8編組A型車緩沖器選型對比分析

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比分析。根據目前國內軌道交通車輛的現狀，從客戶需求出發，介紹了三種緩沖器的結構、性能特點，并通過仿真分析對比了三種緩沖器在碰撞吸能、坡道救援中的優缺點，以指導后續8編組城軌A型列車鉤緩裝置緩沖器的器件選型。

關鍵詞：8編組A型車 緩沖器 碰撞吸能 坡道救援

1 引言

目前國內城軌地鐵主要有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。目前國內8編組城軌地鐵列車主要應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，隨著列車運用經驗的增加，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型車車鉤技術要求

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

在碰撞吸能方面，當碰撞速度小于15 km/h速度時，任何部件不能損壞，且車體不能損壞外。當碰撞速度大于15 km/h時，頭車車鉤上設有過載保護措施。當以25 km/h速度碰撞時，司機室前端的防爬器嚙合并發生變形吸收部分能量，如果仍然有未消耗的能量將由司機室吸能區域通過變形吸收，客室結構沒有任何變形。

在車鉤救援方面，考慮最惡劣工況，選取≤35‰進行坡道救援計算，車鉤應能夠承受一列AW0列車救援一列無牽引、無制動的AW3列車，在線路坡度差最大的變坡點位置，在加速狀態下施加緊急制動時所產生最不利的作用力。

3 三種緩沖器綜合對比分析

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、縱向動力學和坡道救援方面進行綜合對比分析。

3.1 性能曲線對比

通過分析三種緩沖器的性能曲線可得出如下結論。從單個吸能元件看，容量：氣液緩沖器>膠泥緩沖器>EFG3緩沖器。在靜態情況下，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，其動態特性與靜態特性基本一致，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，其在動態作用下的阻抗力由彈性力和節流力兩部分組成。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吸能配置對比

以北京地鐵某8編組A型車項目車鉤技術要求為輸入，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，并對三種方案的吸能配置進行對比分析如下表1。

3.3縱向動力學碰撞吸能對比

縱向動力學計算輸入參數：AW0車重頭車-39t，中間車-40t。對三種緩沖器不同撞擊速度的各斷面最大車鉤力及緩沖器、壓潰管行程計算分析。通過對比碰撞仿真計算結果可以看出，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

救援計算輸入參數：AW0最大列車牽引力：360kN/列車，牽引力上升時間：1.4s。AW3最大列車牽引力：580kN/列車，牽引力上升時間：1.4s。緊急制動力見表3所示，緊急制動力上升時間1.5s。特殊救援：在加速狀態時施加緊急制動，比勻速運行緊急制動時更為惡劣。坡度為35‰。綜上坡道救援仿真計算結果，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仍需要采取安全限制措施，在坡道救援方面能力最差。

4 結論

通過縱向動力學、坡道救援仿真計算結果，得到如下結論：

（1）碰撞吸能方面：三種緩沖器對應的車鉤方案通過適當的配置均能滿足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）結合碰撞吸能和坡道救援計算，8編組A型車最適合使用彈性膠泥緩沖器方案。

參考文獻

[1]王璐，李本懷，李成林，等.列車吸能系統空行程對列車碰撞性能的影響[J].大連交通大學學報，2019，2（40）：16-19.

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