一种吸能排障器及轨道交通车辆的制作方法

1.本发明涉及轨道交通车辆技术领域，更具体地说，涉及一种吸能排障器及轨道交通车辆。


背景技术：

2.根据en 15227-2020标准，排障器除了满足强度外，还增加了吸能指标要求，根据标准要求，吸能在排障器中间位置。
3.排障器通常用采用螺栓与车体连接，在保证排障器静强度的要求下，应尽量降低吸能启动力值，为满足碰撞能量要求，通常在吸能区设计比较弱，且需有足够大的尺寸，因而通常只在中间设置吸能结构，碰撞变形后，障碍物可能会卡在吸能区域，不利于及时处理障碍物。另外，在实际运营过程中，障碍物也可以能出现在侧部，障碍物与排障器的刚性冲击，可能造成螺栓断裂或安装区域的车体损坏。
4.目前国内外也有较多的吸能排障器结构，主要有多级机构吸能、结构吸能和吸能元件吸能三类方案，对于多级机构吸能方案，结构复杂，占用空间大，重量重；对于结构吸能的排障器，主要应用于排障器静强度要求较低的产品；对于吸能元件的排障器主要应用于排障器静强度要求较低的产品或仅中间设置吸能结构。
5.综上所述，如何有效地解决障碍物在碰撞排障器侧面时刚性碰撞造成螺栓脱落风险等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种吸能排障器及轨道交通车辆，该吸能排障器的结构设计可以有效地解决碰撞时障碍物卡在中间吸能区和在碰撞排障器侧面时刚性碰撞造成螺栓脱落风险的问题。
7.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种吸能排障器，包括：
9.排障板；
10.支撑件，与所述排障板相对设置；
11.吸能元件，设于所述排障板与所述支撑件之间，且包括位于中间的中间吸能部和位于所述中间吸能部左右两侧的左吸能部和右吸能部，所述中间吸能部分别与所述左吸能部和所述右吸能部之间具有间隙；
12.安装座，底端与所述排障板和/或所述支撑件固定连接，顶端用于与车体螺栓连接。
13.优选地，上述吸能排障器中，所述吸能元件为分体式结构，所述中间吸能部、所述左吸能部和所述右吸能部分别为间隔设置的中间吸能块、左吸能块和右吸能块。
14.优选地，上述吸能排障器中，所述中间吸能块、所述左吸能块和所述右吸能块内分别设有导向孔，与各所述导向孔配合的分别设有导向杆，所述导向杆穿设于所述导向孔，且
与所述排障板固定连接。
15.优选地，上述吸能排障器中，所述支撑件为横梁，所述横梁对应所述中间吸能块的位置向所述排障板的一侧凸出形成凸台。
16.优选地，上述吸能排障器中，所述吸能元件为一体式结构，且通过设置通孔以分隔出所述中间吸能部、所述左吸能部和所述右吸能部。
17.优选地，上述吸能排障器中，所述吸能元件内设有钢预埋件，所述安装座与所述钢预埋件固定连接。
18.优选地，上述吸能排障器中，还包括与各所述间隙的两端分别对应以覆盖所述间隙的封板。
19.优选地，上述吸能排障器中，所述中间吸能部的标称力值范围为360～400kn，有效吸能长度大于120mm，所述左吸能部和所述右吸能部的标称力值范围均为300～350kn，有效吸能长度大于120mm。
20.优选地，上述吸能排障器中，所述安装座包括与所述中间吸能部对应的中间安装座、与所述左吸能部对应的左安装座和与所述右吸能部对应的右安装座，所述中间安装座的底端与所述支撑件固定连接，且所述中间安装座由底端至顶端向远离所述排障板的一侧倾斜设置，所述左安装座和所述右安装座的底端分别与所述支撑件和所述排障板固定连接。
21.优选地，上述吸能排障器中，所述左安装座和所述右安装座的底端均包括与所述支撑件背离所述排障板的侧边连接的垂向连接区、与所述支撑件的顶端连接的横向连接区和与所述排障板连接的前端连接区，且所述横向连接区与所述前端连接区之间具有缺口。
22.本发明提供的吸能排障器包括排障板、支撑件、吸能元件和安装座。其中，支撑件与排障板相对设置；吸能元件设于排障板与支撑件之间，且包括位于中间的中间吸能部和位于中间吸能部左右s两侧的左吸能部和右吸能部，中间吸能部与左吸能部之间具有间隙，且中间吸能部与右吸能部之间具有间隙；安装座的底端与排障板和/或支撑件固定连接，顶端用于与车体螺栓连接。
23.应用本发明提供的吸能排障器，通过在吸能元件前端设置整体排障板，能够避免碰撞后局部凹陷，障碍物卡在排障器上。另外，吸能元件包括中间吸能部和位于两侧的左吸能部和右吸能部，中间吸能部能够针对中部障碍物起到有效吸能作用，左吸能部和右吸能部则能够针对两侧的障碍物起到有效吸能作用，从而降低侧面刚性碰撞出现螺栓断裂风险。
24.为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种轨道交通车辆，该轨道交通车辆包括上述任一种吸能排障器。由于上述的吸能排障器具有上述技术效果，具有该吸能排障器的轨道交通车辆也应具有相应的技术效果。
附图说明
25.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，下面将对实施例或现有技术描述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。
26.图1为本发明一个具体实施例的吸能排障器的结构示意图；
27.图2为图1中吸能组件的结构示意图；
28.图3为图1中横梁的结构示意图；
29.图4为图1中左安装座的结构示意图；
30.图5为本发明另一个具体实施例的吸能组件的结构示意图。
31.附图中标记如下：
32.吸能元件1，排障板2，支撑件3，安装座4，封板5，钢预埋件6；
33.中间吸能块101，左吸能块102，第一左吸能块1021，第二左吸能块1022，右吸能块103，第一右吸能块1031，第二右吸能块1032；
34.左排障板21，右排障板22；
35.横梁弯板31，横梁封板32，凸台321，端部封板33，安装孔34，筋板35；
36.中间安装座41，左安装座42，右安装座43，侧安装梁421，侧连接板422，垂向连接区42a，横向连接区42b，前端连接区42c，缺口42d；
37.中间吸能部11，左吸能部12，右吸能部13，通孔14。
具体实施方式
38.本发明实施例公开了一种吸能排障器及轨道交通车辆，以降低侧面刚性碰撞出现螺栓断裂风险。
39.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。
40.对于轨道车辆，尤其是速度160km/h及以上动车组，要求排障器能够满足中间位置300kn、两端250kn的载荷，在满足静强度的条件下，尽量减小吸能启动力值，增加吸能行程，避免排障器未开始吸能，螺栓断裂或车体结构失效的情况，不仅起不到保护作用，还将导致更严重的灾难。另外，为满足标准要求，在排障器中间位置设置吸能区域，且纵向上需设计足够的吸能长度才能满足吸能要求，障碍物碰撞排障器中间位置时，中间变形吸能，障碍物可能会卡在变形区域，影响障碍物拆除。且为满足吸能要求,排障器吸能区域结构纵向尺寸大，即吸能区域悬臂长，增大了螺栓设计难度，且在碰撞时螺栓容易失效，带来断裂风险。本发明提供的吸能排障器则能够显著降低螺栓断裂风险。
41.在一个实施例中，本发明提供的吸能排障器包括排障板、支撑件、吸能元件和安装座。其中，支撑件与排障板相对设置，排障板设于吸能元件的前端，用于直接与障碍物作用，接受障碍物的冲击，排障板的刚度大于吸能元件的刚度，在碰撞时能保持外形，避免较大凹陷，障碍物卡在吸能元件区域。同时若排障板的刚度过强，也会影响吸能元件的充分吸能，排障板的具体刚度值根据吸能元件参数相应设置，此处不做具体限定。支撑件设于吸能元件的后端，用于提供支撑作用。吸能元件设于排障板与支撑件之间，且包括位于中间的中间吸能部和位于中间吸能部左右两侧的左吸能部和右吸能部，中间吸能部与左吸能部之间具有间隙，且中间吸能部与右吸能部之间具有间隙。吸能元件既可以为一体式结构，并通过内部开设通孔分隔为中间吸能部、左吸能部和右吸能部，也可以为分体式结构，即包括独立设
置的中间吸能部、左吸能部和右吸能部。可以理解的是，中间吸能部与左吸能部之间的间隙大小应大于二者的压缩变形尺寸；中间吸能部与右吸能部之间的间隙大小应大于二者的压缩变形尺寸，通过间隙的设置，便于吸能元件充分吸能且吸能力值稳定。安装座的底端与排障板和/或支撑件固定连接，顶端用于与车体螺栓连接。
42.应用本发明提供的吸能排障器，通过在吸能元件前端设置整体排障板，能够避免碰撞后局部凹陷，障碍物卡在排障器上。另外，吸能元件包括中间吸能部和位于两侧的左吸能部和右吸能部，中间吸能部能够针对中部障碍物起到有效吸能作用，左吸能部和右吸能部则能够针对两侧的障碍物起到有效吸能作用，从而降低侧面刚性碰撞出现螺栓断裂风险。
43.请参阅图1-图4，图1为本发明一个具体实施例的吸能排障器的结构示意图；图2为图1中吸能组件的结构示意图；图3为图1中横梁的结构示意图；图4为图1中左安装座的结构示意图。
44.在一个具体实施例中，本发明提供的吸能排障器，其吸能元件1、排障板2及支撑件3组成吸能组件，其中吸能元件1为分体式结构，中间吸能部、左吸能部和右吸能部分别为间隔设置的中间吸能块101、左吸能块102和右吸能块103。通过独立设置的多个吸能块，可控制吸能元件1的压溃初始力值和吸能平均力值。具体左吸能块102可根据需要包括多块分体结构，如包括第一左吸能块1021和第二左吸能块1022，相应右吸能块103也可以包括第一右吸能块1031和第二右吸能块1032。根据需要，第一左吸能块1021和第二左吸能块1022也可以合成一块左吸能块102，第一右吸能块1031和第二右吸能块1032合成一块右吸能块103，以便于工艺性。
45.在一个实施例中，中间吸能块101、左吸能块102和右吸能块103的前后两端分别与排障板2与支撑件3采用焊接等方式固定连接。在其他实施例中，中间吸能块101、左吸能块102和右吸能块103的前后两端也可以分别与排障板2与支撑件3采用螺栓连接，则碰撞损伤后仅通过更换前端结构，即可快速修复。
46.在一个实施例中，中间吸能块101、左吸能块102和右吸能块103内分别设有导向孔，与各导向孔配合的分别设有导向杆，导向杆穿设于导向孔，且一端与排障板2固定连接。即对应每块吸能块设置导向杆，导向杆穿过吸能块，通过导向杆的设置，能够对吸能元件1的压缩变形提供导向作用，并能够对吸能元件1的安装起到定位作用。当然，根据吸能元件1的具体结构可以设置或取消上述导向杆。另外，为便于导向杆安装，并在吸能过程中精准导向，导向杆设置余量，焊后加工中心孔。
47.在一个实施例中，吸能元件1采用铝蜂窝结构，且左吸能块102与右吸能块103的吸能力值小于中间吸能块101的吸能力值。根据需要，吸能元件1也并不局限于铝蜂窝结构，也可以采用如胀管结构、刨削结构等其他吸能元件1代替。进一步地，左吸能块102与右吸能块103的强度低于中间吸能块101的强度，以和静强度保持一致，避免侧面碰撞时未吸能，螺栓先断裂。
48.在一个实施例中，中间吸能块101的标称力值范围为360～400kn，有效吸能长度大于120mm，左吸能块102和右吸能块103的标称力值范围均为300～350kn，有效吸能长度大于120mm。通过上述设置，该吸能排障器能够满足中间300kn，两侧250kn的载荷要求，且能满足大于36kj的能量吸收。在其他实施例中，也可以根据实际需要及标准要求，相应设置中间吸
能块101、左吸能块102和右吸能块103的相应参数。
49.在一个实施例中，支撑件3为横梁，横梁对应中间吸能块101的位置向排障板2的一侧凸出形成凸台321。根据标准，排障器外形大体呈v型结构，夹角不超过160
°
，故在侧部的纵向尺寸小于中间位置，侧部空间不足难以设置吸能结构，若增大纵向尺寸，将增加排障器下部纵向尺寸，增加螺栓失效风险。该实施例中，通过设置凸台321，即横梁的侧部纵向尺寸小于中间位置纵向尺寸，便于增大左吸能块102和右吸能块103的纵向尺寸，以满足吸能参数需求。另外，将横梁中间纵向宽度做加宽处理，以增强该区域强度，从而与安装座4连接后，能够更好的承担前端排障区载荷。横梁的横向尺寸则根据吸能元件1尺寸相应设置。
50.具体的，横梁包括横梁弯板31、横梁封板32和端部封板33。横梁弯板31采用板材折弯而成，横梁中间位置的纵向尺寸比两侧大，使侧部吸能块有效吸能长度加长，增加吸能能力。横梁封板32分别设于横梁弯板32的左右两端，具体采用折弯板，折弯尺寸与横梁弯板一致。横梁弯板31、横梁封板32和端部封板33连接成箱型结构，具体可以采用焊接等常规固定连接方式连接。横梁封板33上设置安装孔34，以与导向杆配合。具体可以采用导向管，先将导向管焊接于横梁弯板31和横梁封板32之间，焊后加工孔即安装孔34，起导向作用，同时加强该区域强度。进一步地，在横梁弯板的中间区域可以设置筋板35，筋板35连接于横梁弯板31和横梁封板32之间。
51.在一个实施例中，还包括与各间隙的两端分别对应以覆盖间隙的封板5。即对应各间隙的上下两端分别设置封板5，通过封板5将间隙覆盖，以避免异物卡在间隙区域，或在间隙区域积雪。在其他实施例中，根据实际运营环境，也可以取消封板5的设置。
52.在一个实施例中，安装座4包括与中间吸能部对应的中间安装座41、与左吸能部对应的左安装座42和与右吸能部对应的右安装座43，中间安装座41的底端与支撑件3固定连接，且中间安装座41由底端至顶端向远离排障板2的一侧倾斜设置，左安装座42和右安装座43的底端分别与支撑件3和排障板2固定连接。具体的，中间安装座41与支撑件3焊接，并位于中间吸能部后部，便于中间吸能部充分吸能，中间安装座41与支撑件3形成一定角度倾斜设置，以承担纵向和垂向载荷。中间安装座41具体可以成对设置，则两个中间安装座41的间距尽量小于吸能承载区域，以减小排障器在吸能时的结构变形。左安装座42的前端和右安装座43的前端分别与排障板2焊接，后部与支撑件3焊接。可以理解的是，在其他实施例中，安装座4也可以采用螺栓连接等其他常规的固定方式连接。所有安装座4根据结构需要进行设计，并可设置减重孔，其横向尺寸可根据车体安装位置调整。
53.在一个实施例中，左安装座42和右安装座43的底端均包括与支撑件3背离排障板2的侧边连接的垂向连接区42a、与支撑件3的顶端连接的横向连接区42b和与排障板2连接的前端连接区42c，且横向连接区42b与前端连接区42c之间具有缺口42d。以左安装座42为例，请参阅图4，左安装座42包括侧安装梁421和侧连接板422，侧连接板422可成对设置，以与车体螺栓连接，其结构根据车体结构进行调整。侧安装梁421下部设置垂向连接区42a、横向连接区42b和前端连接区42c，分别与支撑件3侧部、支撑件3上部和排障板2连接。侧安装梁421底部中间位置设置缺口42d，即横向连接区42b与前端连接区42c之间具有缺口42d，以将横向连接区42b与前端连接区42c断开，从而减弱前端结构。在碰撞时，前端连接区42c位置变形，在缺口42d下部区域的吸能元件1变形吸能，且侧面碰撞吸能排障器时变形区域在缺口42d下部。缺口42d宽度和高度尺寸在满足强度的要求下结合吸能元件1吸能需求设置，此处
不做具体限定。综上，通过缺口42d的设置，解决了安装座4安装困难和吸能元件1区域设计困难。
54.在一个实施例中，吸能元件1前端设置整体的排障板2，具体可以包括左排障板21和右排障板22，二者采用焊接等方式固定连接，且形成小于160
°
的v型结构。左排障板21和右排障板22具体可均采用钢板折弯成u型结构。整体排障板2结构设计为足够的强度，避免在碰撞吸能时局部凹陷，障碍物卡在排障器上，不利于救援和维护，同时避免刚度过强，影响吸能元件1的充分吸能。左排障板21和右排障板22形成v型结构，小于160
°
夹角，有利于将障碍物排出轨道区域。在其他实施例中，排障板2可根据外形或排障功能进行设计，如雪橇形状。
55.请参阅图5，在另一个具体实施例中，吸能元件1为一体式结构，且通过设置通孔14以分隔出中间吸能部11、左吸能部12和右吸能部13。需要说明的是，该实施例中安装座4、吸能元件1具体参数以及封板5等其他设置均可参数上述各实施例，此处不再赘述，主要对区别于上述实施例中吸能元件1进行阐述。该实施例中，中间吸能部11、左吸能部12和右吸能部13并非独立部件，而是一体式结构，且为充分吸能，设置多处通孔14。一体式结构，便于轻量化设计，能够减少焊接变形。吸能元件1与排障板2和支撑件3分别连接形成整体结构。
56.在一个实施例中，吸能元件1内设有钢预埋件6，安装座4与钢预埋件6固定连接。钢预埋件6与安装座4具体可以采用焊接或螺栓连接等方式固定连接。在安装座4包括中间安装座41、左安装座42和右安装座43的情况下，则相应的对应中间安装座41、左安装座42和右安装座43分别设置钢预埋件6，且根据中间安装座41、左安装座42和右安装座43与吸能元件1的连接位置，相应的设置钢预埋件6在吸能元件1内的位置。
57.在吸能元件1为一体式结构的实施例中，支撑件3具体可以为安装板，排障板2与安装板分别固定于吸能元件1的前后两端。排障板2和安装板具体可以均采用单板，强度通过吸能元件1来保证。
58.基于上述实施例中提供的吸能排障器，本发明还提供了一种轨道交通车辆，该轨道交通车辆包括上述实施例中任意一种吸能排障器。由于该轨道交通车辆采用了上述实施例中的吸能排障器，所以该轨道交通车辆的有益效果请参考上述实施例。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
60.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种吸能排障器，其特征在于，包括：排障板；支撑件，与所述排障板相对设置；吸能元件，设于所述排障板与所述支撑件之间，且包括位于中间的中间吸能部和位于所述中间吸能部左右两侧的左吸能部和右吸能部，所述中间吸能部分别与所述左吸能部和所述右吸能部之间具有间隙；安装座，底端与所述排障板和/或所述支撑件固定连接，顶端用于与车体螺栓连接。2.根据权利要求1所述的吸能排障器，其特征在于，所述吸能元件为分体式结构，所述中间吸能部、所述左吸能部和所述右吸能部分别为间隔设置的中间吸能块、左吸能块和右吸能块。3.根据权利要求2所述的吸能排障器，其特征在于，所述中间吸能块、所述左吸能块和所述右吸能块内分别设有导向孔，与各所述导向孔配合的分别设有导向杆，所述导向杆穿过所述导向孔，且与所述排障板连接。4.根据权利要求2所述的吸能排障器，其特征在于，所述支撑件为横梁，所述横梁对应所述中间吸能块的位置向所述排障板的一侧凸出形成凸台。5.根据权利要求1所述的吸能排障器，其特征在于，所述吸能元件为一体式结构，且通过设置通孔以分隔出所述中间吸能部、所述左吸能部和所述右吸能部。6.根据权利要求5所述的吸能排障器，其特征在于，所述吸能元件内设有钢预埋件，所述安装座与所述钢预埋件固定连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的吸能排障器，其特征在于，还包括与各所述间隙的两端分别对应以覆盖所述间隙的封板。8.根据权利要求1-6任一项所述的吸能排障器，其特征在于，所述中间吸能部的标称力值范围为360～400kn，有效吸能长度大于120mm，所述左吸能部和所述右吸能部的标称力值范围均为300～350kn，有效吸能长度大于120mm。9.根据权利要求1-6任一项所述的吸能排障器，其特征在于，所述安装座包括与所述中间吸能部对应的中间安装座、与所述左吸能部对应的左安装座和与所述右吸能部对应的右安装座，所述中间安装座的底端与所述支撑件固定连接，且所述中间安装座由底端至顶端向远离所述排障板的一侧倾斜设置，所述左安装座和所述右安装座的底端分别与所述支撑件和所述排障板固定连接。10.根据权利要求9所述的吸能排障器，其特征在于，所述左安装座和所述右安装座的底端均包括与所述支撑件背离所述排障板的侧边连接的垂向连接区、与所述支撑件的顶端连接的横向连接区和与所述排障板连接的前端连接区，且所述横向连接区与所述前端连接区之间具有缺口。11.一种轨道交通车辆，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的吸能排障器。

技术总结
本发明公开了一种吸能排障器，包括排障板、支撑件、吸能元件和安装座。其中，支撑件与排障板相对设置；吸能元件设于排障板与支撑件之间，且包括位于中间的中间吸能部和位于中间吸能部左右两侧的左吸能部和右吸能部，中间吸能部与左吸能部之间具有间隙，且中间吸能部与右吸能部之间具有间隙；安装座的底端与排障板和/或支撑件固定连接，顶端用于与车体螺栓连接。应用本发明提供的吸能排障器，能够避免碰撞后局部凹陷，障碍物卡在排障器上。且左吸能部和右吸能部能够针对两侧的障碍物起到有效吸能作用，从而降低侧面刚性碰撞出现螺栓断裂风险。本发明还公开了一种具有该吸能排障器的轨道交通车辆，同样具有上述技术效果。同样具有上述技术效果。同样具有上述技术效果。


技术研发人员：张海波 金希红 苏永章 刘永强 李孟梁 陈潢泽 王少君 刘宏也 刘必成
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2022.11.18
技术公布日：2023/1/30