[發明專利]時速350公里長編動車組車體耐撞性能設計方法

在審

• 申請號: 201711115572.4
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107901942A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 姜士鴻;閔韓琴;叢立新
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: B61F19/04
• 分類號: B61F19/04
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明涉及動車組車體耐撞性能設計技術領域，具體涉及一種時速350公里長編動車組車體耐撞性能設計方法。

背景技術

隨著時速350公里短編(即8輛編組)標準動車組的成功研發、試制、試驗、運營考核等各階段的測試，目前已開始批量投產。根據市場需求，時速350公里長編(即16輛編組)標準動車組的研發被提上日程，車體耐撞性執行EN15227標準，因目前國內外尚沒有長編動車組車體耐撞性方案可以借鑒，故此需要開發出一種全新的動車組車體耐撞性方案。

列車由短編變為長編，整備重量由460噸變為920噸，在EN15227標準工況1中碰撞速度36km/h不變的情況下，運動車的動能由23MJ變為46MJ，能量增加1倍。其中，23MJ的能量須被車鉤和吸能結構的有序變形所耗散，故需要對列車碰撞過程中的能量耗散分配模式進行設計研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種時速350公里長編動車組車體耐撞性能設計方法，其能夠使長編動車組車體耐撞性滿足EN15227標準的要求。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案如下：

時速350公里長編動車組車體耐撞性能設計方法，其包括頭車吸能設計、中間車吸能設計和各個碰撞界面吸能量設計三部分，具體步驟如下：

第一步、頭車吸能設計：

頭車按照頭鉤、防爬吸能裝置、主吸能裝置三級吸能設計，主吸能裝置安裝在車體前端碰撞梁處，頭鉤安裝在車體中心固定座上，頭鉤兩側分別設置防爬吸能裝置；頭鉤的壓潰管平臺力為1800kN，行程為600mm，防爬吸能裝置的平臺力為1000KN，行程為750mm，主吸能裝置的平臺力為1880kN，行程為500mm；

當碰撞發生時，即碰撞發生在第1碰撞界面時，頭鉤的氣液緩沖器和壓潰管開始先后動作，一級吸能開始，當頭鉤的壓潰管動作完畢后，頭鉤的車鉤板剪斷失效，一級吸能結束；與此同時，防爬吸能裝置中的防爬吸能元件開始動作，二級吸能開始，當防爬吸能元件運行至二級吸能區與三級吸能區交界處時，二級吸能結束；與此同時，主吸能裝置中的吸能元件開始動作，三級吸能開始，主吸能裝置和防爬吸能裝置共同完成剩余的行程，直至三級吸能結束；

第二步、中間車吸能設計：

中間車按照車鉤、防爬吸能裝置二級吸能設計，帶氣液緩沖器的車鉤和帶壓潰管的車鉤分別安裝在車體的固定座上，中間車防爬吸能裝置安裝在車體的端墻處；帶壓潰管車鉤的平臺力為1800kN，行程為500mm，中間車防爬吸能裝置的平臺力為1080kN，行程為210mm；

當碰撞產生的能量由頭車向第二節車傳遞時，即能量傳至第2碰撞界面時，帶氣液緩沖器的車鉤和帶壓潰管的車鉤開始先后動作，當車鉤的壓潰管行程運行至一級吸能區與二級吸能區交界處時，一級吸能結束；與此同時，中間車防爬吸能裝置開始動作，二級吸能開始，中間車防爬吸能裝置和帶壓潰管的車鉤共同作用完成剩余的行程，直至二級吸能結束；以此類推，其它碰撞界面的能量逐級傳遞和耗散，直至碰撞能量被完全耗散；

第三步、整列車各個碰撞界面的吸能量設計：第1碰撞界面的吸能量為3.31MJ，第2至第16碰撞界面的吸能量均為1.02MJ。

本發明的有益效果是：該方法采用吸能元件以可控的方式逐級完成能量耗散過程，充分考慮車體的靜強度要求、頭車的可利用空間，中間車風擋最小壓縮量對吸能元件吸能的影響，各碰撞界面設計的吸能量，經過一維仿真分析驗證后滿足EN15227標準要求。該方法的吸能量分配方案是首次為16輛編組的長編組列車而研發，各碰撞界面的吸能量分配合理，為后續其他長編組列車車體耐撞性的研發提供借鑒。

附圖說明

圖1為本發明16輛編組動車組整列車吸能裝置的布置示意圖。

圖2為本發明的頭車三級吸能結構的布置示意圖。

圖3為圖2的俯視結構示意圖。

圖4為本發明的中間車二級吸能結構的布置示意圖。

圖5為本發明的整列車各個碰撞界面吸能量分布示意圖。

圖6為本發明滿足EN15227標準工況1：兩列相同的列車以36km/h速度對撞的一維仿真分析示意圖。

圖7為本發明一維仿真分析的各碰撞界面能量吸收柱狀圖。

圖8為本發明一維仿真分析的系統能量與時間的曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。