动车组车辆耐撞性研究

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马来西亚动车组防撞性车体设计及碰撞分析_苏永章

马来西亚动车组防撞性车体设计及碰撞分析苏永章,孙建国,胡桂明(南车集团株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001)摘要:对马来西亚动车组车体结构的防撞性进行详细的阐述,运用LS-DYNA软件对仿真分析模型进行了碰撞仿真分析,得到了车体在碰撞过程中的变形、吸能情况、碰撞力及速度变化等一系列参数的变化规律,验证了车体结构防撞性设计的合理性。

关键词:动车组;防撞性;车体;碰撞;有限元The crashworthiness design of Malaysia EMU carbody and Impact CalculationSU Yong-zhang,SUN Jian-guo,H U Gui-ming(CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co,Ltd.,Zhuzhou412000,Hunan)Abstract:The crashworthiness of Malaysia E MU carbody has been detailed in this paper,the i mpact analysis of the model has been completed by using the software of the LS-DYNA,the change rules of the impact deformation,the energy absorbability,the i mpact force and velocity have been obtained,the carbody crash worthiness has been validated.Keyword:EMU;crashworthiness;carbody;impact;finite elementdoi:10.3969/j.issn.1006-8554.2012.10.0090引言随着轨道车辆速度及载重的不断提高,车辆碰撞事故呈不断上升的趋势,造成的人员伤亡及经济损失也是触目惊心。

轨道车辆耐碰撞性研究进展_雷成

第３５卷第１期铁道学报Ｖｏｌ．３５　Ｎｏ．１２　０　１　３年１月ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＨＥ　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＯＣＩＥＴＹ　Ｊａｎｕａｒｙ　２０１３文章编号：１００１－８３６０（２０１３）０１－００３１－１０轨道车辆耐碰撞性研究进展雷　成１，２，　肖守讷１，　罗世辉１，　张志新３（１．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都　６１００３１；２．郑州铁路职业技术学院车辆工程学院，河南郑州　４５００５２；３．南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司齿轮传动事业部，江苏常州　２１３０１１）摘　要：对轨道车辆耐碰撞性研究的国内外最新进展进行综述，并对列车碰撞研究的主要方法及存在的问题、耐撞性车辆设计及评价标准进行论述。

研究表明：我国在轨道车辆耐碰撞安全性技术研究方面与国外存在较大的差距，应在列车碰撞响应与车体结构安全性关系、列车碰撞试验标准和试验设备、列车碰撞后脱轨机理等方面进行深入的研究，并亟待制定符合我国国情的列车碰撞安全性标准。

关键词：轨道车辆；耐碰撞性；发展方向中图分类号：Ｕ２７０．２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１３．０１．００５Ｓｔａｔｅ－ｏｆ－ｔｈｅ－ａｒｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｒａｉｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ＣｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓＬＥＩ　Ｃｈｅｎｇ１，２，　ＸＩＡＯ　Ｓｈｏｕ－ｎｅ１，　ＬＵＯ　Ｓｈｉ－ｈｕｉ　１，　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉ－ｘｉｎ３（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｐｏｗｅｒ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００５２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｇｅａｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣＳＲ　Ｑｉｓｈｕｙａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　２１３０１１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ－ｏｆ－ｔｈｅ－ａｒｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｏｆ　ｒａｉｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｒａｉｎ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｅｖａｌ－ｕａｔｉｏｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｏｆ　ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｅｘｉｓｔｓ　ａ　ｂｉｇ　ｇａｐｂｅｔｗｅｅｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｉｎ　ｒａｉｌ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｎ－ｄｅｐｔｈ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｏｒｋ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｉｎ　ｒｅｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｒａｉｎ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｄｃａｒ　ｂｏｄｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓａｆｅｔｙ，ｔｒａｉｎ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　ｔｅｓｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｒａｉｎ　ｄｅｒａｉｌｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｆｔｅｒｔｒａｉｎ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ　ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ｌｉｎｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ；ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ随着轨道交通广泛采用诊断、监测、通信、失效保护制动、现代化的列车控制系统等主动安全防护系统，发生重大交通事故的可能性越来越小。

列车撞击简介

撞击介绍1、国外列车耐碰撞性研究状况欧洲铁路近20年来一直在不断地研究列车被动安全防护技术，包括结构设计准则、能量吸收部件的开发、车辆结构碰撞结果的力学分析、能量吸收部件的材料试验、吸能结构的部件吸能试验以及整车碰撞试验等等。

欧洲铁路在耐碰撞列车的前端结构中，不仅将车钩缓冲器、防爬器和能量吸收管集成一体，还使列车前端底架参与吸收碰撞能量，并在侧墙和端墙中设臵铝制蜂窝板，使之也能吸收碰撞能量。

另外，通过在斜撑和下侧梁开切口来控制底架塑性变形的初始屈服应力和折曲方向。

英国于20世纪80年代后期开始起步，对铁路列车碰撞进行了研究：1985年发表了第一篇论文，介绍了关于事故严重性的最初研究，提出了进一步减缓碰撞和能量吸收的概念；在后续的研究中提出了车体的耐碰撞性结构设计和以可控制的方式吸收碰撞能量，并进行了实物碰撞实验，其中包括在试验台上进行的对车体端部静态冲击试验和两辆全尺寸列车的正面碰撞试验。

20世界90年代，英国铁路管理委员会成立专门从事列车碰撞问题的研究机构。

对铁道车辆结构耐碰撞性和吸能元件进行较深入的理论分析、计算机仿真和试验研究。

1992年到1995年间采用LS-DYNA3D软件对各种钢质、铝制结构的大变形、非线性压溃形式进行了研究，其研究范围从简单圆管、各种组合结构到完整的车辆端部结构，同时英国还进行了列车碰撞时车辆爬车的试验研究。

法国铁路研究部门采用“Pam-crash”软件进行了列车碰撞模拟，按照车辆结构耐碰撞性要求，将拖车两端部设计为可变形的压溃吸能区，并在超级计算机上对TGV DuPlex车体结构进行了优化。

其中法国阿尔斯通公司在1993年把耐碰撞设计理念引入“欧洲夜间列车”项目以后，提供了比英国铁路组织标准要求更严的车辆。

法国在TGV 双层高速列车上为动车和尾部拖车设计了依次可承受8MJ和6MJ以上的碰撞能量的可碰撞结构，车辆之间设计安装了防爬装臵。

法国国营铁路(SNCF)对被动安全碰撞进行了大量的研究，阐明了被动安全碰撞的基本原理，详细阐述了碰撞的物理现象。

标准B型地铁车辆的耐碰撞性能研究

没有发生破坏．足车辆的碰撞 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 求。满
关键词：轨车辆；限元模拟；撞；撞要求城有碰碰
ＳｔｄｙｏｈｔｎｄｒＢ－ｔｐｅｒｅｃｅ’ ｏｌｓｏｒｏｍａｅｕｆｔｅｓａａｄｙｅｍｔｏｖｈｉｌＳｃｌｉｎｐｅｆｒｎｃｉ
拟研究．分析车体在碰撞过程中的塑性变形程度以及撞击力，度和加速度等参数的变化。得出该车在１ｋ／的速度下速５ｍｈ
的动能可由车钩完全吸收．车体与防爬器不参与能量的吸收过程，２ｍｈ速度下只有车体前端发生塑性变形，室在５ｋ／的客
要求，本文对此车在整备状态下（ｗ０即Ａ工况下）分别在
１ｍｈ５ｋ／的速度条件下撞击刚性墙的工况进行模拟研５ｋ／和２ｍｈ
究。
１车钩装置等效模型的建立．１
保护系统等。目前，对城轨车辆被动安全性的评估已成为一
１５
技术研发
！曼
垒
Ｖｏ．９．，０１１１Ｎｏ４２２
！
根据仿真计算，车钩的这种简化模拟的方法可以很真实地
表现车钩的吸能情况以及力学行为，因此这种模拟车钩的方法
段为车钩吸收碰撞能量的过程，童五霉王＇Ｐ王Ｉ■－ ‘ Ｉ－撞击力恒定不变。头车继续向前运动，防爬器开始接触到刚性墙。在防爬器接触刚性墙的一瞬间撞击力比较大，但是很快的就降到５０ｋ左右，比图４０Ｎ对和图５可知，瞬时增大的撞击力对防爬器做功很小。由计算结果可进一步得出，１ｋ／速度条件下头车的动在５ｍｈ

列车撞击论文

Crashworthiness of the Train and the Status Quo of Research and the Methods
（）
Abstract: This paper introduces the fundamental theory of train crashworthiness through a brief introduction to the concept，process and control, and makes a exposition of the concrete measures for passive protection from the resistance and energy absorption angles. In addition， based on the current study situation at both home and abroad， the research methods of train crashworthiness are discussed, and the train crash simulation dynamic model test device is studied. Keywords: Train crashworthiness Research status Research methods
1
列车耐碰撞性理论
机车车辆碰撞事故包括列车与列车的碰撞，列车与轨道上障碍物的碰撞，以及车辆脱轨
后与靠近轨道的建筑物碰撞。在所有碰撞事故中最严重的是列车与列车碰撞。由于包含了大的车组质量，在碰撞瞬间列车所携带的巨大动能将在极短的时间内(约几百毫秒)以其它形式的能量耗散，这种碰撞会产生很大的冲击力和减速度，即使在中等的冲击速度下，也常常会造成列车巨大的结构破坏，并导致司乘人员的伤亡。近20年来，许多国家在铁路机车车辆、城市轨道车辆(地铁、轻轨列车)的结构设计中针对被动防护技术进行了列车耐碰撞技术的研究。所谓列车耐碰撞性是指在碰撞过程中，列车结构的承载能力、变形形式以及列车结构自身吸收撞击动能的能力等方面的综合特性。列车的耐碰撞性并不是要求列车结构在承受撞击后毫无损伤，而是要求列车在一定的撞击速度下，列车结构次要部位能按照人的意志有序地发生变形，在吸收较多的撞击动能的同时能有效地降低撞击速度，车体结构载人部位能较多为司乘人员和客室内的乘客提供生存空间，从而减轻碰撞给人带来的伤害。根据碰撞缓冲、吸能和人体的损伤机理可知,机车车辆需要具备以下耐碰撞特性： (1) 要保证司乘人员足够的生存空间，即保证司机室和乘客区不发生过大的碰撞变形。 (2) 除司机室和乘客区以外的车体结构部分(主要为机车车辆前后的端部结构或车外附加的能量吸收装置)应尽可能地变形缓冲，以合理地吸收撞击能量，使得作用于乘客身上的加速度值不超过人体的耐受极限。 1.1 列车碰撞过程和控制为了最大程度地保护旅客和乘务人员在列车发生碰撞时的安全,最重要的一点就是要控制住列车碰撞的全过程，让整个碰撞过程按人们预先所设想好的顺序一步一步地进行，使碰撞所造成的破坏局限在车辆两端很小的范围里。例如,列车在发生撞击事故时,车辆的碰撞顺序和过程可以分解为以下几个阶段： (1)车钩自动联结(图 1(a))：列车相撞时，首先要保证两列车的车钩能自动联结，确保车钩后部的缓冲器能够有效地吸收碰撞能量。车钩固定在车底架上，具有一定的晃动自由度。列车在运行的过程中，车体也有 6 个自由度。所以在选择和校核车钩连接器时，一定要确保在所有可能的位置上两列车的车钩都能自动联结。 (2)车钩缓冲装置压缩和吸收能量(图 1(b))：当相互碰撞的两列车的车钩联结之后，车钩后部的缓冲器开始受到压缩，吸收碰撞能量。缓冲器形式多样，缓冲器的选择取决于对能量吸收的要求。如果要求两列车在相对速度低于 210m/s 相撞时所有冲击能量都要被缓冲器吸收，可以考虑选用橡胶垫式缓冲器，该缓冲器结构简单，性能可靠，价格便宜。如果要求两列车在相对速度低于 410m/s 相撞时所有冲击能量都要被缓冲器吸收，那就要采用液压油缸式缓冲器，该缓冲器吸收的能量大，但价格昂贵。 (3)安全剪切装置脱卸，车钩缓冲装置与车体分离：为了保护车体(包括底架)，当缓冲装置受力超过一定数值时，车钩缓冲装置与车底架连在一起的安全剪切装置就会开始脱卸，使得车钩缓冲装置与车底架脱离。 (4)两列车自由移动，调整位置(图 1(c))：车钩缓冲装置与车底架脱离的瞬间，两列车之间还应留有一段自由间隙，以便于列车在经过这段间隙时，调整列车在轨道上的位置，为下一步防爬器的咬合做准备。应当指出，自由间隙的设定是非常重要的。 (5)两列车第二次相撞，防爬器咬合(图 1(d))：随着两列车的相对运动，自由间隙逐渐变小并消失，防爬器咬合，两列车第二次相撞。防爬器的作用就是防止一节车爬到另一节车的上面而以强度很大的车底架撞击另一节车车端的腰部。防爬器的咬合，确保了列车的面对面的碰撞，进而保证了吸能结构对碰撞能量的吸收。 (6)车体端部结构变形，吸收碰撞能量(图 1(e))：车体端部结构是吸收碰撞能量的关键部位，绝大部分的碰撞能量都是由它来吸收的。车体端部结构要设计得比车厢部分弱，这样一来，一旦发生碰撞，首先变形的是车体端部结构，车厢内的旅客因而会得到保护。其次，车体端部结构的设计要确保在结构变形过程中能满足能量吸收的要求。

城际动车组防撞性分析与研究

城际动车组防撞性分析与研究张琪1叶浩航2唐文语2*1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111；2.西南交通大学四川成都 611731摘要：随着轨道列车速度的不断提升，列车的被动安全性日益受到重视。

以某型城际动车组作为研究对象，使用Hypermesh和Ls-Dyna有限元仿真软件对车辆不同的碰撞场景进行了较为详细的仿真模拟分析，获得了车辆在碰撞过程中的速度、变形以及能量变化等关键参数。

从乘客生存空间、纵向平均减速度、车轮抬升等方面验证了车辆的防碰撞性能，可为今后类似列车防碰撞设计提供案例参考和理论依据。

关键词：城际动车组防碰撞有限元仿真被动安全中图分类号：U266文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)03-0225-08Analysis and Research on the Crashworthiness of IntercityElectric Multiple UnitsZHANG Qi1YE Haohang2TANG Wenyin2*1.CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao, Shandong Province, 266111 China;2.Southwest Jiaotong University,Chengdu, Sichuan Province, 611731 ChinaAbstract:With the increasing speed of rail trains, the passive safety of trains is increasingly emphasized. Taking a certain type of intercity electric multiple unit as the research object, this paper carries out a detailed simulation analysis of the different collision scenarios of the train by using Hypermesh and Ls-Dyna finite element simulation software, obtains key parameters such as the speed, deformation and energy change of the train during collision, and verifies the crashworthiness of the train from the aspects of passenger living space, longitudinal average deceleration, wheel lifting, etc., which can provide case references and theoretical basis for the anti-collision design of similar trains in the future.Key Words: Intercity electric multiple units; Anti-collision; Finite element simulation; Passive safety近10年，我国高速铁路迅速发展，铁路交通逐渐成为人们出行的主要选择［1］。

列车碰撞研究综述

列车碰撞研究综述124212044 交通运输工程（运输方向）田智1、绪论我国地域广阔，人口众多，铁路运输以其运载量大、运行速度较高、运输成本较低的特点承担着国家的主要客、货运输任务。

我国现有铁路7万多公里，在过去的八年中主要铁路干线连续实现了五次大提速二干线旅客列一车时速己达到 160km/h，随着国民经济的持续高速发展，铁路运输也必将快速发展。

随着列车速度的不断提高，在提高列车舒适性、便捷性的同时，列车的安全防御系统也发展到了一个前所未有的高度，发生列车碰撞事故的概率也越来越小。

然而，铁路系统是极其复杂的，需要多方面的协调合作才能保证其正常运转，技术缺陷、设备故障、网络故障、操作失误以及自然环境的突然变化等等不可抗因素都可以导致列车碰撞事故的发生，因此列车的碰撞事故又是不可完全杜绝的。

旅客列车载客量大，一旦发生碰撞事故，不但会给人民群众带来生命和财产的巨大损失，而且会打击人们对铁路安全性的信心从而为铁路建设蒙上阴影。

近年来不断发生的铁路碰撞事故给人们留下了惨痛的教训，仅2010年1月2012年3月的两年多时间里，世界范围内就发生数十起列车碰撞事故，无论是印度、中国等发展中国家，还是日木、德国、阿根廷等发达国家都未能幸免，其中不乏重特大碰撞事故[1]。

因此，在积极主动地采取合理手段尽最大可能避免列车碰撞事故的同时，研究在碰撞事故发生时列车自身结构特性及司乘人员的安全性，开发一种在碰撞事故发生时车体结构耐碰撞且可以给司乘人员提供保护的铁路车体结构也显得尤为重要。

2、国内外研究现状2.1、国外研究现状国际上，为了减少汽车碰撞事故造成的生命和财产损失，被动安全技术最早应用于汽车行业，20世纪60年代才被引入到轨道交通领域。

不过，对机车车辆碰撞的真正深入研究始于20世纪80年代中后期[2]，从此，英、法、德、美等发达国家相继对列车碰撞进行了大规模、长时间的研究。

英国在 19 世纪 80 年代就开展了列车车体耐撞性研究。

车体端部结构耐撞性分析

车体端部结构耐撞性分析作者：李欣伟刘东亮马纪军高峰来源：《中国科技博览》2015年第26期[摘要]随着列车运行速度的提升，轨道车辆的安全性要求也越来越高，列车在运行过程中一旦发生碰撞事故，将会对乘客生命安全构成极大威胁。

本文通过模拟车体碰撞过程中的“爬车”现象，对端部结构耐撞性进行研究分析，提高列车的被动安全性能。

[关键词]端部结构；“爬车”；被动安全中图分类号：U270.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0087-011 前言随着列车运行速度的提高，列车安全性问题日益突出，为最大限度的减轻列车碰撞过程中对乘客的伤害，被动安全技术越来越受到列车制造商的重视。

当列车发生爬车现象，前端车辆的底架骑在被撞击列车前端车辆的底架上，或列车内部的车辆之间的车辆骑在相邻车辆上，车辆结构发生严重变形和失效，结构侵入车辆，导致乘客生存空间减小。

本文采用不同位置承载来模拟“爬车”现象，说明“爬车”后果的严重性。

2 仿真计算车辆以一定初速度撞击刚性墙，为了模拟“爬车”现象，刚性墙下端高出车辆地板面高度150mm，碰撞力主要由端墙、侧墙和车顶承受，车体底架结构不直接承受载荷，验证端部结构的耐撞性能，如图1所示。

同时为了说明“爬车”的危害性，扩大刚性墙面积，使刚性墙面积大于车辆外轮廓面积，车辆结构整体承载，模拟“未爬车”情形，如图2所示。

2.1 “爬车”模拟结果碰撞过程中车辆的动能逐渐减小，内能逐渐增大，总能量保持不变。

在0.3s时刻，车辆的动能为1.6e4J碰撞过程中碰撞的峰值力达到了8500kN，随后端部结构进行塑性变形阶段，碰撞力逐渐变小。

在0.3s时刻，碰撞力不为0，仍处于接触状态，碰撞过程没有完全结束。

0.3s时刻结构的变形如图3所示，图中所示灰色区域为等效塑性应变超过0.1的区域。

从图3可以看出，端墙与车体底架的连接区域已近产生大面积的断裂，车门上角处结构也发生断裂现象，端墙侵入车体，车辆结构的完整性较差。

高速动车组碰撞安全性研究

高速动车组碰撞安全性研究聂天琦;任尊松;孙守光;杨光【摘要】2011年7月国内发生了两列动车组追尾碰撞事故.基于多体动力学理论,运用SIMPACK软件建立了两列高速动车组多体系统动力学模型.采用数值方法对两列8节编组动车组碰撞过程进行了分析和研究.获得了不同速度碰撞工况下列车各车辆的冲击加速度、各个碰撞界面冲击力、碰撞行程、各轮对轮重减载率等参数的变化规律,实现了对高速动车组不同碰撞工况下安全性评估.结果表明,列车以较低速度碰撞时,钩缓装置和吸能结构可保护车厢主体不变形;当碰撞速度较高时,车厢主体受到破坏,乘客空间遭到侵入,且列车安全性指标超过相应限定值.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】5页(P11-15)【关键词】高速动车组;碰撞;安全性;动力学模型【作者】聂天琦;任尊松;孙守光;杨光【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U266.11随着铁路科技发展，轨道车辆运行速度不断提高。

车速提高后，一旦发生列车碰撞事故，将造成严重的乘客伤亡，使得事故后果更为严重。

如何对碰撞事故中车辆冲击振动和安全进行定量分析，以及如何最大程度地保护乘客的安全并将碰撞事故造成的损失降到最小，是当今轨道交通领域的研究热点之一。

有鉴于此，以列车系统动力学为理论基础，通过仿真手段对列车碰撞过程进行研究，得到列车碰撞的参数特性，将有助于指导车辆安全防护装置的设计与配置，对保护旅客的生命财产安全有重要的意义。

美国Volpe国家运输系统中心通过调查2002年加州普拉森提亚市发生的列车碰撞事故，并采用ADAMS软件建模仿真，提出了改进旅客防护和提高列车结构耐撞性的方法［1］。

国内外高速列车碰撞标准对比研究

国内外高速列车碰撞标准对比研究摘要：介绍了国内外列车碰撞标准，并对部分标准进行了概述。

关键词：列车；碰撞；标准我国的高铁技术日益成熟，独立自主的高铁技术及成熟的运营实践，已经让中国高铁在世界高铁技术领域拥有了一席之地。

中国高铁“走出去”已呈现不可阻挡的趋势。

目前我国已经与澳大利亚、英国、巴西、俄罗斯、印尼等国家签署了高铁项目合作。

在“一带一路”倡议下，我国以高速铁路建设为代表的轨道交通行业快速发展。

中国高铁既是一带一路战略的重要内容，更是加快实施战略的重要工具。

我国高铁已经陆续出口俄罗斯、印尼乃至欧洲等国家，因此提高列车的碰撞安全保护性能是提高中国高铁竞争力的一个重要举措。

1.国际标准情况世界上关于列车耐撞性标准主要有英国标准GM/RT2100、欧盟标准EN15227、美国标准CFR49，而法国、日本、德国和韩国对列车事故碰撞场景进行了定义。

2.国内标准情况中国在近年也发布了TB/T3500-2018《动车组车体耐撞性要求与验证规范》作为列车耐撞性设计与评估规范。

此标准设定了5种可能发生的碰撞事故场景，如表1所示，争取在车辆耐撞性指标上引领行业的发展。

表1 碰撞场景分类3.部分标准简介英国颁布的《铁路分类标准GM/RT2100》主要内容就是管理生产在英国运营的铁道车辆的耐撞性要求。

此标准提出了全新的车辆耐撞性基本原理，当撞击速度不超过40英里/小时（约64km/h）时，冲击动能可以通过每节车车体端部的可控变形来吸收，同时能将车辆的冲击减速度控制在合理的范围内，在碰撞过程中，车辆间的车钩应该沿冲击方向回撤或在一定行程时发生断裂，以便车辆端部能够有序接触变形而吸收冲击动能。

欧盟国家普遍采用EN15227:2008作为列车耐撞性标准，改标准的适用范围很广，基本上涵盖了所有的客车设备类型。

其中对于高速列车，车辆设计应满足列车发生相对速度为36km/h的撞击情形，通过车体的能量吸收系统，确保乘客和司机的安全。

电动汽车正面碰撞结构耐撞性分析及优化

改变相应焊点 ” 的优化措施，对优化前后的机舱吸能、刚性墙撞击力、车身加速度、前纵梁抗弯性能等进行了比较。仿真计算结果表
明：在几乎没有增加成本的前提下，该结构在优化后碰撞吸能提高３．５％，刚性墙撞击峰值力降低１１．７３％，峰值加速度降低３．８％，左纵梁后端抗弯能力提高２８．６％，右纵梁后端抗弯能力提高４．７％，实现了良好的优化效果。关键词：电动汽车；耐撞性；有限元；优化设计
第３０卷第３期
２０１３年３月
机
电
工
程
ＶｏＪ．３０Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０１３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｉｃｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４５５１．２０１３．０３．０１９
电动汽车正面碰撞结构耐撞性分析及优化术
葛东东，王秋成，刘卫国，赵福全
（１．浙江工业大学车辆工程研究所，浙江杭州３１００１４；２．吉利汽车研究院吉利汽车安全技术实验室，浙江杭州３１１２２８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅＳｆｒｏｎｔｃａｂｉｎｉｓｉｎｓｕｆｉｆｃｉｅｎｔａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｂａｃｋｅｎｄｏｆｒｏｆｎｔｒａｉｌｓｉｓｎｏｔｇｏｏｄ，ｒｅｆｅｒｓｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅＣ— ＮＣＡＰ，ｔｈｅｆｕｌｌ — ｗｉｄｔｈｆｒｏｎｔａｌｃｒａｓｈｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｂｙＨｙｐｅｒｍｅｓｈａｎｄＬＳ — ＤＹＮＡｓｏｆｔｗａｒｅ．ｔｈｅｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆｒｆｏｎｔｃａｂｉｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎｌａｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｐｌａｔｅｏｆｆｒｏｎｔｒａｉｌａｎｄｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｐｏｔｓｗｅｒｅｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｅｅｎｅｒｙｇａｂｓｏｐｔｒｉｏｎｏｆｆｒｏｎｔｃａｂｉｎ，ｔｈｅｒｉｇｉｄｗａｌｌｉｍｐａｃｔ

某B型地铁列车耐撞性研究

某 B 型地铁列车耐撞性研究摘要传统的轨道客车的耐撞性设计通过引入车钩缓冲装置、防爬器等端部吸能结构，来吸收和耗散列车碰撞产生的巨大能量。

然而，受车体结构影响，某些列车发生碰撞时，防爬器与司机室骨架会同时发生变形吸收碰撞能量。

基于此，为实现轨道客车碰撞过程中能量有效分配，本文以国内某B型地铁列车为研究对象，对该地铁车辆被动安全防护装置进行仿真分析研究，结果表明，列车碰撞速度、压溃行程、车体变形以及平均减速度等评价指标均满足标准要求，验证了该B型地铁列车吸能方案的准确性和可行性，为后续吸能结构设计提供可靠的理论支持。

关键词耐撞性设计；吸能结构；列车碰撞；能量分配轨道客车碰撞事故发生时，车体的端部吸能结构在冲击载荷作用下能够按照可控的有序变形吸收大量的碰撞能量，以减小乘客区域受到的纵向冲击力，保证乘客受到的冲击满足相关安全性法规的要求[1-2]。

受车体设计参数、空间限制，头车司机室骨架结构也会参与吸能，为节约设计成本，保证列车碰撞过程中能量的有序分配，本文基于LS-DYNA的碰撞接触分析技术[3]，依据EN 15227：2020《铁路应用—铁路车辆车体耐撞性要求》[4]，采用轨道客车能量分配快速分析方法[5]，在列车吸能方案设计阶段对轨道客车碰撞吸能进行分析，并对能量分配结果进行编组碰撞仿真分析认证，为列车车钩缓冲装置及防爬器设计提供可靠依据。

1 列车碰撞能量分配分析碰撞场景：一列AW0状态的地铁列车以25km/h的初始速度碰撞另一列相同的静止状态地铁列车。

列车为6辆编组，车辆编组形式及车钩分布如图1所示：图1车辆编组形式及车钩分布其中：+表示头车半自动车钩；“A、B、C、D”为中间半永久车钩。

表1 列车吸能部件的性能参数吸能元件类型缓冲器压溃管剪切螺栓阻抗力（kN）行程（mm）阻抗力（kN）行程（mm）阻抗力（kN）头车半自动车钩8007310002601200半永久车钩A8007380085\半永久车钩B \\1000+1200100+60+100\半永久车钩C \\800+100100+60+100\半永久车钩D\\\\\防爬器\\1200240两列车对撞时，首先是两头车车钩接触，缓冲器首先参与吸能，随后，压馈管开始产生不可逆转的塑性变形吸收碰撞能量，当碰撞力值达到1200kN时，剪切螺栓剪断，两列车的防爬器开始接触吸收碰撞能量[6]。

动车组耐撞性标准研究

总的说来，耐撞性标准在一定程度上，给乘员提供的被动安全保护反映了该国机车车辆的被动安全性能，所以我国对于车辆耐撞性标准的制定，刻不容缓。
1绪论
研究现状
国外耐撞性标准的研究成果
英国
英国通过对过去发生的事故的统计，发表了很多详细的事故报告，进行详细的事故统计的目的就是要将事故类型、车辆损伤情况和伤亡水平、风险性评估等联系起来，通过它们之间的联系来指导车辆耐撞性设计。英国进行了实车试验验证了数学模型研究结果。
3 国外耐撞性标准研究
标准的适用范围
每个国外耐撞性标准都有不同的适用范围，也代表了该标准所限制的对象，在适用范围内的车辆均应该符合对应标准中所规定的耐撞性要求。
各标准的适用范围，英国标准适用于最高运行速度在200km/h以上的所有车辆；欧洲标准则主要是针对各种类型的客车，但没有速度上的要求；美国标准分为两级，最高运行速度范围从128km/h 至240km/h，还是针对客车提出的。但是美国标准还考虑到了运行线路的因素，对发生列车碰撞事故可能较高的线路类型，提出几点要求要有公路和铁路交叉，要有货车作业等。美国公路网十分的发达，经常和铁路有交叉，平交道口多；且大部分客运和货运并不分离，这导致客车在平交道口发生碰撞事故和与货车发生碰撞事故的概率高。高速TSI基本上涵盖了铁路上所有的车辆类型，机车、客车、货车、铁路建设和维修设备等，规定车辆的最高运行速度在190km/h以上。
欧盟
欧盟同样的对过去发生的列车事故进行详细的统计分析，分析更加透彻，从众多事故中选取有代表性的三个典型的碰撞事故情景；研究还发现碰撞中乘员受到的减速度应不超过5g，司机的救生空间不小于 0.75m。
美国
美国提出对于运行速度在200km/h 以上的列车，碰撞能量管理具体规定为，两相似车在相对速度为48km/h下正面碰撞，总共需要吸收13MJ的碰撞能量，机车前端部 5MJ和后端部3MJ，机车后第一节车5MJ，碰撞过程中最大的减速度不超过8g。

160kmh动力集中动车组动力车车体防撞性设计

车体的防撞性设计的核心是对司机及乘客的保护，在车体端部设计碰撞能量吸收区域可以极大增强车体的防撞性能。国内外的列车车辆的碰撞吸能方案大都是采用具有高吸能量的钩缓系统再辅以其他端部吸能元件，共同完成列车的碰撞吸能。１６０ｋｍ动车组动力车
金希红（１９７０— ）男，教授级高级工程师（修回日期：２０１９－０１－２４）
ＴＪ／ＪＷ１０２—２０１７《交流传动机车司机室防撞性暂行技术规范》是由中国铁路总公司牵头，由中南大学及中车多家子公司共同起草的一个针对交流传动机车和动力集中动车组动力车的车体防撞性要求的暂行技术规范，是国内第一个专门针对机车车体及动力车车体的防撞性技术要求。
ＴＪ／ＪＷ１０２—２０１７技术文件从车体防撞结构（如司
机室结构、车体后端墙结构及排障器结构等）的强度要求、车体碰撞吸能要求、检验方法及检验规则等方面对机车车体和动力车车体的防撞性提出了具体的要求。在车体防撞结构的强度要求中，该技术文件参考北美ＡＡＲＳ５８０《机车防撞性要求》标准，在司机室结构中引入了防撞墙／防撞柱和角柱等防撞结构要求，同时对司机室结构的各项强度指标要求也比以往国内标准提高了很多。在碰撞吸能要求中，该技术文件基本与欧洲ＥＮ１５２２７标准要求一致，这也是在国内机车领域的车体防撞性要求上首次对标ＥＮ１５２２７标准。由此可知，该技术文件对车体防撞性的要求已经达到了国际领先水平。车体的防撞性要满足ＴＪ／ＪＷ１０２—２０１７的技术要求，对国内机车和动力集中动力车的车体设计是一个很大的挑战。

新型无人驾驶地铁列车耐撞性研究

2020年新型无人驾玻地铁列车耐捷榷商究杜秋男（上海轨道交通设备发展有限公司,200245,上海//高级设计师）摘要新型无人驾驶地铁列车为现代轨道交通智能列车的代表，对列车运行安全性，尤其是对列车的碰撞安全性具有较高的要求，是车辆设计的重点和难点。

以新型无人驾驶地铁列车为研究载体，以列车耐撞性为研究目标，基于EN 15227：2008标准要求，采用数值仿真分析方法对新型无人驾驶地铁列车耐撞性进行研究评估。

研究结论为：列车在初始速度25km/h下与一列静止列车发生碰撞时，车钩缓冲器、压溃管及防爬吸能装置可以将碰撞动能全部吸收，能够较好地缓冲撞击;列车爬车指标、乘员生存空间指标及减速度指标均满足标准要求,能够保护乘容安全。

关键词地铁；列车；无人驾驶；耐撞性中图分类号U270.33DOI：10.16037/j.1007-869x.2020.02.020Research on the Crashworthiness of New Unmanned Metro TrainsDU QiunanAbstract The new unmanned subway train is the representative of modem rail transit intelligent trains.The safety of train operation,especially the collision safety of trains,has high requirements.It is the focus and difficulty of vehicle design.This article takes the new unmanned subway train as an example. The research carrier takes the train crashworthiness as the research target,adopts EN15227：2008standard to research and evaluate the crashworthiness of new unmanned subway trains, and uses numerical simulation analysis to conduct a systematic research and evaluation of the crashworthiness of subway trains. Under the collision condition of the initial speed of25km/h, the coupler buffer,crush tube and anti-climbing energy absorption device can absorb the kinetic energy of the collision, the car body does not participate in energy absorption,the train climbing index,the occupant living space index and deceleration indicators meet the requirements of the standard.In the event of a collision,the crashworthiness of the train can better cushion the impact and protect the safety of the occupants.Key words metro；driverless tram control；crashworthiness Author's address Shanghai Rail Transit Equipment Development Co.,Ltd.,200245,Shanghai,China列车碰撞事故将带来严重的经济损失和恶劣的社会影响，同时威胁着乘客的生命安全。

基于欧洲标准的某出口地铁列车耐撞性分析

第 40 卷第 2 期
大连交通大学学报
Vol．40 No．2
2019 年 4 月
JOUＲNAL OF DALIAN JIAOTONG UNIVEＲSITY
Apr．2019

文章编号： 1673-9590（ 2019） 02-0007-06
盟国家强制执行的列车耐撞性标准．考虑到列车的被动安全是所有主动安全措施失效后，保护乘员安全的最后一道防线，EN15227 标准主要针对列车本身的被动安全提出要求，从而减轻列车碰撞事故的后果．针对常见的列车碰撞事故， EN15227 标准给出了不同类型轨道车辆耐撞性的设计纲领，目前在世界范围内被许多国家采用和执行，例如中国、东南亚等一些国家． EN15227 标准（轨道车辆车体结构耐撞性要求）与 EN12663 标准［10］（轨道车辆车体结构强度要求）配合使用．
（ 2）生存空间要求在定义的列车碰撞工况下，沿车长方向任何 5m 长度范围内乘客的生存空间减少不大于 50mm 或者塑性应变不超过 10%；如果 5m 的长度范围正好靠近于车辆结构端部，则生存空间减少可以允许到 100 mm；临时乘客区（例如端部贯通道区域，属于吸能压馈区），当横向尺寸大于 250mm 时，纵向长度的减少不应超过原尺寸的 30%．端部临时乘客区生存空间要求示意图如图 1 所示．
基于欧洲标准的某出口地铁列车耐撞性分析
刘艳文，李本怀，王璐，郑育龙
（中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车系统集成工程技术研究中心，吉林长春 130062） *
摘要：针对目前国内轨道车辆碰撞安全性分析评估过程简单，片面应用 EN15227 标准，没有形成完整、系统、详细的评估方法及过程的现状，在详细解读 EN15227 耐撞性要求的基础上，以某出口海外地铁项目为例，对列车耐撞性进行研究，给出列车碰撞分析规程及耐撞性指标评估方法，并提出一种简单易行的求车辆碰撞平均减速度方法，避免了常规计算方法的繁琐性．关键词：轨道车辆；耐撞性； EN 15227； LS－DYNA 文献标识码： A DOI： 10．13291 / j．cnki．djdxac．2019．02．002

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动车组车辆耐撞性研究
动车组车辆耐撞性研究
随着交通工具技术的不断发展，高速列车已经成为现代人出行的重要选择。

其中，动车组作为高速列车的重要组成部分，其车辆的耐撞性对乘客的安全和舒适度至关重要。

为了更好地理解和改进动车组车辆的耐撞性，进行耐撞性研究成为一项重要任务。

首先，我们需要明确动车组车辆的耐撞性是指其在发生撞击或碰撞事故时对乘客的保护能力。

一方面，动车组车辆应该能够充分吸收和分散来自外部撞击的能量；另一方面，车辆内部的设计和结构也应该能够减少乘客因撞击事故而受到的伤害。

如何评估一个动车组车辆的耐撞性呢？一个常用的指标是衡量车辆抵御撞击力的能力，也即车辆的刚性。

刚性越高，车辆在发生撞击时所受到的外部力量就越少，乘客受到的伤害也就越小。

因此，提升车辆的刚性成为改进动车组车辆耐撞性的一个重要途径。

目前，车辆的刚性主要是通过加强车体结构和采用高强度材料来实现的。

例如，采用高强度钢材、铝合金等材料可以显著提高车辆的刚性，增强抗撞击能力。

除了车辆的刚性，乘客的保护设施也是影响动车组车辆耐撞性的关键因素之一。

在动车组车辆中，乘客座椅、安全带、紧急出口等设施都必须具备高度的安全性能。

乘客座椅应该能够提供良好的支撑和保护作用，避免乘客在意外撞击中受伤。

安全带的使用可以有效地固定乘客的身体，减少碰撞中的位移，降低受伤风险。

同时，紧急出口的设计和设置也应该符合乘客疏散的需要，确保在紧急情况下乘客能够迅速安全地离开车辆。

此外，动车组车辆耐撞性研究还需要考虑车体结构的抗振
动能力。

在运行过程中，车辆会受到各种外部和内部振动的影响，因此车体结构的抗振能力至关重要。

高速列车运行时的振动不仅会对乘客的舒适度产生影响，还可能引起设备和部件的疲劳和损坏。

因此，在耐撞性研究中，需要考虑车体结构的抗振性能，通过合理设计和优化结构来减小振动对车辆的影响。

总之，动车组车辆的耐撞性研究对于提高乘客的安全和舒适度具有重要意义。

在研究中，可以通过提升车辆的刚性、完善乘客保护设施和优化车体结构等方式来改进车辆的耐撞性。

同时，还需要结合实际运行情况和乘客的行为特点来不断优化和完善动车组车辆的耐撞性设计。

相信在不断的研究和实践中，动车组车辆的耐撞性将会得到进一步提升，为乘客提供更安全、舒适的出行体验
综上所述，动车组车辆的耐撞性研究对于保障乘客的安全和舒适度至关重要。

在研究中，需要注重乘客座椅、安全带和紧急出口等设施的安全性能，以提供良好的支撑和保护作用，避免乘客在意外撞击中受伤，同时确保乘客能够迅速安全地离开车辆。

此外，还需要考虑车体结构的抗振动能力，通过合理设计和优化结构来减小振动对车辆和乘客的影响。

通过不断的研究和实践，相信动车组车辆的耐撞性将会不断提升，为乘客提供更安全、舒适的出行体验。