8編組A型車緩沖器選型對(duì)比分析

劉繼波 郝孟孟 張曉君

摘 要：本文介紹了8編組A型車車鉤緩沖裝置緩沖器的選型及對(duì)比分析。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)軌道交通車輛的現(xiàn)狀，從客戶需求出發(fā)，介紹了三種緩沖器的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)，并通過仿真分析對(duì)比了三種緩沖器在碰撞吸能、坡道救援中的優(yōu)缺點(diǎn)，以指導(dǎo)后續(xù)8編組城軌A型列車鉤緩裝置緩沖器的器件選型。

關(guān)鍵詞：8編組A型車 緩沖器 碰撞吸能 坡道救援

1 引言

目前國(guó)內(nèi)城軌地鐵主要有A型車、B型車、C型車等幾種類型，其中A型車約占30%，B型車約占60%。按照編組形式，主要有6編組、8編組兩種。目前國(guó)內(nèi)8編組城軌地鐵列車主要應(yīng)用于人流量大的一線城市，如北上廣深、成都。北京地鐵主要為EFG3緩沖器，上海地鐵主要為氣液緩沖器，成都地鐵主要為膠泥緩沖器。早期主要選用EFG3緩沖器，隨著列車運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的增加，目前在建8編組A型車車鉤主要選用膠泥緩沖器或氣液緩沖器型式。8編組A型車與6編組相比，其整列車重增加，對(duì)車鉤的碰撞吸能、坡道救援能力提出了更高要求。

2 8編組A型車車鉤技術(shù)要求

在車鉤強(qiáng)度方面，8編組A型車車鉤應(yīng)滿足的強(qiáng)度要求為：抗拉載荷≥850 kN，抗壓載荷≥1250 kN。

在碰撞吸能方面，當(dāng)碰撞速度小于15 km/h速度時(shí)，任何部件不能損壞，且車體不能損壞外。當(dāng)碰撞速度大于15 km/h時(shí)，頭車車鉤上設(shè)有過載保護(hù)措施。當(dāng)以25 km/h速度碰撞時(shí)，司機(jī)室前端的防爬器嚙合并發(fā)生變形吸收部分能量，如果仍然有未消耗的能量將由司機(jī)室吸能區(qū)域通過變形吸收，客室結(jié)構(gòu)沒有任何變形。

在車鉤救援方面，考慮最惡劣工況，選取≤35‰進(jìn)行坡道救援計(jì)算，車鉤應(yīng)能夠承受一列AW0列車救援一列無牽引、無制動(dòng)的AW3列車，在線路坡度差最大的變坡點(diǎn)位置，在加速狀態(tài)下施加緊急制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生最不利的作用力。

3 三種緩沖器綜合對(duì)比分析

選取EFG3緩沖器、氣液緩沖器和彈性膠泥緩沖器三種，從性能曲線、吸能配置、縱向動(dòng)力學(xué)和坡道救援方面進(jìn)行綜合對(duì)比分析。

3.1 性能曲線對(duì)比

通過分析三種緩沖器的性能曲線可得出如下結(jié)論。從單個(gè)吸能元件看，容量：氣液緩沖器>膠泥緩沖器>EFG3緩沖器。在靜態(tài)情況下，氣液和膠泥緩沖器受沖擊速度的影響較小。EFG3緩沖器為彈性體緩沖器，其動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性基本一致，均由橡膠塊彈性剪切力提供。氣液緩沖器和膠泥緩沖器兩種緩沖器不同，其在動(dòng)態(tài)作用下的阻抗力由彈性力和節(jié)流力兩部分組成。EFG3橡膠緩沖器適合與壓潰管配合使用。氣液緩沖器一般單獨(dú)使用。膠泥緩沖器一般可搭配吸能效率更高的壓潰管使用。

3.2吸能配置對(duì)比

以北京地鐵某8編組A型車項(xiàng)目車鉤技術(shù)要求為輸入，分別配置了EFG3緩沖器、膠泥緩沖器、氣液緩沖器三種車鉤方案，并對(duì)三種方案的吸能配置進(jìn)行對(duì)比分析如下表1。

3.3縱向動(dòng)力學(xué)碰撞吸能對(duì)比

縱向動(dòng)力學(xué)計(jì)算輸入?yún)?shù)：AW0車重頭車-39t，中間車-40t。對(duì)三種緩沖器不同撞擊速度的各斷面最大車鉤力及緩沖器、壓潰管行程計(jì)算分析。通過對(duì)比碰撞仿真計(jì)算結(jié)果可以看出，碰撞吸能方面，膠泥和氣液方案相比EFG3緩沖器方案能夠滿足更高速度的彈性吸能。EFG3方案僅能滿足6km/h以下速度的彈性吸能要求。三種緩沖器均能滿足15km/h、25km/h碰撞要求。

3.4坡道救援分析

救援計(jì)算輸入?yún)?shù)：AW0最大列車牽引力：360kN/列車，牽引力上升時(shí)間：1.4s。AW3最大列車牽引力：580kN/列車，牽引力上升時(shí)間：1.4s。緊急制動(dòng)力見表3所示，緊急制動(dòng)力上升時(shí)間1.5s。特殊救援：在加速狀態(tài)時(shí)施加緊急制動(dòng)，比勻速運(yùn)行緊急制動(dòng)時(shí)更為惡劣。坡度為35‰。綜上坡道救援仿真計(jì)算結(jié)果，膠泥緩沖器方案能夠滿足8編組A型車最惡劣的救援工況。氣液緩沖器方案通過采取安全限制措施可以滿足最惡劣救援工況。EFG3緩沖器方案在平直道救援時(shí)仍需要采取安全限制措施，在坡道救援方面能力最差。

4 結(jié)論

通過縱向動(dòng)力學(xué)、坡道救援仿真計(jì)算結(jié)果，得到如下結(jié)論：

（1）碰撞吸能方面：三種緩沖器對(duì)應(yīng)的車鉤方案通過適當(dāng)?shù)呐渲镁軡M足15、25km/h要求，彈性膠泥緩沖器、氣液緩沖器可滿足8km/h彈性吸能要求，而EFG3緩沖器不滿足;

（2）救援方面：彈性膠泥緩沖器能滿足8編組A型車AW0救援AW3要求，而氣液緩沖器、EFG3緩沖器不滿足，其中EFG3緩沖器工況最為惡劣;

（3）結(jié)合碰撞吸能和坡道救援計(jì)算，8編組A型車最適合使用彈性膠泥緩沖器方案。

參考文獻(xiàn)

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