[发明专利]一种轨道车辆吸能结构

说明书

本发明公开了一种轨道车辆吸能结构，其结构特点是，包括环形梯度多胞吸能管、填充件、安装板、导向杆，所述环形梯度多胞吸能管的一端固定连接所述安装板；所述环形梯度多胞管包括外圆管、内圆管、弧形筋，所述外圆管嵌套在所述内圆管的外圈，所述外圆管与内圆管之间通过多条呈放射状分布的所述弧形筋相连接，多条所述弧形筋将外圆管、内圆管之间的环形区域等分成多个胞腔；每个所述胞腔的胞壁厚度从中部向两端边缘以预定梯度逐渐增大，每个所述胞腔内填充有所述填充件；所述内圆管中穿设有所述导向杆。本发明的轨道车辆吸能结构材料利用度高，触发峰值力较低，压溃力稳定且比吸能大，能满足轨道车辆碰撞的大动能耗散要求。

技术领域

本发明涉及车辆碰撞安全结构设计领域，特别是一种轨道车辆吸能结构。

背景技术

轨道车辆发生碰撞时的被动安全性是车辆运行安全的重要部分，随着我国轨道交通的蓬勃发展，对车辆安全性的要求越来越高，轨道车辆上碰撞吸能结构的设计备受关注。

轨道车辆的被动吸能装置一般由钩缓装置、防爬吸能装置、主吸能器装置组成。在碰撞发生时，被动吸能装置根据碰撞能量的不同，依次进行塑性变形，将碰撞能量以可控、渐进的方式耗散掉，从而更好地保护司乘人员及车辆安全。防爬吸能装置是轨道车辆上应用范围最广、最为重要的吸能装置，不仅要求其在承受纵向冲击时，触发峰值应力小，塑性压溃变形的压溃力平稳，还要求其具备一定的垂向刚度，防止前端防爬齿锁定后的抬升力引起吸能部件折弯。

目前轨道交通车辆上应用最多的是抽屉式防爬吸能器，其外壳不参与变形，能量吸收完全靠抽屉盒中填充的蜂窝铝等多孔吸能材料。当车辆要求的吸能量大时，抽屉式吸能结构只能通过增大内部吸能材料的体积或者增加多孔吸能材料的孔密度来提高能量吸收效果，前者需要更大的设计空间和外壳体积，但车辆前端的空间容易受限，且外壳及内部吸能材料的体积增加也与结构轻量化相背离，后者增加孔密度会造成吸能装置的压溃峰值力增大，但车体前端能够承受的压应力也同样受限。同时防爬吸能装置需要具有一定的垂向刚度，而抽屉式吸能装置的垂向刚度完全由抽屉外壳承担，也要求其外壳具有一定的厚度，这无疑会增加吸能结构的重量，而外壳不参与变形吸能，也导致材料利用率低。为提高吸能材料利用率，在汽车行业，出现了一些新型的前端吸能结构，如专利CN104890604B提出一种多胞薄壁结构的汽车吸能盒，采用的是方形梯度多胞结构，其胞型间采用了梯度厚度的隔板，有效提高了吸能效果。但轨道交通车辆载重远大于汽车，发生碰撞时的产生的能量巨大，纵向冲击力和垂向力都相当显著，一般汽车用的吸能结构在轨道交通上并不适用。

因此开发一种能量吸收率大，材料利用度高，触发峰值应力低，压溃平台力稳定的新式轨道交通防爬吸能装置具有显著的经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种轨道车辆吸能结构，该轨道车辆吸能结构材料利用度高，触发峰值力较低，压溃力稳定且比吸能大，能满足轨道车辆碰撞的大动能耗散要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆吸能结构，其结构特点是，包括环形梯度多胞吸能管、填充件、安装板、导向杆，所述环形梯度多胞吸能管的一端固定连接所述安装板；

所述环形梯度多胞吸能管包括外圆管、内圆管、弧形筋，所述外圆管套在所述内圆管外，所述外圆管与内圆管之间通过多条呈放射状分布的所述弧形筋相连接，多条所述弧形筋将外圆管、内圆管之间的区域等分成多个胞腔；

每个所述胞腔的位于外圆管、内圆管处的胞壁的厚度从中部向两端边缘以预定梯度逐渐增大，每个所述胞腔内填充有所述填充件；

所述内圆管中穿设有所述导向杆。