一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器

本发明属于轨道交通安全防护，具体涉及一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器。

背景技术：

1、近年来，随着科学技术的进步以及运输时效性的需求，高速列车在我国乃至世界范围内得以快速发展。高铁、动车、城轨、地铁等的高密集网状布设，以及所使用高速列车速度极限的日益提高，为轨道交通安全的防控防护带来了巨大的考验。

2、在众多高速轨道交通的安全隐患中，冲击碰撞造成的事故一直以来都占据着较高的比例，过去5年，更是占到了所有轨道交通事故的50%，高速列车轨道交通的冲击碰撞安全防护一直以来都是轨道交通技术发展的热点话题。以运行速度最快的高铁为例（测试速度可达486 km/h），为了追求更高的运行速度，现有高铁列车采用8节次车厢紧密相连的构造方式。越来越高的行驶速度，带来了更高的冲击动能，对冲击防撞带来了更为严苛的需求。在过往的冲击防撞研究中，由于车厢间的紧密连接，缓冲防撞空间有限，冲击防撞多依靠驾驶车厢前的防爬缓冲装置及车厢间底部带有简易缓冲盒的刚性钩缓装置，目前这些装置已经较为成熟的应用于高铁列车的实际生产中。

3、但上述装置缓冲空间有限，缓冲吸能防护作用机理多为刚性长杆延伸撞击可压缩结构材料，考虑到刚性长杆在冲击过程中易失稳折断，延伸受限从而影响对后续结构材料的压缩，降低吸能容限（远低于理论容限），面对现阶段高速列车的缓冲吸能需求已露不足之处。面对日益严苛的冲击缓冲防护需求，在未来的高速列车车辆结构设计中，基于更为先进的、合理的、实际缓冲吸能容限率更高的缓冲原理来更新冲击缓冲装置，极具研究及实践意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种分腔式膨胀拉伸变形吸能的缓冲装置，该种缓冲装置改变了刚性长杆延伸撞击可压缩结构材料的防撞吸能缓冲的传统方式，避免了因实际结构冲击失稳造成的缓冲吸能容限不足的缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，包括冲击缓冲体，所述冲击缓冲体内中空，形成缓冲腔，缓冲腔内填充缓冲介质；在冲击缓冲体的前端设置有连接垫，所述连接垫为整块钢板制成，所述连接垫与前车厢固定连接；在冲击缓冲体的后端设置有接触梁，而所述接触梁成对存在且对称于冲击缓冲体中心线设置，所述接触梁固定连接后车厢；所述防撞缓冲器一个或多个设置在相邻两个车厢之间，且以车厢宽度中线为中心线对称设置。

3、优选的，所述缓冲腔内由分腔隔板分隔为三个分腔，分别为中部的缓冲内腔和位于缓冲内腔左右两侧的缓冲外腔，所述缓冲内腔和缓冲外腔之间通过连通孔连接，在缓冲内腔的上部设置有一向上凸起的上凸顶腔，上凸顶腔和缓冲内腔之间完全连通。

4、优选的，所述缓冲内腔与缓冲外腔之间的连通孔配合设置有单向阀。

5、优选的，所述连接垫的厚度在15mm至25mm之间。

6、优选的，所述接触梁顶部为弧形结构，且顶部宽度的距离小于底部宽度的距离。

7、优选的，所述冲击缓冲体为扁平型结构，其高度在150mm至250mm之间，其长度和宽度均大于高度。

8、优选的，所述缓冲内腔内填充有固液混合态的石蜡和石蜡油。

9、优选的，所述冲击缓冲体内的分腔隔板及缓冲腔内壁连接位置为均采用倒圆角及局部增大壁厚处理。

10、优选的，所述冲击缓冲体的外表面涂覆有聚脲涂层。

11、优选的，所述两个接触梁的间距为140mm-180mm。

12、本发明的作用原理为：接触垫连接在前车厢尾板上，当受到冲击时，接触垫可发生一定幅度的弯曲拉伸变形，并挤压冲击缓冲体，将冲击能量向冲击缓冲体转移，冲击缓冲体内的介质向下及向外侧流动，带动腔壁弯曲变形，引发整个腔体结构膨胀，整体膨胀拉伸作用下可缓冲吸收更多的冲击能量。而接触梁的作用在于：冲击碰撞发生后，受接触梁的制约作用，冲击缓冲体的后壁可被分为三部分进行膨胀变形，增加核心装置冲击膨胀缓冲腔体的吸能缓冲容限。

13、在遭受冲击时，冲击缓冲体内的变化为：上凸顶腔的高度为50mm-70mm，冲击缓冲体的顶面直接同连接垫接触，并受到连接垫的初步挤压，上凸顶腔的腔壁会率先出现弯曲下凹的拉伸变形，挤压冲击缓冲体内的空间及缓冲介质。缓冲内腔同上凸顶腔空间连通，横向尺寸为200mm，腔内预先放置有固液混合态的石蜡和石蜡油，上凸顶腔受到挤压变形后，向下挤压缓冲内腔的空间，则缓冲内腔中的缓冲介质则向外侧方向流动，则缓冲内腔率先胀形，吸收缓冲冲击能量。当缓冲内腔变形膨胀到内部压力达到阈值时，分腔隔板上的连通孔上的单向阀打开，缓冲介质自连通孔进入到缓冲外腔之中。而在缓冲外腔之中，随着缓冲介质的流入及冲击，会造成缓冲外腔进一步遭受挤压，带动缓冲外腔膨胀，进一步吸收缓冲冲击能量。

14、对于缓冲内腔中预置的固液混合态的石蜡和石蜡油，固态石蜡的存在在列车正常行驶时，可一定程度防止腔体内介质的泄漏，在冲击发生后，瞬时的高速冲击会产生较大的热量，碰撞生热会将固态的石蜡进一步转化成液态的石蜡油，以用于油压驱动腔体膨胀变形吸收能量。

15、本发明的有益效果在于：转变了传统高速列车防撞缓冲器依靠于刚性长杆延伸撞击可压缩结构材料的防撞吸能缓冲原理，转而使用油压驱动整体结构油压驱动的整体结构膨胀拉伸变形缓冲吸能，避免了因实际结构冲击失稳造成的缓冲吸能容限不足的缺陷。传统吸能装置主要利用局部屈曲塑形变形，材料变形不充分，利用率不高，本发明通过全局拉伸变形吸能性能可成倍提升。该缓冲器整体结构扁平，可以有效利用连接紧密的高速列车车厢间有限的剩余空间，在较小的冲击行程内提供较高比例的冲击缓冲吸能。该缓冲装置构造简单，制造成本相对较低，具备实际生产的可行性，具有实践意义。

技术特征：

1.一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：包括冲击缓冲体，所述冲击缓冲体内中空，形成缓冲腔，缓冲腔内填充缓冲介质；在冲击缓冲体的前端设置有连接垫，所述连接垫为整块钢板制成，所述连接垫与前车厢固定连接；在冲击缓冲体的后端设置有接触梁，而所述接触梁成对存在且对称于冲击缓冲体中心线设置，所述接触梁固定连接后车厢；

2.根据权利要求1所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述缓冲腔内由分腔隔板分隔为三个分腔，分别为中部的缓冲内腔和位于缓冲内腔左右两侧的缓冲外腔，所述缓冲内腔和缓冲外腔之间通过连通孔连接，在缓冲内腔的上部设置有一向上凸起的上凸顶腔，上凸顶腔和缓冲内腔之间完全连通。

3.根据权利要求2所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述缓冲内腔与缓冲外腔之间的连通孔配合设置有单向阀。

4.根据权利要求3所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述连接垫的厚度在15mm至25mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述接触梁顶部为弧形结构，且顶部宽度的距离小于底部宽度的距离。

6.根据权利要求4或5所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述冲击缓冲体为扁平型结构，其高度在150mm至250mm之间，其长度和宽度均大于高度。

7.根据权利要求6所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述缓冲内腔内填充有固液混合态的石蜡和石蜡油。

8.根据权利要求7所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述冲击缓冲体内的分腔隔板及缓冲腔内壁连接位置为均采用倒圆角及局部增大壁厚处理。

9.根据权利要求8所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述冲击缓冲体的外表面涂覆有聚脲涂层。

10.根据权利要求9所述的一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，其特征在于：所述两个接触梁的间距为140mm-180mm。

技术总结本发明属于轨道交通安全防护技术领域，具体涉及一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器。一种分腔式膨胀拉伸变形吸能高速列车防撞缓冲器，包括冲击缓冲体，冲击缓冲体内中空，形成缓冲腔，缓冲腔内填充缓冲介质；在冲击缓冲体的前端设置有连接垫，连接垫为整块钢板制成，连接垫与前车厢固定连接；在冲击缓冲体的后端设置有接触梁，而所述接触梁成对存在且对称于冲击缓冲体中心线设置，所述接触梁固定连接后车厢；所述冲击缓冲体一个或多个设置在相邻两个车厢之间，且以车厢宽度中线为中心线对称设置。该种缓冲装置构造简单，制造成本相对较低，具备实际生产的可行性，具有实践意义。技术研发人员：黄庆学,魏士博,贺龙慧,张晓琼,王涛受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19