本论文通过建立准确的钩缓装置力学模型并进行城际列车碰撞仿真计算,深入地研究了钩缓装置在城际列车碰撞历程中的作用机理,重点分析了钩缓装置对城际列车耐撞性及碰撞行为响应的具体影响。首先,根据城际列车钩缓装置的工作原理和机构运动特性,建立了具有非线性迟滞特性并可实现车钩点头与摇头运动的钩缓装置力学模型。其次,建立了城际列车一维纵向碰撞仿真模型,通过改变头车钩缓装置与中间车钩缓装置的阻抗力和压缩行程,研究钩缓装置的吸能方案对列车耐撞性的影响,得到了当碰撞速度一定时头钩压缩行程的最优值。当头钩的压缩行程小于最优值时,司机室端部的吸能量随着头钩行程的增加而增多,当头钩的压缩行程超过最优值时,司机室端部的吸能量逐渐减少;头车的最大平均加速度与中间车钩的阻抗力为负相关,而与中间车钩压缩行程无关,中间车的最大平均加速度与头钩的压缩行程、中间车钩的阻抗力及压缩行程均为负相关。然后,建立了详细的列车三维碰撞仿真模型,研究了钩缓装置对列车碰撞行为响应的影响,发现两列相同列车在直线轨道发生正面碰撞时,中间车钩会同时发生点头运动与摇头运动,中间车钩的点头与摇头运动姿态关于两列车的碰撞界面对称,且由列车头端至尾端,偏转角逐渐减小;主被动列车的前两位车辆存在脱轨风险,中间车钩的运动姿态响应是车辆脱轨的重要因素之一。当中间车钩的摇头偏转角不变时,中间车钩的仰角幅度增大,该车钩连接的前一位车辆的二位端转向架的脱轨风险随之增大,而后一位车辆的一位端转向架的脱轨风险随之减小,中间车钩点头运动为俯角时影响相反;列车碰撞过程中的车钩纵向力主要由车体底架结构承载,对于本文选用的铝合金车体而言,底架结构可承载约90%的车钩纵向力。最后,研究了车钩的初始点头偏转角和碰撞速度对列车碰撞行为响应的影响。发现当中间车钩无初始点头偏转角或初始点头偏转角为仰角时,车钩的点头运动将始终呈仰角姿态,当初始点头偏转角为俯角时,车钩的点头运动将保持俯角姿态不变,中间车钩的初始点头偏转角不影响中间车钩摇头偏转角的大小;另一方面,碰撞速度的提高,增加了中间车钩的总压缩量、点头和摇头偏转角大小,而且当中间车钩点头运动受到约束时,迫使中间车钩的摇头运动加剧,致使列车的脱轨风险和横向褶曲行为加剧。