转吸能管13的外壁与固定管11的内壁之间在垂直于车体运动方向具有大于翻转吸能管13壁厚的间距。

由于轨道车辆安装有本发明实施例所提供的轨道车辆防爬器，当两辆轨道车辆开始碰撞时，如图5所示，安装在一辆轨道车辆车体15前端的轨道车辆防爬器与安装在另一辆轨道车辆车体25前端的轨道车辆防爬器接触，也就是防爬啮合齿14与防爬啮合齿24接触并啮合；然后由于相互撞击的两辆轨道车辆具有较大的动能，两辆轨道车辆均持续相向运行，这就进入了碰撞过程中，如图6所示，由于固定管11的管腔向外延伸的空间包含翻转吸能管13，翻转吸能管13的外壁与固定管11的内壁之间在垂直于车体运动方向具有大于翻转吸能管13壁厚的间距，所以就可以实现翻转吸能管13变形并弯折压缩于固定管11的管腔内，同时翻转吸能管23也变形并弯折压缩于固定管21的管腔内，直至翻转吸能管13和翻转吸能管23分别全部压入固定管11和固定管21管腔内，也就是说固定管11和固定管21的管腔为翻转吸能管13和翻转吸能管23的变形提供了空间，翻转吸能管13和翻转吸能管23的变形吸收了两辆轨道车辆碰撞时的碰撞动能，降低了两辆轨道车辆的运行速度，一定程度上保证了轨道车辆车体的安全；接着就进入到防爬阶段，如图7所示，由于翻转吸能管13和翻转吸能管23均变形完成，相当于固定管11和固定管21的壁厚均得到了倍增，此时阻止轨道列车竖直向上的运动的能力也就倍增，从而在保证轨道列车防爬器具有吸能作用的同时还提高了轨道列车防爬器抵抗爬车的能力。在上述实施例的基础上，为了保证轨道列车防爬器翻转吸能管13的变形均匀，本领域技术人员优选将固定管11与翻转吸能管13均设置为圆管，并且固定管11与翻转吸能管13同轴布置。当然也可以是其他的形状，例如椭圆形等，只要能满足本发明实施例所要求达到的技术效果即可。

另外，本领域技术人员还可以将翻转吸能管13与固定管11固定的一端设置为喇叭形状，翻转吸能管13喇叭形状的管壁边缘与固定管11固定。在上述基础上，对于固定管11、翻转吸能管13的尺寸可以优选按照以下设置，在这里将固定管11的长度标记为l、固定管11的外径(也即翻转吸能管13的喇叭形状最大尺寸处的外边缘与翻转吸能管13的中心轴线之间的距离)标记为r。翻转吸能管13的参数按照固定管11的参数设置，即翻转吸能管13的长度(翻转吸能管13的直管段的端部与喇叭形状最大尺寸处靠近固定管11的外表面之间的距离)为1.5l至2.5l，翻转吸能管13的直管段的内径为r/4至r/2，翻转吸能管的壁厚为r/5至r/6，翻转吸能管13喇叭形状处的弯曲半径为r/4至r/2，当然这些参数的取值也不局限于上述范围，也不局限于上述比例，根据不同的车型、运动速度、质量等参数的不同，固定管11、翻转吸能管13的长度、半径、厚度等参数均设计不同。

如图8所示，优选将翻转吸能管13的长度设置为2l，这样就避免了由于翻转吸能管13的长度短而造成固定管11内部还剩余容纳变形的空间，保证了翻转吸能管13变形时能够最大程度的吸能能量，并且还避免了由于翻转吸能管13太长而造成变形后还有部分翻转吸能管13还位于固定管11的外部，保证了翻转吸能管13变形后，翻转吸能管13与固定管11具有较强的强度；翻转吸能管13的直管段的内径为r/3，翻转吸能管13喇叭形状处的弯曲半径为r/3，翻转吸能管的壁厚为r/6；这样就可以确保翻转吸能管13与固定管11之间具有足够的空间以保证翻转吸能管13能够变形并弯折压缩于固定管11的管腔内，同时翻转吸能管13喇叭形状的弯曲半径取值也能避免该处在弯折变形中发生严重的应力集中导致断裂，并且翻转吸能管13壁厚的取值也能够避免翻转吸能管13在弯折变形过程中发生变形，当然对于固定管11、翻转吸能管13的长度、半径、厚度、弯曲半径等参数的选择只要能够满足本发明实施例所要达到的保证轨道列车防爬器具有吸能作用的同时还提高了轨道列车防爬器抵抗爬车的能力即可。

对于翻转吸能管13喇叭形状的管壁边缘与固定管11固定固定形式可以采用螺纹连接固定，也可以是焊接固定，还可以是其他的固定方式，只要能满足本发明实施例所要达到的技术效果即可，本发明实施例中优选使用螺纹连接固定的方式固定，具体可以是固定管11的管壁端口具有轴向的螺纹孔，翻转吸能管13喇叭形状的管壁边缘具有贯通管壁的通孔，螺栓穿过翻转吸能管13的通孔与固定管11的螺纹孔配合，并将翻转吸能管13喇叭形状的管壁边缘压紧于固定管11的管壁端口。当然对于固定管11与车体15前端的固定、翻转吸能管13与防爬啮合齿14的固定均可以采用螺栓固定。

为了保证本发明实施例所提供的轨道车辆防爬器的吸能效果更加好，本领域技术人员还可以在固定管11的内腔与翻转吸能管13的内腔内填充有泡沫金属，本发明实施例优选泡沫金属为泡沫铝12(如图3和图4所示)，当然也可以是其他的泡沫金属，只要能达到吸能效果即可，即是本发明实施例所要保护的范围，填充于翻转吸能管13内腔中的泡沫铝还能起到对翻转吸能管13半径进行控制的作用。

此外，由于轨道车辆车体15前端的材质一般是耐候钢，因此对于固定管11本领域技术人员优选将固定管11设置为耐候钢固定管，当然也可以是其他材质钢材的固定管11，只要能满足本发明所要达到的技术效果即可，当然对于防爬啮合齿14本领域技术人员也可以优选将其设置为耐候钢防爬啮合齿。

在上述实施例的基础上，翻转吸能管13可以设置为铝合金翻转吸能管或不锈钢翻转吸能管。采用上述形式的翻转吸能管13，可以在保证翻转吸能管13的强度下，还可以较容易的发生变形吸能。

如图4所示，为了保证具有较好的吸能效果，防爬啮合齿14具有啮合口，该啮合口的开口朝向翻转吸能管13和固定管11的相反方向，即自翻转吸能管13的直管段的端部向远离固定管的方向延伸。为了保证啮合的面积，进而保证啮合后具有较大的啮合力，还可以设置多个啮合口，例如设置三个啮合口，三个啮合口并排排列，或者还可以在啮合口的内壁上设置防滑的凸起，也就是设置较大的啮合口内壁粗糙度。可以是防爬啮合齿14固定于至少两个翻转吸能管13的一端，本发明实施例中优选防爬啮合齿14固定于三个翻转吸能管13，三个翻转吸能管13固定连接三个固定管11上，防爬啮合齿14、三个翻转吸能管13和三个固定管11组成了一个防爬吸能系统，然后轨道车辆车体前端15可以固定多个该防爬吸能系统，本发明实施例中优选固定两个该防爬吸能系统。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。