鐵道車輛的防碰撞要求設(shè)計原理和初步結(jié)果

1、鐵道車輛的防碰撞要求、設(shè)計原理和初步結(jié)果WilfriedWolter(德)摘要:通過對歐洲鐵路碰撞事故的分析指出有必要在鐵道車輛上進一步改善防碰撞措施并通過合作項目SAFETRAIN目前得出的結(jié)果闡述了防碰撞車輛結(jié)構(gòu)和部件的發(fā)展現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞:鐵道車輛防碰撞德國中圖分類號:U270.389文獻標識碼:BRequirementsDesignPrinciplesandInitialResultsofCrashwthyRailVehiclesW

2、ilfriedWolter(Germany)Abstract:ByanalyzingcollisionaccidentsontheEuropeanrailwaystheauthpointsoutthatitisnecessarytoimprovecrashwthinessfurtheronrailvehicles.WiththeresultsobtainedfromthecooperationprojectofSAFE2TRAINthe

3、developmentofthestructurepartsofthecrashwthyvehiclesatpresentisexpounded.Keywds:railvehiclecrashwthinessGermany的110。假定過去整個社會沒有對航空事故風險的可接受性提出異議那么用純正式的、統(tǒng)計的術(shù)語可以說諸如德國聯(lián)邦鐵路這樣的運營公司完全沒有必要為此再做什么了。不久前提交的報告分析了1996年—1999年間發(fā)生在德國聯(lián)邦鐵路網(wǎng)

4、上的碰撞事故。盡管有諸如1998年發(fā)生在埃舍德災(zāi)難性的ICE事故等許多嚴重的碰撞事故發(fā)生在報告期間這些事故使得對鐵路安全性產(chǎn)生相反的看法但報告卻證實事故風險仍保持在低水平。同期商用航空業(yè)也遭遇了許多嚴重的事故但這也沒有真正影響其低的事故風險(從純統(tǒng)計角度)。這可以用鐵路和航線死亡者總數(shù)(乘客和職工)需除以比公路交通長得多的距離(乘客公里數(shù))的事實來解釋。進一步的比較也許更加重要德國最大的汽車組織———位于慕尼黑的ADAC公布的數(shù)據(jù)指出盡

5、管總的趨勢仍顯示持續(xù)下降但1999年公路上的死亡人數(shù)仍有7772人相當于全德國平均每星期有150人在公路上死亡。1998年對于德國聯(lián)邦鐵路是一個“黑色年”共有94名乘客和7名職工由于發(fā)生事故時在火車內(nèi)而死亡。隨后的1999年乘客死亡人數(shù)僅為2名。因此是否可以得出如下結(jié)論:沒有必要再做什么了但事故數(shù)據(jù)僅幫助我們回答了何時事故風險是1介紹在作者早期發(fā)表的一篇文章中指出在技術(shù)和經(jīng)濟儲備上已經(jīng)有辦法降低目前仍舊很高的費用從而有助于克服鐵路仍然面

6、臨的競爭劣勢。同時必須強調(diào)鐵路具有高安全性的系統(tǒng)優(yōu)點。現(xiàn)在盡管如此德國聯(lián)邦鐵路連同其他幾個歐洲鐵路一起仍決定參加由歐盟和國際鐵路協(xié)會(UIC)聯(lián)合發(fā)起的關(guān)于在未來的鐵道車輛中采用降低受傷風險的防碰撞車體結(jié)構(gòu)和車內(nèi)裝備的研究項目。如果試圖要分析原因那么可以斷定我們正面臨相互矛盾的趨勢由此我們有理由擔心在最終的分析中采用防碰撞的車體結(jié)構(gòu)和車內(nèi)裝備會導(dǎo)致車輛的價格更高。無論怎樣現(xiàn)在低成本的車輛比以往任何時候更具爭議。因此是什么可能促使諸如德國

7、聯(lián)邦鐵路這樣的運營公司在將來投資防碰撞鐵道車輛呢搶先行動的必要歐洲鐵路研究所(ERRI)對1991年—1995年5年間發(fā)生在歐洲最重要鐵路上的碰撞事故進行了分析。分析表明用乘客2公里數(shù)表示意外碰撞中鐵路乘客死亡的風險大約是世界范圍內(nèi)航空乘客面臨風險2性的鐵道車輛有幫助。滿足上述要求后必須考慮車輛日常運用的疲勞強度要求。長的使用壽命并且在實際運用中經(jīng)過修理后還可以進一步延長使用。設(shè)計適合于預(yù)定運用形式的列車組件和今后防碰撞的車體和緩沖器正

8、好達到了常規(guī)計算規(guī)則的極限很有必要采用現(xiàn)代化的方法來證明疲勞強度。相同的車體結(jié)構(gòu)在整個使用壽命中必須能承受正常載荷范圍內(nèi)(單一載荷和載荷譜)的日應(yīng)力不允許產(chǎn)生永久變形、不許可的裂縫甚至斷裂如果發(fā)生碰撞現(xiàn)在車體結(jié)構(gòu)還必須滿足2個附加的功能(考慮極限載荷范圍):(1)通過選定區(qū)域的受控變形防止結(jié)構(gòu)破壞碰撞能(動能)以確保乘客和列車乘務(wù)員有足夠生存空間的方式轉(zhuǎn)化為受控變形。(2)必須限制減速度值(初加速度)并結(jié)合減少受傷風險的內(nèi)部裝備使得施加

9、在人體上的載荷保持在容許范圍內(nèi)?，F(xiàn)在應(yīng)用的標準仍規(guī)定計算正常載荷范圍內(nèi)動載車體的機械強度要基于準靜態(tài)載荷假設(shè)(或試驗載荷)只允許少數(shù)例外。在EN12663“鐵道車輛車體結(jié)構(gòu)要求”最近的修訂版中對這方面沒有任何改變。與此相對照在極限載荷條件下施加在同一結(jié)構(gòu)上的動載荷及其動態(tài)特性只能用計算機模擬來建立?，F(xiàn)代化的試驗方法將為EN12663第二部分中規(guī)定的今后防碰撞性要求提供基礎(chǔ)。歐洲標準委員會(CEN(WG2))已認識到用現(xiàn)代化的疲勞強度驗證

10、方法替換常規(guī)準靜態(tài)載荷假設(shè)的必要性。然而要實現(xiàn)這個目標仍需要做大量的研究工作。在德國聯(lián)邦鐵路研究和技術(shù)中心(FTZ)的項目管理中已承擔了疲勞強度和防碰撞性(鐵道車輛技術(shù)安全的2個質(zhì)量特性)間的技術(shù)和經(jīng)濟內(nèi)在聯(lián)系的研究工作。鐵道車輛疲勞強度和防碰撞性研究工作是技術(shù)安全項目的一個子項目而技術(shù)安全項目又是FTZ技術(shù)和運營安全研究項目的一部分。通過上述研究工作將能夠在疲勞強度和防碰撞性領(lǐng)域取得必要的進展(FTZ的方案見圖3)。假如將疲勞強度和防

11、碰撞性看作鐵道車輛技術(shù)安全的質(zhì)量特性那么將其實現(xiàn)顯然是鐵道車輛制造廠的事。但問題是為什么鐵路部門對這件事如此操心呢從最近正在起草的技術(shù)規(guī)范和供貨合同來看很顯然鐵道車輛運營公司是被迫首先采取行動。鐵路必須確定將來訂購的具有疲勞強度和防碰撞性的車輛的運營條件(在列車的整個使用壽命中)然后將其以可信的方式上報技術(shù)授權(quán)當局。因此FTZ委員會、UIC鐵路成員以及鐵路工業(yè)正在尋求費用盡量合理、圖1鐵道車輛的防碰撞性———德國聯(lián)邦鐵路技術(shù)方案圖2鐵道

12、車輛的防碰撞性———德國聯(lián)邦鐵路運用準則3.2疲勞強度和防碰撞性鐵路部門期望鐵路工業(yè)為其提供在整個使用壽命中安全、并且花費合理費用維修后能繼續(xù)正常運用的列車。同時也期望列車能夠達到用戶的嚴格要求如高水平的舒適性和方便性其中首要的是列車應(yīng)具有高的持續(xù)速度。上述對列車的要求不但得出了新的鐵道車輛方案而且使得列車的運用條件發(fā)生了變化。因此德國聯(lián)邦鐵路目前正在重新評定鐵道車輛機械性能和載荷假設(shè)的基本原理目的在于使其整個車隊的疲勞強度滿足今后鐵道