摘要
回顾国内外的铁路安全事故，我们可以发现列车碰撞事故屡见不鲜，给国内外铁路事业的发展造成了严重的影响，极大的降低了普通老百姓对铁路出行的期望，不利于高速铁路事业的蓬勃发展。随着列车的整车质量增大，运行速度增快，一旦两辆列车发生碰撞，可能会造成车毁人亡的后果。 本文首先通过对国内外多起碰撞事故进行调研，论证了研究列车被动安全的重要意义；然后通过对列车碰撞事故进行详细分析，论证了车钩缓冲装置对列车动力学性能和安全性能的重要影响；接着对缓冲器动力学模型和车钩动力学模型的研究现状进行了总结，归纳出了现阶段车钩缓冲装置的优缺点；最后建立了具有FT型、LAF型和13A型钩缓装置的重载机车三维动力学模型。 本文重点分析了FT型、LAF型和13A型钩缓装置对列车碰撞性能的影响规律。首先分析了FT型钩缓装置和LAF型钩缓装置的初始偏转角、最大偏转角、最大碰撞力和碰撞速度对列车碰撞性能的影响规律，对四个因素分别设置不同的区间，对比分析碰撞列车的碰撞速度、轮轨垂向力、轮轨横向力、轮重减载率、车钩偏角最大值以及列车最大脱轨系数的变化规律。计算结果表明，FT型钩缓装置和LAF型钩缓装置对碰撞碰撞性能的影响规律类似，随着车钩初始偏转角的增加，列车的脱轨风险逐渐增大，但当初始偏转角小于2度时，碰撞列车的车钩摆角在最大偏转角之内；随着车钩最大偏转角的增加，列车的脱轨风险逐渐增大，但当最大偏转角小于11度时，碰撞列车的轮重减载率在安全指标允许限度内；随着车钩最大碰撞吸能力的增加，碰撞列车均具有很高的脱轨风险，通过增加碰撞吸能力，并不能降低碰撞列车的脱轨系数；随着碰撞速度的增加，列车的脱轨风险逐渐增大，但当碰撞速度未达到20km/h时，碰撞列车的车钩摆角在最大偏转角之内。 然后分析了13A型钩缓装置的初始偏转角、最大偏转角、最大碰撞力和碰撞速度对列车碰撞性能的影响规律，对四个因素分别设置不同的区间，对比分析碰撞列车的碰撞速度、轮轨垂向力、轮轨横向力、轮重减载率、车钩偏角最大值以及列车最大脱轨系数的变化规律。计算结果表明，随着车钩初始偏转角的增加，列车的脱轨风险逐渐增大，当初始偏转角为7度左右时，碰撞列车处在脱轨边缘；在小初始偏转角下，随着13A型车钩钩尾弧接触摩擦系数的增加，列车的脱轨风险逐渐降低，但此时碰撞列车的最大脱轨系数均低于重载机车脱轨系数安全限值；随着车钩最大碰撞吸能力的增加，列车的脱轨风险保持不变，轮重减载率均低于安全指标允许限度；随着碰撞速度的增加，列车的脱轨风险逐渐增加，但此时碰撞列车的最大脱轨系数均低于重载机车脱轨系数安全限值。在大初始偏转角下，随着13A型车钩钩尾弧接触摩擦系数的增加，列车的脱轨风险逐渐降低，但当摩擦系数小于0.4时，碰撞列车具有较高的脱轨风险；随着车钩最大碰撞力增加，列车的脱轨风险逐渐降低，但是此时碰撞列车的最大脱轨系数均大于重载机车脱轨系数安全限值；随着碰撞速度的增加，列车的脱轨风险逐渐增大，当碰撞速度达到15km/h时，碰撞列车的车钩摆角达到车钩最大偏转角。
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