[实用新型]城轨车辆前端吸能结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及城轨车辆车体结构技术领域。

背景技术

由于车辆在高速碰撞时会产生巨大能量，因此需要合理布置能量吸收系统的各级吸能环节，应保证每个环节在一种可以控制的方式下，并且最大限度地吸收能量，达到：1．保证司乘人员的安全；2．车体端部损坏量最小；3．车钩的损坏个数最少。

在车体碰撞时,车辆端部以承受压缩载荷为主，主要由底架结构承担。而碰撞产生的能量主要由底架前端的结构变形区域来吸收，此变形区域的主要构件有端梁及其后方的中部纵梁、前端小边梁。

对于吸收能量的结构，还要求其具有以下4项功能：

(1)能够吸收尽量多的撞击能量；

(2)客室区结构应具有足够的强度和刚度，以承受撞击载荷。

(3)装有发生冲撞时能够阻止两列车互相爬叠的防爬器；

(4)设置防止一列车撞击贯入另一列车客室区(包括司机座椅区)的防撞柱。

列车前端变形区的设计对象是大横梁前方的中部纵梁和小边梁，而小边梁一般设置较弱，仅满足结构用即可，因此，设计布置合理的中部纵梁即成为通常吸能元件的主要设计点。

吸能元件的失稳破坏触发力如果大，变形区后方的乘客区就会首先破坏，因此要尽可能满足上述功能(2)，吸能元件的失稳破坏触发力以小为好；另一方面，吸能是用构件压缩变形量与失稳破坏力积分而实现的，所以，为了吸收大的能量，变形失稳破坏力又应以大为好。为了满足这样两种相反且矛盾的要求，吸能构件失稳压坏时的反力，在车体非变形区具有绝对刚度的前提下应尽量的大，且最好呈现大体上恒定的破坏触发力。

目前的吸能结构如图1所示：前端吸能由上盖板、中梁、横梁、后端挡板、防爬器和下盖板等组成，各部分通过焊接的方式连接在一起，然后将整体通过后端挡板焊接在车辆底架铝型材地板结构前端；压溃吸能梁即中梁由“日”字形截面梁⑧和“口”字形截面梁⑨两种不同截面尺寸的EN AW-6005A T6铝合金挤压型材开圆孔加工制成，如图2、图3所示。三维效果图如图4所示。

这种结构存在以下缺点：

1、前端吸能结构中的压溃吸能梁即中梁的数量较多，纵向刚度相对车体较大，在碰撞过程中不利于发生塑性变形，从而不易于纵向压溃吸能。

2、压溃吸能梁⑧上的诱导孔开的缺乏一定的规律和科学性，容易诱发导致压溃过程紊乱无序，不易实现可控的渐进性压溃变形，甚至易出现欧拉屈曲等水平较低的变形吸能模式。

3、上下盖板板厚过大，阻碍压溃吸能梁压溃变形，导致结构吸能受限制。

4、使用的梁数量过多，使得焊缝数量过多，生产工艺复杂繁琐，导致焊接量大、焊接变形大。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种布局合理，能量吸收率更高的城轨车辆前端吸能结构。

本实用新型的技术方案是城轨车辆前端吸能结构，包括横向的横梁和纵向的中梁，横梁和中梁相焊接，中梁前端设置有防爬器，中梁包括前中梁和后中梁，前中梁前端安装防爬器，前中梁和后中梁之间焊接有前横梁，各后中梁之间焊接有后横梁，后中梁后端焊接有后端堵板，每根中梁和横梁的截面均为“日”字型且上下厚度相同，每根中梁的侧壁上均刻有至少两个诱导孔。

前中梁上设有两个诱导孔，由前至后孔径依次为30mm、34mm，孔距为86mm；后中梁上的诱导孔为三个，由前至后孔径依次为34mm、50mm、40mm，孔距依次为95mm、400mm，各中梁的横截面尺寸一致，中梁侧壁厚度为3mm，横梁侧壁厚度为6mm。

本实用新型的有益效果是：1）减少结构中不必要的中梁，改善中梁截面形状，降低吸能结构的纵向刚度，使得结构触发力在模型允许的范围内并低于后端车体底架的纵向刚度，易于变形吸能；2）压溃吸能梁上开的诱导孔布局和形状尺寸科学合理，有利于引导压溃梁规律的、循序渐进的压溃变形，达到改善响应参数、吸能更大的效果；3）合理布局空间结构，优化上下盖板的板厚尺寸，减少不必要的材料浪费；4）只用一套中梁加工模具即可生产，显著降低成本、提高生产制造工艺的可行性和经济性，提高生产效率、降低成本；5）预先考虑了司机室立柱的分布，使得吸能区的横梁中梁恰好位于司机室立柱下面，有效的避免了操作中“焊透”现象的发生。

附图说明

图1为现有技术中吸能结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的立体图。

图4为前中梁诱导孔布置结构图。

图5为后中梁诱导孔布置结构图。

图6为中梁横截面图。