專利名稱：用于軌道車輛的碰撞模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛、尤其用于有軌電車的碰撞模塊。
背景技術(shù)：
為了改善軌道車輛在碰撞時(shí)的變形特性經(jīng)常設(shè)有碰撞受力區(qū)。這些改善措施的目的是吸收碰撞能量，以使可確定地變形的變形區(qū)將所述能量轉(zhuǎn)換成變形能量并且在此使車中人員的負(fù)載最小化，以及使車中的生存空間不會(huì)過于劇烈地變形，以降低車中人員損傷的可能性。為此目的，一方面軌道車輛結(jié)構(gòu)的大面積的區(qū)域可以構(gòu)造成能夠有針對(duì)性地吸收變形能量，或者放置專門的碰撞模塊在軌道車輛的前部結(jié)構(gòu)和后部結(jié)構(gòu)上。后者是有利的，因?yàn)橛捎谌菀捉咏雠鲎材K而簡(jiǎn)化了碰撞后的修理。軌道車輛之間的碰撞主要發(fā)生在車輛縱軸線方向上，大多數(shù)情況下高度差(例如由碰撞的車輛的不同的負(fù)載狀態(tài)引起)會(huì)導(dǎo) 致所謂的騎撞。為了防止這種效應(yīng)，大多預(yù)先設(shè)有騎撞保護(hù)，其中一般在每個(gè)車輛上安裝配有齒形結(jié)構(gòu)的板，所述板在碰撞的情況下相互鉤連并且防止騎撞。對(duì)于與其他障礙物碰撞比與其他軌道車輛碰撞存在更高風(fēng)險(xiǎn)的軌道車輛(尤其有軌電車)而言，存在其他的問題。這涉及非常寬泛的碰撞情景范圍，其中常見的基本上針對(duì)縱向上的碰撞設(shè)計(jì)的變形區(qū)或碰撞模塊的單側(cè)錯(cuò)位的和斜向的碰撞還是無法令人滿意的。例如用于有軌電車的標(biāo)準(zhǔn)EN 15277要求驗(yàn)證與結(jié)構(gòu)相同的車輛以15km/h在40mm垂直錯(cuò)位時(shí)的碰撞，和與45度斜向放置的3噸障礙物在速度25km/h時(shí)的碰撞(碰撞情景列車針對(duì)在交叉道路上的輕型載重車)。傳統(tǒng)的、針對(duì)縱向碰撞設(shè)計(jì)的碰撞模塊經(jīng)常不能令人滿意地承受這種斜向的負(fù)載，因?yàn)樵诖嗽谒雠鲎材K上出現(xiàn)彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，在這種情況下所述相關(guān)的沒有橫向支撐的準(zhǔn)備的碰撞元件會(huì)出現(xiàn)側(cè)向的彎曲。WO 2009/040309示例地提到所述情況。在其中公開的碰撞模塊盡管防止了軌道車輛的騎撞，但是沒有提供承受斜向碰撞的適合的變形條件。已知的碰撞元件的相應(yīng)設(shè)計(jì)若不僅可以良好地處理縱向碰撞，而且可以同樣良好地處理斜向碰撞，就可能會(huì)導(dǎo)致碰撞元件特別費(fèi)事、復(fù)雜和沉重，所述碰撞元件不適合于在軌道車輛上使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于軌道車輛的碰撞模塊，所述碰撞模塊在斜向碰撞時(shí)也能夠耗散碰撞能量，在此簡(jiǎn)單且基本沒有重量缺陷地構(gòu)造。所述任務(wù)通過具有權(quán)利要求I所述的特征的碰撞模塊得以解決。從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是有利的設(shè)計(jì)方案。按照本發(fā)明的基本思想，用于軌道車輛的碰撞模塊由至少一個(gè)碰撞元件構(gòu)造，所述碰撞元件與橫向型材連接。作為主要特性，與在橫向上的抗壓強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度相比，所述橫向型材在車輛縱軸向上具有不同的抗壓強(qiáng)度，其中在橫向上的抗壓和抗剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)大于在縱向上的抗壓強(qiáng)度。如果這種已知的碰撞元件(例如由鋁型材或鋼型材或鋁泡沫制成)通過橫向型材擴(kuò)展成按照本發(fā)明的碰撞模塊，則對(duì)于在車輛縱向上的碰撞，實(shí)際上不改變地保留了碰撞元件的能量吸收作用(由于橫向型材在車輛縱向上的微小抗壓強(qiáng)度幾乎在車輛上不產(chǎn)生附加的力)。對(duì)于斜向的碰撞(具有附加的橫向力作用的碰撞)，正如例如有軌電車與機(jī)動(dòng)車的事故中可能出現(xiàn)的斜向碰撞，會(huì)出現(xiàn)本發(fā)明的主題的有利效果。這種橫向力通過橫向型材承受并且導(dǎo)入到車廂的確定的點(diǎn)中，其中橫向型材這樣支撐布置在側(cè)面的碰撞元件，以使所述碰撞元件可以通過塑性變形耗散碰撞能量。因此主要為在縱向上吸收能量而設(shè)計(jì)的碰撞元件無需將橫向力傳導(dǎo)到車廂結(jié)構(gòu)中，并且所述碰撞元件不會(huì)出現(xiàn)彎折。按照本發(fā)明的橫向型材特別有利地通過基本為板狀的材料構(gòu)造，所述材料通過確定的改型在不同的方向具有不同的強(qiáng)度。例如具有多重梯形橫截面的板材、具有安裝的三角形加強(qiáng)體的板材或者具有空隙的型材是適合的。
所述橫向型材優(yōu)選由金屬，例如鋼、鋁或鋁合金制成。本發(fā)明的主要的有利的特性是，已知的碰撞模塊只需非常微小的結(jié)構(gòu)上的變化，并且在此既不需要明顯加大的結(jié)構(gòu)空間，也不顯著增加碰撞模塊的重量。本發(fā)明的另一主要優(yōu)點(diǎn)是，軌道車輛通過使用在這里所述的碰撞模塊在斜向碰撞后在大多數(shù)情況下(如果碰撞能量不是太大)可以非?？焖佟⒑?jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行維修，因?yàn)樗雠鲎材K吸收了碰撞能量并因此保護(hù)車廂結(jié)構(gòu)免受損傷。而在已知的碰撞模塊中在大多數(shù)情況下斜向的碰撞會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷車廂結(jié)構(gòu)。在微小的碰撞能量時(shí)甚至能夠通過更換碰撞模塊的單個(gè)的相關(guān)零件來維修碰撞模塊。此外特別有利的是，所述碰撞模塊由多個(gè)碰撞元件(一般在車輛縱軸線的左側(cè)和右側(cè)各一個(gè))、一個(gè)后面的連接板、一個(gè)前面的連接板和一個(gè)或兩個(gè)橫向型材構(gòu)成。如此構(gòu)造一個(gè)容易裝配和更換的碰撞模塊。在此車廂配有用于接納這種碰撞模塊的機(jī)構(gòu)(例如具有固定的連接點(diǎn)的連接板，所謂的“接口 ”)，并且所述碰撞元件可拆卸地(例如借助于螺紋連接)或不可拆卸地(例如通過焊接)固定在所述用于接納碰撞模塊的機(jī)構(gòu)上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中規(guī)定，碰撞模塊配有用于防止爬升的機(jī)構(gòu)(防爬升器)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例規(guī)定，所述碰撞模塊多級(jí)地構(gòu)造，其中對(duì)于第一級(jí)使用可逆的緩沖元件，所述緩沖元件可以吸收小的碰撞能量，在此不會(huì)出現(xiàn)塑性變形(既沒有緩沖元件的塑性變形，也沒有碰撞元件的塑性變形)。


附圖示例地示出
圖I碰撞模塊的分解圖，
圖2具有三角形型材的碰撞模塊的剖視圖，
圖3具有有孔型材的碰撞模塊的剖視圖，
圖4具有梯形型材的碰撞模塊的剖視圖，
圖5未負(fù)載的碰撞模塊的剖視圖，圖6縱向負(fù)載I下的碰撞模塊的剖視圖，
圖7縱向負(fù)載2下的碰撞模塊的剖視圖，
圖8縱向負(fù)載3下的碰撞模塊的剖視圖，
圖9未負(fù)載的斜向負(fù)載下的碰撞模塊，
圖10斜向負(fù)載I下的碰撞模塊，
圖11斜向負(fù)載2下的碰撞模塊，
圖12斜向負(fù)載下的沒有橫向型材的碰撞模塊。
具體實(shí)施方式
圖I示例地以分解圖簡(jiǎn)示出碰撞模塊。在圖I所示的實(shí)施例中碰撞模塊包括兩個(gè)碰撞兀件2、2a,所述碰撞兀件布置在后面的連接板5與前面的連接板6之間。橫向型材3和下面的橫向型材4分別布置在由兩個(gè)碰撞元件2、2a和連接板5、6包圍的區(qū)域中并且可以與上述零件連接，例如借助于焊接。在所示實(shí)施例中作為另外的零件示出兩個(gè)緩沖元件9，所述緩沖元件9裝配在前面的連接板6上并且具有碰撞梁8。此外，所述前面的連接板6設(shè)有兩個(gè)帶齒的板作為爬升保護(hù)7。這樣構(gòu)造的碰撞模塊與車廂I連接。所述車廂I在所述連接位置具有相應(yīng)穩(wěn)定的接納措施，在所述接納措施上碰撞模塊例如借助于可拆卸的連接(例如螺紋連接)或固定的連接(例如通過焊接)來固定。此外在車廂I上設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)引管10，所述導(dǎo)引管用于緩沖元件9的縱向?qū)б?。所示的?shí)施例除了基于本發(fā)明的零件橫向型材3和下面的橫向型材4以外還包括其它零件，所述其它零件根據(jù)碰撞模塊的相應(yīng)使用目的可以省去。尤其也規(guī)定，只布置一個(gè)橫向型材，其中或者可以省去橫向型材3或者可以省去下面的橫向型材4。圖2示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出碰撞模塊。它表示沿軌道車輛縱向剖切的碰撞模塊，其中橫向型材3和下面的橫向型材4設(shè)計(jì)成三角形型材。所述三角形型材具有作為橫向型材使用所需的機(jī)械性能(在不同方向上不同的強(qiáng)度)。圖3示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出碰撞模塊。它表示沿軌道車輛縱向剖切的碰撞模塊，其中橫向型材3和下面的橫向型材4構(gòu)造成有孔型材。圖3示例地示出另一可能性，借助于基本上為板狀的零件獲得所需的橫向型材3、4的機(jī)械性能。圖4示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出碰撞模塊。它表示沿軌道車輛縱向剖切的碰撞模塊，其中橫向型材3和下面的橫向型材4設(shè)計(jì)成梯形型材。除了所示的結(jié)構(gòu)型式三角形型材、有孔型材和梯形型材以外所有其它結(jié)構(gòu)型式也包括在本發(fā)明的具體內(nèi)容里面。例如橫向型材可以通過倒圓的型材(波紋板型式)實(shí)現(xiàn)所需的特性。同樣所有的橫向型材3、4的加工形式也包括在本發(fā)明的具體內(nèi)容里面，橫向型材例如可以借助于澆注或擠出工藝獲得或者多部件式地由單個(gè)部件組裝。圖5至圖8 :模擬在分別增加縱向負(fù)載時(shí)的變形特性。圖5示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在未負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。它表示圖2的碰撞模塊，其中沒有碰撞力作用于碰撞模塊上。圖6示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。它表示圖2的碰撞模塊，其中碰撞力在縱向上作用于碰撞模塊上。在所述負(fù)載狀態(tài)下，碰撞梁8已經(jīng)在緩沖元件9 (在圖6中不可見)最大的移動(dòng)行程上壓入。碰撞模塊的結(jié)構(gòu)沒有塑性變形。圖7示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。在縱向上的碰撞力大于在圖6中所示的狀態(tài)。碰撞模塊2顯示出塑性變形，橫向型材3、4屈曲并且不阻礙所期望的碰撞元件的變形。圖8示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。在縱向上的碰撞力大于在圖7中所示的狀態(tài)。碰撞元件2顯示出巨大的塑性變形，橫向型材3、4特別劇烈地屈曲。圖9至11 :模擬在分別增加斜向負(fù)載時(shí)的變形特性。圖9示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在未負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。它表示圖I的碰撞模塊，其中沒有碰撞力作用于碰撞模塊上。圖10示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。它表示圖I的碰撞模 塊，其中斜向的碰撞力作用于碰撞模塊。在所述負(fù)載下碰撞梁8和緩沖兀件9沒有被壓入，因?yàn)樗鲐?fù)載在這種情況下直接沿斜向方向?qū)氲皆谂鲎苍?的區(qū)域中的前面的連接板6中。所述碰撞元件2在力導(dǎo)入位置具有初始的塑性變形。圖11示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出在負(fù)載的狀態(tài)下的碰撞模塊。碰撞力大于在圖10中所示的狀態(tài)。碰撞元件2顯示出巨大的塑性變形，橫向型材3、4將橫向的力分量導(dǎo)入到固定的車廂結(jié)構(gòu)中并且防止碰撞元件2的屈曲。圖12示例地以剖視圖簡(jiǎn)示出沒有橫向型材的碰撞模塊在以斜向力碰撞以后的模擬結(jié)果。碰撞元件2具有巨大的塑性變形和屈曲。橫向的力分量也引起碰撞元件2a上的初始的屈曲和碰撞模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件的損壞。附圖標(biāo)記清單
I車廂
2、2a碰撞兀件
3橫向型材
4下面的橫向型材
5后面的連接板
6前面的連接板
7爬升保護(hù)
8碰撞梁
9緩沖元件
10導(dǎo)引管。
權(quán)利要求
1.一種用于軌道車輛的碰撞模塊，包括至少一個(gè)碰撞兀件(2、2a),所述至少一個(gè)碰撞元件設(shè)置在車輛結(jié)構(gòu)(I)前面，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)橫向型材(3、4)，所述至少一個(gè)橫向型材與所述至少一個(gè)碰撞元件(2、2a)連接，并且所述至少一個(gè)橫向型材在軌道車輛的縱向上具有比在橫向上低得多的抗壓強(qiáng)度。
2.按權(quán)利要求I所述的碰撞模塊，其特征在于，所述橫向型材(3、4)是基本為板狀的零件。
3.按權(quán)利要求I或2所述的碰撞模塊，其特征在于，所述橫向型材(3、4)設(shè)計(jì)成三角形型材。
4.按權(quán)利要求I或2所述的碰撞模塊，其特征在于，所述橫向型材(3、4)設(shè)計(jì)成有孔型材。
5.按權(quán)利要求I或2所述的碰撞模塊，其特征在于，所述橫向型材(3、4)設(shè)計(jì)成梯形型材。
6.按權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的碰撞模塊,其特征在于,所述至少一個(gè)橫向型材(3,4)與所述至少一個(gè)碰撞元件(2、2a)焊接。
7.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞模塊，其特征在于，設(shè)有后面的連接板5和前面的連接板6，并且所述碰撞元件(2、2a)設(shè)置在所述連接板5與前面的連接板6之間。
8.按權(quán)利要求7所述的碰撞模塊，其特征在于，設(shè)有碰撞梁8和爬升保護(hù)7。
9.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞模塊，其特征在于，所述碰撞模塊包括用于可拆卸地固定在軌道車輛的車廂(I)上的機(jī)構(gòu)。
10.按權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的碰撞模塊,其特征在于,所述碰撞模塊構(gòu)造為與軌道車輛的車廂(I)建立不可拆卸的固定。
11.軌道車輛，具有如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛的碰撞模塊，包括至少一個(gè)碰撞元件(2、2a)，所述碰撞元件設(shè)置在車輛結(jié)構(gòu)(1)前面，其中設(shè)有至少一個(gè)橫向型材(3、4)，所述至少一個(gè)橫向型材與所述至少一個(gè)碰撞元件(2、2a)連接，并且所述至少一個(gè)橫向型材在軌道車輛的縱向上具有比在橫向上低得多的抗壓強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B61F1/10GK102741106SQ201080063563
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者A.里滕肖貝爾, M.賽茨貝格爾, R.格拉夫, T.邁斯?fàn)?申請(qǐng)人:奧地利西門子公司