[发明专利]时速350公里长编动车组车体耐撞性能设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及动车组车体耐撞性能设计技术领域，具体涉及一种时速350公里长编动车组车体耐撞性能设计方法。

背景技术

随着时速350公里短编(即8辆编组)标准动车组的成功研发、试制、试验、运营考核等各阶段的测试，目前已开始批量投产。根据市场需求，时速350公里长编(即16辆编组)标准动车组的研发被提上日程，车体耐撞性执行EN15227标准，因目前国内外尚没有长编动车组车体耐撞性方案可以借鉴，故此需要开发出一种全新的动车组车体耐撞性方案。

列车由短编变为长编，整备重量由460吨变为920吨，在EN15227标准工况1中碰撞速度36km/h不变的情况下，运动车的动能由23MJ变为46MJ，能量增加1倍。其中，23MJ的能量须被车钩和吸能结构的有序变形所耗散，故需要对列车碰撞过程中的能量耗散分配模式进行设计研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种时速350公里长编动车组车体耐撞性能设计方法，其能够使长编动车组车体耐撞性满足EN15227标准的要求。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

时速350公里长编动车组车体耐撞性能设计方法，其包括头车吸能设计、中间车吸能设计和各个碰撞界面吸能量设计三部分，具体步骤如下：

第一步、头车吸能设计：

头车按照头钩、防爬吸能装置、主吸能装置三级吸能设计，主吸能装置安装在车体前端碰撞梁处，头钩安装在车体中心固定座上，头钩两侧分别设置防爬吸能装置；头钩的压溃管平台力为1800kN，行程为600mm，防爬吸能装置的平台力为1000KN，行程为750mm，主吸能装置的平台力为1880kN，行程为500mm；

当碰撞发生时，即碰撞发生在第1碰撞界面时，头钩的气液缓冲器和压溃管开始先后动作，一级吸能开始，当头钩的压溃管动作完毕后，头钩的车钩板剪断失效，一级吸能结束；与此同时，防爬吸能装置中的防爬吸能元件开始动作，二级吸能开始，当防爬吸能元件运行至二级吸能区与三级吸能区交界处时，二级吸能结束；与此同时，主吸能装置中的吸能元件开始动作，三级吸能开始，主吸能装置和防爬吸能装置共同完成剩余的行程，直至三级吸能结束；

第二步、中间车吸能设计：

中间车按照车钩、防爬吸能装置二级吸能设计，带气液缓冲器的车钩和带压溃管的车钩分别安装在车体的固定座上，中间车防爬吸能装置安装在车体的端墙处；带压溃管车钩的平台力为1800kN，行程为500mm，中间车防爬吸能装置的平台力为1080kN，行程为210mm；

当碰撞产生的能量由头车向第二节车传递时，即能量传至第2碰撞界面时，带气液缓冲器的车钩和带压溃管的车钩开始先后动作，当车钩的压溃管行程运行至一级吸能区与二级吸能区交界处时，一级吸能结束；与此同时，中间车防爬吸能装置开始动作，二级吸能开始，中间车防爬吸能装置和带压溃管的车钩共同作用完成剩余的行程，直至二级吸能结束；以此类推，其它碰撞界面的能量逐级传递和耗散，直至碰撞能量被完全耗散；

第三步、整列车各个碰撞界面的吸能量设计：第1碰撞界面的吸能量为3.31MJ，第2至第16碰撞界面的吸能量均为1.02MJ。

本发明的有益效果是：该方法采用吸能元件以可控的方式逐级完成能量耗散过程，充分考虑车体的静强度要求、头车的可利用空间，中间车风挡最小压缩量对吸能元件吸能的影响，各碰撞界面设计的吸能量，经过一维仿真分析验证后满足EN15227标准要求。该方法的吸能量分配方案是首次为16辆编组的长编组列车而研发，各碰撞界面的吸能量分配合理，为后续其他长编组列车车体耐撞性的研发提供借鉴。

附图说明

图1为本发明16辆编组动车组整列车吸能装置的布置示意图。

图2为本发明的头车三级吸能结构的布置示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为本发明的中间车二级吸能结构的布置示意图。

图5为本发明的整列车各个碰撞界面吸能量分布示意图。

图6为本发明满足EN15227标准工况1：两列相同的列车以36km/h速度对撞的一维仿真分析示意图。

图7为本发明一维仿真分析的各碰撞界面能量吸收柱状图。

图8为本发明一维仿真分析的系统能量与时间的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。