电力机车车体耐冲击性情况分析

寇怀东

摘   要：随着经济的高速发展，交通运输工具在现代使用的频率越来越高。本文通过对我国电力机车的分析，从而了解电力机车车体的冲击性能，对于车体冲击性能的实际情况，本文将从冲击设计、冲击仿真以及冲击试验三个方面将冲击性能展现出来，除此之外还会对冲击性能的特点进行简单介绍，从而根据对耐冲性的了解，使以后关于车体耐冲方面的设计提供一条别样的设计思路。

关键词：电力机车  车体  耐冲击性能

中图分类号：TU755                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0069-02

现在以我国生产且投入使用的电力机车来举例，该车的主要用途就是运输，由于该机车在运输货物的过程中会加重自身的重量，所以对于机车的耐冲击性要求是比较高的。我们通过电力机车车体的冲击性能，对于车体冲击性能的实际情况，从冲击设计、冲击仿真以及冲击试验三个方面将冲击性能展现出来。电力机车在进行耐冲击性能测试的时候，需要考虑到很多方面的因素，在设计之初权衡利弊，并需要针对缓冲系统的吸能、吸能装置吸能以及防爬系统的吸能等方面加以关注，在设计中还需要顾及到机车结构对缓冲性能的影响，通过协调好彼此之间的关系，从而使耐冲击研究的结果与实际情况相差无几。

1  机车耐冲击性要求

1.1 耐冲击性标准以及规范

耐冲击性标准和规范随着经济的高速发展，交通运输工具在现代使用的频率越来越高，为了提高机车在工作中的工作效率，对于车速以及载重的标准都在逐渐提高，在进行这一系列操作之后，虽然能够在很大程度上增加经济效益，但是却在很大程度上加重了，机车自身的危险，随着耐冲性对人员安全的影响，欧洲相关部门出台了一份文件BSEN。这个文件的内容主要是针对车体耐冲击性的具体工艺流程方面的，针对工作流程进行操作指导，从而加强机车耐冲击性。由于这个文件只是針对工艺手段进行意见指导，却并没有考虑到机车在不同国家所面对的环境以及使用的时速等方面，所以很多国家在制造机车的时候都是根据自己国家的交通情况进行设计，但是这个文件中的很多指导内容以及，操作规范是具有非常大的参考价值，相关工作人员可以拜读，并结合自己国家的实际情况合理的使用引进部分内容，提高机车的安全性能。

1.2 我国对电力机车车体耐冲击性制定的安全指标

对于机车在使用的时候为了保障当地人的安全是有一定的规定的，根据我国的实际情况需要，在设计机车的时候需要特别注意机车静强度要求，在达到这个要求之后，还需要考虑到机车在高速道路上，一旦与其他车辆发生碰撞，究竟能承受住多大载荷的力。由于电力机车的费用昂贵所以对车体的耐冲击性研究是以仿真软件进行模拟，对车体遭到外力破坏之后对其耐冲性能进行研究。了解我国电力机车的行驶速度，在这个基础上对车体的耐冲击性工作进行研究，针对目前收集到的情况分析，其在碰撞时的速度应该是保持在20～25km/h左右，对车体的耐冲击性进行研究就免不了需要掌握动车冲击的速度、轻度碰撞时的冲击速度范围值、中度冲击范围以及重度冲击范围，对其进行了解之后就会发现，针对车体的不同部位由于其结构不同所以设计的时候需要针对具体部位设计强度以及刚度。

2  我国电力机车车体耐冲击性设计

通过对我国电力车体耐冲性的分析，发现吸能对于车体的稳定性具有较大的作用，所以为了了解车体的耐冲击性能需要对车体的吸能进行简单的了解，为了可以看到效果，本次使用ANSYS模拟工作中这个部分，通过对机车在吸能能量以及界面力方面的表现从而综合评定出最佳的设计方案，吸能需要参考的主要部位是外箱板、前后盖板以及安装座等设施，在思考完车体吸能方面设计后，需要考虑机车铁钩设计的时候需要综合各个方面的因素，这样才能确保设计具有可操作性，在对耐冲击性进行设计的时候，需要定好钩缓系统的参数这样才能计算出其强度，在具体工作中钩缓的钩舌、钩体以及缓冲器的强度是很重要的。能够在具体工作中保障车体低架不受挤压，具有良好的强度以及刚度，从而能够在很大程度上减小驾驶人员受伤的可能性。

2.1 耐冲击性原理

车辆碰撞冲击是一个非常突然的事情，在碰撞的一瞬间会产生巨大的载荷，在这个能量释放的时候会严重危害到附近范围内的人的安全，当然车会受到的伤害就需要根据实际情况进行判断，但是为了保证人在受到撞击时可以免受危险，需要对车的耐冲击性进行合理的设计工作，从而保证自己的人身健康。这就要求钩舌、钩体、缓冲器以及车体底架的强度一定要满足实际要求，强度以及刚度是机械设备都比较看重的两个方面，在处理这方面问题时，一定要根据路段受到的最大冲击进行验算，从而对元件的强度以及刚度进行具体要求，保证人员的安全。

2.2 耐冲击车体结构设计

我国车体的结构主要是：低架、司机室、侧墙以及后墙这几部分组成。对于机车的结构在工艺制作的时候是有着较高要求的，在安装机车各部分时要充分考虑到机车是由钢板压型并通过焊接而成的箱体。在设计时要考虑到这方面，在这个基础上进行结构搭配设计。另外，在进行设计时需要结合客户对机车的要求进行设计，但是在设计时要注意一个问题，就是设计的基础一定要建立在符合总体要求的基础上进行工作设计在这个过程中还需要确定一些影响设计的技术参数，从而保证机车的 安全以及实用效果。主要需要参考的数值无非就是低架与地面的高度等。

2.3 主要部件材料

对于主要部件材料的选择也是需要根据要求的，在这里我国电力机车车体在结构上采用的钢材材质是合金钢。

2.4 主要部件结构

机车在进行耐冲性能方面设计的时候主要需要参考司机室、牵引梁、牵引座等部件根据其在机车内部的结构并根据耐冲性对于部件强度以及刚度的固定进行科学、合理的设计。对于司机室、牵引梁、牵引座等部件这几个部件在具体设计环节中都是有着具体的流程指导的，需要参照其要求进行合理设计。

3  机车耐冲性计算分析

3.1 静强度计算

在对车体进行计算的时候需要根据一定的指标，判断机车是否满足实际需求，那么就需要对车体的强度进行计算，主要是计算车体表现出的载荷工况进行相关计算。经研究发现在电力车体中使用吸能装置后机车的耐冲性能得到很大的提高，目前交通运输工具其具备的速度一般都很高，而通过以上对结构方面改善以及吸能装置的插入使得机车在遭遇到时速为15km/h撞击之后机车表面并没有出现太大的伤害只是司机座位置处出现轻微的塑性形变，遭遇时速为20km/h机车撞击后前座会产生塑性形变并在1min之后会恢复如初。

3.2 计算结果分析

根据载荷工况计算实际的载荷值，根据机车可能会出现的冲击对安全指数进行估测，在计算验证阶段需要对车体中的应力进行分析。并且需要考虑到实际工作中横向振器座位处的振动系数。在对车体进行安全系数计算的时候需要了解正常计算的数值其安全系数都应该大于1，这样才能保证机车的耐冲击性符合实际要求。

4  结语

本文对机车的速度、加速度以及承载能力这三方面入手加以考证，在对这三方面进行计算后，还需要考虑到，驾驶员在置身其中在受到外力撞击之后，会不会受伤的问题，通过增强机车的使用性能从而为后期相关工作人员在机车安全设计方面提供一些参考意见。

参考文献

[1] 何永强，陆军，周礼，等.塞尔维亚六轴货运电力机车车体耐碰撞设计[J].电力机车与城轨车辆，2018，41（3）：10-14.

[2] 曾燕军，金希红.电力机车车体耐冲击性能研究[J].电力机车与城轨车辆，2018，41（1）：16-20.