一种机车司机室装置及车体的制作方法

本发明涉及轨道车辆车体技术领域，特别涉及一种机车司机室装置及车体。

背景技术：

为了提高运营能力和舒适性，动车组编组越来越长，质量越来越大，为了满足碰撞要求，主要通过以下两种方案进行设计。其一，加长头车车辆前端长度，以增加车钩或吸能单元的长度，提高吸能能力，对此方案，如果只加长前端结构，将导致轴重不平衡，如保持总长不变，需增加吸能区域长度，则减少乘客区域，即减少载客量。其二，增加前端吸能能力，对此方案，主要采用增加吸能装置或者增加车体前端变形区进行吸能，对于前者，将减少前端设备布置空间，对于后者，碰撞后增加维修成本，同时需要对车辆进行轻量化设计，以满足轴重平衡。

现有的常规设计中，对于列车碰撞变形障碍物工况，司机室骨架容易出现异常变形，导致司机生存空间不足。对于两列车对撞工况，前端结构压溃变形后引起操纵台出现异常变形，导致司机生存空间不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种机车司机室装置及车体，目的是降低头罩碰撞时向司机室内变形的风险，进而避免伤害司机室内乘务人员。

基于上述目的本发明提供的一种机车司机室装置，包括司机室骨架、头罩，所述头罩设于所述司机室骨架上，所述司机室骨架包括底架、支撑柱、侧墙组件、主纵梁、侧梁，所述底架的前端两侧均设有所述支撑柱，所述侧墙组件设于底架的两纵向侧面上，所述侧墙组件与所述支撑柱连接，所述主纵梁设于所述支撑柱的顶端，所述主纵梁与所述侧墙组件连接，所述侧梁设于所述支撑柱的两端之间，所述侧梁与所述侧墙组件连接，所述主主纵梁与所述头罩之间、所述支撑柱与所述头罩之间、所述侧墙组件与所述头罩之间分别设置有板/块，所述板/块的一面或一端与所述头罩的内壁贴合。

司机室骨架在司机室的前端、上部及左右侧形成一道安全屏障墙，侧墙组件与主纵梁及侧梁连接形成司机室刚性侧面结构。通过在司机室骨架对应的侧面增加侧墙组件，使得侧面形成刚性结构，提高侧面防撞性能。侧墙组件包括上侧墙和下侧墙，便于安装布置，上侧墙和下侧墙与主纵梁、侧梁连接，使司机室侧部形成一个整体结构后大大增大了承载能力，能抵抗15吨可变形障碍物工况导致主纵梁因异常因素造成的失效。同时在司机室骨架与头罩之间设置板/块，板/块的一面或一端与头罩的内壁贴合，当发生碰撞时，板/块对头罩相对于司机室骨架的运动方向进行引导，头罩沿着贴合的板/块发生形变，可以是两侧或斜上方形变，这样不会危害司机的安全。

作为一种可选的实施方式，所述板/块设于所述司机室骨架和/或所述头罩上。可根据具体的设置需求，在所述司机室骨架上设置板/块，或在所述头罩上设置板/块，或者在所述头罩与所述司机室骨架对应的位置共同布置来实现，提高板/块的灵活布置特性，进而提高适应性。

作为一种可选的实施方式，支撑柱位于司机室骨架前端两侧，一部分伸至底架下部，位于底架前端,增加焊缝长度，提高耐撞性。

作为一种可选的实施方式，所述侧墙组件与所述头罩之间的板/块为侧块，所述侧块为左右两个，分别设于所述侧墙组件的两外侧面。侧块使头罩与司机室骨架有一定的间距，在侧面碰撞时，分级损坏，便于维修维护。

更进一步的，两个所述侧块相互连接形成u型支撑结构。所述侧块由铝板折弯为u型结构与侧墙焊接，也可以为复合材料结构与侧墙粘接，在侧面使头罩与司机室结构有一定的间距，在侧面碰撞时，分级损坏，便于维修维护，同时头罩侧面导向块用于控制头罩和车体的接触面，减少粘接量。

作为进一步的方案，所述支撑柱与所述头罩之间的板/块为折弯板，所述折弯板与所述支撑柱的顶端连接，所述头罩的侧面与所述折弯板连接。折弯板使头罩与司机室骨架有一定的间距，在顶部碰撞时，分级损坏，便于维修维护。

进一步的，所述折弯板上设有加强筋和腰型孔，所述折弯板与支撑柱的顶端连接，优选的方式是折弯板与支撑柱通过紧固螺栓与支撑柱顶端连接，所述头罩的上部与折弯板连接，优选的方式是头罩的上部与折弯板粘接。螺栓连接的结构可以调整导向结构与头罩间隙，以控制胶层厚度。腰型孔的设置，便于微调安装配合的位置。

作为一种可选的实施方式，所述侧墙上开有侧窗孔，为司机提供侧面视野，提升司机室内舒适性。

作为一种可选的实施方式，所述司机室骨架还包括设于司机室座椅上方的上横梁，所述上横梁与两侧主纵梁连接形成框架结构。加固司机室结构，同时阻止上方的重物异物压溃头罩后形成的第二重保护。

作为一种可选的实施方式，上横梁为多组，或为横向纵向交错的网状结构。进一步提高防护性能。

作为一种可选的实施方式，所述司机室骨架还包括前端墙，所述前端墙的两端分别与两个支撑柱连接以形成前端防撞结构。前端墙有足够的强度，并有足够的高度，两列车碰撞工况中能阻挡前墙外部被压溃的结构侵入，前墙的变形较小，防止碰撞后大的变形导致司机室操纵台变形较大，引起的安全空间不足。另外前墙上部设置一定的斜度，引导前端结构压溃的碎片往上部移动，从而避免伤害司机室内的乘务人员。

作为一种可选的实施方式，所述前端结构还包括

车钩安装座，设于司机室骨架前端且位于前端墙下方；

防爬器安装座，设于司机室骨架前端，所述车钩安装座的两侧均设有所述防爬器安装座；

所述车钩安装座与防爬器安装座之间具有吸能配置空间。此种结构设置，提高碰撞中的多级吸能效果。

作为一种可选的实施方式，所述头罩的前端通过密封结构与司机室骨架前端密封粘接。密封结构可采用复合材料的密封板，在发生碰撞时易于破坏，减少对车体前墙结构的影响，后续通过修复或更换头罩的方式对碰撞车辆进行修复。

作为一种可选的实施方式，所述头罩主体上设有凹型台阶，所述凹型台阶使头罩主体与车体之间形成插接结构，通过胶黏剂连接。所设计的胶黏剂由常规的受拉压载荷更改为受剪切力，当发生碰撞时，胶层先受剪切力损坏，车体结构上设计的台阶将引导头罩向往车体另一端移动，降低对车体的损伤。

与上述高安全动车组前端结构对应的，本发明还提供一种车体，包括所述高安全动车组前端结构。

本发明的有益效果：

1、本发明通过导引结构的设置，使得在发生碰撞时，引导头罩向司机室骨架两侧及斜上方形变，降低头罩往司机室内变形的风险，提高安全性。其次，导引结构中头罩上部导向结构的设置，便于头罩的导向安装及支撑。

2、本发明通过在侧面增加侧墙板，和司机室侧窗组成侧面防碰撞结构。所增加的侧墙板和纵梁、侧梁组成一个整体结构，在列车碰撞障碍物变形工况中，能防止主纵梁异常变形带来的对司机室人员的伤害。

3、设置前端墙结构，将碰撞变形区和司机操纵台分开，列车发生碰撞时，减少对司机操纵台的影响，避免司机操纵台异常变形造成司机生存空间不足，提高碰撞安全性，同时将前端压溃的部件阻止在前端，降低对司机室人员伤害的风险。

4、设置防爬吸能单元，通过增加吸能部件的吸能能力，减少车体吸能占比，在一定速度下的碰撞情况下，可以降低碰撞后的维修维护成本。同时可以降低碰撞过程的减速度，降低对乘客的伤害风险。

5、本发明充分利用部件结构特点，对各部件进行统筹设计，使司机室骨架、头罩、前窗玻璃和司机室侧窗组成一个安全区域保护司机安全，提高司机室安全性，同时可在各部件的其他区域进行减重设计，以实现轻量化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明司机室骨架的结构示意图；

图3为本发明司机室骨架引导碰撞形变的结构示意图；

图4为本发明头罩与车体主体结构位置连接示意图；

图5为本发明头罩上部导向结构处的局部放大图。

图中，1、车体；1.1、车钩安装座；1.2、防爬器安装座；1.3、型材台阶；2、司机室骨架；2.1、主纵梁；2.2、侧梁；2.3、支撑柱；2.4、前端墙；2.5、上侧墙；2.6、下侧墙；2.7、上横梁；3、前窗玻璃；4、开闭机构；5、头罩；5.1、上板；5.1a、折弯板；5.1b、加强筋；5.1c、紧固螺栓；5.1d、胶黏剂；5.2、侧块；5.3、凹型台阶；6、司机室侧窗；7、车钩；8、防爬器；9、胶黏剂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为了实现上述发明目的，如图1-5所示，本发明实施例提供一种机车司机室装置，包括司机室骨架2、前窗玻璃3、开闭机构4、头罩5、司机室侧窗6、车钩7、防爬器8，其中，头罩5安装于司机室骨架2上；前窗玻璃3设于头罩5前端的司机视野区；开闭机构4设于头罩前端；司机室侧窗6，设于司机室骨架两侧壁；车钩7和防爬器8设于司机室骨架前端；该前端结构还包括导引结构，头罩5通过板/块与司机室骨架2导向安装连接；碰撞时，所述板/块引导头罩5向司机室骨架2两侧及斜上方形变。降低头罩往司机室内变形的风险，提高安全性。

其中司机室骨架2包括

底架；

支撑柱2.3，底架的前端两侧均设有所述支撑柱2.3；

侧墙组件，设于底架的两纵向侧面上，侧墙组件与支撑柱2.3连接；

主纵梁2.1，设于支撑柱2.3顶端，且所述主纵梁2.1与侧墙组件连接；

侧梁2.2，设于支撑柱2.3的两端之间，且所述侧梁2.2与侧墙组件连接；

侧墙组件与主纵梁2.1及侧梁2.2连接形成司机室刚性侧面结构。为了防止平交道口位置，货车或其他车辆非正常行驶，对司机室侧面冲击，异物侵入司机室区域，造成司机及司机室乘务人员伤害，通过在司机室骨架2对应的侧面增加侧墙组件，使得侧面形成刚性结构，提高侧面防撞性能。侧墙组件包括上侧墙2.5和下侧墙2.6，便于安装布置，上侧墙2.5和下侧墙2.6与主纵梁2.1、侧梁2.2连接，使司机室侧部形成一个整体结构后大大增大了承载能力，能抵抗15吨可变形障碍物工况导致主纵梁2.1因异常因素造成的失效。为了轻量化设计，满足轴重平衡，将主纵梁2.1断面变小及壁厚减薄。

作为一种可选的实施方式，支撑柱2.3位于司机室骨架2前端两侧，一部分伸至底架下部，位于底架前端,增加焊缝长度，提高耐撞性。支撑柱另一端，尽量往上部伸长以保护司机室，在顶部设置腰形孔，用于安装头罩导向支撑。

作为一种可选的实施方式，司机室骨架2与头罩5之间的板/块包括上板5.1，设于支撑柱2.3的顶端，上板5.1与头罩5倾斜导向安装连接；侧板5.2，设于侧墙组件的外侧面，侧板5.2对头罩5侧面进行碰撞导向。

上板5.1与侧板5.2用于安装头罩和对头罩进行导向；在发生碰撞时，引导头罩5向司机室骨架2两侧及斜上方形变，降低头罩5往司机室内变形的风险。设置时，在司机室室骨架上部左右各设置一处上板5.1，上板5.1与头罩连接位置是平行的，且均为一定角度，角度尽量与外轮廓接近。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，上板5.1包括折弯板5.1a，折弯板5.1a上设有加强筋5.1b和腰型孔，折弯板通过紧固螺栓5.1c与支撑柱2.3顶端连接，头罩5的侧面与折弯板粘接。腰型孔的设置，便于微调安装配合的位置。本实施例中，头罩上部导向结构由铝板折弯而成，折弯铝板上焊接加强筋板，其角度和头罩安装后角度一致，在车体上设置纵向腰形孔，在折弯板上设置横向腰形孔。安装时先将头罩定位，调整导向结构与头罩间隙后用紧固螺栓与司机室骨架连接。导向结构与头罩的侧面用胶黏剂5.1d连接。

螺栓连接的结构可以调整头罩上部导向结构与头罩5间隙，以控制胶层厚度。可根据结构的需求，在头罩上部导向结构与头罩之间增加刚性垫板，使头罩与司机室骨架形成刚性连接。垫板位于头罩上部导向结构与头罩的接触面的中间区域，尺寸小于接触面，使得周边有空间填充胶黏剂粘接。

上板5.1同时作为一个支撑点加强头罩结构，以满足空气动力学要求，达到头罩进一步的轻量化设计。

作为一种可选的实施方式，侧板5.2由铝板折弯为u型结构与侧墙焊接，也可以为复合材料结构与侧墙粘接，使头罩5与司机室结构有一定的间距，在侧面碰撞时，分级损坏，便于维修维护，同时头罩侧面导向块用于控制头罩5和车体1的接触面，减少粘接量。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，侧墙上开有侧窗孔，为司机提供侧面视野，提升司机室内舒适性。侧墙上每侧还开有两处小孔，用于安装头罩工艺孔，用于放置工艺撑杆，调整头罩宽度。

作为一种可选的实施方式，司机室骨架2还包括设于司机室座椅上方的上横梁2.7，上横梁2.7与两侧主纵梁2.1连接形成框架结构。加固司机室结构，同时阻止上方的重物异物压溃头罩5后形成的第二重保护。

作为一种可选的实施方式，上横梁2.7为多组，或为横向纵向交错的网状结构，进一步提高防护性能。

作为一种可选的实施方式，司机室骨架2还包括前端墙2.4，前端墙2.4的两端分别与两个支撑柱2.3连接以形成前端防撞结构。前端墙2.4有足够的强度，并有足够的高度，两列车碰撞工况中能阻挡前墙外部被压溃的结构侵入，前墙的变形较小，防止碰撞后大的变形导致司机室操纵台变形较大，引起的安全空间不足。另外前端墙2.4上部设置一定的斜度，引导前端结构压溃的碎片往上部移动，从而避免伤害司机室内的乘务人员。前墙结构可根据强度需要在其后部增加斜撑，斜撑能大大增加纵向载荷。前端墙将吸能区和司机室分开，能阻止前端破坏的结构侵入到司机室伤害司机室人员，同时前墙自身刚度好，变形小，不会导致司机室操纵台变形或变形较小，从而不会影响司机生存空间。

作为一种可选的实施方式，支撑柱2.3和前端墙2.4在端部位于同一平面，头罩5的前端通过密封结构与司机室骨架2前端密封粘接。密封结构可采用复合材料的密封板，在发生碰撞时易于破坏，减少对车体1前墙结构的影响，后续通过修复或更换头罩5的方式对碰撞车辆进行修复。头罩在前端设置复合材料密封结构与支撑柱和前端墙通过胶黏剂粘接，以到达司机室密封目的，同时避免车体前端焊接密封结构，在碰撞时，修复难度大成本高的问题。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，上述前端结构还包括

车钩安装座1.1，设于司机室骨架2前端且位于前端墙2.4下方；

防爬器安装座1.2，设于司机室骨架2前端，车钩安装座1.1的两侧均设有所述防爬器安装座1.2；

车钩安装座与防爬器安装座1.2之间具有吸能配置空间。其中，车钩安装座和防爬器安装座在纵向有一定的距离差，其差值根据吸能配置进行设计。此种结构设置，提高碰撞中的多级吸能效果。

作为一种可选的实施方式，所述头罩主体上设有凹型台阶，所述凹型台阶使头罩主体与车体之间形成插接结构，通过胶黏剂连接。本实施例中，如图4所示，头罩与车体安装位置在车体型材上设置型材台阶1.3，在头罩上设置凹型台阶5.3，使头罩与车体形成插接结构，两插接结构之间预留胶黏剂9的布置空间。所设计的胶黏剂由常规的受拉压载荷更改为受剪切力，当发生碰撞时，胶层先受剪切力损坏，车体结构上设计的台阶将引导头罩向往车体另一端移动，降低对车体的损伤。

上述前端结构中，碰撞方案分为多级吸能，吸能顺序依次为前端车钩吸能、防爬器吸能、中间车钩吸能（图中未显示），中间防爬器吸能（图中未显示），各吸能过程尽量减少吸能区重叠。所涉及的吸能方案，使车体在碰撞过程中尽量少的参与吸能。

需要说明的是，上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。