張保英 張寅河

摘 要：車輛碰撞是車輛運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素之一，為確保列車的碰撞安全性能，在列車的首尾車司機(jī)室端部底架設(shè)置防爬裝置、吸能構(gòu)件和撞擊能量吸收區(qū)，以防止兩列車發(fā)生沖撞時(shí)產(chǎn)生爬疊，有效吸收撞擊能量。進(jìn)行了碰撞吸能的仿真分析。

關(guān)鍵詞：碰撞；吸能；仿真分析

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.29.097

1 能量吸收原理及方案

撞擊能量吸收的原理是：當(dāng)兩列車碰撞時(shí)，列車前部的吸能構(gòu)件以設(shè)定的方式產(chǎn)生大塑性變形，消耗巨大的撞擊能量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是：對(duì)吸能構(gòu)件的不同部件設(shè)定在一定載荷作用下產(chǎn)生失效并保證其逐級(jí)作用，失效載荷是在考慮滿足列車正常運(yùn)行時(shí)車體及其它部件載荷要求的前提下確定的。

能量吸收方案設(shè)計(jì)為三級(jí)：第一級(jí)為車鉤緩沖裝置，第二級(jí)為車鉤壓潰管，第三級(jí)為吸能構(gòu)件和撞擊能量吸收區(qū)。

設(shè)置于頭車前端的防爬裝置具有防止車輛爬疊的功能，兩列車相撞時(shí)，防爬裝置準(zhǔn)確對(duì)中，使撞擊能量通過底架水平傳遞。防爬裝置后設(shè)有吸能構(gòu)件，吸能構(gòu)件在前端設(shè)有弧形引導(dǎo)槽。吸能構(gòu)件設(shè)計(jì)合理，具有良好的吸能能力和大變形力學(xué)特性。頭車前端底架結(jié)構(gòu)和防爬吸能結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

2 車體碰撞吸收過程

端部結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

當(dāng)吸能構(gòu)件壓縮變形到一定程度后，頭車前端結(jié)構(gòu)開始接觸，車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)協(xié)調(diào)了端部結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度，變形將按照設(shè)定的方式進(jìn)行，結(jié)構(gòu)的變形過程如圖5所示。

設(shè)計(jì)和制造撞擊能量吸收區(qū)的目標(biāo)為：當(dāng)列車發(fā)生撞擊時(shí)，緩沖裝置、壓潰管、吸能構(gòu)件、撞擊能量吸收區(qū)順序作用，吸收撞擊能量，保護(hù)客室不受損壞，使乘客受傷的危險(xiǎn)降至最低程度。

3 仿真計(jì)算

圖6是一列6輛編組的AW0載荷列車以25km/h的速度與另一列靜止的6輛編組AW0載荷列車撞擊后的編組。

對(duì)沖擊過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，各斷面的撞擊力-位移曲線如圖7所示。從圖中可以看出，最大車鉤力發(fā)生在直接沖擊的連掛斷面上，車鉤壓縮力峰值為1200kN，沖擊斷面頭車車鉤過載保護(hù)被觸發(fā)，所有斷面壓潰管均被觸發(fā)，沖擊斷面防爬器觸發(fā)，詳見表1?？拷苯記_擊斷面的中間斷面壓潰管行程266.2mm。直接沖擊斷面防爬器觸發(fā)，防爬器變形力為1200kN，行程為235.4*2mm。

仿真結(jié)果表明，當(dāng)一列6輛編組的AW0載荷列車以25km/h的速度與另一列靜止的6輛編組AW0載荷列車撞擊時(shí)，緩沖器、壓饋管和前端吸能結(jié)構(gòu)共同作用能夠完全吸收撞擊能量，客室無損壞，保護(hù)乘客人身安全。

4 結(jié)論

當(dāng)一列AW0載荷列車以6.8km/h及以下速度與一列靜止的AW0載荷列車連掛時(shí)，車鉤通過緩沖裝置吸收全部的沖擊能量。

當(dāng)一列AW0載荷列車以6.8km/h～17.5km/h速度與一列靜止的AW0載荷列車碰撞時(shí)，車鉤通過緩沖裝置和壓潰管吸收全部的撞擊能量。

當(dāng)一列AW0載荷列車以17.5km/h～25km/h速度與一列靜止的AW0載荷列車碰撞時(shí)，當(dāng)緩沖裝置和壓潰管動(dòng)作到限后，頭車前端車鉤過載保護(hù)裝置發(fā)生作用，前端車鉤退出能量吸收過程，防爬器接觸，開始承受縱向沖擊，防爬器后面的吸能構(gòu)件和撞擊能量吸收區(qū)將產(chǎn)生464mm的塑性變形，共同吸收剩余撞擊能量。

參考文獻(xiàn)

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