车端骨架结构及具有其的轨道车辆的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体而言，涉及一种车端骨架结构及具有其的轨道车辆。

背景技术：

随着我国轨道交通等领域的高速发展，在方便人们出行的同时，其运行安全问题已越来越受到人们的重视。地铁等轨道交通车辆通常载客量大，运行速度快，一旦发生碰撞事故往往造成较大的人员伤亡和财产损失。近些年发生的列车追尾等事故充分说明即便在信号控制、调度管理和程序化管理等主动防护方面采取了一系列措施，列车的碰撞事故还是不能完全被避免，此种情况下，作为乘车人员生命财产安全终极卫士的被动安全防护装置的性能就显得尤为重要。

统计表明，轨道交通车辆等在碰撞过程中需要吸收的能量大，因此，车辆端部骨架结构碰撞性能和其重量是衡量其质量的重要指标。而随着轨道交通车辆不断提速，对车辆端部骨架结构碰撞性能和其重量的要求也越来越高。

针对相关技术中车辆端部骨架结构碰撞性能无法满足当下需求的技术问题，尚未得到解决方案。

技术实现要素：

本发明提供一种车端骨架结构及具有其的轨道车辆，以解决现有技术中车辆端部骨架结构碰撞性能无法满足当下需求的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种车端骨架结构，包括：车顶结构，车顶结构为弯梁结构；端部吸能结构，端部吸能结构上部与车顶结构相连接，端部吸能结构的下端与轨道车辆的底架相连接。

进一步地，端部吸能结构包括：第一吸能柱体，其第一端与车顶结构焊接，其第二端用于与底架焊接；第二吸能柱体，其第一端与车顶结构焊接，其第二端用于与底架焊接。

进一步地，第二吸能柱体为两个，两个第二吸能柱体相间隔地设置，第一吸能柱体为两个，两个第一吸能柱体间隔设置，两个第一吸能柱体位于两个第二吸能柱体之间。

进一步地，车端骨架结构还包括连接板，连接板的第一端与第一吸能柱体相连接，连接板的第二端与车顶结构相连接。

进一步地，连接板的第一端与第一吸能柱体在车宽方向上的两个侧面相焊接，连接板的第二端与车顶结构中两个相邻的侧面相焊接。

进一步地，连接板的长度方向与第一吸能柱体的长度方向之间的夹角为钝角，且连接板的第二端朝向车顶结构的方向延伸。

进一步地，第一吸能柱体的第一端的顶面与第一吸能柱体的长度方向之间的夹角为钝角，第一吸能柱体的第一端的顶面的一端朝向车顶结构。

进一步地，车顶结构两端与第二吸能柱体相连接，车顶结构的中部通过连接板与第一吸能柱体相连接。

进一步地，车端骨架结构还包括抗伸缩板，抗伸缩板为板型结构，其两端分别与一个第二吸能柱体连接。

进一步地，抗伸缩板的中部设有两个位于其侧边的开口，其中，两个第一吸能柱体分别穿过开口并与抗伸缩板连接。

进一步地，抗伸缩板两端的宽度小于抗伸缩板中部的宽度。

进一步地，车端骨架结构还包括连接横梁，连接横梁的横截面为u型，其一端连接第一吸能柱体，其另一端连接第二吸能柱体。

进一步地，车顶弯梁、抗伸缩板、第一吸能柱体和第二吸能柱体形成封闭的框架结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种轨道车辆，包括车端骨架结构，该车端骨架结构为上述任一项的车端骨架结构。

应用本实施例的技术方案，在发生碰撞时，端部吸能结构的上端与车顶结构相连接，端部吸能结构的下端用于与底架相连接，形成稳定的整体，防止轨道车辆在碰撞力的作用下发生部件分离的现象。综上，应用本发明的技术方案，达到了提高车端骨架结构的碰撞性能，保证乘车人员的人身安全的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明提供的车端骨架结构的结构示意图；

图2示出了图1中的车端骨架结构的爆炸图；

图3示出了图1中的车端骨架结构的极限应力示意图一；

图4示出了图1中的车端骨架结构的极限应力示意图二。

其中，上述附图包括以下附图标记：

80、端部吸能结构；90、车顶结构；81、第一吸能柱体；82、第二吸能柱体；83、连接板；84、抗伸缩板；85、连接横梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种车端骨架结构，该车端骨架结构主要包括：车顶结构90和端部吸能结构80，其中，车顶结构90为弯梁结构，而端部吸能结构80上部与车顶结构90相连接，端部吸能结构80的下端与轨道车辆的底架相连接。

首先，针对车端骨架结构的端部吸能结构80进行解释说明：

如图1和图2所示，端部吸能结构80包括：第一吸能柱体81和第二吸能柱体82，其中，第一吸能柱体81的第一端与车顶结构90焊接，第一吸能柱体81的第二端与底架焊接，而第二吸能柱体82的第一端也与车顶结构90焊接，第二吸能柱体82的第二端也与底架焊接。此种设计加强了车端骨架结构的连接稳定性，也即使得车端骨架的端部吸能结构80、车顶结构90以及车端的底架形成稳定的连接关系，并形成封闭的框架结构。此时端部吸能结构80在受到碰撞挤压力时，端部吸能结构80可以将碰撞力传递至整个框架结构，避免碰撞力集中作于某处，导致端部吸能结构80受到极端破坏。

针对上述第二吸能柱体82，在一个可选的示例中，第二吸能柱体82为两个，两个第二吸能柱体82相间隔地设置，第二吸能柱体82用于与轨道车辆的侧墙结构焊接。此种设计，使得端部吸能结构80与轨道车辆的侧墙结构也形成了稳定的焊接关系，进一步加强了轨道车辆的端部结构的连接稳定性。

基于上述第二吸能柱体82的例子，在另一个可选的示例中，第一吸能柱体81为至少两个，至少两个的第一吸能柱体81位于两个第二吸能柱体82之间，至少两个的第一吸能柱体81沿轨道车辆的车宽方向对称地设置。此种设计，使得第一吸能柱体81可以稳定的连接车顶结构90和轨道车辆的底架结构。避免第一吸能柱体81过于集中，导致轨道车辆的车端骨架结构出现“碰撞漏洞”，也即，避免碰撞点与第一吸能柱体81距离过大，导致第一吸能柱体81无法有效的起到碰撞吸能的作用，进而使得碰撞物破坏轨道车辆，危害乘车人员。

最后，如图1所示，在本实施例中的一个优选的例子中，第二吸能柱体82为两个，两个第二吸能柱体82相间隔地设置，第一吸能柱体81为两个，两个第一吸能柱体81间隔设置，两个第一吸能柱体81位于两个第二吸能柱体82之间。此种设计，使得第一吸能柱体81和第二吸能柱体82的数量和位置达到了一个精准的平衡。也即，第一吸能柱体81和第二吸能柱体82的数量和位置的设计既满足了轨道车辆的碰撞性能，同时也降低了轨道车辆不必要的成本，并且避免了由于第一吸能柱体81和第二吸能柱体82的数量和位置不恰当导致轨道车辆视野范围受影响的情况发生。

其次，针对车端骨架结构的车顶结构90进行解释说明：

如图1和图2中所示，车顶结构90为弯梁结构，基于此可知，在实施例中车顶结构90结构简单，易于安装、便于制作。

此外，如图1和图2中所示，车顶结构90两端与第二吸能柱体82相连接，基于此可知，在一个可选的示例中，两个第二吸能柱体82在平行于底架的平面上的投影的连线，与车顶结构90在平行于底架的平面上的投影相匹配。

需要说明的是：两个第二吸能柱体82和两个第一吸能柱体81在平行于轨道车辆的底架的平面上的投影的连线围成梯形结构，基于此可知，在另一个可选的示例中，两个第一吸能柱体81和车顶结构90在平行于轨道车辆的底架的平面上的投影的连线围成梯形结构。此种设计，不仅仅令轨道车辆车端的水平截面具有一定弧度，且该弧度令轨道车辆的车端中间凸出，车端两侧凹陷，以便相邻的轨道车辆转弯，即防止相邻轨道车辆在转弯时车端边缘发生碰撞。还达到了增加车端骨架结构的稳定性，增加了轨道车辆的碰撞性能的技术效果。

也即，第一吸能柱体81与车顶结构90在平行于轨道车辆的底架的平面上并不重合。但是第一吸能柱体81的第一端又与车顶结构90焊接，因此，在本实施例中，车端骨架结构还可以包括连接板83，而车顶结构90的中部通过给连接板83与第一吸能柱体81相连接。此种设计，使得在第一吸能柱体81与车顶结构90在平行于轨道车辆的底架的平面上并不重合，且不影响第一吸能柱体81垂直于底架平面的连接结构的情况下，令第一吸能柱体81与车顶结构90自然连接。

进一步的，针对车端骨架结构的连接板83进行解释说明：

如图1和图2中所示，车端骨架结构包含的连接板83的第一端与第一吸能柱体81相连接，该连接板83的第二端与车顶结构90相连接。以达到在第一吸能柱体81与车顶结构90在平行于轨道车辆的底架的平面上并不重合，且不影响第一吸能柱体81垂直于底架平面的连接结构的情况下，令第一吸能柱体81与车顶结构90自然连接的技术效果。

具体的针对连接板83与车顶结构90和第一吸能柱体81的具体连接方式，在一个可选的示例中，该连接板83的第一端与第一吸能柱体81在车宽方向上的两个侧面相焊接，且该连接板83的第二端与车顶结构90中两个相邻的侧面相焊接。此种设计，加大了连接板83与第一吸能柱体81的接触面积，进而增加了连接板83与第一吸能柱体81的连接强度，此外，该设计令连接板83同时连接车顶结构90中相邻的两侧侧面也达到了加强连接板83与车顶结构90的连接强度。

需要说明的是：连接板83的第二端还可以与车顶结构90中一个侧面相焊接，也可以与车顶结构90中三个相邻的侧面相焊接，甚至可以与车顶机构的每个侧面相焊接，在此不做具体限定。

针对上述第一吸能柱体81与车顶结构90在平行于轨道车辆的底架的平面上并不重合的情况，在本实施例中，如图1和图2所示，连接板83的长度方向与第一吸能柱体81的长度方向之间的夹角为钝角，且连接板83的第二端朝向车顶结构90的方向延伸。

为了配合上述实施例中，连接板83与第一吸能柱体81的夹角，在一个示例中，第一吸能柱体81的第一端的顶面与第一吸能柱体81的长度方向之间的夹角为钝角，第一吸能柱体81的第一端的顶面的一端朝向车顶结构90。此时，第一吸能柱体81的第一端与连接板83形成相匹配的结构。此外，在一个可选的示例，第一吸能柱体81的第一端的顶面朝向车顶结构90的一端与车顶结构90相接触。

此外，在上述示例中，如图1和图2所示，第一吸能柱体81的第一端在平行于轨道车辆的侧墙的平面上的投影呈三角形。

需要说明的是：为了令车端骨架结构更加稳定，车端骨架结构还可以包括抗伸缩板84和连接横梁85。

进一步地，针对车端骨架结构的抗伸缩板84进行解释说明：

如图1和图2所示，该抗伸缩板84为板型结构，其两端分别与一个第二吸能柱体82连接。此种设计加强了第二吸能柱体82的连接强度，缓解了车顶结构90连接第二吸能主主体的连接压力。此外，该抗伸缩板84的中部设有两个位于其侧边的开口，而两个第一吸能柱体81分别穿过开口并与抗伸缩板84连接。而此种设计，使得抗伸缩板84不仅仅连接了第二吸能柱体82，同时也连接了第一吸能柱体81，进一步加强了车端骨架结构的整体连接性。

需要说明的是：抗伸缩板84的板型机构为一体式结构，也即，在本实施例中，抗伸缩板84并非由多个板材组合而成，而是该抗伸缩板84本身即为一体式，因此该一体式抗伸缩板84具有易成型的优点；此外，该抗伸缩板84因为一体式结构，与多段式结构的抗伸缩板84相比，减少了与端部吸能结构80的连接步骤，因此该一体式抗伸缩板具有易安装的优点；以及，该抗伸缩板84因为本身的一体式结构使得抗伸缩板84连接的端部吸能结构80更加稳固，也即使端部吸能结构80的连接关系进一步加强。

需要说明的是：该抗伸缩板84的中部可以设置两个开口，以容纳第一吸能柱体81，也可设置两个通过孔，以容纳第一吸能柱体81。在此不做具体限定。

针对抗伸缩板84形状，在本实施例中该抗伸缩板84两端的宽度小于抗伸缩板84中部的宽度。

针对两个第二吸能柱体82和两个第一吸能柱体81在平行于轨道车辆的底架的平面上的投影的连线围成梯形结构的情况，该在一个可选的示例中，抗伸缩板84在平行于底架的平面上的投影为梯形，且抗伸缩板84的底边朝向轨道列车的车厢内部，该抗伸缩板84的顶边朝向轨道列车的行驶方向。此种设计使得抗伸缩板84的形状与第一吸能柱体81、第二吸能柱体82的位置关系相匹配。

针对抗伸缩板84的垂直位置情况，在另一个可选的示例中，抗伸缩板84的顶面与车顶结构90的边梁顶板在平行于轨道车辆的侧墙的平面上相距一定距离，其中，该距离优选为零。

进一步地，针对车端骨架结构的连接横梁85进行解释说明：

如图1和图2所示，连接横梁85的横截面为u型，其一端连接第一吸能柱体81，其另一端连接第二吸能柱体82。此外，连接横梁85的横截面还可以为z型，在此不做具体限定。

在一种可选的示例中，车端骨架结构包括四个连接横梁85，其中两个连接横梁85在垂直方向上并排连接第一吸能柱体81和第二吸能柱体82，另两个连接横梁85在垂直方向上并排连接另外一个第一吸能柱体81和另一个第二吸能柱体82。

此外，针对横截面为u型的连接横梁85，上述四个连接横梁85的开口方向可以一致，也可以不一致。在上述示例中，在垂直方向上并排设置的两个连接横梁85的开口方向不一致，且一个连接横梁85的开口朝向车厢内部，另一个连接横梁85的开口方向朝向底架。

最后，本实施例中的车顶结构90、抗伸缩板84、第一吸能柱体81和第二吸能柱体82形成封闭的框架结构。进一步提高了车端骨架结构的碰撞性能，保证了乘车人员的人身安全。

如图3和图4所示，经多次试验可知，在轨道车辆的车端骨架结构具有以下两个应力集中区。

首先，第一吸能柱体81、第二吸能柱体82与车顶结构90的连接处是车端骨架结构上的应力集中区，针对该处的应力分布特点，在第一吸能柱体81与车顶结构90的连接处设置连接板83进行补强，以提高第一吸能柱体81与车顶结构90之间的连接强度。另外，将车顶结构90设置为弯梁结构，以提高第二吸能柱体82与车顶结构90之间的连接适配性，进而提高车端骨架结构的连接强度。

其次，第一吸能柱体81靠近轨道车辆底架的区域也是车端骨架结构上的应力集中区，针对该处的应力分布特点，令第一吸能柱体81与底架焊接，并设置横截面为u型的连接横梁85，令其连接第一吸能柱体81和第二吸能柱体82，以形成框架结构，进而增加车端骨架的连接强度，提高车端骨架结构的碰撞性能，以保证乘车人员的人身安全。

本发明的又一实施例提供了一种轨道车辆，包括车端骨架结构，其中，车端骨架结构上述实施例提供的车端骨架结构。通过本实施例的技术方案，在发生碰撞时，端部吸能结构80的上端与车顶结构90相连接，端部吸能结构80的下端用于与底架相连接，形成稳定的整体，防止轨道车辆在碰撞力的作用下发生部件分离的现象。综上，应用本发明的技术方案，达到了提高轨道车辆的车端骨架结构的碰撞性能，保证乘车人员的人身安全的技术效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。