西安地鐵一號線地鐵車輛車鉤和緩沖裝置安全性能分析

【摘要】西安地鐵一號線車輛鉤緩裝置技術方案在列車以不同速度連掛時，車鉤力和緩沖器行程變化情況。通過計算分析，準確掌握并量化車鉤和緩沖裝置安全性能。

【關鍵詞】地鐵車輛；鉤緩裝置；壓潰管；沖擊；吸能

計算采用的專用列車縱向動力學計算程序，按照列車縱向動力學理論，將整列車視為由鉤緩裝置連接的若干單自由度（縱向）質點，通過對質點系運動微分方程組的逐步求解計算，在5km/h、7.1km/h、15km/h工況下，了解對鉤緩裝置在整個碰撞過程各個車位的加速度、車鉤力、速度歷程曲線，研究不同工況下鉤緩裝置的受力情況和能量吸收情況。

1、西安地鐵一號線列車編組

2、仿真計算

2.1連掛沖擊速度為5km/h

圖1是一列6輛編組的AW0地鐵列車以5km/h速度與另一列靜止并處于停放制動狀態(tài)的6輛編組的AW0地鐵列車沖擊后的編組。

對沖擊過程進行仿真，各車輛的速度的時間歷程如圖3所示?？梢钥闯?，在5秒的仿真過程中，沖擊車先是推動頭部阻擋車向前運動，然后由于其他阻擋車停放制動的影響又在0.75秒時出現(xiàn)反彈，在停放制動力作用下3.9秒時兩列車靜止。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511kN，小于緩沖器的最大阻抗力，其它斷面車鉤力和緩沖器歷程見圖2。仿真結果說明即使考慮停放制動的影響，該方案的彈性膠泥緩沖器能夠在彈性變形范圍內正常吸收輛列車5km/h速度連掛沖擊的能量。

2.2連掛沖擊速度為7.1km/h

依據(jù)同樣的分析方法，對車鉤連掛沖擊速度為7.1km/h進行分析?？梢钥闯?，在5秒的仿真過程中，沖擊車先是推動頭部阻擋車向前運動，然后由于其他阻擋車停放制動的影響又在0.75秒時出現(xiàn)反彈，在停放制動力作用下3.9秒時兩列車靜止。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511kN，小于緩沖器的最大阻抗力，其它斷面車鉤力和緩沖器行程見表2。仿真結果說明即使考慮停放制動的影響，該方案的彈性膠泥緩沖器能夠在彈性變形范圍內正常吸收輛列車5km/h速度連掛沖擊的能量。

表2 兩列車以7.1km/h撞擊時，各斷面最大車鉤力、緩沖器行程及壓潰管壓潰行程

2.3沖擊速度為15km/h時，系統(tǒng)仿真計算

同樣對車鉤圖沖擊速度為15km/h時進行仿真計算?？梢钥闯?，連掛沖擊過程中兩列車中各個車輛的運動過程與5km/h和7.1km/h沖擊過程類似，但比5km/h和7.1km/h沖擊時劇烈的多，有三、四、五、六、七、八、九共七個斷面的壓潰管被觸發(fā)。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733kN，緩沖器已經達到最大彈性行程，壓潰管作用行程為249.5mm，該連接斷面每個緩沖器裝置在第一個連掛沖擊波峰吸收的沖擊動能為197kJ。列車編組內距離直接連掛沖擊斷面越遠的連接面，車鉤力和緩沖器行程順次減少。第五斷面（沖擊車頭車尾部）最大車鉤力699kN，緩沖器達到最大行程，壓潰管作用行程為181.9mm；第七斷面（阻擋車車頭車尾部）最大車鉤力693kN，緩沖器達到最大行程。

3、結論

通過對兩輛地鐵列車以不同速度連掛時的仿真結果，我們可以得出以下結論：

（1）當兩列車以5km/h發(fā)生連掛時，緩沖器能夠全部吸收沖擊能量，壓潰管不會被觸發(fā)。

（2）當兩列車以7.1km/h發(fā)生連掛時，緩沖器能夠全部吸收沖擊能量，壓潰管不會被觸發(fā)。

（3）當兩列車以15km/h發(fā)生連掛時，緩沖器不能全部吸收沖擊能量，壓潰管被觸發(fā)。壓潰管最大行程為249.5mm。

從結果可以看出，西安地鐵一號線地鐵車輛車鉤和緩沖裝置具有較好的安全性，能夠滿足車輛日常運營需要。

參考文獻

[1]西安地鐵1號線車輛維修手冊 2013.

[2]馬沂文.《地鐵車輛通用技術條件》（GB/T7928-2003）標準解讀（續(xù)前）[J].電力機車與城軌車輛，2006年01期.

[3]陳愛麗.西安地鐵列車頭車用車鉤緩沖裝置的選型研究《鐵道車輛》 2012年02期.