8编组A型车缓冲器选型对比分析

刘继波 郝孟孟 张晓君

摘 要：本文介绍了8编组A型车车钩缓冲装置缓冲器的选型及对比分析。根据目前国内轨道交通车辆的现状，从客户需求出发，介绍了三种缓冲器的结构、性能特点，并通过仿真分析对比了三种缓冲器在碰撞吸能、坡道救援中的优缺点，以指导后续8编组城轨A型列车钩缓装置缓冲器的器件选型。

关键词：8编组A型车 缓冲器 碰撞吸能 坡道救援

1 引言

目前国内城轨地铁主要有A型车、B型车、C型车等几种类型，其中A型车约占30%，B型车约占60%。按照编组形式，主要有6编组、8编组两种。目前国内8编组城轨地铁列车主要应用于人流量大的一线城市，如北上广深、成都。北京地铁主要为EFG3缓冲器，上海地铁主要为气液缓冲器，成都地铁主要为胶泥缓冲器。早期主要选用EFG3缓冲器，随着列车运用经验的增加，目前在建8编组A型车车钩主要选用胶泥缓冲器或气液缓冲器型式。8编组A型车与6编组相比，其整列车重增加，对车钩的碰撞吸能、坡道救援能力提出了更高要求。

2 8编组A型车车鉤技术要求

在车钩强度方面，8编组A型车车钩应满足的强度要求为：抗拉载荷≥850 kN，抗压载荷≥1250 kN。

在碰撞吸能方面，当碰撞速度小于15 km/h速度时，任何部件不能损坏，且车体不能损坏外。当碰撞速度大于15 km/h时，头车车钩上设有过载保护措施。当以25 km/h速度碰撞时，司机室前端的防爬器啮合并发生变形吸收部分能量，如果仍然有未消耗的能量将由司机室吸能区域通过变形吸收，客室结构没有任何变形。

在车钩救援方面，考虑最恶劣工况，选取≤35‰进行坡道救援计算，车钩应能够承受一列AW0列车救援一列无牵引、无制动的AW3列车，在线路坡度差最大的变坡点位置，在加速状态下施加紧急制动时所产生最不利的作用力。

3 三种缓冲器综合对比分析

选取EFG3缓冲器、气液缓冲器和弹性胶泥缓冲器三种，从性能曲线、吸能配置、纵向动力学和坡道救援方面进行综合对比分析。

3.1 性能曲线对比

通过分析三种缓冲器的性能曲线可得出如下结论。从单个吸能元件看，容量：气液缓冲器>胶泥缓冲器>EFG3缓冲器。在静态情况下，气液和胶泥缓冲器受冲击速度的影响较小。EFG3缓冲器为弹性体缓冲器，其动态特性与静态特性基本一致，均由橡胶块弹性剪切力提供。气液缓冲器和胶泥缓冲器两种缓冲器不同，其在动态作用下的阻抗力由弹性力和节流力两部分组成。EFG3橡胶缓冲器适合与压溃管配合使用。气液缓冲器一般单独使用。胶泥缓冲器一般可搭配吸能效率更高的压溃管使用。

3.2吸能配置对比

以北京地铁某8编组A型车项目车钩技术要求为输入，分别配置了EFG3缓冲器、胶泥缓冲器、气液缓冲器三种车钩方案，并对三种方案的吸能配置进行对比分析如下表1。

3.3纵向动力学碰撞吸能对比

纵向动力学计算输入参数：AW0车重头车-39t，中间车-40t。对三种缓冲器不同撞击速度的各断面最大车钩力及缓冲器、压溃管行程计算分析。通过对比碰撞仿真计算结果可以看出，碰撞吸能方面，胶泥和气液方案相比EFG3缓冲器方案能够满足更高速度的弹性吸能。EFG3方案仅能满足6km/h以下速度的弹性吸能要求。三种缓冲器均能满足15km/h、25km/h碰撞要求。

3.4坡道救援分析

救援计算输入参数：AW0最大列车牵引力：360kN/列车，牵引力上升时间：1.4s。AW3最大列车牵引力：580kN/列车，牵引力上升时间：1.4s。紧急制动力见表3所示，紧急制动力上升时间1.5s。特殊救援：在加速状态时施加紧急制动，比匀速运行紧急制动时更为恶劣。坡度为35‰。综上坡道救援仿真计算结果，胶泥缓冲器方案能够满足8编组A型车最恶劣的救援工况。气液缓冲器方案通过采取安全限制措施可以满足最恶劣救援工况。EFG3缓冲器方案在平直道救援时仍需要采取安全限制措施，在坡道救援方面能力最差。

4 结论

通过纵向动力学、坡道救援仿真计算结果，得到如下结论：

（1）碰撞吸能方面：三种缓冲器对应的车钩方案通过适当的配置均能满足15、25km/h要求，弹性胶泥缓冲器、气液缓冲器可满足8km/h弹性吸能要求，而EFG3缓冲器不满足;

（2）救援方面：弹性胶泥缓冲器能满足8编组A型车AW0救援AW3要求，而气液缓冲器、EFG3缓冲器不满足，其中EFG3缓冲器工况最为恶劣;

（3）结合碰撞吸能和坡道救援计算，8编组A型车最适合使用弹性胶泥缓冲器方案。

参考文献

[1]王璐，李本怀，李成林，等.列车吸能系统空行程对列车碰撞性能的影响[J].大连交通大学学报，2019，2（40）：16-19.

[2]李英奎，杜锦涛，刘继波，等.地铁B型车车钩吸能装置平台化配置研究[J].铁道车辆，2015，6（53）：5-7.