用专利金奖解读“高铁碰撞核心技术”前沿科技

高智导读:高铁被誉为中国新时代的“四大发明”之一,不断创造着一个又一个的新纪录。在面对“速度与安全”这一世界性难题的时候,中国高铁人又是怎样破解的呢?让我们通过专利金奖,为您解读……
本文涉及第二十届专利奖金奖专利
专利号:ZL201310488975.9
专利名称: 一种轨道车辆前端吸能装置
专利权人:中车青岛四方机车车辆股份有限公司

此项发明专利获颁金奖有何优势和亮点?又有哪些背景和故事?下面就请听小智慢慢道来……

高铁速度与安全的矛盾

随着高速列车运行速度的不断提高,其受到的气动阻力也大大增加,为改善高速列车的空气动力学性能,降低运行过程中的空气阻力,各国在高速列车的车头造型设计上均采用了大长细比的流线型造型,如下图所示。

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另一方面,高速列车由于运行速度快且质量、体积庞大,一旦发生碰撞事故将造成严重的人员伤亡及经济损失,由于碰撞事故的原因复杂多变,往往是在主动防护系统失灵的情况下发生,因此高速列车的被动安全防护措施就成为保护乘员生命和财产安全的最后一道防线。

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可以预见,高速列车的速度等级将不断提升,车头的长细比还有进一步加大的趋势,随之而来的是,对高速列车的被动安全防护措施提出了更高的要求,然而,采用大长细比的车头造型带来的问题是:车头内部空间狭小,碰撞吸能结构的布置安装十分困难,这就使得速度与安全二者之间的矛盾日益凸显,如何在大长细比的车头内合理有效的布置碰撞吸能结构成为了影响高速列车安全、可靠、持续发展的技术瓶颈。

获奖专利突破高铁碰撞核心技术

此次中车四方摘得中国专利金奖的“一种轨道车辆前端吸能装置”专利技术正是在此种背景下应运而生。

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从技术的角度来看,该获奖专利采用车钩、主吸能、防爬三级吸能结构设计,并将三级吸能结构与底架承载结构进行集成一体化设计,均设置于车体前端底架上,节省了车头内部空间,提升了设计冗余。

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主吸能结构的吸能梁采用五孔型材,在吸能梁上固定连接支撑隔板,在支撑隔板四周设置止挡梁,设置导向结构对主吸能结构和车钩座的后退进行导向,通过以上结构设计解决了碰撞变形的有序可控、吸能性能不稳定的问题。

从实施情况来看,本专利技术已成功转化为系列化产品,在时速350公里“复兴号”中国标准动车组上应用,经过实车运用考验,将在后续国内上线运营的时速250公里、400公里及以上标准动车组,及印尼雅万高铁等出口型动车组产品中大范围推广应用,工业应用成效显著。

该专利技术的价值还在于:成功突破了高速列车碰撞核心技术,填补了国内高速列车碰撞吸能技术空白,与国内外先进企业相比,吸能量由2.5MJ提升至4.8MJ,最大碰撞速度由36km/h提高到41.6km/h,在吸能量、吸能行程、最大碰撞安全速度、适用头型长细比等各项性能指标方面,均达到国际领先水平。同时,以该专利技术为核心,中车四方还构建了碰撞安全防护系统专利组合,共申请专利57件,包括美、日、英、德、澳、印尼等海外专利21件。基于该专利组合,主持编制了行业标准《动车组车体耐撞性要求与验证规范》,填补了中国高速列车耐撞性设计及试验标准的空白,为中国高铁走出去提供有力支撑。

中车四方与中车系的那些专利

小智压制不住内心的好奇,不禁想对中车四方那些年申请的专利一探究竟,通过检索已公开或公告的专利数据发现,中车四方从2011年开始申请发明专利,截止到2018年12月已累计提交专利申请1500余件,其中发明专利占比66%。

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从2015年开始,中车四方通过PCT条约提交国际专利申请,截止目前已累计提交80余件PCT专利申请,仅2015年就提交近50件,其指定国包括了美国、英国、德国等,这也表明了中车四方进行国际专利布局,参与国际竞争的态度。

翻看此次中国专利奖的获奖项目名单,小智惊讶的发现,中车四方一项名为“轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法”的发明专利获颁中国专利银奖,正当小智叹服于中车四方的人生赢家地位时,某门户网站发布了这样一则新闻……

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还配了喜庆的大图……

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好奇的小智随即翻看了近三届中国专利金奖、外观设计金奖的获奖项目名单,发现中车是当之无愧的赢家。

去年的专利金奖,小智还曾深度解读过。

近年来,说起中国高铁的成功,溢美之词不绝于耳,新四大发明,中国制造的名片等等。从《对话》栏目中的这个片段,我能就能感受到中国高铁三十年来走过的心路历程。

中国高铁成功的背后不仅有对创新的追求、技艺的传承,还有铁路人那份对实业的坚守、对理想信念的执着和那份努力与付出……。感动小智的是来自视频中的那句话:中国高铁让旅途有了体面和尊严!

2018年的年末,中国高铁依然捷报频传……

2019,小智祝中国高铁再创辉煌。来源:IP创新赢

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