摘要：为提高电力机车被动安全性,提出回退式车钩剪切螺栓设计方法,并对机车端部结构进行耐撞性设计,提高既有机车的耐撞性。首先,对剪切螺栓开展准静态与动态冲击试验,研究剪切螺栓失效的最大剪切力及失效形式;然后,基于试验数据对剪切螺栓用45号钢J-C本构模型参数进行优化,结合数值仿真讨论最大剪切力的参数依赖性;最后,基于数值仿真,验证回退式车钩的功能可行性,同时,基于多级能量吸收的原则,改进既有机车端部结构并对耐撞性指标进行分析。研究结果表明:剪切螺栓可有效应用于回退式车钩,以保证机车碰撞中车钩回退到恰当的位置;基于试验数据优化后的45号钢J-C本构模型能够准确模拟剪切螺栓剪切力及失效形式,剪切力最大相对误差为4.31%;剪切螺栓的最大剪切力与螺栓自身直径无关,与剪切螺栓凹槽横截面面积成正比;随着螺栓凹槽宽度增大,螺栓的最大剪切力减小,螺栓剪切段的塑性逐渐增强;剪切螺栓的回退式车钩在整车仿真中能够实现回退功能,使吸能装置有效发挥吸能作用;改进后的机车相较于既有机车的纵向最大平均加速度减少了2.49g,峰值界面力减少了472 kN,碰撞前后司机室纵向生存空间增加了12.54%。