一种易维护的框架型吸能结构技术领域
本发明涉及吸能装置技术领域，尤其涉及的是一种易维护的框架型吸能结构。
背景技术
随着我国轨道交通等领域的高速发展,所带来安全问题己越来越受到人们的重
视。轨道交通车辆、校车等一旦发生碰撞事故往往造成较大的人员伤亡和财产损失，近些年
发生的列车追尾等事故充分说明即便在信号控制、调度管理和程序化管理等主动防护方面
采取了一系列措施，列车的碰撞事故还是不能完全被避免，此时，作为乘员生命财产安全终
极卫士的被动安全防护装置的性能就显得尤为重要。
统计表明，轨道交通车辆等在碰撞过程中往往伴随着发生“爬车”现象，而且一旦
出现爬车，事故导致的死亡率要比未发生爬车时高出3-4倍。要减少爬车现象发生的几率，
通常在车端安装易维护的框架型吸能结构，且要求具备足够的垂向承载能力。垂向承载能
力作为轨道交通车辆等被动安全防护性能的一项重要指标，随着轨道交通车辆不断提速，
对该指标的要求也必定越来越高。目前轨道交通车辆车端安装的单一吸能元件如刨削式防
爬器、抽屉型蜂窝式防爬器、胀管式防爬器等，往往受自身结构特点及安装空间的限制，垂
向承载能力的提升空间有限；而采用内嵌不可拆卸吸能箱的焊接框架式吸能结构在工作时
由大尺寸框架结构承受垂向载荷，垂向承载能力得到显著提高，但因该焊接框架结构为整
体式结构，碰撞事故导致承载梁等部分结构发生变形后都必须更换整个车头端部，甚至整
节车厢都要报废，不但需要很长的维修周期，而且给车辆运营方造成极大的经济损失。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种易维护的框架型吸能结
构，旨在解决现有技术中吸能元件垂向承载能力弱，且整体焊接框架式吸能结构变形后不
可维护需要整体更换的问题。
本发明的技术方案如下：
一种易维护的框架型吸能结构，其中，包括：固定架，设置在固定架的底部前方的防爬
齿，分别与固定架及防爬齿可拆卸连接的吸能块，将防爬齿与固定架铰接的连接装置，及分
别设置在连接装置与固定架的连接处、连接装置与防爬齿的连接处的剪切销。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述防爬齿的长度小于所述固定架的长度，
且所述吸能块将所述固定架的底部中心与所述防爬齿的中心连接。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述连接装置包括：分别设置在防爬齿的两
端，并将防爬齿与固定架的两端铰接的第一铰接装置；所述第一铰接装置包括设置在固定
架的底部的第一凸起部，及分别与所述第一凸起部和防爬齿铰接的第一铰链。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述第一铰链包括依次设置在固定架与防
爬齿之间的第一铰接部与第二铰接部；所述第一铰接部包括开口方向相反的两个U型槽，及
将两个U型槽的底部连接的第一连接部；所述第一凸起部与所述U型槽相配合，且所述第一
凸起部的顶面、底面均与所述U型槽的侧壁接触。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述第一铰接部还包括垂直贯穿所述U型槽
和所述第一凸起部的销轴，及将所述第一凸起部的顶部与所述U型槽的侧壁连接的剪切销，
剪切销与销轴间隔开。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述第二铰接部包括与所述U型槽相配合的
第二连接部，及将第二连接部与防爬齿铰接并用于容纳防爬齿的第一U型槽。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述连接装置还包括：设置在所述防爬齿上
的若干个立柱，及将所述固定架的顶部与所述立柱铰接的若干个第二铰链。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，其还包括若干个垂直设置在所述立柱上的
横梁；所述横梁通过第三铰链与所述固定架铰接；所述第三铰链与所述第一铰链结构相同。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述第二铰链包括依次铰接的第二凸起部、
第三铰接部、第四铰接部和T型铰接部；第二凸起部倾斜设置在所述固定架的顶部，T型铰接
部设置在所述立柱的顶部并与第四铰接部相配合。
所述易维护的框架型吸能结构，其中，所述第三铰接部与所述第一铰接部结构相
同；所述第二凸起部的左侧面和右侧面均与所述第三铰接部接触。
有益效果：所述固定架为口字型，所述连接装置将所述防爬齿的两端、顶部均与所
述固定架铰接，从而将传统的整体焊接框架型吸能装置改变为铰接式框架型易维护的框架
型吸能结构，在垂直方向上限制防爬齿的自由度，提高所述易维护的框架型吸能结构整体
的垂向载荷能力，并内嵌可拆卸的吸能块，提高易维护的框架型吸能结构的可维护性。当车
辆发生撞击时，吸能块沿水平方向发生堆叠变形，吸收碰撞能量；同时在冲击载荷的作用
下，剪切销被剪断，连接装置产生转动动作，保护固定架不受损坏；碰撞结束后，可人工重新
安装剪切销使连接装置复位，并更换吸能块，从而实现所述易维护的框架型吸能结构的重
复利用，维护周期短。。
附图说明
图1是本发明所述易维护的框架型吸能结构未被撞击时的使用状态参考图。
图2是图1中A处的局部放大示意图。
图3是图1中B处的局部放大示意图。
图4是本发明所述易维护的框架型吸能结构被撞击时的第一使用状态参考图。
图5是本发明所述易维护的框架型吸能结构被撞击时的第二使用状态参考图。
图6是本发明所述易维护的框架型吸能结构被撞击时的第三使用状态参考图。
具体实施方式
本发明提供一种易维护的框架型吸能结构，为使本发明的目的、技术方案及效果
更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述
的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1-图6。本发明提供一种易维护的框架型吸能结构，如图1所示，其包
括：固定架1，设置在固定架1的底部前方的防爬齿2，分别与固定架1及防爬齿2可拆卸连接
的吸能块3，将防爬齿2与固定架1铰接的连接装置，及分别设置在连接装置与固定架1的连
接处、连接装置与防爬齿2的连接处的剪切销4。
所述固定架1为口字型，所述连接装置将所述防爬齿2的两端、顶部均与所述固定
架1铰接，从而将传统的整体焊接框架型吸能装置改变为铰接式框架型易维护的框架型吸
能结构，并内嵌可拆卸的吸能块3，提高易维护的框架型吸能结构的可维护性。当车辆发生
撞击时，吸能块3沿水平方向发生堆叠变形，吸收碰撞能量；同时在冲击载荷的作用下，剪切
销被剪断，连接装置产生转动动作，保护固定架1不受损坏；碰撞结束后，可人工重新安装剪
切销使连接装置复位，并更换吸能块3，从而实现所述易维护的框架型吸能结构的重复利
用，维护周期短。
进一步的，所述防爬齿2的长度小于所述固定架1的长度，且所述吸能块3将所述固
定架1的底部中心与所述防爬齿2的中心连接，即所述防爬齿2位于所述固定架1的底部中心
处。
所述连接装置包括：分别设置在防爬齿2的两端，并将防爬齿2与固定架1的两端铰
接的第一铰接装置；所述第一铰接装置包括设置在固定架1的底部的第一凸起部5，及分别
与所述第一凸起部5和防爬齿2铰接的第一铰链6。
由于所述防爬齿2位于所述固定剂的底部中心处，因此防爬齿2的左端与固定架1
的底部左端之间的距离和防爬齿2的右端与固定架1的底部右端之间的距离相等，当防爬齿
2的两端均通过第一铰接装置与固定架1的两端铰接时，一旦车辆发生碰撞，防爬齿2朝向靠
近固定架1的方向运动时，设置在防爬齿2的左端的第一铰接装置与设置在防爬齿2的右端
的第一铰接装置产生相对称的运动，使得防爬齿2沿着直线朝向固定架1运动，而不会发生
歪斜；同时吸能块3的压缩也会保持平衡，从而提高吸收碰撞能量的效果。
如图2所示，所述第一铰链6包括依次设置在固定架1与防爬齿2之间的第一铰接部
61与第二铰接部62；所述第一铰接部61包括开口方向相反的两个U型槽63，及将两个U型槽
63的底部连接的第一连接部64；所述第一凸起部5与所述U型槽63相配合，且所述第一凸起
部5的顶面、底面均与所述U型槽63的侧壁接触。
第一凸起部5与固定架1为一体结构，第一凸起部5垂直于固定架1。由于第一凸起
部5的顶面、底面与U型槽63的侧壁接触，因此第一铰接部61在冲击力作用下只能产生相对
于第一凸起部5的水平转动；第一凸起部5在U型槽内对第一铰接部61起垂直限位作用。所述
第一铰接部61还包括垂直贯穿所述U型槽63和所述第一凸起部5的销轴65，及将所述第一凸
起部5的顶部与所述U型槽63的侧壁连接的剪切销，剪切销与销轴65间隔开。未发生碰撞时，
第一铰链6被剪切销定位，第一铰接部61不能相对于第一凸起部5转动，第一铰接部61与第
二铰接部62之间也无法相对转动，此时防爬齿2与固定架1之间被第一铰链6固定连接；当发
生碰撞时，剪切销断开，如图4-图6所示，第一铰接部61与第二铰接部62产生相对转动，既保
证了防爬齿2与固定架1之间的连接牢固性，又保护第一铰链6在冲击力作用下不会发生损
坏，从而保证固定架1不会被破坏。
所述第二铰接部62包括与所述U型槽63相配合的第二连接部66，及将第二连接部
66与防爬齿2铰接并用于容纳防爬齿2的第一U型槽67。较佳的，防爬齿2的两端均垂直设置
有套筒21，销轴可穿过套筒21，且套筒21可容纳于第一U型槽67内；在防爬齿2的两端设置套
筒从而实现防爬齿2与第二铰接部62的铰接，增强了防爬齿2上与第二铰接部62的铰接处的
牢固性。第一铰链6上设置三个铰接点：第一铰接部61与第一凸起部5之间、第一铰接部61与
第二铰接部62之间、第二铰接部62与防爬齿2之间，能够在保证尽量减少零件数量的同时保
证防爬齿2与固定架1之间的铰接灵活性。
所述连接装置还包括：设置在所述防爬齿2上的若干个立柱7，及将所述固定架1的
顶部与所述立柱7铰接的若干个第二铰链8。如图3所示，所述第二铰链8包括依次铰接的第
二凸起部81、第三铰接部82、第四铰接部83和T型铰接部84；第二凸起部81倾斜设置在所述
固定架1的顶部，T型铰接部84设置在所述立柱7的顶部。较佳的，所述立柱7包括第一立柱71
和第二立柱72，第一立柱71和第二立柱72间隔设置在所述防爬齿2的顶面。
第二凸起部81的延长线与立柱相交于立柱的顶面；立柱和第二铰链8将防爬齿2的
顶面与固定架1的顶部铰接，当未发生碰撞时，第二凸起部81、第三铰接部82和第四铰接部
83位于一条直线上。较佳的，所述第三铰接部82与所述第一铰接部61结构相同；所述第二凸
起部81的左侧面和右侧面均与所述第三铰接部82接触，即第三铰接部82与第四铰接部83之
间的相对转动为垂直方向的转动。第二铰链8上也设置有三个铰接点，三个铰接点处均设置
有剪切销。当未发生碰撞时，防爬齿2的顶面通过第二铰链8与固定架1的顶部连接，防爬齿2
的左右两端通过第一铰链6与固定架1的左右两端连接，防爬齿2的位置被固定，无法相对于
固定架1运动；当发生碰撞时，如图4-图6所示，第一铰链6上的剪切销与第二铰链8上的剪切
销均断开，第一铰接部61与第二铰接部62之间、第三铰接部82与第四铰接部83之间均产生
相对转动，保护所述易维护的框架型吸能结构不被压溃，撞击结束后可进行复原。
第一凸起部5在垂直方向对第一铰接部61的限位、第一铰接部61对第二铰接部62
在垂直方向的限位、以及第二铰链8与立柱对防爬齿2在垂直方向的限位，使得所述易维护
的框架型吸能结构在垂直方向上无自由度，使得所述易维护的框架型吸能结构整体能够承
受撞击时的垂向载荷，提高其垂向承载能力。
所述易维护的框架型吸能结构还包括若干个垂直设置在所述立柱上的横梁9；所
述横梁9通过第三铰链11与所述固定架1铰接；所述第三铰链11与所述第一铰链6结构相同。
第一立柱上的横梁设置在远离第二立柱的侧面，第二立柱上的横梁设置在远离第一立柱的
侧面。立柱上增设横梁，并通过第三铰链将横梁与固定架1铰接，使得第三铰链、横梁、立柱、
第二铰链8与固定架1围成三角形，既增加了防爬齿2与固定架1的连接牢固性，又限制了所
述易维护的框架型吸能结构在垂直方向上的自由度，进一步提高了所述易维护的框架型吸
能结构的垂向承载能力。
较佳的，所述第一凸起部5上还设置有凸筋10，所述凸筋10位于固定架1与第一铰
接部61之间。所述凸筋10对第一铰接部61起限位作用，使得当发生碰撞，第一铰接部61相对
于第一凸起部5转动时，第一凸起部5与第一铰接部61之间不会产生相对错位。
综上所述，本发明所提供的易维护的框架型吸能结构，其包括：固定架，设置在固
定架的底部前方的防爬齿，分别与固定架及防爬齿可拆卸连接的吸能块，将防爬齿与固定
架铰接的连接装置，及分别设置在连接装置与固定架的连接处、连接装置与防爬齿的连接
处的剪切销。所述固定架为口字型，所述连接装置将所述防爬齿的两端、顶部均与所述固定
架铰接，从而将传统的整体焊接框架型吸能装置改变为铰接式框架型易维护的框架型吸能
结构，在垂直方向上限制防爬齿的自由度，提高所述易维护的框架型吸能结构整体的垂向
载荷能力，并内嵌可拆卸的吸能块，提高易维护的框架型吸能结构的可维护性。当车辆发生
撞击时，吸能块沿水平方向发生堆叠变形，吸收碰撞能量；同时在冲击载荷的作用下，剪切
销被剪断，连接装置产生转动动作，保护固定架不受损坏；碰撞结束后，可人工重新安装剪
切销使连接装置复位，并更换吸能块，从而实现所述易维护的框架型吸能结构的重复利用，
维护周期短。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可
以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保
护范围。