[00945073]列车碰撞能量协同耗散与轨迹自保持技术及装置

铁路是个巨系统，由于各种自然或人为因素，列车碰撞事故时有发生，人员伤亡触目惊心，英、法、德、美和我国均将“事故零伤亡”作为轨道交通重大研究目标。目前，国外列车碰撞能量采用固定状态耗散、车辆间仅防爬来进行耐撞性设计，列车能量耗散不匹配、碰撞后运行轨迹不可控、车辆能量吸收能力低。如何“科学引导列车碰撞能量耗散、自适应控制列车碰撞行为演化、增强单车结构耐撞性”成为列车碰撞乘员安全保护的三大关键难题。该项目从列车、列车与线路大系统、车辆三层次开展系统研究，取得系列重大成果： （1）发明了列车碰撞能量主动式协同耗散技术及伸缩式吸能装置，解决了列车碰撞能量耗散协调分配问题。该发明涵盖列车碰撞力流/能量流主被动结合协同控制技术、撞击力-位移主动控制技术、变形行程可伸缩式吸能结构，突破了传统列车车钩压溃管-专用吸能结构-承载吸能结构顺次变形但吸能量小的局限；实现了高速列车吸能能力提高1倍，碰撞安全速度比国际通用标准高40%，长编组列车(16车编组)碰撞安全速度达到36km/h；城轨列车碰撞安全速度达到36km/h，比国际通用标准高44%、吸能量高约1倍。 （2）发明了列车碰撞轨迹自保持技术及装置，解决了列车/线路/设施耦合大环境下列车碰撞运行轨迹不可控难题。该发明提出了动态自适应对心防偏爬自锁技术、多点冗余约束防脱轨技术、半刚性耗能止档防脱线技术，研制了凸凹自适应啮合自锁防爬装置、自回位防脱轨装置、横向剪切吸能防脱线止档装置，形成了碰撞防偏防爬一防脱轨一防脱线三重安全保护体系。突破了原有列车碰撞时车辆间不能对心防爬、转向架无防脱轨装置的被动局面，有效抑制了车辆间爬车、吸能结构失稳、车辆折弯、列车“之”字形脱轨、坠桥等事故。 （3）发明了撕裂、剪切、缩径等全行程渐进塑变技术及低峰值力吸能结构，提高了车辆上专用吸能结构的吸能能力。该发明研发了全行程线性渐进塑变吸能技术、高压缩力效率低峰值力控制技术，研制了撕裂外卷、剪切弯曲、递进缩径等系列撞击力平稳、压缩行程率高的吸能结构，解决了吸能结构初始峰值力大、残余行程长、撞击力波动剧烈等难题，使变形从冲击端开始线性渐进变形，压缩率和压缩力效率均达90%。以上，有限行程内吸能量提高25%以上。 该项目提供的8项授权中国发明专利中，1项分别同时获得美国、俄罗斯发明专利授权，1项同时获得欧洲发明专利授权。 该项目技术整体应用于400km/h高速列车和城轨列车的耐撞性设计；吸能技术应用于我国运营速度最高的350km/h“复兴号”动车组、出口加拿大列车、美国波士顿和澳大利亚墨尔本等4个境外城市地铁的结构耐撞性设计。 该项目解决了列车耐撞性设计瓶颈问题，有效降低了乘员面临的生命威胁风险，提升了国内高速列车、城轨列车的国际竞争力，助推轨道交通装备从中国产品到中国品牌的转变，经济社会效益显著。