一種軌道車輛用碰撞吸能裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于碰撞吸能裝置領域，尤其涉及一種軌道車輛用碰撞吸能裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著軌道交通的飛速發展，軌道交通車輛在運營過程中的安全問題也越來越受人們重視。同時，軌道交通的運營是集電務、工務、車輛、信號、乘務等一體的大系統，由于偶然的人為失誤或者機械故障不可避免。因此，列車碰撞事故時有發生，造成巨大的人員傷亡和財廣損失。提尚車輛的耐撞性能是減低碰撞事故影響的最有效方法。
[0003]目前，在進行軌道車輛的耐撞性設計時，通常的做法為將車輛兩端的非載人區設計為弱剛度，將載人區設計為強剛度，使車輛在碰撞事故中，非載人區產生大的塑性變形來耗散碰撞能量，載人區只產生彈性變形或者小的塑性變形，從而保證載人區空間的完整性。
[0004]非載人區耗散能量的結構主要分為兩種:承載吸能結構和專用吸能結構。承載吸能結構除了在車輛碰撞事故中起吸收碰撞能量的作用，還要在正常的應用中承擔載荷，該結構具有成本低、結構簡單，但是碰撞發生后修復繁瑣、修復成本高等特點。專用吸能結構是安裝在車輛兩端，平常應用中不承擔任何載荷，只有在車輛發生碰撞事故時，通過其塑性變形來耗散碰撞能量，由于其變形穩定、更換方便、修復成本低等特點，在現代軌道車輛的耐撞性設計中有著廣泛的應用。
[0005]如下現有技術文件中均提供了一種專用的碰撞吸能結構。
[0006]專利申請CN201010281420.3涉及一種碰撞緩沖吸能裝置，其底板與導向凸臺相連并與摩擦導向板保持一定距離，加工有軸向溝槽的吸能管件套裝在導向凸臺上，基板裝在吸能管件另一端;溝槽可以加工在吸能管件的外表面也可以加工在吸能管件的內表面，吸能管件在裝配時可以部分已經在溝槽處撕裂，也可以沒有撕裂。當基板受壓時，帶動吸能管件向底板移動，移動過程中，通過吸能管件與導向凸臺間的摩擦吸收一部分能量，同時，由于離底板越近導向凸臺的橫截面積越大，吸能管件于某一時刻在軸向溝槽處被撕裂，在撕裂過程中又吸收一部分能量，之后吸能管件被撕裂部分彎曲進入摩擦導向板與底板之間的空間，在前行中又通過摩擦吸收一部分能量，最終達到緩沖吸能效果。該碰撞緩沖吸能裝置結構簡單，加工制造容易，成本低廉。同時吸收能量負荷均勻，容量大，可以作為一種很好的被動安全防護設備。
[0007]另外，發明專利CN201310082195.4中也公開了一種緩沖均勻的新型吸能裝置，所述吸能裝置由預撕裂圓管、導向摩擦圓管及沖頭組成，預撕裂圓管為薄壁金屬圓管，其一端為圓臺形漏斗狀，具有一錐角，另一端與導向摩擦圓管通過粘結或釬焊固結在同一面板上且保持同軸，導向摩擦圓管稍長于預撕裂圓管以使吸能裝置受沖擊前其與沖頭有部分配合，預撕裂圓管管壁及端口上分別開有撕裂槽與撕裂口，沖頭頭部為圓臺狀，與預撕裂圓管的近沖頭端過渡平穩而順滑，沖頭內開有與導向摩擦圓管外壁過盈配合的通孔，起軸向定位作用，同時利用摩擦吸收一部分能量。此裝置能量吸收主要依靠沖頭擠壓進預撕裂圓管引起的脹形及其后的圓管撕裂。具體地，所述預撕裂圓管內徑尺寸為30?80mm，壁厚hi為2?5_，長度LI為60?120_。與傳統的吸能方式相比，圓管的撕裂卷曲破壞在吸能效果上比破碎、軸向屈曲或翻轉更有效，同時還具備有效行程長和沖擊力平穩的特點。
[0008]但上述文件中公開的專用吸能結構均決定了其中只能采用薄壁結構的壓潰吸能方式，此類型結構在初始壓潰時都會有一個明顯的撞擊力峰值，會加大對后續結構的損傷，給耐撞性結構設計造成很大的不便。此外，薄壁結構的壓潰吸能方式的最大有效行程一般均小于70%，因此該結構不能充分利用吸能裝置的有效行程。
【發明內容】
[0009]針對現有軌道車輛吸能裝置存在“初始撞擊力峰值高”和“有效行程小”的缺點，本發明提供一種新的軌道車輛用碰撞吸能裝置，該吸能裝置能明顯降低裝置的初始撞擊力峰值，且有效行程理論上能達到100 % O且該裝置可以方便地安裝在軌道車輛端部，在車輛碰撞過程中，起到耗散碰撞動能的作用。此外，因現有技術中均是在預撕裂圓管的內壁或外壁上設置一定寬度的溝槽，但本申請的發明人卻通過試驗發現，這樣的方案難以使得碰撞后預撕裂圓管有序撕裂。因此，本領域也需要一種撕裂更為穩定的吸能裝置。
[0010]因此，本發明提供一種軌道車輛用碰撞吸能裝置，包括連接件、基座以及設置在連接件徑向外側的吸能撕裂管，所述吸能撕裂管的內壁和外壁上含有徑向位置相對應的一對或多對切縫，每對切縫均包含內切縫和外切縫，每條切縫均為非閉合的線型切縫，所述切縫的寬度均為0.05?0.8mm，每對切縫的深度之和均小于吸能撕裂管的壁厚。
[0011]在一種具體的實施方式中，所述切縫的長度方向與吸能撕裂管的長度方向一致，且切縫的寬度均為0.08?0.5mm。在一種具體的實施方式中，所述切縫的寬度為0.1?
0.3mm,且所述切縫包括沿吸能撕裂管周向均勻分布的2?20對切縫。
[0012]在一種具體的實施方式中，所述吸能撕裂管為金屬管材。
[0013]在一種具體的實施方式中，所述連接件和吸能撕裂管的長度方向一端均固定連接碰撞擋板，另一端均與基座連接，基座含有基座內孔且所述連接件貫穿基座內孔。
[0014]在一種具體的實施方式中，所述基座上包含半圓弧結構使得碰撞后的吸能撕裂管裂條可以在該結構的限制下定向卷曲。在吸能撕裂管撕裂成條狀后，會在半圓結構的導向作用下向吸能撕裂管的周向外側卷曲，從而進一步增加系統能耗和減小吸能裝置的占用空間。
[0015]在一種具體的實施方式中，吸能撕裂管的直徑為50?400mm，優選為100?200mm。半圓弧結構的直徑為30?350mm，且半圓弧結構的直徑比吸能撕裂管的直徑小20?50mm。本發明中，將半圓弧結構31的直徑限定在一個額定的范圍，可使得撕裂后的裂條呈現出最適卷曲半徑和最佳卷曲狀態。
[0016]在一種具體的實施方式中，所述連接件2為空心的導向管，其軸向兩端分別連接碰撞擋板和基座，導向管在基座內孔32中的運動可以在碰撞發生后為吸能撕裂管導向。且基座與導向管通過剪切螺栓連接用于碰撞后剪切螺栓斷裂使得導向管能在基座內孔中軸向運動。在另一種具體的實施方式中，所述連接件2并不起導向作用，所述連接件2為硬質桿或柔性件，如鐵絲，而通過如圖2所示的基座3中軸向深入至吸能撕裂管中的一段起到內導向作用，該段的長度為撕裂管長度的1/5?2/3，優選1/3?1/2;或者通過如圖5所示的外導向件5為吸能撕裂管導向，安裝時，外導向件5固定安裝在車體上。本發明中優選所述連接件2為柔性件，碰撞后其在撕裂管內彎折或卷曲，以便減小整個吸能裝置的占用空間。
[0017]在一種具體的實施方式中，所述吸能撕裂管上靠近基座的一端設置有撕裂口，所述撕裂口貫通吸能撕裂管的壁厚方向，撕裂口的個數與切縫的對數一致且二者在軸向上連通。本發明中通過撕裂口的設置，使得吸能撕裂管膨脹后能沿撕裂口處開始產生穩定的撕
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[0018]在一種具體的實施方式中，所述撕裂口與切縫共同形成在吸能撕裂管的軸向上貫通兩端的結構。
[0019]在一種具體的實施方式中，所述吸能撕裂管I的壁厚可以為I?50mm，但優選4?20mm，更優選6?20mm。本發明中，吸能撕裂管在碰撞撕裂后，在半圓弧結構31的導向卷曲作用下，裂條規則地卷曲。裂條的卷曲弧度與半圓弧結構31的直徑有關，還與吸能撕裂管的直徑和管壁厚度有關，也與撕裂后的裂片數即撕裂口 12與切縫11的數目有關。
[0020]在一種具體的實施方式中，每條內切縫和外切縫的深度均為吸能撕裂管管壁厚度的1/10?2/5。
[0021 ]本發明至少具有如下有益效果:
[0022]I)由于吸能撕裂管I在內外表面均含有寬度極細的成對切縫，使得吸能撕裂管I在撕裂過程中，會產生更加穩定可靠的變形。
[0023]2)本發明以特定結構的切縫布置在吸能撕裂管I的內外壁上，使得本發明可以設置厚度更大的吸能撕裂管管壁，因而在有限空間內本發明提供的碰撞吸能裝置的吸能效果更好。或者在實現相同碰撞吸能效果的前提下，本發明提供的裝置中吸能撕裂管I可以更