ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩИЙ КУЗОВ ВАГОНА

Область техники
Полезная модель относится к области железнодорожных транспортных средств и, в частности к энергопоглощающему кузову вагона и железнодорожному транспортному средству, имеющему такой энергопоглощающий кузов вагона.
Уровень техники
По мере увеличения скорости высокоскоростного поезда сопротивление воздуха, действующее на головную часть поезда в процессе движения, также увеличивается. Для уменьшения сопротивления воздуха и улучшения аэродинамических характеристик поезда головная часть высокоскоростного поезда обычно выполнена так, чтобы иметь обтекаемую форму, напоминающую шаттл. В случае такой конструкции, напоминающей шаттл, хотя поезд может иметь уменьшенное сопротивление движению и эффективно увеличенную скорость, передний конец головной части поезда может иметь узкое место, которое может вмещать только часть сцепного устройства, и может не иметь места для размещения большого энергопоглощающего и предотвращающего сход с рельсов механизма управления. В связи с этим, когда сталкиваются два высокоскоростных поезда, может происходить сдавливание в виде вставки друг в друга, таким образом, приводя к сходу поездов с рельсов и серьезной аварии.
Для решения этих проблем в традиционной технологии на конце шасси поезда обеспечена концевая балка, поперечно соединенная с концами тяговых балок, и концевая балка обеспечена соединительным устройством сцепного устройства и буферным устройством, или сцепное устройство выполнено в виде энергопоглощающего сцепного устройства для поглощения энергии, генерируемой при столкновении.
Однако, поскольку поглощение энергии буферным устройством или сцепным устройством ограничено их собственной конструкцией, способность поглощения энергии не может соответствовать потребности при мощной силе удара, что непосредственно влияет на безопасность эксплуатации всего поезда. Более того, направление разрушительной силы, генерируемой во время столкновения, является неопределенным, таким образом, поезд может сходить с рельсов во время столкновения. В связи с этим традиционная технология имеет недостатки, заключающиеся в том, что способность поглощения энергии является низкой, и поезд может сходить с рельсов после столкновения, и, таким образом, не может удовлетворять требованиям безопасности движения.
В связи с этим необходимо оптимизировать конструкцию традиционной технологии для повышения способности поглощения энергии переднего конца железнодорожного транспортного средства и минимизации возможности схода с рельсов вследствие столкновения с любой стороны, чтобы повысить безопасность движения железнодорожного транспортного средства в случае столкновения.
Наиболее близким аналогом настоящей полезной модели является техническое решение, раскрытое в публикации CN 201520129048.2, где раскрывается кузов для высокоскоростного поезда с поглощающим энергию устройством. Когда вагоны сталкиваются, газожидкостный буфер и разрушаемая труба соединителя на переднем конце переднего вагона действуют последовательно, и соединитель начинает поглощать энергию, и после того, как действие разрушаемой трубы соединителя завершено, соединитель отключается и выходит из строя. Энергопоглощающее устройство начинает действовать, чтобы продолжать поглощать энергию, которая рассеивается на вагоне.
Сущность полезной модели
С учетом вышеуказанных недостатков техническая проблема, рассматриваемая в настоящей заявке, заключается в обеспечении энергопоглощающего кузова вагона для решения проблемы, существующей в традиционной технологии, заключающейся в том, что эффект поглощения энергии является плохим, и поезда могут сходить с рельсов после столкновения поездов.
В соответствии с настоящей заявкой обеспечен энергопоглощающий кузов вагона, расположенный на переднем конце поезда, и энергопоглощающий кузов вагона включает в себя сцепное устройство, расположенное на переднем конце кузова вагона. Энергопоглощающие устройства симметрично расположены с двух сторон от сцепного устройства, горизонтальная ось каждого из энергопоглощающих устройств выше горизонтальной оси сцепного устройства, каждое энергопоглощающее устройство имеет втулку, прикрепленную к кузову вагона, кузов вагона обеспечен полостью, относительно которой скользит втулка, втулка имеет передний конец, выступающий из полости, и задний конец, не находящийся в контакте с задним концом полости, и между полостью и втулкой обеспечен энергопоглощающий элемент с площадью поперечного сечения, не превышающей площадь внутреннего поперечного сечения втулки.
Предпочтительно, передний конец втулки обеспечен устройством предотвращения вползания, имеющим поперечные канавки.
Предпочтительно, внутренняя стенка полости имеет две симметричных направляющих скольжения, проходящих в продольном направлении внутренней стенки, и втулка обеспечена канавками скольжения, соответствующими направляющим скольжения.
Предпочтительно, полость и втулка скреплены друг с другом винтами, соединяющими направляющие скольжения с канавками скольжения.
Предпочтительно, энергопоглощающий элемент представляет собой алюминиевые соты.
Предпочтительно, между полостью и кузовом вагона расположено усиливающее ребро.
Предпочтительно, над сцепным устройством симметрично расположены два энергопоглощающих модуля, и каждый из энергопоглощающих модулей имеет трубу квадратного сечения, прикрепленную к кузову вагона, кузов вагона обеспечен приемной гильзой, относительно которой скользит труба квадратного сечения, труба квадратного сечения имеет передний конец, выступающий из приемной гильзы, и задний конец, не находящийся в контакте с задним концом приемной гильзы, и приемная гильза и труба квадратного сечения скреплены друг с другом с помощью крепежного средства, между трубой квадратного сечения и приемной гильзой обеспечены алюминиевые соты с площадью поперечного сечения, не превышающей площадь внутреннего поперечного сечения приемной гильзы, и передняя концевая поверхность каждого из энергопоглощающих модулей находится на одном уровне с передней концевой поверхностью каждого из энергопоглощающих устройств.
Предпочтительно, внутренняя стенка приемной гильзы обеспечена двумя симметричными канавками, канавки проходят в продольном направлении внутренней стенки, и труба квадратного сечения обеспечена выступами, соответствующими канавкам.
Предпочтительно, соединительные пластины соответственно обеспечены между приемными гильзами и между каждой приемной гильзой и кузовом вагона.
В соответствии с настоящей заявкой дополнительно обеспечено железнодорожное транспортное средство, которое включает в себя головную часть транспортного средства, и передний конец головной части транспортного средства использует энергопоглощающий кузов вагона, описанный выше.
Как может быть видно из приведенных выше решений, в соответствии с настоящей заявкой обеспечен энергопоглощающий кузов вагона, который включает в себя сцепное устройство, расположенное на переднем конце кузова вагона. Энергопоглощающие устройства симметрично расположены с двух сторон от сцепного устройства. Горизонтальная ось каждого из энергопоглощающих устройств выше горизонтальной оси сцепного устройства. При столкновении поездов сцепные устройства сцепляются, а затем сжимаются назад, пока энергопоглощающие устройства двух поездов не войдут в контакт друг с другом, и в ходе этого процесса каждая из головных частей поездов имеет тенденцию вползать вверх и сходить с рельсов. Для того чтобы энергопоглощающие устройства в достаточной степени контактировали друг с другом, энергопоглощающие устройства расположены немного выше их соответствующих сцепных устройств, и, таким образом, риск возникновения вползания поездов является низким, поскольку точки контакта двух поездов расположены на высоком уровне.
Энергопоглощающее устройство имеет втулку, прикрепленную к кузову вагона, и кузов вагона обеспечен полостью, относительно которой скользит втулка. Втулка имеет передний конец, выступающий из полости, и задний конец, не находящийся в контакте с задним концом полости. Таким образом, после столкновения двух поездов втулки входят в контакт друг с другом до контакта полостей и скользят в направлении назад в полостях. То, что задний конец втулки не находится в контакте с задним концом полости означает, что в полости сохранено пространство для скольжения втулки назад для обеспечения того, чтобы втулка могла скользить и поглощать энергию в полости.
Между полостью и втулкой обеспечен энергопоглощающий элемент с площадью поперечного сечения, не превышающей площадь внутреннего поперечного сечения втулки. Втулка сдавливает энергопоглощающий элемент для поглощения энергии, когда втулка скользит назад в полости, таким образом, эффекты амортизации и поглощения энергии проявляются лучше. Площадь поперечного сечения энергопоглощающего элемента, не превышающая площадь внутреннего поперечного сечения втулки, может обеспечивать, что энергопоглощающий элемент не будет препятствовать скольжению втулки в полости при сжатии энергопоглощающего элемента, тем самым, исключая сход поезда с рельсов вследствие столкновения.
В предпочтительном решении настоящей заявки полость и втулка скреплены друг с другом винтами, соединяющими направляющие скольжения с канавками скольжения соответственно. В такой конструкции при столкновении поездов сначала втулки двух поездов входят в контакт друг с другом, и только после того, как втулки срезают соответствующие винты, втулки могут скользить в полостях. Таким образом, энергия столкновения поглощается путем срезания винтов.
Железнодорожное транспортное средство в соответствии с настоящей заявкой обеспечено вышеупомянутым энергопоглощающим кузовом вагона. Поскольку энергопоглощающий кузов вагона имеет вышеуказанные технические эффекты, железнодорожное транспортное средство, обеспеченное энергопоглощающим кузовом вагона, должно также иметь соответствующие технические эффекты.
Краткое описание чертежей
Для более четкой иллюстрации технических решений в вариантах выполнения настоящей заявки или в традиционной технологии, чертежи, упоминаемые для описания вариантов выполнения или традиционной технологии, будут кратко описаны ниже. Очевидно, чертежи в следующем ниже описании являются лишь некоторыми примерами настоящей заявки, и специалистом в области техники могут быть получены другие чертежи на основе этих чертежей без каких-либо изобретательских усилий. На чертежах:
Фиг. 1 - схематический вид, показывающий конструкцию варианта выполнения энергопоглощающего кузова вагона в соответствии с настоящей заявкой;
Фиг. 2 - вид сбоку конструкции, показанной на Фиг. 1;
Фиг. 3 - вид сбоку в разрезе энергопоглощающего модуля;
Фиг. 4 - вид спереди в разрезе энергопоглощающего модуля;
Фиг. 5 - вид спереди в разрезе энергопоглощающего устройства;
Фиг. 6 - вид сбоку в разрезе энергопоглощающего устройства; и
Фиг. 7 - вид сверху энергопоглощающего устройства.
Ссылочные позиции на Фиг. 1-7:
1 - кузов вагона,
2 - энергопоглощающее устройство,
21 - втулка,
211 - канавка скольжения,
22 - полость,
221 - направляющая скольжения,
23 - устройство предотвращения вползания,
24 - энергопоглощающий элемент,
25 - винт,
26 - усиливающее ребро,
3 - сцепное устройство,
31 - болт,
4 - энергопоглощающий модуль,
41 - алюминиевые соты,
411 - выемка,
42 - труба квадратного сечения,
421 - выступ,
422 - выпуклый внутрь участок,
423 - крепежное средство,
43 - приемная гильза,
431 - канавка,
432 - болт,
44 - соединительная пластина,
a - горизонтальная ось сцепного устройства, и
b - горизонтальная ось энергопоглощающих устройств.
Подробное описание полезной модели
Технические решения в вариантах выполнения настоящей заявки описаны далее четко и полностью в сочетании с чертежами в вариантах выполнения настоящей заявки. Очевидно, описанные варианты выполнения представляют собой лишь часть вариантов выполнения настоящей заявки, а не все варианты выполнения. Все другие варианты выполнения, получаемые специалистом в области техники, основываясь на вариантах выполнения в настоящей заявке, без какой-либо изобретательской деятельности, находятся в пределах объема охраны настоящей заявки.
Согласно этому варианту выполнения обеспечен энергопоглощающий кузов вагона, собранный на переднем конце поезда, показанный на Фиг. 1-7. Фиг. 1 представляет собой схематический вид, показывающий конструкцию варианта выполнения энергопоглощающего кузова вагона в соответствии с настоящей заявкой; Фиг. 2 представляет собой вид сбоку конструкции, показанной на Фиг. 1; Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в разрезе энергопоглощающего модуля; Фиг. 4 представляет собой вид спереди в разрезе энергопоглощающего модуля; Фиг. 5 представляет собой вид спереди в разрезе энергопоглощающего устройства; Фиг. 6 представляет собой вид сбоку в разрезе энергопоглощающего устройства; и Фиг. 7 представляет собой вид сверху энергопоглощающего устройства.
Энергопоглощающий кузов вагона включает в себя сцепное устройство 3, расположенное на переднем конце кузова 1 вагона. Сцепное устройство 3 прикреплено с возможностью отсоединения к кузову 1 вагона с помощью болта 31, и энергопоглощающие устройства 2 симметрично расположены с двух сторон от сцепного устройства 3. Горизонтальная ось b каждого из энергопоглощающих устройств выше горизонтальной оси a сцепного устройства. Когда два поезда сталкиваются, сцепные устройства 3 сцепляются, а затем сжимаются назад, пока энергопоглощающие устройства 2 двух поездов не войдут в контакт друг с другом, и в ходе этого процесса каждая из головных частей поездов имеется тенденцию вползать вверх и сходить с рельсов. Для того чтобы энергопоглощающие устройства 2 могли в достаточной степени контактировать друг с другом, энергопоглощающие устройства 2 расположены немного выше их соответствующих сцепных устройств, и, таким образом, риск возникновения вползания поездов является низким вследствие того, что точки контакта двух поездов расположены в более высоком положении.
Каждое из энергопоглощающих устройств 2 имеет втулку 21, прикрепленную к кузову 1 вагона, и кузов 1 вагона обеспечен полостью 22, относительно которой скользит втулка 21. Втулка 21 имеет передний конец, выступающий из полости 22, и задний конец, который не контактирует с задним концом полости 22. Таким образом, после столкновения двух поездов втулки 21 входят в контакт друг с другом до контакта полостей 22 и скользят в направлении назад в полостях 22. Задний конец втулки 21 не контактирует с задним концом полости 22, то есть в полости 22 сохранено пространство для скольжения втулки 21 назад для обеспечения того, чтобы втулка 21 могла скользить и поглощать энергию в полости 22.
Между полостью 22 и втулкой 21 обеспечен энергопоглощающий элемент 24 с площадью поперечного сечения, не превышающей площадь внутреннего поперечного сечения втулки 21. Втулка 21 сдавливает энергопоглощающий элемент 24 для поглощения энергии, когда втулка 21 скользит назад в полости 22, и, таким образом, эффекты амортизации и поглощения энергии проявляются лучше. Площадь поперечного сечения энергопоглощающего элемента 24 не превышает площади внутреннего поперечного сечения втулки 21, что может обеспечивать то, что энергопоглощающий элемент 24 не может блокировать скольжение втулки 21 в полости 22 при сжатии энергопоглощающего элемента 24, тем самым, исключая сход поезда с рельсов вследствие столкновения.
В данном документе используемые термины местоположения определяются, принимая направление движения поезда в качестве ориентира. Направление движения поезда является «передним», а направление, противоположное «переднему», является «задним», и следует понимать, что использование вышеупомянутых терминов местоположения не ограничивает объем охраны, определяемый этим решением.
В дополнение, передний конец втулки 21 обеспечен устройством 23 предотвращения вползания, имеющим поперечные канавки, и при столкновении двух поездов два устройства 23 предотвращения вползания зацепляются друг с другом с помощью канавок для предотвращения отсоединения энергопоглощающих устройств поездов друг от друга во время столкновения и дальнейшего отклонения путей движения поездов от рельсов.
Внутренняя стенка полости 22 обеспечена двумя симметричными направляющими 221 скольжения, и направляющие 221 скольжения проходят в продольном направлении внутренней стенки, и втулка 21 обеспечена канавками 211 скольжения, соответствующими направляющим 221 скольжения. Конкретно, каждая из направляющих 221 скольжения выступает внутрь от внутренней стенки полости 22, и каждая из канавок 211 скольжения имеет вогнутую наружу и выпуклую внутрь форму, образованную изгибом втулки 21. Как показано на Фиг. 5, энергопоглощающий элемент 24 имеет прямоугольное поперечное сечение и имеет внешнюю стенку, находящуюся в контакте с выпуклой внутрь частью втулки 21. Таким образом, энергопоглощающий элемент 24 не полностью заполняет внутреннее пространство втулки 21, и, когда происходит сдавливание, энергопоглощающий элемент 24 сжимается, а затем может занимать пространство втулки 21, которое раньше было не занято, для амортизации и поглощения энергии. Более того, энергопоглощающий элемент 24 не может занимать путь скольжения втулки 21 в полости 22, в то время как энергопоглощающий элемент 24 сжимается и деформируется в направлении назад, что предотвращает растрескивание полости 22 при сдавливании энергопоглощающего элемента 24 и выход поезда из-под контроля и соответственно сход с рельсов.
Вышеупомянутый энергопоглощающий элемент 24 выполнен из алюминиевых сот, и, разумеется, он может быть выполнен из других энергопоглощающих материалов, таких как пружинный или каучуковый материал. Между полостью 22 и кузовом 1 вагона обеспечено усиливающее ребро 26, чтобы обеспечивать, что полость 22 может быть прикреплена к кузову 1 вагона без повреждения в процессе сдавливания энергопоглощающего элемента 24. В данном документе усиливающие ребра 26 представляют собой треугольные ребристые пластины, расположенные по периферии полости 22.
Дополнительно, полость 22 и втулка 21 скреплены винтами 25, соединяющими направляющие 221 скольжения с канавками 211 скольжения. В такой конструкции при столкновении поездов сначала втулки 21 двух поезда входят в контакт друг с другом, и только после того, как втулки 21 срезают их соответствующие винты 25, втулки 21 могут скользить в полостях 22. Таким образом, энергия столкновения поглощается путем срезания винтов 25. В данном документе скрепление полости 22 и втулки 21 также может быть достигнуто посредством других крепежных средств, таких как сварка или штифтовое соединение, и положение скрепления полости 22 и втулки 21 конкретно не ограничено при условии, что полость 22 и втулка 21 могут быть предварительно скреплены, и участок скрепления может быть разрушен при его ударе для амортизации и поглощения энергии в процессе столкновения поездов.
В дополнение, над сцепным устройством 3 симметрично расположены два энергопоглощающих модуля 4. За счет энергопоглощающих модулей 4, расположенных над сцепным устройством 3, точки контакта двух поездов при столкновении находятся выше, и, таким образом, может быть лучше предотвращено вползание поездов, при котором головные части поездов перемещаются вверх. Энергопоглощающий модуль 4 имеет трубу 42 квадратного сечения, прикрепленную к кузову 1 вагона, и кузов 1 вагона обеспечен приемной гильзой 43, относительно которой скользит труба 42 квадратного сечения. Труба 42 квадратного сечения имеет передний конец, выступающий из приемной гильзы 43, и задний конец, который не контактирует с задним концом приемной гильзы 43, и приемная гильза 43 и труба 42 квадратного сечения крепятся друг к другу с помощью крепежного средства 423. Между трубой 42 квадратного сечения и приемной гильзой 43 обеспечены алюминиевые соты 41 с площадью поперечного сечения, не превышающей площадь внутреннего поперечного сечения приемной гильзы 43. При столкновении поездов энергопоглощающие модули 4 могут достигать поглощения энергии в два этапа, то есть трубы 42 квадратного сечения и приемные гильзы 43 срезают крепежные средства 423 для достижения амортизации и поглощения энергии на первом этапе. Трубы 42 квадратного сечения сдавливают алюминиевые соты 41 вдоль приемных гильз 43 для достижения амортизации и поглощения энергии на втором этапе. В данном документе крепежное средство 423 может представлять собой соединительный элемент, способный обеспечивать крепление, такой как болт, винт или штифт. Вышеуказанная приемная гильза 43 соединена с кузовом 1 вагона с помощью болтов 432.
Передняя концевая поверхность каждого из энергопоглощающих модулей 4 находится на одном уровне с передней концевой поверхностью каждого из энергопоглощающих устройств 2. Таким образом, может быть обеспечено, что энергопоглощающие модули 4 и соответствующие энергопоглощающие устройства 2 поездов соответственно одновременно сталкиваются во время столкновения поездов. Таким образом, количество точек контакта при столкновении увеличивается, и вероятность вползания поездов уменьшается, тем самым, обеспечивая безопасность при столкновении.
Дополнительно, внутренняя стенка приемной гильзы 43 обеспечена двумя симметричными канавками 431, проходящими в продольном направлении внутренней стенки. Труба 42 квадратного сечения обеспечена выступами 421, соответственно соответствующими канавкам 431. В такой конструкции для труб 42 квадратного сечения подходит сжатие алюминиевых сот 41 вдоль пути, образованного канавками 431 приемной гильзы 43, для предотвращения схода поезда с рельсов. В дополнение, труба 42 квадратного сечения обеспечена выпуклым внутрь участком 422 на участке, где труба 42 квадратного сечения находится в контакте с алюминиевыми сотами 41, и алюминиевые соты 41 обеспечены выемкой 411, соответствующей выпуклому внутрь участку 422, вышеприведенная конструкция может обеспечивать скольжение алюминиевых сот 41 вдоль трубы 42 квадратного сечения и может определять путь сжатия алюминиевых сот 41 в процессе сдавливания и деформации.
Между частями приемной гильзы 43 и между приемной гильзой 43 и кузовом 1 вагона обеспечена соединительная пластина 44 для обеспечения прочности приемной гильзы 43, так что во время столкновения приемная гильза 43 не повреждается, пока алюминиевые соты 41 не будут полностью сжаты.
Процесс работы энергопоглощающего кузова вагона после столкновение описанных выше поездов обобщен следующим образом:
a. сцепные устройства 3 сцепляются под действием силы удара и движутся назад для поглощения энергии;
b. энергопоглощающие модули 4 двух поездов входят в контакт, и одновременно энергопоглощающие устройства 2 двух поездов входят в контакт, и все движутся в направлении назад для срезания винтов 25 и крепежных средств 423 соответственно, а затем продолжают движение назад; и
c. втулки 21 сжимают энергопоглощающие элементы 24 для поглощения энергии, а трубы 42 квадратного сечения сжимают алюминиевые соты 41 для поглощения энергии.
На протяжении всего процесса энергопоглощающий кузов вагона достигает поглощения энергии в три этапа в ограниченном пространстве, соответственно поглощение энергии посредством сцепления и столкновения сцепных устройств 3, поглощение энергии посредством срезания винтов 25 и крепежных средств 423 и поглощение энергии посредством сжатия энергопоглощающего элемента 24 и алюминиевых сот 41, для обеспечения надежной гарантии исключения вползания и схода поездов с рельсов после столкновения.
В дополнение к вышеупомянутому энергопоглощающему кузову вагона согласно этому варианту выполнения дополнительно обеспечено железнодорожное транспортное средство, которое включает в себя головную часть транспортного средства, и передний конец головной части транспортного средства использует энергопоглощающий кузов вагона, описанный выше. Следует отметить, что основная часть железнодорожного транспортного средства не является основной концепцией настоящей заявки и может быть реализована с использованием традиционной технологии, поэтому она не будет подробно описана в настоящем документе.
Специалист в области техники способен реализовывать или использовать настоящую заявку на основе вышеприведенного описания раскрытых вариантов выполнения. Специалисту в области техники очевидно, что он может сделать множество модификаций этих вариантов выполнения. Общий принцип, определенный в данном документе, может быть применен к другим вариантам выполнения, не отходя от сущности или объема охраны настоящей заявки. В связи с этим настоящая заявка не ограничивается этими проиллюстрированными в данном документе вариантами выполнения, но должна быть определена согласно самому широкому объему охраны в соответствии с принципом и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.