一种具有自适应耐撞性保护装置的列车

1.本发明涉及列车安全防护技术领域，具体是涉及一种具有自适应耐撞性保护装置的列车。


背景技术：

2.现有的高速列车，各车辆之间通过密接式车钩连接。密接式车钩在列车发生碰撞时是各节车辆之间传递力的主要装置。但在同一列高速列车上，不同位置处的密接式车钩在碰撞过程中的溃缩量和压溃力是相同的。这会导致列车在碰撞时，巨大的动能会被靠近碰撞位置的车辆优先吸收，而远离碰撞位置的车辆仅能吸收小部分动能，导致靠近碰撞位置的车辆受损严重，但远离碰撞位置的车辆受到的损害微乎其微。同时，现有主吸能结构和车钩间压溃力均是在36km/h的碰撞标准设计，而列车碰撞事故的发生具有很大的偶然性，当列车的碰撞速度发生在不同的速度下时，吸能结构不能最大限度的发挥能量耗散能力。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种具有自适应耐撞性保护装置的列车，以解决上述现有技术存在的问题，能够在碰撞发生时将撞击能量均匀分散到各节车辆，实现其自适应耐冲击功能，提升整体耐撞水平。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供了一种具有自适应耐撞性保护装置的列车，包括由多节车辆组成的列车，位于头端的所述车辆为头车，所述头车的前端安装有头车吸能车钩机构，相邻的所述车辆之间通过中间车吸能车钩机构连接，所述头车处安装有图像采集机构和雷达探测器，所述图像采集机构和所述雷达探测器用于监测所述列车前方是否有障碍物，以及测量所述列车和障碍物之间的距离和碰撞速度，并将测量的数据传递至所述列车的处理中心，所述处理中心根据碰撞情景，优化调节所述头车吸能车钩机构和所述中间车吸能车钩机构的撞击力。
6.优选地，所述头车吸能车钩机构和所述中间车吸能车钩机构均包括一吸能机构，所述吸能机构包括吸能壳体、碰撞杆、第一挡块、第二挡块和电磁铁，所述碰撞杆的一端伸入所述吸能壳体内并与所述第一挡块固定，所述吸能壳体上远离所述碰撞杆的一端用于固定在所述车辆上，所述第二挡块位于所述吸能壳体内，且所述第一挡块和所述第二挡块沿所述吸能壳体的轴向排列，所述第一挡块和所述第二挡块的外壁均与所述吸能壳体的内壁紧密接触，所述第一挡块和所述第二挡块之间填充有磁流体，所述电磁铁位于所述磁流体内，并用于调节所述磁流体的粘度；所述头车吸能车钩机构中，所述碰撞杆上远离所述第一挡块的一端为自由端，所述中间车吸能车钩机构中，所述碰撞杆上远离所述第一挡块的一端用于固定在另一所述车辆上。
7.优选地，所述吸能壳体包括中间筒体和两个端盖，所述中间筒体的两端开口并分别通过一所述端盖封闭，且所述端盖与所述中间筒体能够拆卸连接。
8.优选地，所述第一挡块的外壁上开设有限位凹槽，通过剪切螺栓穿过所述吸能壳体的侧壁并伸入至所述限位凹槽内，实现对所述第一挡块的限位，所述列车发生碰撞时，所述碰撞杆能够带动所述第一挡块向靠近所述第二挡块的方向移动至剪断所述剪切螺栓，实现碰撞吸能。
9.优选地，所述吸能壳体的内壁上固定有两个环形壁，两个所述环形壁之间形成环形凹槽，所述环形凹槽内用于安装所述电磁铁。
10.优选地，所述吸能壳体内还设有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述第二挡块上远离所述第一挡块的一端，所述弹簧的另一端固定在所述吸能壳体远离所述碰撞杆一侧的内端面上。
11.优选地，所述图像采集机构安装于所述头车的挡风玻璃处。
12.优选地，所述雷达探测器安装于所述头车的前尖端。
13.优选地，所述图像采集机构为视觉摄像头。
14.优选地，所述雷达探测器为毫米波雷达。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明提供的具有自适应耐撞性保护装置的列车，相邻的车辆之间通过中间车吸能车钩机构连接，位于头端的车辆为头车，头车的前端安装有头车吸能车钩机构，且头车处安装有图像采集机构和雷达探测器，图像采集机构和雷达探测器用于监测列车前方是否有障碍物，以及测量列车和障碍物之间的距离和碰撞速度，并将测量的数据传递至列车的处理中心，处理中心根据当前车速和各节车辆质量计算最佳撞击力大小，并对头车吸能车钩机构和各中间车吸能车钩机构处的撞击力大小进行调节，使头车吸能车钩机构以及不同的中间车吸能车钩机构具有不同的吸能效果，以确保在发生碰撞时，能量能够最大程度的被所有车辆均匀吸收，避免仅位于碰撞位置前方的头车吸能车钩机构吸收能量，从而提升整体耐撞性，达到了将撞击能量均匀分散到头车吸能车钩机构和各中间车吸能车钩机构，实现了自适应耐冲击功能，大大提升整体耐撞性水平。
附图说明
17.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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明提供的具有自适应耐撞性保护装置的列车的结构示意图；
19.图2是图1中的a处放大示意图；
20.图3是图1中的b处放大示意图；
21.图4是图1的左视图；
22.图5是本发明中头车吸能车钩机构的结构示意图；
23.图6是本发明中中间车吸能车钩机构的结构示意图；
24.图7是本发明中吸能机构的内部结构示意图；
25.图中：100-具有自适应耐撞性保护装置的列车，1-头车，2-车辆，3-头车吸能车钩机构，4-中间车吸能车钩机构，5-图像采集机构，6-雷达探测器，7-吸能机构，701-碰撞杆，
702-吸能壳体，703-第一挡块，704-磁流体，705-环形壁，706-电磁铁，707-第二挡块，708-弹簧，709-中间筒体，710-剪切螺栓，711-端盖。
具体实施方式
26.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
27.本发明的目的是提供一种具有自适应耐撞性保护装置的列车，以解决现有的列车在碰撞发生时无法将撞击能量均匀分散到各节车辆，造成碰撞损失严重的技术问题。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.如图1-图7所示，本实施例提供一种具有自适应耐撞性保护装置的列车100，包括由多节车辆2组成的列车，相邻的车辆2之间通过中间车吸能车钩机构4连接，位于头端的车辆2为头车1，且头车1的前端安装有头车吸能车钩机构3，头车1处安装有图像采集机构5和雷达探测器6，用于监测列车前方是否有障碍物，以及测量列车和障碍物之间的距离和碰撞速度，并将测量的数据传递至列车的处理中心，处理中心根据当前车速和各节车辆2质量计算最佳撞击力大小，并对头车吸能车钩机构3和各中间车吸能车钩机构4处的撞击力大小进行调节，使其具有不同的吸能效果，以确保在发生碰撞时，能量能够最大程度的被头车吸能车钩机构3和所有中间车吸能车钩机构4均匀吸收，避免仅位于碰撞位置前方的头车吸能车钩机构3吸收能量，从而提升整体耐撞性，达到了将撞击能量均匀分散到头车吸能车钩机构3和各中间车吸能车钩机构4，实现了自适应耐冲击功能，大大提升整体耐撞性水平。
30.具体地，如图7所示，头车吸能车钩机构3和中间车吸能车钩机构4均包括一吸能机构7，吸能机构7包括吸能壳体702、碰撞杆701、第一挡块703、第二挡块707和电磁铁706，碰撞杆701的一端伸入吸能壳体702内并与第一挡块703固定，吸能壳体702上远离碰撞杆701的一端用于固定在另一车辆2上，第二挡块707位于吸能壳体702内，第一挡块703和第二挡块707沿吸能壳体702的轴向排列，且第一挡块703和第二挡块707的外壁均与吸能壳体702的内壁紧密接触，进而在第一挡块703、第二挡块707以及吸能壳体702内壁之间形成封闭腔室，第一挡块703和第二挡块707之间填充有磁流体704，磁流体704在零磁场条件下呈现出低粘度的特性，在强磁场作用下呈现出高粘度，低流动性的液体特征，由于磁流体704粘度可随外加磁场强度的变化而改变，因此将电磁铁706设于磁流体704内，通过改变加在电磁铁706的电流，改变磁场强度来调节磁流体704粘度，从而达到控制撞击力大小的目的，头车吸能车钩机构3中，碰撞杆701上远离第一挡块703的一端为自由端，中间车吸能车钩机构4中，碰撞杆701上远离第一挡块703的一端用于固定在另一车辆上，进而在实现相邻的两节车辆2的连接的同时，还通过吸能机构7实现相邻的两节车辆2之间的撞击力调节。其中，头车吸能车钩机构3的内部结构和中间车吸能车钩机构4内部结构(即吸能机构7部分)相同，区别仅在于外部结构不同，且外部结构与现有的密接式车钩一致，在此不再赘述。
31.吸能壳体702包括中间筒体709和两个端盖711，中间筒体709的两端开口并分别通过一端盖711封闭，且端盖711与中间筒体709能够拆卸连接，进而能够便于安装和更换，以
便重复使用。
32.吸能壳体702的内壁上固定有两个环形壁705，两个环形壁705之间形成环形凹槽，环形凹槽内用于安装电磁铁706，进而实现电磁铁706的固定，保证其稳定工作。
33.吸能壳体702内还设有弹簧708，弹簧708的一端固定在第二挡块707上远离第一挡块703的一端，弹簧708的另一端固定在吸能壳体702远离碰撞杆701一侧的内端面上。当列车发生碰撞，碰撞杆701受到撞击，并推动第一挡块703和磁流体704向靠近另一车辆2的方向移动，磁流体704推动第二挡块707向右移动，并对弹簧708进行压缩。
34.第一挡块703的外壁上开设有限位凹槽，通过剪切螺栓710穿过吸能壳体702的侧壁(即中间筒体709的侧壁)并伸入至限位凹槽内，实现对第一挡块703的限位，列车发生碰撞时，碰撞杆701能够带动第一挡块703向靠近第二挡块707的方向移动至剪断剪切螺栓710，实现碰撞吸能。在列车正常行驶时，剪切螺栓710将吸能机构7机械锁死，钩头与钩尾座之间无相对运动；当列车发生碰撞时，碰撞杆701在撞击力的作用下使剪切螺栓710失效，推动封闭腔室内的磁流体704向靠近弹簧708的方向流动，进而推动第二挡块707右移并压缩弹簧708，实现碰撞吸能。当碰撞吸能完成以后，车钩撞击力减小到零，第一挡块703、磁流体704以及第二挡块707在弹簧708的弹性恢复力的作用下移动至恢复初始位置，通过加装剪切螺栓710能够实现吸能机构7的重复利用。
35.图像采集机构5安装于头车1的挡风玻璃处，图像采集机构5为视觉摄像头。雷达探测器6安装于头车1的前尖端，雷达探测器6为毫米波雷达。
36.本说明书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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。