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摘 要：根据高速动车组车辆在碰撞过程中车钩的不同作用阶段，通过分析计算，对自动车钩的过载吸能保护装置进行设计研究，通过合理的结构设计可以减少高速动车组车辆受损和提高车辆安全性。
关键词：高速动车组；自动车钩；过载吸能保护装
0 引言
高速动车组的车钩缓冲系统主要有动车组两端的自动车钩和动车组车辆之间的半永久或半自动车钩及紧急情况下供动车组救援使用的过渡车钩。缓冲装置满足动车组 以5 km/h紧急连挂时，对另一辆静止制动的动车组所带来的冲击不会导致车体的永久变形。但在实际运用中会有大于5 km/h小于10 km/h的低速冲击，如车辆在惰行制动距离不足的情况下，动车组会撞击到线路上停放的动车组或线路终端的液压挡车器上等意外事故。因此对自动车钩因碰撞造成的过载进行研究，通过合理设计过载吸能保护装置，可以减少高速动车组车辆受损和提高车辆安全性。
1自动车钩强度值的确定
车体的强度值是设计车钩强度的基础，在EN12663中规定：动车组车体的拉伸载荷（车钩区域）为1000kN，压缩载荷（车钩区域）为1500kN。车钩强度值应小于等于上述数值，才能起到保护车体的作用。这一载荷是根据低速碰撞时受到的作用力确定的。
2车辆碰撞过程中车钩的作用阶段和保护措施
两列车在碰撞过程中，头车自动车钩的动作如下：
车钩联挂（车钩碰撞）→缓冲装置被压缩并吸收能量→过载保护启动→剪切装置动作，车钩脱离。根据上述阶段过程的分析，自动车钩应分别采用不同的结构型式。
2.1车钩头型式
目前高速动车组的自动车钩主要有欧洲标准10型钩头和日本柴田式钩头两种，相比而言，欧洲标准10型钩头具有联挂范围大的特点，增加导向杆后可以进一步增大连挂范围，应优先选用欧洲标准10型钩头，当两列车发生意外撞击时可以有效地自动连挂在一起。
2.2缓冲装置
缓冲器类型多样，有橡胶缓冲器、液压缓冲器、气液缓冲器、环簧、弹性缓冲器等。缓冲装置的选择应满足当连挂速度为5km/h时，车钩和车体无永久变形。其中气液缓冲器的性能在车辆低速撞击和高速撞击时均能起到吸能缓冲作用，同时可自动回复到初始状态。在结构允许的情况下，选用气液缓冲器可减缓和耗散车辆撞击过程中的纵向冲击和振动。
2.3过载保护
当车辆撞击速度超过5km/h，缓冲装置已无法完全吸收超过额定压缩力的能量，为进一步降低对车辆的损坏，应根据10km/h冲击的计算结果，确定过载保护装置的触发力。
计算时采用一列8辆编组的动车组以10km/h撞击一列相同的静止动车组。图1给出了车辆编号，质量和介面的编号。
其中介面8两列动车组自动车钩对碰介面的最大行程、压缩力、吸收能量见表1，介面8压缩力随时间变化的曲线图见图2。从计算结果看，当发生10km/h冲击时，自动车钩的缓冲装置已无法完全吸收撞击产生的能量。为保护车体，过载吸能保护装置的强度应略低于车体强度，将触发力设计成1400 kN。
在过载保护装置中，压溃管结构简单，成本较低，属于成熟结构。压馈管以破坏性方式吸收超出额定压缩力的能量。当车辆发生较高速度的冲击时，压溃管被车钩钩身撑开压入，压溃管发生塑性变形将撞击能量转化为摩擦和变形能量。整个行程内保持不间断吸收能量。吸能效果明显，吸能区是一个矩形区域。压馈管结构示意图和吸能特性见图3。
2.4剪切装置
当车钩缓冲装置承受的冲击力达到极限值时，车钩不应再参与力的传递，应在车钩与车体之间设安全剪切装置，保证车钩与车体分离，由车体的专门变形区域来吸收能量，从而减轻因碰撞引起的损失。
3.结语
从设计上看，当列车发生碰撞时，首先是车钩缓冲装置吸能，通过合理的结构设计，可以保证列车10km/h以下速度等级的低速安全碰撞。当速度大于10km/h时，车钩无法完全吸收冲击能量，需将能量吸收分散成串联或平行的部件来承受，以变形的方式来吸收能量。
参考文献
[1] 福伊特（上海）今创夏固车钩技术有限公司，CRH3车.
[2] 陈秉智，杨慧芳，兆文忠. 高速动车组碰撞仿真研究[J]. 大连交通大学学报. 2011（01）.
[3] 雷成，肖守訥，罗世辉. 轨道车辆切削式吸能装置吸能特性研究[J]. 中国机械工程. 2013（02）.
关键词：高速动车组；自动车钩；过载吸能保护装
0 引言
高速动车组的车钩缓冲系统主要有动车组两端的自动车钩和动车组车辆之间的半永久或半自动车钩及紧急情况下供动车组救援使用的过渡车钩。缓冲装置满足动车组 以5 km/h紧急连挂时，对另一辆静止制动的动车组所带来的冲击不会导致车体的永久变形。但在实际运用中会有大于5 km/h小于10 km/h的低速冲击，如车辆在惰行制动距离不足的情况下，动车组会撞击到线路上停放的动车组或线路终端的液压挡车器上等意外事故。因此对自动车钩因碰撞造成的过载进行研究，通过合理设计过载吸能保护装置，可以减少高速动车组车辆受损和提高车辆安全性。
1自动车钩强度值的确定
车体的强度值是设计车钩强度的基础，在EN12663中规定：动车组车体的拉伸载荷（车钩区域）为1000kN，压缩载荷（车钩区域）为1500kN。车钩强度值应小于等于上述数值，才能起到保护车体的作用。这一载荷是根据低速碰撞时受到的作用力确定的。
2车辆碰撞过程中车钩的作用阶段和保护措施
两列车在碰撞过程中，头车自动车钩的动作如下：
车钩联挂（车钩碰撞）→缓冲装置被压缩并吸收能量→过载保护启动→剪切装置动作，车钩脱离。根据上述阶段过程的分析，自动车钩应分别采用不同的结构型式。
2.1车钩头型式
目前高速动车组的自动车钩主要有欧洲标准10型钩头和日本柴田式钩头两种，相比而言，欧洲标准10型钩头具有联挂范围大的特点，增加导向杆后可以进一步增大连挂范围，应优先选用欧洲标准10型钩头，当两列车发生意外撞击时可以有效地自动连挂在一起。
2.2缓冲装置
缓冲器类型多样，有橡胶缓冲器、液压缓冲器、气液缓冲器、环簧、弹性缓冲器等。缓冲装置的选择应满足当连挂速度为5km/h时，车钩和车体无永久变形。其中气液缓冲器的性能在车辆低速撞击和高速撞击时均能起到吸能缓冲作用，同时可自动回复到初始状态。在结构允许的情况下，选用气液缓冲器可减缓和耗散车辆撞击过程中的纵向冲击和振动。
2.3过载保护
当车辆撞击速度超过5km/h，缓冲装置已无法完全吸收超过额定压缩力的能量，为进一步降低对车辆的损坏，应根据10km/h冲击的计算结果，确定过载保护装置的触发力。
计算时采用一列8辆编组的动车组以10km/h撞击一列相同的静止动车组。图1给出了车辆编号，质量和介面的编号。
其中介面8两列动车组自动车钩对碰介面的最大行程、压缩力、吸收能量见表1，介面8压缩力随时间变化的曲线图见图2。从计算结果看，当发生10km/h冲击时，自动车钩的缓冲装置已无法完全吸收撞击产生的能量。为保护车体，过载吸能保护装置的强度应略低于车体强度，将触发力设计成1400 kN。
在过载保护装置中，压溃管结构简单，成本较低，属于成熟结构。压馈管以破坏性方式吸收超出额定压缩力的能量。当车辆发生较高速度的冲击时，压溃管被车钩钩身撑开压入，压溃管发生塑性变形将撞击能量转化为摩擦和变形能量。整个行程内保持不间断吸收能量。吸能效果明显，吸能区是一个矩形区域。压馈管结构示意图和吸能特性见图3。
2.4剪切装置
当车钩缓冲装置承受的冲击力达到极限值时，车钩不应再参与力的传递，应在车钩与车体之间设安全剪切装置，保证车钩与车体分离，由车体的专门变形区域来吸收能量，从而减轻因碰撞引起的损失。
3.结语
从设计上看，当列车发生碰撞时，首先是车钩缓冲装置吸能，通过合理的结构设计，可以保证列车10km/h以下速度等级的低速安全碰撞。当速度大于10km/h时，车钩无法完全吸收冲击能量，需将能量吸收分散成串联或平行的部件来承受，以变形的方式来吸收能量。
参考文献
[1] 福伊特（上海）今创夏固车钩技术有限公司，CRH3车.
[2] 陈秉智，杨慧芳，兆文忠. 高速动车组碰撞仿真研究[J]. 大连交通大学学报. 2011（01）.
[3] 雷成，肖守訥，罗世辉. 轨道车辆切削式吸能装置吸能特性研究[J]. 中国机械工程. 2013（02）.