本发明涉及铁路货车技术领域，特别是涉及一种铁路货车顶盖启闭系统及其地面碰头装置。
背景技术：
铁路货车多为敞口形式，便于货物的装卸。该类铁路货车在运输过程中，因自身运行速度较快，同时受到风力的作用，不仅会使车辆所载货物遭受损失，降低经济效益，而且，若所载货物为煤等易扬尘货物，也对环境也会造成较大的污染。
为了解决上述问题，在铁路货车的每节车厢加装有顶盖，该顶盖为活动式，可在装卸货物时开启，在运输过程中关闭。
其中，顶盖包括沿纵向(即车厢长度方向)布置的多个横梁，及覆盖在横梁上的篷布，多个横梁可沿纵向滑动。
目前，顶盖的启闭通过安装在每节车厢的驱动机构和传动机构来实现，在驱动机构的驱动作用下，传动机构能够带动顶盖的多个横梁沿车厢纵向滑动，以使篷布收缩折叠或展开铺平，实现顶盖的开启或关闭。
上述结构，需要在每节车厢上安装顶盖开启或关闭所需的驱动机构和传动机构，增加了车体重量及成本，降低了运输经济性，另外传动机构的结构也较为复杂，操作起来效率低，且安全性差。
有鉴于此，如何提供一种启闭铁路货车顶盖的装置，其结构简单、操作方便，且安全性高，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：
为解决上述技术问题，本发明提供一种铁路货车顶盖启闭系统的地面碰头装置，包括：
支架组成；
第一驱动部件，安装于所述支架组成，其具有伸缩端，所述伸缩端的伸缩方向垂直于竖直方向，且能够沿车辆的横向方向伸缩；
碰头组成，安装于所述第一驱动部件的所述伸缩端。
本发明提供的铁路货车顶盖启闭系统的地面碰头装置，在使用时，固设于轨道的两侧，通过支撑板的转动和第一驱动部件的带动，使得地面碰头装置的碰头组成能够与安装于货车车厢的传动机构抵靠，再利用货车行驶时对两者产生的驱动力，带动顶盖开启或关闭，避免了在铁路货车的各车厢上安装复杂的驱动机构，可大幅降低车体重量及成本，提高运输经济性；同时，对于不同的车型来说，只需调整地面碰头装置安装的相关尺寸，应用范围广，适应性强。
可选的，所述碰头组成包括支座、挡板、碰头和支撑组件；所述支座与所述伸缩端固接；
所述挡板的一端与所述支座的一端铰接，其转动中心线平行于竖直方向；所述碰头固设于所述挡板的另一端；
所述支撑组件的一端安装于所述支座的另一端，所述支撑组件的另一端支撑所述挡板的另一端。
可选的，所述支撑组件包括支撑杆和外套于所述支撑杆的弹性件；
所述支撑杆靠近所述挡板的一端固设有阻挡件，所述阻挡件与所述挡板铰接，其转动中心线平行于竖直方向；
所述支座的另一端铰接有阻挡座，其转动中心线平行于竖直方向，所述支撑杆穿过所述阻挡座及所述支座；
所述弹性件的两端分别与所述阻挡件和所述阻挡座抵接。
可选的，所述支座上还安装有行程开关，所述行程开关与所述第一驱动部件通信连接，其能够向所述第一驱动部件发送使所述第一驱动部件的伸缩端收缩的控制信号。
可选的，所述第一驱动部件通过支撑板安装于所述支架组成，所述支撑板可转动地安装于所述支架组成的顶端，其转动中心线平行于竖直方向；所述第一驱动部件固设于所述支撑板。
可选的，所述支架组成包括沿竖向延伸的立柱和设于所述立柱顶端的支撑架；所述支撑架具有用于支撑所述支撑板的支撑平面；所述支撑板与所述支架组成之间设有第二驱动部件，所述第二驱动部件能够带动所述支撑板在水平面内转动。
可选的，所述立柱设有两个，两个所述立柱的顶端通过一横杆固接，所述支撑架固定于所述横杆；所述第二驱动部件包括转轴和固设于所述转轴底端的手轮；所述转轴的顶端穿过所述横杆、所述支撑架后与所述支撑板固接。
可选的，所述第二驱动部件还包括限位组件，用于限制所述支撑板与所述立柱的相对位置。
可选的，所述限位组件包括固定块、两支杆和两螺栓，所述固定块套设于所述转轴；
两所述支杆分别位于所述固定块与两所述立柱之间，所述支杆的一端与所述固定块固接，另一端与所述立柱固接；两所述螺栓分别旋入所述固定块的相对两侧面，所述螺栓拧紧后能够与所述转轴抵接。
可选的，所述支撑板的底部固设有限位板，并配置成：所述第二驱动部件带动所述支撑板转动至所述限位板与所述支撑架抵接的状态下，所述伸缩端的伸缩方向垂直于两所述立柱所在的平面。
可选的，所述支架组成还包括升降机构，所述升降机构用于调整所述支撑架的高度。
可选的，所述第一驱动部件为电液推杆，所述电液推杆的推杆为所述伸缩端。
本发明还提供一种铁路货车顶盖启闭系统，包括安装于所述铁路货车的每个车厢的传动机构和对应于每个车厢的地面碰头装置；所述地面碰头装置布置于轨道的侧面，且位于设有所述传动机构的一侧；所述地面碰头装置为上述任一项所述的地面碰头装置。
由于上述地面碰头装置具有上述技术效果，所以具有该地面碰头装置的铁路货车顶盖启闭系统也具有相应的技术效果，这里不再重复论述。
可选的，每个所述车厢的两侧均设有所述传动机构，两所述传动机构相对所述车厢的纵向中心线对称布置，并每个所述车厢对应设有两个所述地面碰头装置，两所述地面碰头装置对称布置于所述轨道的两侧。
可选的，所述传动机构包括固设于所述车厢两端的滑轮和张紧于两所述滑轮的传动带；所述传动带的上侧固设有上部碰头部件，所述上部碰头部件与顶盖固接；所述传动带的下侧固设有下部碰头部件；所述上部碰头部件和所述下部碰头部件分别位于所述车厢的两端。
可选的，所述下部碰头部件包括座板和固设于所述座板的两立板，两所述立板平行且间隔布置，两所述立板之间插装有转动轴，所述转动轴上套装有可转动的滚轮，所述转动轴竖向布置。
附图说明
图1为本发明所提供铁路货车顶盖启闭系统的地面碰头装置的一种具体实施例的结构示意图；
图2为图1中碰头组成的结构示意图；
图3为图1中第二驱动部件的局部结构示意图；
图4为图1中限位板与支撑架抵接状态下的结构示意图；
图5为本发明所提供铁路货车的车厢的一种具体实施例的结构示意图；
图6为图5中传动机构的结构示意图；
图7为图6中下部碰头部件的俯视图；
图8a示出了应用启闭系统开启顶盖前车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；
图8b示出了应用启闭系统开启顶盖时车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；
图8c示出了应用启闭系统开启顶盖结束时车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；
图8d示出了应用启闭系统开启顶盖后地面碰头装置的状态示意图；
图9为具体实施例中地面碰头装置的碰头组成与传动机构的下部碰头部件抵接的状态示意图；
图10为具体实施例中地面碰头装置的碰头组成与传动机构的下部碰头部件脱离的状态示意图。
其中，图1至图10中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：
地面碰头装置10、10a、10b，车厢20、20a、20b，顶盖30，传动机构40；
支架组成11，立柱111，横杆112，支撑架113；
电液推杆12，推杆121；
碰头组成13，支座131，挡板132，碰头133，支撑组件134，支撑杆1341，弹性件1342，阻挡件1343，阻挡座1344，行程开关135，连接部136；
支撑板14，限位板141，筋板142，
第二驱动部件15，手轮151，转轴152，固定块153，支杆154，螺栓155；
横梁31，篷布32；
滑轮41，传动带42，上部碰头部件43，下部碰头部件44，座板441，立板442，滚轮443。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供铁路货车顶盖启闭系统的地面碰头装置的一种具体实施例的结构示意图。
该实施例中，铁路货车顶盖启闭系统的地面碰头装置10，包括支架组成11、支撑板14、第一驱动部件和碰头组成13。
其中，支撑板14可转动地安装于支架组成11的顶端，且其转动中心线平行于竖直方向，也就是说，支撑板14能够在水平面内转动。
第一驱动部件固设于支撑板14，能够随支撑板14一起转动；该第一驱动部件具有伸缩端，其伸缩端的伸缩方向垂直于竖直方向，也就是说，第一驱动部件的伸缩端能够在水平面内伸缩。
碰头组成13安装于第一驱动部件的伸缩端，随该伸缩端的伸缩而伸缩。
该实施例中，在实际应用时，该地面碰头装置10成对使用，固设于轨道的两侧，通过支撑板14的转动和第一驱动部件的带动，使得碰头组成13能够与安装于货车车厢侧面的传动机构抵靠，利用货车行驶时的驱动力，带动传动机构动作，进而带动顶盖的开启或关闭，避免了在铁路货车的各车厢上安装复杂的驱动机构，可大幅降低车体重量级成本，提高运输经济性；同时，对于不同的车型来说，只需要调整地面碰头装置10的安装尺寸即可，应用范围广，适应性强。
具体的方案中，第一驱动部件为电液推杆12，其推杆121即为前述伸缩端，推杆121与碰头组成13固接，以带动碰头组成13伸缩。
具体地，可电液推杆12上固定设置安装座，再通过紧固件将安装座固定在支撑板14上。为保持固定可靠性，可以在支撑板14上固设托座等结构，以稳定支撑电液推杆12的箱体等结构。
由于碰头组成13的结构较为复杂，为确保其随推杆121伸缩的稳定性，可以在其与推杆121的连接处设置与支撑板14固接的支撑座，通过支撑座支撑碰头组成13。
请一并参考图2，图2为图1中碰头组成的结构示意图。
该实施例中，地面碰头装置10的碰头组成13包括支座131、挡板132、碰头133和支撑组件134。
其中，支座131与电液推杆12的推杆121固接，具体地，在支座131上固接有连接部136，通过该连接部136将碰头组成13与推杆121固接。
如图2所示，连接部136具体包括连接杆和与连接杆固接的连接板，该连接板与支座131通过螺栓等紧固件固接在一起。
连接部136的连接杆与推杆121固接。
其中，挡板132的一端与支座131的一端铰接，其转动中心线平行于竖直方向，碰头133固设于挡板132的另一端，挡板132的另一端与支座131的另一端之间设置安装有支撑组件134。
如图2所示，可以理解为挡板132、支座131与支撑组件134形成一个三角形结构。
其中，工作时，碰头组成13的碰头133为与车厢上传动机构抵接的具体部件。实际设置时，碰头133为弧形结构，以便很好地传动机构的相关部件抵接，更好地传递力。
其中，支撑组件134具有一定的弹性，在碰头133受到阻力等作用时，挡板132能够朝向支座131方向转动，以压缩支撑组件134，便于碰头133与传动机构脱离抵接，具体的使用情形在后文详细说明。
该实施例中，支撑组件134包括支撑杆1341和外套于支撑杆1341的弹性件1342，支撑杆1341靠近挡板132的一端固设有阻挡件1343，阻挡件1343与挡板132铰接，其转动中心线也平行于竖直方向。
支座131的另一端铰接有阻挡座1344，其转动中心线也平行于竖直方向，支撑杆1341穿过阻挡座1344及支座131，弹性件1342的两端分别与阻挡件1343和阻挡座1344抵接。
参考图2，当碰头133受到外界的挤压力时，挡板132会朝向支座131方向转动，因支撑杆1341穿过了阻挡座1344和支座131，所以支撑杆1341在挡板132的转动挤压下会沿其轴向向下移动，从而挤压弹性件1342，其中，阻挡座1344与支座131铰接，在此过程中，阻挡座1344能够转动以使其端面与弹性件1342的端面一直处于接触状态，避免弹性件1342扭转。
可以理解，为便于支撑杆1341的动作，可在支座131的对应位置设置开口或通孔，以供支撑杆1341穿过。
上述各铰接连接的相关部件可以采用转动轴的方式实现铰接连接，既简单又可靠，具体的铰接方式不再详细说明。
其中，弹性件1342具体可选用弹簧。
具体的方案中，支座131上还安装有行程开关135，该行程开关135与电液推杆12通信连接，其能够向电液推杆12发送使推杆121收缩的控制信号。行程开关135的具体作用在后文中详细说明。
参考图1，该实施例中，支架组成11包括沿竖向延伸的立柱111和设于立柱111顶端的支撑架113，该支撑架113具有用于支撑支撑板14的支撑平面；支撑板14与支架组成11之间设有第二驱动部件15，该第二驱动部件15能够带动支撑板14在水平面内转动。
具体的，支架组成11设有两个立柱111，两个立柱111间隔一定距离设置，其顶端通过一个横杆112固接，支撑架113固定于横杆112。
第二驱动部件15包括转轴152和固设于转轴152底端的手轮151，该转轴152的顶端穿过横杆112和支撑架113后与支撑板14固接。
这样，通过转动手轮151带动转轴152转动，从而带动支撑板14转动。
进一步的，第二驱动部件15还包括限位组件，用以限制支撑板14与立柱111的相对位置，应用时，当支架组成11固定于地面后，将支撑板14转动到位，使得其上的碰头组成13能够与传动机构的对应部件抵接后，可通过限位组件限制支撑板14与立柱111的相对位置，避免支撑板14转动而导致工作失效。
请一并参考图3，图3为图1中第二驱动部件的局部结构示意图。
具体的方案中，限位组件包括固定块153、两支杆154和两螺栓155，其中，固定块153套设于转轴152，固定块153大体呈方形结构。
其中一个支杆154的一端固定于一侧立柱111，另一端固定于固定块153，其中另一个支杆154的一端固定于另一侧立柱111，另一端固定于固定块153。
固定块153的另外两相对侧设有螺纹孔，两螺栓155分别旋入两螺纹孔，拧紧螺栓155后，螺栓155能够与转轴152抵接。
需要转动支撑板14时，螺栓155处于拧松的状态，这样，转轴152能够自由转动，以带动支撑板14转动，当支撑板14转动到位后，可拧紧螺栓155，使其与转轴152抵接，这样相当于将转轴152与固定块153相对固定，而固定块153通过支杆154与立柱111固定，从而使得转轴152与立柱111相对固定，进而限定了支撑板14的位置。
请一并参考图4，图4为图1中限位板与支撑架抵接状态下的结构示意图。
具体的方案中，支撑板14的底部固设于有限位板141，并配置成：第二驱动部件15带动支撑板14转动至限位板141与支撑架113抵接的状态下，电液推杆12的推杆121伸缩方向垂直于两立柱111所在的平面。
如上设置后，应用时，将地面碰头装置10固定于轨道侧面时，可是两立柱111沿轨道方向布置，这样，支撑板14转动至其限位板141与支撑架113抵接后，推杆121的伸缩方向垂直于两立柱111所在的平面，也就是说，推杆121的伸缩方向沿车厢的横向，方便控制碰头组成13与车厢的相对位置，节省时间，提高效率。
需要指出的是，图4所示视图中，未显示支撑板14，可以理解，支撑板14支撑于支撑架113的支撑平面，在支撑板14底部设置突出的限位板141，支撑板14在转动过程中，限位板141必然会与支撑架113抵接，该种限位方式结构简单，且可靠性高。
更具体地，根据实际需要，可在限位板141上设置若干筋板142，以提高其强度。
具体的方案中，支架组成11还设有升降机构，该升降机构用于调整支撑架113的高度，以调整碰头组成13与车厢的相对高度，提高适用性。
具体的，支架组成11的立柱111为伸缩式立柱，包括固定柱部件和插装于固定柱的伸缩柱部件，横杆112的两端固定于两伸缩柱部件的顶端，通过伸缩柱部件的伸缩，可控制横杆112及固设于其上的支撑架113的高度；这样，伸缩式立柱结构形成前述升降机构。
在伸缩柱部件和固定柱部件还设置有限位结构，以限制两者的相对位置；该限位结构可以为相互配合的凸部和凹部等结构形式。
该升降机构的实现形式既简单又方便。当然，实际设置时，升降机构也可以设为其他形式，相关结构部件可作出相应的变化。另外，实际中不设置升降机构也是可行的，可通过调整立柱111的长短来实现高度的变化，只是这样需要根据不同的车型匹配不同长度的立柱111。
请一并参考图5，图5为本发明所提供铁路货车的车厢的一种具体实施例的结构示意图。
本发明还提供一种包括上述地面碰头装置10的铁路货车顶盖启闭系统。
通常，铁路货车设有多节车厢，每个配置有顶盖的车厢均设有该启闭系统，以实现顶盖的启闭。
如图5所示，车厢20顶部设有顶盖30，顶盖30包括沿车厢20的纵向布置的多个横梁31和覆盖在横梁31上的篷布32，其中，横梁31可沿车厢20的纵向滑动。顶盖30的具体结构设置可参考现有设计，不再赘述。
在车厢20的两侧设有传动机构40，两传动机构40相对于车厢20的纵向中心线对称布置。
请一并参考图6和图7，图6为图5中传动机构的结构示意图；图7为图6中下部碰头部件的俯视图。
具体的方案中，传动机构40包括固设于车厢20两端的滑轮41和张紧于两滑轮41之间的传动带42，传动带42的上侧固设有上部碰头部件43，下侧固设有下部碰头部件44，其中，上部碰头部件43与顶盖30固接。
下部碰头部件44设有滚轮443，以与前述地面碰头装置10的碰头组成13相配合。
如图7所示，下部碰头部件44包括座板441和固设于座板441的两立板442，两立板442平行且间隔布置，两立板442之间插装有转动轴，滚轮443套装于该转动轴上，该转动轴竖向布置，也就是说，滚轮443的转动中心线平行于竖直方向。
如上，当外力作用于上部碰头部件43或下部碰头部件44，带动其沿车厢20纵向移动时，可同时带动传动带42动作，使上部碰头部件43从车厢20的一端沿纵向移动至另一端，在此过程中，带动顶盖30从车厢20的一端移向车厢20的另一端，以实现开启或关闭。
下面以两节对称布置的车厢20为例，具体说明应用上述启闭系统开启顶盖30的方法
请一并参考图8a至图8d，图8a示出了应用启闭系统开启顶盖前车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；图8b示出了应用启闭系统开启顶盖时车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；图8c示出了应用启闭系统开启顶盖结束时车厢与地面碰头装置的相对位置示意图；图8d示出了应用启闭系统开启顶盖后地面碰头装置的状态示意图。
图示中，车辆的行驶方向为从左向右，也就是说，图中右侧为车辆的前进方向。
如图8a所示，在轨道的两侧布置两对地面碰头装置10，每对地面碰头装置10对称布置于轨道两侧，可以理解，两对地面碰头装置10之间的距离大致为一节车厢20的长度加相邻车厢20之间的距离，实际设置中，可根据需求进行适当调整。
为便于说明，将位于图中左侧的车厢标记为20a，与其对应的地面碰头装置标记为10a，将位于图中右侧的车厢标记为20b，与其对应的地面碰头装置标记为10b。
如图8a所示，车厢20a和车厢20b对称布置，也就是说，两者的车头或车尾相邻，两者的顶盖30及对应的传动机构40也对称布置。
这样，为带动顶盖30开启，地面碰头装置10a与地面碰头装置10b固设于轨道两侧时，两者之间应当存在一定的高度差，以使一者能够与传动机构40的上部碰头部件43抵接，另一者能够与传动机构40的下部碰头部件44抵接；可以理解，地面碰头装置10a具体与上部碰头部件43抵接，还是与下部碰头部件44抵接，取决于初始设置时，传动机构40与顶盖30的相对设置。
可以理解，若车厢20a和车厢20b的车头或车尾朝同一方向布置时，对应的地面碰头装置10a和地面碰头装置10b应当位于同一高度设置。
以下为便于说明，假定图8a中所示，车厢20a的下部碰头部件44位于右端，车厢20a的上部碰头部件位于右端，这样，设置时，地面碰头装置10a较低设置，以使其能与车厢20a的下部碰头部件44抵接，地面碰头装置10b较高设置，以使其能与车厢20b的上部碰头部件43抵接。
如前所述，本方案中，地面碰头装置10安装于轨道两侧时，使两立柱111沿轨道延伸方向布置，并通过转动手轮151使电液推杆12的推杆121朝向车厢20，并能够沿车厢20的横向伸缩，以带动碰头组成13靠近或远离车厢20。
如图8a所示，固定好地面碰头装置10a和地面碰头装置10b后，使电液推杆12带动碰头组成13朝向车厢20伸出，具体的伸出位置满足：地面碰头装置10a的碰头133能够与车厢20a的下部碰头部件44抵接，地面碰头装置10b的碰头133能够与车厢20b的上部碰头部件43抵接。
当车辆行驶至图8b所示位置时，两地面碰头装置10a的碰头133分别与车厢20a两侧的下部碰头部件44的滚轮443抵接，两地面碰头装置10b的碰头133分别与车厢20b两侧的上部碰头部件43抵接，此时地面碰头装置开始作用。
当车辆继续行驶时，因地面碰头装置10a、10b固定于地面不动，在车辆行驶产生的驱动力作用下，车厢20a的下部碰头部件44受到抵推力向左侧移动，带动传动带42传动，从而带动上部碰头部件43向右侧移动，带动车厢20a的顶盖30开启；同时，车厢20b的上部碰头部件43受到抵推力向左侧移动，带动车厢20b的顶盖30开启；当车辆行驶至图8c所示位置时，车厢20a和车厢20b的顶盖30完全开启，此时，地面碰头装置10a和地面碰头装置10b停止作用。
在各车厢20的端部可设置与行程开关135配合的挡块，当顶盖30完全开启或关闭后，该挡块能够与对应的行程开关135接触，使行程开关135发送控制信号至电液推杆12，控制推杆121缩回，以免影响车辆的运行。
地面碰头装置10停止作用后，车辆继续行驶，当一辆车的顶盖30完全开启后，开始对下辆车进行作业，为避免地面碰头装置10对其他过往车辆的影响，可转动手轮151，将电液推杆12转动至其推杆121伸缩方向与车辆纵向方向一致的位置，如图8d所示。
以上示例性地说明了应用地面碰头装置10开启两个对称布置的车厢20的顶盖30的方式，关闭顶盖30的方式与其类似，不再说明。
对于车厢20顺次布置的车辆而言，应用该地面碰头装置10开启或关闭顶盖30的原理也与上述一致，不再重复说明。
请一并参考图9和图10，图9为具体实施例中地面碰头装置的碰头组成与传动机构的下部碰头部件抵接的状态示意图；图10为具体实施例中地面碰头装置的碰头组成与传动机构的下部碰头部件脱离的状态示意图。
正常状态下，地面碰头装置10的碰头133与下部碰头部件44的滚轮443抵接的状态如图9所示，在车辆行驶的作用下，会对滚轮443产生推动力，使其带动传动带42动作。
当顶盖30开启或关闭后，地面碰头装置10停止作用，正常状态下，如前所述，通过行程开关135发送信号，使电液推杆12带动碰头组件13缩回，使碰头133与滚轮443脱开。
但是，当行程开关135失效，或过程中受到的阻力较大，或者是未设置行程开关135时，碰头组件13的支撑组件134的设置使得碰头133也能够与滚轮443脱开，具体地，在较大阻力的作用下，会推动挡板132朝向支座131转动，从而使得碰头133脱离滚轮443，阻力消失后，在支撑组件134的弹性件1342的复位作用下，碰头组件13可恢复原状。
需要指出的是，上述实施例中介绍的是每节车厢20设置两个传动机构40及对应设有两个地面碰头装置10的情形，可以理解，实际设置时，根据传动装置的不同设计等实际情形，每节车厢20也可只与一个地面碰头装置10配合以开启或关闭顶盖30。
以上对本发明所提供的铁路货车顶盖启闭系统及其地面碰头装置均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。