鐵道車(chē)輛的防碰撞要求設(shè)計(jì)原理和初步結(jié)果

1、鐵道車(chē)輛的防碰撞要求、設(shè)計(jì)原理和初步結(jié)果WilfriedWolter(德)摘要:通過(guò)對(duì)歐洲鐵路碰撞事故的分析指出有必要在鐵道車(chē)輛上進(jìn)一步改善防碰撞措施并通過(guò)合作項(xiàng)目SAFETRAIN目前得出的結(jié)果闡述了防碰撞車(chē)輛結(jié)構(gòu)和部件的發(fā)展現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞:鐵道車(chē)輛防碰撞德國(guó)中圖分類(lèi)號(hào):U270.389文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BRequirementsDesignPrinciplesandInitialResultsofCrashwthyRailVehiclesW

2、ilfriedWolter(Germany)Abstract:ByanalyzingcollisionaccidentsontheEuropeanrailwaystheauthpointsoutthatitisnecessarytoimprovecrashwthinessfurtheronrailvehicles.WiththeresultsobtainedfromthecooperationprojectofSAFE2TRAINthe

3、developmentofthestructurepartsofthecrashwthyvehiclesatpresentisexpounded.Keywds:railvehiclecrashwthinessGermany的110。假定過(guò)去整個(gè)社會(huì)沒(méi)有對(duì)航空事故風(fēng)險(xiǎn)的可接受性提出異議那么用純正式的、統(tǒng)計(jì)的術(shù)語(yǔ)可以說(shuō)諸如德國(guó)聯(lián)邦鐵路這樣的運(yùn)營(yíng)公司完全沒(méi)有必要為此再做什么了。不久前提交的報(bào)告分析了1996年—1999年間發(fā)生在德國(guó)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(yán)重的碰撞事故發(fā)生在報(bào)告期間這些事故使得對(duì)鐵路安全性產(chǎn)生相反的看法但報(bào)告卻證實(shí)事故風(fēng)險(xiǎn)仍保持在低水平。同期商用航空業(yè)也遭遇了許多嚴(yán)重的事故但這也沒(méi)有真正影響其低的事故風(fēng)險(xiǎn)(從純統(tǒng)計(jì)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(zhǎng)得多的距離(乘客公里數(shù))的事實(shí)來(lái)解釋。進(jìn)一步的比較也許更加重要德國(guó)最大的汽車(chē)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(shì)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(dāng)于全德國(guó)平均每星期有150人在公路上死亡。1998年對(duì)于德國(guó)聯(lián)邦鐵路是一個(gè)“黑色年”共有94名乘客和7名職工由于發(fā)生事故時(shí)在火車(chē)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(méi)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(shí)事故風(fēng)險(xiǎn)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(jì)儲(chǔ)備上已經(jīng)有辦法降低目前仍舊很高的費(fèi)用從而有助于克服鐵路仍然面

6、臨的競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。同時(shí)必須強(qiáng)調(diào)鐵路具有高安全性的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在盡管如此德國(guó)聯(lián)邦鐵路連同其他幾個(gè)歐洲鐵路一起仍決定參加由歐盟和國(guó)際鐵路協(xié)會(huì)(UIC)聯(lián)合發(fā)起的關(guān)于在未來(lái)的鐵道車(chē)輛中采用降低受傷風(fēng)險(xiǎn)的防碰撞車(chē)體結(jié)構(gòu)和車(chē)內(nèi)裝備的研究項(xiàng)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(shì)由此我們有理由擔(dān)心在最終的分析中采用防碰撞的車(chē)體結(jié)構(gòu)和車(chē)內(nèi)裝備會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛的價(jià)格更高。無(wú)論怎樣現(xiàn)在低成本的車(chē)輛比以往任何時(shí)候更具爭(zhēng)議。因此是什么可能促使諸如德國(guó)

7、聯(lián)邦鐵路這樣的運(yùn)營(yíng)公司在將來(lái)投資防碰撞鐵道車(chē)輛呢?fù)屜刃袆?dòng)的必要?dú)W洲鐵路研究所(ERRI)對(duì)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(jìn)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(fēng)險(xiǎn)大約是世界范圍內(nèi)航空乘客面臨風(fēng)險(xiǎn)2性的鐵道車(chē)輛有幫助。滿足上述要求后必須考慮車(chē)輛日常運(yùn)用的疲勞強(qiáng)度要求。長(zhǎng)的使用壽命并且在實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)過(guò)修理后還可以進(jìn)一步延長(zhǎng)使用。設(shè)計(jì)適合于預(yù)定運(yùn)用形式的列車(chē)組件和今后防碰撞的車(chē)體和緩沖器正

8、好達(dá)到了常規(guī)計(jì)算規(guī)則的極限很有必要采用現(xiàn)代化的方法來(lái)證明疲勞強(qiáng)度。相同的車(chē)體結(jié)構(gòu)在整個(gè)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(chē)體結(jié)構(gòu)還必須滿足2個(gè)附加的功能(考慮極限載荷范圍):(1)通過(guò)選定區(qū)域的受控變形防止結(jié)構(gòu)破壞碰撞能(動(dòng)能)以確保乘客和列車(chē)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(fēng)險(xiǎn)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)。現(xiàn)在應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)仍規(guī)定計(jì)算正常載荷范圍內(nèi)動(dòng)載車(chē)體的機(jī)械強(qiáng)度要基于準(zhǔn)靜態(tài)載荷假設(shè)(或試驗(yàn)載荷)只允許少數(shù)例外。在EN12663“鐵道車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)要求”最近的修訂版中對(duì)這方面沒(méi)有任何改變。與此相對(duì)照在極限載荷條件下施加在同一結(jié)構(gòu)上的動(dòng)載荷及其動(dòng)態(tài)特性只能用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)建立?，F(xiàn)代化的試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(CEN(WG2))已認(rèn)識(shí)到用現(xiàn)代化的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)證

10、方法替換常規(guī)準(zhǔn)靜態(tài)載荷假設(shè)的必要性。然而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)仍需要做大量的研究工作。在德國(guó)聯(lián)邦鐵路研究和技術(shù)中心(FTZ)的項(xiàng)目管理中已承擔(dān)了疲勞強(qiáng)度和防碰撞性(鐵道車(chē)輛技術(shù)安全的2個(gè)質(zhì)量特性)間的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)內(nèi)在聯(lián)系的研究工作。鐵道車(chē)輛疲勞強(qiáng)度和防碰撞性研究工作是技術(shù)安全項(xiàng)目的一個(gè)子項(xiàng)目而技術(shù)安全項(xiàng)目又是FTZ技術(shù)和運(yùn)營(yíng)安全研究項(xiàng)目的一部分。通過(guò)上述研究工作將能夠在疲勞強(qiáng)度和防碰撞性領(lǐng)域取得必要的進(jìn)展(FTZ的方案見(jiàn)圖3)。假如將疲勞強(qiáng)度和防

11、碰撞性看作鐵道車(chē)輛技術(shù)安全的質(zhì)量特性那么將其實(shí)現(xiàn)顯然是鐵道車(chē)輛制造廠的事。但問(wèn)題是為什么鐵路部門(mén)對(duì)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(lái)看很顯然鐵道車(chē)輛運(yùn)營(yíng)公司是被迫首先采取行動(dòng)。鐵路必須確定將來(lái)訂購(gòu)的具有疲勞強(qiáng)度和防碰撞性的車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)條件(在列車(chē)的整個(gè)使用壽命中)然后將其以可信的方式上報(bào)技術(shù)授權(quán)當(dāng)局。因此FTZ委員會(huì)、UIC鐵路成員以及鐵路工業(yè)正在尋求費(fèi)用盡量合理、圖1鐵道車(chē)輛的防碰撞性———德國(guó)聯(lián)邦鐵路技術(shù)方案圖2鐵道

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