[发明专利]列车脱轨旋转防撞桶、脱轨碰撞吸能防护装置及碰撞吸能方法

说明书

本发明公开了一种列车脱轨旋转防撞桶、脱轨碰撞吸能防护装置及碰撞吸能方法，其中列车脱轨旋转防撞桶包括防撞桶本体和支撑杆，防撞桶本体包括由内向外依次围绕复合的阻尼缓冲层、主吸能层、失稳抑制吸能层和高分子缓冲层，阻尼缓冲层和高分子缓冲层之间安装有阻尼吸能杆，阻尼吸能杆贯穿通过主吸能层和失稳抑制吸能层，支撑杆穿设于阻尼缓冲层内，支撑杆的两端从防撞桶本体的两端伸出。该列车脱轨旋转防撞桶及脱轨碰撞吸能防护装置具有多级吸能结构，能够显著吸收列车脱轨后的碰撞动能，减小传递到乘员上的载荷，实现乘员的二次碰撞保护，并可对脱轨列车进行导向，防止列车冲出线路。

技术领域

本发明涉及轨道交通安全技术领域，具体而言，涉及一种列车脱轨旋转防撞桶、脱轨碰撞吸能防护装置及碰撞吸能方法。

背景技术

我国在建造铁路尤其是高速铁路时，为了减小占地面积，通常采用高架桥的方式。我国高速铁路线上桥梁结构平均占比约50％。列车在桥梁段发生脱轨事故时，一旦冲出桥面掉入桥底，其巨大的冲击力会带来严重的人员伤亡及财产损失，如7.23甬温线动车组事故，列车从桥梁上掉落，极大地加重了乘员伤亡及乘员的援救难度。

为了防止列车脱轨时从桥上掉落下来，我国现通常在桥上设置混凝土防护墙。但混凝土防护墙由于其刚度大，缓冲吸能效果差，在和脱轨列车发生碰撞时将对列车产生巨大的冲击力，从而加剧了乘员的碰撞伤亡风险。此外，列车在曲线路段等脱轨风险大的区域，一旦发生脱轨将和周边基础设施发生碰撞，加重乘员二次碰撞。

为了解决列车脱轨碰撞冲击力大的问题，已有学者做了一些探索。例如，专利公开号为CN108625283A的名为“一种用于高速铁路桥梁的半刚性护栏”的中国专利，介绍了一种在列车脱轨碰撞时可发生弹塑性变形的半刚性护栏，但该护栏导向功能较差，虽然能在一定程度上减小乘员伤亡，但作用于列车的冲击加速度依旧较大。

综上，现在的铁路脱轨碰撞防护装置均存在一定的不足，需要进一步改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种列车脱轨旋转防撞桶、脱轨碰撞吸能防护装置及碰撞吸能方法，该列车脱轨旋转防撞桶及脱轨碰撞吸能防护装置具有多级吸能结构，能够显著吸收列车脱轨后的碰撞动能，减小传递到乘员上的载荷，实现乘员的二次碰撞保护，并可对脱轨列车进行导向，防止列车冲出线路。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种列车脱轨旋转防撞桶，包括防撞桶本体和支撑杆，防撞桶本体包括由内向外依次围绕复合的阻尼缓冲层、主吸能层、失稳抑制吸能层和高分子缓冲层，阻尼缓冲层和高分子缓冲层之间安装有阻尼吸能杆，阻尼吸能杆贯穿通过主吸能层和失稳抑制吸能层，支撑杆穿设于阻尼缓冲层内，支撑杆的两端从防撞桶本体的两端伸出。

进一步地，主吸能层为蜂窝铝，失稳抑制吸能层为点阵夹层吸能结构，高分子缓冲层为乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚乙烯共混物弹性复合材料。

进一步地，防撞桶本体内沿阻尼缓冲层的长度方向间隔设置有多组阻尼吸能杆，每一组阻尼吸能杆均包括沿阻尼缓冲层周向均布设置的多根阻尼吸能杆。

根据本发明的另一方面，提供了一种列车脱轨碰撞吸能防护装置，包括防护栏，防护栏上并排安装有多个上述的列车脱轨旋转防撞桶，列车脱轨旋转防撞桶中的支撑杆的两端通过轴承可转动地安装在防护栏上。

进一步地，多个列车脱轨旋转防撞桶分为前防撞桶组和后防撞桶组，前防撞桶组的列车脱轨旋转防撞桶中的支撑杆通过第一传动齿轮与一旋转发电机相连接，旋转发电机与一储电模块相连接，后防撞桶组的列车脱轨旋转防撞桶中的支撑杆通过第二传动齿轮与一电动机相连接，电动机与储电模块相连接。

进一步地，列车脱轨碰撞吸能防护装置还包括一控制模块，前防撞桶组的列车脱轨旋转防撞桶中的高分子缓冲层内安装有压力传感器，压力传感器和储电模块均与控制模块相连接。