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四川在线:24年深耕,这项科研成果守护列车安全“最后防线”

来源:   发布者:     日期:2022/04/12 18:49:16   点击数:  

四川在线记者 王眉灵 摄影 吴聃

高铁、地铁,已经成为当下大家出行经常使用的交通工具。你知道吗?在全国所有投用的高铁、地铁列车上,都安装有碰撞安全防护装置,如果列车在一定速度下发生碰撞,它可以马上发挥作用,确保列车不挤压、不脱轨、不翻车,保护列车上司乘人员生命安全。

这种装置来自2021年四川省科学技术进步奖一等奖——一项名为“列车碰撞安全关键技术及应用”的科研项目成果。该成果填补了国内列车碰撞安全方面的空白,该成果开发的产品不仅在国内应用,而且已经走出国门,产生巨大经济与社会效益。

它是怎么诞生的?在危急时刻,它怎么保护列车上人员的安全?带着好奇,近日,四川在线记者来到威尼斯mg电玩城,采访了该项目的第一完成人肖守讷。

视频截图


有了这个科研成果

列车在一定时速下相撞“不挤压、不脱轨、不翻车”


走进肖守讷的办公室,映入眼帘的是占据了一整面墙壁的书柜,书柜前,靠着一辆又高又结实的自行车。“它是用一种新型复合材料做的,非常轻。”他一边用一只手轻松举起自行车,一边告诉记者,这种材料已被应用到了研究成果的开发中。

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,结合安全气囊和安全带,来延缓对车内乘客的冲击。列车也一样,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。

不过,与汽车是单一车辆结构、还有安全带安全气囊等辅助不同,列车由多个车厢组成,没有安全辅助等约束系统,而且列车动能更大,撞击时产生的冲击力远远大于汽车。仅靠吸能装置并不能完全“消化”掉。怎么办?肖守讷团队提出一种思路:从列车的结构入手,通过优良的设计和使用适宜材料,使得撞击下的力流分配更加合理,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,几乎每一种符合条件的新型材料,都被肖守讷的研究团队做过试验。

肖守讷还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,而且一定不会爬车、出轨,实现了“不挤压、不脱轨、不翻车”,可确保车内人员生命安全。

视频截图


为守好这“最后防线”

他呕心沥血20余年,研究从无到有到广泛应用


“交通发展,安全是底线。”谈起开展这项科研的初衷时,肖守讷说,列车碰撞是小概率事件,但一旦发生,容易导致车毁人亡的灾难,碰撞安全防护就是最后一道防线。为守好这“最后防线”,他为此呕心沥血20余年。

如今,国内高铁运营里程已超4万公里、日运营超6000列次。城市轨道交通也发展迅猛,仅成都日运营地铁列车就已超过5000列次,运营安全已有完善的系统。而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,这一研究领域还是空白。

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了“动车组车体耐撞性要求及验证”的标准,被作为全国“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组长,对“列车碰撞安全关键技术及应用”科研项目成果进行了验收评价。评价委员会认为:该技术整体达到了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”。

自主科研支撑着轨道交通重大装备“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,近三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,本成果直接经济效益12.3亿元。

研究从无到有,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,从碰撞安全、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。

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对“最后安全”的守护,还将如何深入?

“要更快、更轻、更新!”肖守讷说。

与我们理解两车高速行进中相撞不同,国际上对动车组相撞实验有明确的速度要求。

国内外标准规定的碰撞试验速度,是动车时速36公里、地铁时速25公里,既有的研究成果,对在这一时速下的列车相撞,可起到有效防护。

可是,如果列车时速更快呢?几年前,肖守讷研究团队已着手进行时速48公里的列车碰撞安全防护。

速度更快,意味着冲撞力更强,这对车体结构、吸能装置的材料选择,提出更大挑战。

一个好消息是,今年春节前,肖守讷研究团队进行了一项元件级的性能试验,证明了一种新型复合材料的安全防护作用,“试验结果非常理想!”

原始新闻链接:https://sichuan.scol.com.cn/ggxw/202203/58481627.html