一种轨道车辆车头结构及轨道车辆的制作方法
本实用新型涉及轨道交通车辆车体结构技术领域，更具体地说，涉及一种轨道车辆车头结构。此外，本实用新型还涉及一种包括上述轨道车辆车头结构的轨道车辆。
背景技术：
车头结构作为车体的重要组成部分，主要为司机和乘客提供安全保障，因此，车头结构需要具有较好的防碰撞性能。EN15227标准规定C-I列车需满足以下碰撞要求：(1)相同编组列车36km/h的碰撞；(2)对于运营速度≥160km/h的动车组或高铁，需满足110km/h速度与15t可变形障碍物的碰撞。其中，上述第(2)条是对车头结构本身的要求。
现有技术中通常采用多级能量吸收系统或全金属司机室结构来提高车体的防碰撞性能。然而，由于吸能部件需要较大的空间，因此需要加长司机室结构，这也是目前大部分动车组或高铁车头都较长的原因之一。另外，采用全金属司机室结构将大大加重车头部分的重量，影响整车轴重、轮重平衡。
综上所述，如何提供一种车头长度较短、重量较轻且满足防碰撞性能要求的轨道车辆车头结构，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种轨道车辆车头结构，该车头结构能够减小车头长度和车头重量。
本实用新型的另一目的是提供一种包括上述轨道车辆车头结构的轨道车辆，该轨道车辆的车头长度短、重量轻。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种轨道车辆车头结构，包括司机室骨架、底架前端结构和连接所述司机室骨架与所述底架前端结构的防撞墙，所述防撞墙朝向司机室的一面设有用于放置司机脚踏的脚踏孔，另一面的两端分别设有用于设置主吸能器安装结构的安装孔，所述脚踏孔和所述安装孔错开设置。
优选地，所述防撞墙包括：
用于与所述司机室骨架相连的主横梁；
用于与所述底架前端结构相连的下横梁；
设于所述主横梁和所述下横梁之间的连接梁、立柱和立板，所述连接梁的中心部设有所述脚踏孔，四个所述立柱两两一对分别设于所述防撞墙的两端，位于同一端的所述立柱间隔设置以形成所述安装孔，所述立板与所述立柱平齐设置，且所述立板位于所述脚踏孔处以遮挡所述脚踏孔。
优选地，所述下横梁为双层型腔结构，所述下横梁的底部设有用于方便车钩安装和维护的车钩让位槽，所述双层型腔结构的分界处与所述车钩让位槽的槽底相平齐。
优选地，所述司机室骨架包括一端用于与车体结构的顶盖端梁相连的纵梁和与所述纵梁的另一端相连的斜立柱，所述纵梁和所述斜立柱的连接处具有夹角，所述连接处设有用于提高承载能力的筋板，所述筋板的非连接面为弧形面。
优选地，所述纵梁和所述斜立柱的横截面均为“曰”字型横截面。
优选地，两个所述纵梁和两个所述斜立柱分别对应的平行设置，所述纵梁和所述斜立柱的连接处之间通过上横梁连接，所述上横梁分别与所述纵梁和所述斜立柱相连的两个端面之间的夹角与所述连接处的夹角的角度一致。
优选地，所述司机室骨架还包括腰梁，所述腰梁的一端与所述司机室骨架和所述防撞墙的连接处相连，另一端用于与车体结构的侧墙立柱相连。
优选地，所述腰梁与所述司机室骨架的连接处设有斜板撑。
优选地，所述防撞墙朝向司机室的一面的两端分别设有至少一个用来提高所述防撞墙抵抗纵向压缩载荷能力的三角支撑座，所述三角支撑座的底部与所述底架前端结构相连。
一种轨道车辆，包括车头结构，所述车头结构为上述任意一种轨道车辆车头结构。
本实用新型提供的轨道车辆车头结构，由于防撞墙沿车体长度方向的两面分别设有脚踏孔和安装孔，装配时，可将司机脚踏放置在脚踏孔中，将主吸能器安装结构置于安装孔中，再将主吸能器与主吸能器安装结构固定连接，因此，可使司机座椅前移，主吸能器后退，整体上节约司机室的空间和主吸能器占用的空间。进一步地，由于脚踏孔和安装孔错开设置，因此，可使司机脚踏和主吸能器错开设置，司机脚踏和主吸能器沿车体长度方向具有交叠的部分，尽可能的减小了防撞墙的厚度。也即，该轨道车辆车头结构充分利用防撞墙的厚度空间来减小车头长度，相应地降低了车头重量。
本实用新型提供的轨道车辆，包括上述轨道车辆车头结构，因此，该轨道车辆的车头长度短、重量轻。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所提供的轨道车辆车头结构具体实施例的结构示意图；
图2为图1中防撞墙的第一视角结构示意图；
图3为图1中防撞墙的第二视角结构示意图；
图4为图1中司机室骨架的结构示意图；
图5为图1所示的轨道车辆车头结构安装各零部件后的示意图。
图1至图5中的附图标记如下：
1为司机室骨架、11为纵梁、12为斜立柱、13为筋板、14为上横梁、15为腰梁、2为底架前端结构、3为防撞墙、31为脚踏孔、32为安装孔、33为主横梁、34为下横梁、35为连接梁、36为立柱、37为立板、38为车钩让位槽、4为斜板撑、5为三角支撑座、6为车体结构、7为主吸能器、8为防爬器、9为车钩。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的核心是提供一种轨道车辆车头结构，该车头结构能够减小车头长度和车头重量。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述轨道车辆车头结构的轨道车辆，该轨道车辆的车头长度短、重量轻。
请参考图1-图5，图1为本实用新型所提供的轨道车辆车头结构具体实施例的结构示意图；图2为图1中防撞墙的第一视角结构示意图；图3为图1中防撞墙的第二视角结构示意图；图4为图1中司机室骨架的结构示意图；图5为图1所示的轨道车辆车头结构安装各零部件后的示意图。
本实用新型提供一种轨道车辆车头结构，包括司机室骨架1、底架前端结构2和防撞墙3，防撞墙3的一端与司机室骨架1相连，另一端与底架前端结构2相连。司机室骨架1远离防撞墙3的一端用于与车体主结构的顶盖端梁连接，底架前端结构2为底架延伸至车头部分的结构。考虑到各部件之间的连接强度问题，优选地，司机室骨架1与防撞墙3焊接，防撞墙3与底架前端结构2焊接。
需要说明的是，为了解决现有技术中车头的长度长、重量大的问题，本实用新型主要对防撞墙3的结构进行了改进，通过合理利用防撞墙3的厚度空间，来缩短司机室及吸能元件的整体占用空间，从而减小车头的长度，降低车头的重量。
具体地，防撞墙3朝向司机室的一面设有用于放置司机脚踏的脚踏孔31，防撞墙3背离司机室的一面，也即防撞墙3朝向车体前方的一面设有用于设置主吸能器安装结构的安装孔32，安装孔32的个数为两个，两个安装孔32分别设于防撞墙3朝向车体前方的一面的两端。
可以理解的是，脚踏孔31用来放置司机脚踏，从而可以使司机座椅前移，节约司机室的空间。主吸能器安装结构设置在安装孔32内，装配时，将主吸能器7安装于该主吸能器安装结构上即可，这在一定程度上节约了主吸能器7在车体长度方向上所占用的空间。
更重要的是，脚踏孔31和安装孔32错开设置，也即，脚踏孔31和安装孔32沿车体的宽度方向无交叠，相互错开分布，避免脚踏孔31和安装孔32产生干涉，这就确保司机脚踏和主吸能器7的位置错开，因此，使司机脚踏和主吸能器7位置沿车体长度方向具有交叠部分成为可能，从而减小了防撞墙3的厚度。
也就是说，通过上述对防撞墙3结构的改进，可使司机座椅前移，主吸能器7后退，同时使防撞墙3的厚度尽可能的小，因此，减小了车头长度，相应地降低了车头的重量。
综上所述，本实用新型提供的轨道车辆车头结构，由于防撞墙3沿车体长度方向的两面分别设有脚踏孔31和安装孔32，装配时，可将司机脚踏放置在脚踏孔31中，将主吸能器安装结构置于安装孔32中，再将主吸能器7与主吸能器安装结构固定连接，因此，可使司机座椅前移，主吸能器7后退，整体上节约司机室的空间和主吸能器7占用的空间。进一步地，由于脚踏孔31和安装孔32错开设置，因此，可使司机脚踏和主吸能器7错开设置，司机脚踏和主吸能器7沿车体长度方向具有交叠的部分，尽可能的减小了防撞墙3的厚度。也即，该轨道车辆车头结构充分利用防撞墙3的厚度空间来减小车头长度，相应地降低了车头重量。
考虑到防撞墙3结构的简单及易于实现性，在上述实施例的基础之上，防撞墙3包括主横梁33、下横梁34、连接梁35、立柱36和立板37。主横梁33用于与司机室骨架1相连，下横梁34用于与底架前端结构2相连，连接梁35用于连接主横梁33和下横梁34，立柱36和立板37设于主横梁33和下横梁34之间，进一步地提高了主横梁33和下横梁34的连接强度。立柱36和横梁沿车体长度方向贴合设置，两者的厚度之和形成防撞墙3的厚度，该厚度与主横梁33和下横梁34的宽度一致。
立柱36主要用于形成安装孔32，两个立柱36间隔设置，两个立柱36之间的空间形成安装孔32，用于设置主吸能器安装结构，该主吸能器安装结构能够满足主吸能器7安装及压溃变形所需空间。由于安装孔32为两个，因此，本实施例通过四个立柱36两两一对地分别设于防撞墙3的两端，以形成两个安装孔32。
脚踏孔31贯穿连接梁35的厚度，延伸至防撞墙3背离司机室的一面，为了避免司机脚踏裸露，在脚踏孔31处设置立板37，以遮挡该脚踏孔31。优选地，脚踏孔31设于连接梁35的中心部。另外，为了方便司机脚踏的安装，优选地，脚踏孔31为矩形孔，矩形脚踏孔31的宽度优选为大于等于550mm，矩形脚踏孔31的高度优选为大于等于500mm。
为了方便车钩9的安装与维护，在上述实施例的基础之上，下横梁34的底部设有用于方便车钩9安装和维护的车钩让位槽38，以让出车钩9的安装和维护空间。优选地，车钩让位槽38的中心线与下横梁34的中心线平行，也即，车钩让位槽38沿下横梁34的中心线对称。
可以理解的是，车钩9通常安装在底架前端结构2上，底架前端结构2包括牵引梁、缓冲梁、防爬器8安装结构和短边梁等，牵引梁设有车钩9螺栓安装孔和过载孔，当列车发生碰撞，车钩9压溃，行程走完过载剪切后，车钩9通过过载孔退出，以保护车体结构6不受损伤。防爬器8安装结构采用强度和刚度良好的箱型结构，可承受15t的垂向载荷。
为了保证下横梁34的结构强度，在上述实施例的基础之上，下横梁34为双层型腔结构，双层型腔结构的分界处与车钩让位槽38的槽底相平齐。
也即，下横梁34开设车钩让位槽38后，相当于挖去了一层型腔，车钩让位槽38的槽底延伸至上层型腔的型材上，以确保下横梁34的结构强度和刚度。
考虑到司机骨架的具体结构的简单及强度问题，在上述任意一项实施例的基础之上，司机室骨架1包括一端用于与车体结构6的顶盖端梁相连的纵梁11和与纵梁11的另一端相连的斜立柱12，纵梁11和斜立柱12的连接处具有夹角，该连接处设有用于提高承载能力的筋板13，筋板13的非连接面为弧形面。
需要说明的是，斜立柱12的形状类似字母“A”的一条边，也即，斜立柱12包括倾斜柱和折弯部，倾斜柱和折弯部圆弧过度，以形成司机室的框架。
筋板13为三角形板，三角形筋板13的两边分别与纵梁11和斜立柱12连接，优选为焊接，以提高司机室纵梁11和斜立柱12连接处的承载能力。筋板13的第三条边为非连接面，该连接面设计为弧形面可减小应力集中，优选地，筋板13的非连接面为圆弧面。
为了提高司机室骨架1的结构强度，提升其防碰撞性能，在上述实施例的基础之上，纵梁11和斜立柱12的横截面均为“曰”字型横截面。
可以理解的是，具有“曰”字型横截面的纵梁11和斜立柱12中间立筋的方向与车体纵向一致，以增大斜立柱12抵抗15t可变形障碍物的撞击能力。
需要说明的是，采用上述防撞墙3的结构，安装车钩9、防爬器8以及主吸能器7后，在列车发生碰撞压溃的过程中，当防爬器8压溃一定行程后，主吸能器7开始接触压溃，与防爬器8一起共同运动，这时，两者的压溃力将叠加，为了使司机室骨架1能够抵抗同等强度的压溃力，本实用新型相应地提高了司机室骨架1的结构强度，以提高轨道车辆车头的防碰撞能力，最大限度的保护司机和乘客的安全。
为了进一步提高司机室骨架1的结构强度，在上述实施例的基础之上，两个纵梁11和两个斜立柱12分别对应的平行设置，纵梁11和斜立柱12的连接处之间通过上横梁14连接，上横梁14分别与纵梁11和斜立柱12相连的两个端面之间的夹角与连接处的夹角的角度一致。
也就是说，本实施例中，两个平行设置的纵梁11、两个平行设置的斜立柱12和上横梁14连接后形成投影为H形结构的司机室骨架1。
由于纵梁11和斜立柱12的连接处具有夹角，因此，为了方便上横梁14与纵梁11和斜立柱12的连接，上横梁14分别与纵梁11和斜立柱12相连的两个端面之间的夹角与连接处的夹角的角度一致，以确保上横梁14的连接面分别与纵梁11和斜立柱12的端面相平齐。也即，上横梁14的横截面为菱形横截面，菱形横截面的其中一对顶角的角度与纵梁11和斜立柱12的连接处的夹角角度一致。
为了提高司机室的防碰撞性能，在上述实施例的基础之上，司机室骨架1还包括腰梁15，腰梁15的一端与司机室骨架1和防撞墙3的连接处相连，另一端用于与车体结构6的侧墙立柱相连。
也就是说，本实施例通过腰梁15将司机室骨架1和防撞墙3与车体结构6连接为一体，形成整体框架承载结构。优选地，腰梁15为矩形长梁，矩形长腰梁15为空心结构，且在其空心结构中设置若干条条内部斜筋，以增加腰梁15抵抗弯曲变形的能力。
为了进一步提高司机室骨架1的耐碰撞性，在上述实施例的基础之上，腰梁15与司机室骨架1的连接处设有斜板撑4。斜板撑4可加强腰梁15与司机室骨架1连接处的强度，提升司机室骨架1的耐碰撞性。
为了提高防撞墙3与底架前端结构2连接处的强度，在上述实施例的基础之上，防撞墙3朝向司机室的一面的两端分别设有至少一个用来提高防撞墙3抵抗纵向压缩载荷能力的三角支撑座5，三角支撑座5的底部与底架前端结构2相连。
优选地，三角支撑座5包括竖立柱、短纵梁和斜撑柱，三角形结构稳定，强度和刚度好，可进一步提高防撞墙3的纵向防碰撞能力。
请参考图5，为上述轨道车辆车头结构安装车钩9、防爬器8以及主吸能器7后的示意图。车钩9、防爬器8和主吸能器7通过螺栓与上述轨道车辆车头结构相连，以方便损坏后的快速更换。当列车与另一列车发生意外撞车时，车钩9首先接触另一列车，车钩9的橡胶缓冲器(或气液缓冲器)和压溃管先后动作，当压溃管行程走完后，车钩9剪切失效，并通过牵引梁上的过载孔退出；接着防爬器8开始接触并通过前段的齿啮合在一起，由于防爬器8和防爬器8安装结构均可以承受15t的垂向载荷，因此可以有效防止列车出现爬车现象，避免出现由于爬车引起的二次碰撞伤害。防爬器8按照设定路径纵向运动，压溃一定行程后，主吸能器7开始接触，与防爬器8一起共同运动，直至达到防撞墙3的前端面，防撞墙3作为车辆发生意外碰撞变形结束的止档，从而实现保护司机和乘客的目的。当列车与15t可变形障碍物发生碰撞时，防爬器8和主吸能器7首先与障碍物接触，发生压溃变形吸能，接着斜立柱12与障碍物接触发生一定的塑性变形，由于斜立柱12后面有腰梁15和斜板撑4的支撑，限制斜立柱12进一步后退变形，从而保证了司机的逃生空间。
除了上述轨道车辆车头结构，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的轨道车辆车头结构的轨道车辆，该轨道车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本实用新型所提供的轨道车辆车头结构及轨道车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。