这项成果守护列车安全

四川日报 2022-03-29 05:51 大字

列车相撞时如何实现“不挤压、不脱轨、不翻车”——

你知道吗？在全国所有投用的铁路、地铁列车上都安装有碰撞安全防护装置，它可以确保列车在一定速度下发生碰撞时不挤压、不脱轨、不翻车。这种装置来自2021年度四川省科学技术进步奖一等奖——“列车碰撞安全关键技术及应用”科研项目成果。

它是怎么诞生的？又如何保护列车上人员的安全？近日，记者来到西南交通大学，采访了该项目的第一完成人——西南交通大学牵引动力国家重点实验室研究员肖守讷。

□四川日报全媒体记者王眉灵

【人物名片】

受访者供图

肖守讷，西南交通大学牵引动力国家重点实验室研究员

●获奖情况：

2021年度四川省科学技术进步奖一等奖

●获奖项目：

列车碰撞安全关键技术及应用

●项目点击：

列车碰撞安全防护的最终目的在于通过吸能装置消耗巨大的冲击能量，确保不挤压、不脱轨、不翻车，保护司乘人员安全

从材料入手，让列车相撞实现“不挤压、不脱轨、不翻车”

走进肖守讷的办公室，映入眼帘的是占了一整面墙的书柜。书柜前靠着一辆自行车。“它是用一种新型复合材料做的，非常轻。”肖守讷一只手轻松举起自行车介绍，这种材料已被应用到研究成果的开发中。

列车碰撞的安全防护，怎么和材料扯上了关系？

肖守讷解释，两辆汽车相撞时，是通过车身前方的保险杠破坏或破碎来“消化”撞击产生的能量，并结合安全气囊和安全带，延缓对车内乘客的冲击。列车也类似，通过在车上安装吸能装置，消耗巨大的冲击能量，延缓碰撞时发生大变形的时间，来减少撞击的加速度、峰值力，进而保护车上人员。

但与汽车不同的是：列车由多个车厢组成，没有安全辅助等约束系统；列车动能更大，撞击时产生的冲击力远大于汽车，仅靠吸能装置并不能完全“消化”掉。

怎么办？肖守讷的团队提出一种思路：从列车的结构入手，通过优良的设计和适宜的材料，使得撞击下的力流分配更合理，不会让车体结构产生大变形。

无论是车体还是吸能装置都需要使用金属材料或高分子材料。因此，几乎每种符合条件的新型材料，都被肖守讷的研究团队拿来做过试验。肖守讷尝试把吸能装置和列车防止爬车、翻车的稳定性结构放在一起，研发出了一整套吸能装置。

经过不断摸索，肖守讷和团队找到了列车碰撞能量分布传递的原理，攻克碰撞能量控制技术难题，并和中车长客等轨道车辆研制厂家合作，将研究成果用于指导车辆生产，实现列车碰撞安全装置体系化设计制造及装车运营。经仿真测试和具体实践，运用了这一成果的车辆，在一定时速下相撞，列车每5米长度变形值在50毫米以内，实现了“不挤压、不脱轨、不翻车”。

研究从无到有，支撑轨道交通重大装备“走出去”

谈起开展这项科研的初衷，肖守讷说，列车碰撞是小概率事件，但一旦发生，容易车毁人亡，所以碰撞安全防护就是最后一道防线。

1998年，肖守讷开始列车碰撞安全防护方向的研究时，国内轨道交通才刚起步。他查阅大量书籍、文献，从列车碰撞产生破坏的原理入手，向汽车碰撞的安全防护借鉴经验，不停查找原因、攻克难题、予以应用，又不断优化。

2018年，肖守讷研究团队和青岛四方、中南大学等单位共同发布“动车组车体耐撞性要求及验证”的标准，成为全国“动车组碰撞安全标准”的行业标准。

2020年，中国工程院院士谭建荣任验收评价组组长，对“列车碰撞安全关键技术及应用”科研项目成果进行验收评价。评价委员会认为，该技术整体达到国际同类技术的先进水平，其中“列车碰撞动态失稳行为机理与表征、列车碰撞能量模拟与优化技术处于国际领先水平”。

科研成果支撑轨道交通重大装备“走出去”。现在，利用该成果开发的列车纵向、垂向和横向柔性防护成套装置在高速动车组和地铁列车上已得到广泛应用，产品出口美国、印度、伊朗等国家和地区，近3年安装成套装置的产品销售收入523亿元。按应用证明贡献率约2.35%计算，该成果带来直接经济效益12.3亿元。

以肖守讷为学术带头人的“结构强度复合材料轻量化与碰撞研究团队”也发展壮大为近70人的科研队伍，在碰撞安全、结构强度、振动疲劳、数字化设计、复合材料及轻量化5个方向，进行更深入研究。