列车碰撞研究综述
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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。
车辆碰撞安全的研究与分析第一章:引言车辆碰撞安全问题一直是人们关注的焦点。
车辆碰撞不仅会造成车辆损坏,更会对车上人员和行人造成伤害。
因此,研究和分析车辆碰撞安全的问题具有重要的意义。
本文将就车辆碰撞的概念、现状以及相关成果进行深入探讨,以期为车辆碰撞安全做出新的贡献。
第二章:车辆碰撞的概念及种类车辆碰撞是指车辆或车辆与物体或其他车辆发生非正常接触的事件。
依据碰撞的方式、道路状况及车速等不同情况,车辆碰撞大致可以分为以下几种类型:2.1 静止碰撞静止碰撞是指车辆在静止时与其他车辆或物体发生的碰撞,比如停车场内的车辆互相碰撞。
静止碰撞发生时,车辆一般有较低的速度,人员伤害程度一般为轻微或中度。
2.2 运动碰撞运动碰撞是比较常见的一种碰撞形式,是指车辆以一定速度与其他车辆或物体发生的碰撞。
如行车时车辆和车辆之间的碰撞,或车辆和路边物体的碰撞。
运动碰撞的性质较为复杂,人员伤害程度较高,容易造成严重后果。
第三章:车辆碰撞安全现状3.1 事故数量和人员伤亡情况车辆碰撞事故每年都会造成大量人员伤亡。
根据统计数据显示,2019年我国公路交通事故发生总量同比下降4.3%,死亡人数同比下降4.1%,但仍然有很大发展空间。
3.2 事故原因车辆碰撞事故的发生原因十分复杂,有驾驶员的疏忽大意、车辆技术问题及道路环境等多方面因素。
目前,我国实施了一系列措施用以降低事故发生率,比如完善交通法规、引入先进的驾驶辅助技术等等。
第四章:车辆碰撞安全研究成果4.1 车辆碰撞仿真技术随着计算机技术的飞速发展,车辆碰撞仿真技术得以广泛应用。
基于仿真技术,可以模拟车辆碰撞的过程,分析车辆碰撞图像并定量评价其路径和速度等因素,为车辆碰撞安全问题的研究提供了重要的数据支持。
4.2 高性能材料的研发现代科技材料的不断创新,极大地提高了车辆碰撞安全性能。
如高性能工程塑料,以其极高的强度、韧性等优异性能得到广泛的应用。
不仅可以减少车辆碰撞后人员的受伤,还能在一定程度上提高车辆的抗撞性能。
城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究摘要:城轨交通作为一种重要的公共交通方式,受到越来越多城市的重视和发展。
城轨车辆的安全性能对于乘客的生命安全至关重要。
本文基于城轨车辆的碰撞仿真分析及其耐撞性研究,探讨了城轨车辆碰撞事故对乘客和车辆本身的影响,分析了不同碰撞方案下车辆的力学特性,并提出了一些改善车辆耐撞性的建议。
一、引言随着城市化进程的加速,城轨交通作为一种高效、环保的交通方式,得到了越来越多城市的青睐。
然而,城轨车辆在运行中难免会发生碰撞事故,对乘客和车辆本身的安全构成威胁。
因此,研究城轨车辆的碰撞安全性以及提高车辆的耐撞性,对于确保乘客的生命安全具有重要意义。
二、城轨车辆碰撞仿真分析1. 碰撞事故的影响城轨车辆碰撞事故对乘客和车辆本身都会造成重大影响。
乘客在碰撞过程中会受到巨大的冲击力和挤压力,可能导致头部、躯干和四肢等部位的损伤。
车辆本身也会遭受严重的变形和损坏,可能导致车辆报废或需要进行大修。
因此,研究碰撞事故对乘客和车辆的影响,对于提高城轨车辆的安全性具有重要意义。
2. 碰撞仿真方法城轨车辆碰撞仿真可以通过计算机模拟碰撞过程,分析碰撞过程中车辆的力学特性。
常用的仿真方法包括有限元法和多体动力学法。
有限元法可以对车辆的结构进行细致的建模,模拟车辆在碰撞过程中的强度和变形情况。
多体动力学法则是以刚体或可变形体为研究对象,通过各部分的质量和几何特性以及碰撞力分析其运动学特征。
通过对不同碰撞方案的仿真分析,可以得出车辆在不同碰撞条件下的受力和变形情况。
三、城轨车辆耐撞性研究1. 车辆结构优化通过对不同车辆结构的仿真分析,可以得到不同结构下车辆的受力和变形情况。
进而,可以针对性地对车辆结构进行优化设计,改善车辆的耐撞性。
比如,在车辆重要部位加装抗碰撞性能较好的材料,增加车辆的受力面积,提高车辆的承载能力。
2. 缓冲装置改进城轨车辆碰撞后,除了车辆本身的结构承载外,缓冲装置的性能也会对车辆的耐撞性产生重要影响。
火车碰撞知识点归纳总结一、火车碰撞的原因1. 人为因素(1)驾驶员超速行驶、闯红灯或者不遵守交通规则;(2)驾驶员疲劳驾驶或者酒后驾驶;(3)车辆维护不当或者使用过期设备;(4)操作失误或者疏忽。
2. 技术因素(1)信号系统故障;(2)轨道或车辆设备故障;(3)通信系统故障;(4)天气条件造成的影响。
3. 管理因素(1)对驾驶员的培训、考核和监督不到位;(2)安全管理制度不健全;(3)管理者对安全问题缺乏重视。
二、火车碰撞的危害1. 人员伤亡:火车碰撞事故常常造成大量的人员伤亡,给家庭和社会带来严重的伤痛。
2. 财产损失:火车碰撞事故导致的财产损失往往十分巨大,不仅包括车辆的损坏,还有旅客和货物的损失。
3. 社会影响:火车碰撞事故会引起社会混乱,对交通秩序、车站运转、旅客出行等都会产生影响。
三、防范火车碰撞的措施1. 严格执行交通规则:包括驾驶员遵守车速限制、遵守信号灯指示、不小于安全距离等。
2. 加强技术监控:提高火车信号设备性能,加强车辆轨道设备的维护和检修,确保设备的正常运转。
3. 加强人员培训和管理:对驾驶员进行严格的培训和考核,加强对驾驶员的监督管理,提高驾驶员的安全意识和责任感。
4. 完善安全管理制度:建立健全的安全管理制度和程序,严格执行各项安全管理规定,落实责任到位。
5. 提高应急处置能力:加强火车事故的应急演练和处置能力培训,确保一旦发生事故能够及时有效地处置。
6. 加强安全宣传教育:通过各种形式的宣传教育,提高广大群众对火车行车安全的重视程度,增强公众安全意识。
综上所述,火车碰撞是一种严重的交通事故,它的发生往往伴随着严重的人员伤亡和财产损失。
为了减少火车碰撞事故的发生,必须深入了解火车碰撞的原因和防范措施,并采取切实有效的措施,保障火车行车的安全。
希望各有关部门和社会各界能够共同努力,共同维护火车行车安全,保障广大人民群众的生命财产安全。
碰撞事故研究报告1. 引言碰撞事故是道路交通中常见的交通事故类型之一。
它在不同的交通环境中发生,给交通参与者的生命财产造成了严重的危害。
为了提高交通安全性和减少碰撞事故的发生,本研究通过对碰撞事故进行详细的调查和分析,旨在找出事故发生的原因和可能的防范措施。
2. 调查方法本研究采用了以下方法对碰撞事故进行调查:•文献研究:首先,对国内外相关研究文献进行梳理,了解碰撞事故的研究现状和前沿,为后续实证研究提供理论支持。
•数据收集:其次,通过对交通事故数据库的查询和调取,收集到了大量的碰撞事故数据,包括事故发生地点、事故类型、车辆类型等。
•事故现场调查:此外,针对一些典型的碰撞事故,我们进行了现场调查,包括事故发生地点的考察、事故车辆的勘察以及事故参与者的访谈。
3. 碰撞事故类型分析基于数据收集的结果,我们将碰撞事故分为以下几个类型:•追尾事故:追尾事故是碰撞事故中最常见的类型之一,占据了事故总数的一大部分。
它通常发生在行驶速度过快、跟车距离不够的情况下,驾驶员无法及时减速避免碰撞。
•侧面碰撞事故:侧面碰撞事故主要发生在交叉口或转弯处。
当车辆未能按规定停车或遵守交通信号时,侧面碰撞事故常常会发生。
•正面碰撞事故:正面碰撞事故也是比较常见的一种事故类型。
它通常发生在车辆行驶过程中,由于错误超车、逆行、行驶方向选择错误等原因,导致车辆相互撞击。
4. 碰撞事故原因分析通过对事故数据和现场调查的分析,我们总结出了导致碰撞事故发生的主要原因:•驾驶员疏忽:驾驶员疏忽是导致碰撞事故发生的主要原因之一。
例如,驾驶员对前车的距离判断不准确,未能及时刹车避免碰撞。
•交通规则违规:交通规则的违规行为也是导致碰撞事故的重要原因。
例如,闯红灯、逆行、超速等交通违法行为都容易引发碰撞事故的发生。
•道路条件不良:道路条件不良也会增加碰撞事故的发生概率。
例如,路面湿滑、路面障碍物等都会增加车辆发生碰撞事故的风险。
5. 碰撞事故防范措施为了减少碰撞事故的发生,我们提出了以下几个防范措施:•加强驾驶员教育:加强驾驶员的安全意识和驾驶技能培训,提高驾驶员的驾驶素质,减少驾驶员疏忽导致碰撞事故的发生。
目录一事故概况 (2)二事故发生过程 (3)1、单位简介 (3)2、事故发生经过 (3)3、事故流程图 (4)三事故原因分析 (5)1事故现场图 (5)2可疑因素的排除 (6)(1)恐怖事件的排除 (6)(2)人为破坏气动制动器的排除 (6)3现场勘查与分析 (6)4直接原因与分析 (7)5间接原因与分析 (8)(1)人为失误 (8)(2)设计缺陷 (8)(3)管理缺陷 (8)四结论及建议 (10)1结论 (10)2建议 (10)参考文献 (11)附件 (12)附件1 人证问询笔录 (12)附件2 事故有关照片 (16)附件3 技术鉴定 (18)附件4警察局证明 (21)1事故概况1988年6月27日晚上,巴黎里昂站一列通勤列车在驶入巴黎里昂车站后撞向一辆停在那里的列车,这起事故造成56人死亡,57人受伤。
这起事故是当时巴黎最严重的火车车祸。
二.事故发生过程1.单位简介巴黎里昂车站是法国国铁在巴黎的七大列车始发站之一,位于巴黎市区东偏南的十二区。
包含了多种铁路运输服务和城市轨道交通服务,如巴黎地铁,区域快铁,远郊铁路,省际列车,TGV等。
里昂车站是巴黎通往法国东南各城市的铁路网起点,比如马赛、里昂等城市,同时也是开通法国首条TGV线路的车站。
就旅客人数而言(每年约有8300万人次),目前里昂车站是巴黎第三繁忙的铁路车站。
2.事故发生经过1988年,尽管D线南北互通计划即将展开,但里昂车站地下远郊车路轨仍没有向北打通,从东南方向开来的通勤列车必须在挡车器前停下。
当年6月27日,一辆双编组(8节车厢)的370吨的Z 5300列车从默伦经科贝伊埃松前往里昂车站,由于晚点,新城圣乔治以北的几个停靠站都被临时取消,列车从那里直达巴黎(如同夏季列车时刻表上所写,但并非人人都晓得)。
在下午6点36分,经过绿园车站时,有一位女乘客见拉下了车内的紧急制动扳手,列车被迫停下,该乘客随即下车离站。
列车停下后驾驶员以无线电告知控制室延误情况,驾驶员和列车长下车重新配置制动器。
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]。
列车碰撞研究综述 ———————————————————————————————— 作者: ———————————————————————————————— 日期:
ﻩ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。英国铁路管理委员会[3]提出了车辆端部吸能结构的碰撞评价标准。英国铁路公司(British Rail)曾开发出耐撞性司机室结构[3-4]。欧洲铁路研究组织于1983年成立一个技术委员会,对司机室的动态载荷进行研究,对一台英国铁路机车进行耐撞性改进,通过计算机模拟和试验相结合,取得了耐撞性设计相关参数和合理结构形式[3-4]。 法国的铁路研究机构使用非线性有限元软件Pam-crash对车辆碰撞进行模拟,参考车辆耐碰撞性结构设计理念,将非动力车两端结构设计为弱刚度的可大变形的吸能区,并采用高性能计算机对某TGV列车车辆结构进行了耐撞性优化。1993年,法国的阿尔斯通铁路集团把列车耐碰撞性设计思想应用于“欧洲某夜间列车[5]”项目,提供了高于英国铁道组织标准要求的列车,法国国有铁路对被
动安全性曾进行过大量研究工作,探究了被动碰撞安全性设计的基木原理,详细研究了列车发生碰撞时的物理现象。 德国汉诺威大学与西门子公司合作对城市轻轨车辆结构的耐碰撞性能进行过研究。庞巴迪公司运输部下属德国机车车辆制造企业制造的防碰撞城市轻轨列车中,装备了与汽车类似的安全气囊装置,并在列车控制台上添加软垫,以达到在碰撞发生时保护驾驶员的目的。为了满足北美国家对乘客、司机进行被动安全性保护的强制要求,位于美国Missouri的西门子科研中心对Portland某列车车辆以35km/h撞击刚性墙的方式开展非线性有限元数值仿真。西门子交通技术集团已成功研发了多种铁道车辆的被动安全技术解决方案,并对碰撞能量吸收区与车体结构分别制造进行集成,采用易于更换的能量吸收模块化设计等不同方案进行论述[6-9]德国已在城市轻轨车辆、ICE第三代列车上全面采用了耐冲击车体结构技术。 20世纪90年代,美国联邦铁路局(FRA)进行了大量列车碰撞研究[10-14],早在1997年美国就建立了有关列车碰撞的安全规范,从1999年开始,在科罗拉多的美国交通运输技术中心开展了多次整车碰撞试验,重点研究了单节车辆与刚性墙、机车与机车、机车与车辆、车辆与车辆、列车对列车的碰撞,以及列车发生碰撞后乘客的二次碰撞特性,他们对比分析了无安全带和有安全带时乘客与车内设备二次碰撞损伤情况,研究表明有腰部和肩部安全带束缚的情况下,乘客的安全系数会明显提高,所以他们建议在列车座椅上加装安全带[15-16]。 J.M.Karina 通过 Adams 软件建立了列车碰撞三维动力学模型,将模拟结果与 2006 年 3 月进行的两列车碰撞试验进行对比,两者基本一致[17]。 1991 到 2004 年,欧盟和国际铁路联盟发起了 TRAINCOL、SAFETRAIN、SAFETRAM 等项目,对铁路列车和有轨电车的耐撞性设计方法,列车内部设备的被动安全性等方面进行了深入的研究与试验验证[18]。 2001 年完成的 SAFETRAIN项目,通过以往对欧洲列车结构的碰撞特性的分析,确定各节车辆端部防碰撞性设计的力学参数。基于力学参数建立了满足碰撞特征的一维动力学模型,运用优化设计方法,确定了列车前端高能端与中间部分低能端吸能结构的理论特性曲线。通过计算机仿真技术,对头车端部结构及中间车吸能结构进行有限元模拟,确定了列车吸能结构的最终设计方案。另外还采用二维模型研究了在碰撞时列车防爬装置出现的垂直角运动和载荷。为验证研究结果的可靠性[19]。 2001 年 7 月开始的 SAFETRAM 项目针对地铁车辆及有轨电车进行的耐撞性进行研究,通过车体之间添加抗碰撞的吸能结构,来减小冲击力并延长冲击持续时间,以减轻碰撞对乘客和列车车体造成的伤害。为了获得不同情形下的列车碰撞性能以及吸能结构优化后的压溃特性,采用了多体动力学的方法对列车的防撞性进行模拟仿真。依据研究的结果,对铝合金和钢结构司机室模块进行了耐撞性设计。为了验证仿真计算结果,2003 年在波兰的日米格鲁德(Zmigrod)试验中心对轨道列车吸能模块进行了实物碰撞实验。Safetram 项目审查了各种车内布局,并将在其最终报告中提出一套安全改进建议,这些改进将通过建立动力学模型和滑行试验来评估规定碰撞情景下出现的损伤 [20]。 2.2、国内研究现状 国内对列车耐撞性的研究起步比较晚。20 世纪 90 年代,国内还只有一些对西方国家列车被动安全技术的介绍文献。进入 21 世纪,随着国内铁路交通建设迎来跨越式发展,轨道客车研究院所与相关院校相继开展了列车碰撞安全技术的研究。目前,国内列车被动安全技术的研究基本使用计算机仿真的方式,研究成果尚需实车碰撞试验的验证。 2001 年,中南大学的田红旗教授提出了列车车体耐撞结构的新设计方法,将结构按前、中、后三种不同纵向刚度设置,前后两部分为刚度较弱的压溃吸能结构,中间部分具有较强的刚度,以确保乘客区域必要的生存空间[21]。随后的几年里,中南大学列车安全实验室的田红旗,高广军,姚松等人,陆续发表了在列车吸能元件的数值仿真,耐撞性车体的设计与仿真以及整列轻轨列车的等效简化模型的吸能部件碰撞仿真分析等方面的研究成果[22-23]。 2001 年,大连铁道学院(现在的大连交通大学)谢素明教授应用著名的非线性有限元软件 LS-DYNA,对 CRH3 型高速列车的车体进行了碰撞模拟,并提出了具体的改进措施[24]。2007 年,谢素明,陈秉智等人通过将 ANSYS /LS -DYNA和多学科优化软件 ISIGHT 结合起来方法,实现了车辆吸能部件的优化设计[25]。 2001 年,同济大学的李健、沈刚对对某国外铁路车辆防碰撞装置进行了动力学计算,研究耐撞性车辆设计方法和吸能装置的力学特性,利用ADAMS软件,进行了碰撞动力学仿真计算,对计算结果进行了分析与评价[26]。 中国铁道科学研究院机车车辆研究所利用PAM-CRASH进行列车碰撞仿真研究。刘金朝、王成国等对薄壁金属圆管的轴向压溃以及列车铝合金材料进行了耐撞性数值模拟还对我国25B型铁路客车和部分城市轨道列车开展过碰撞大变形数值仿真以及乘员二次碰撞研究;与天津滨海快速交通发展有限公司合作,对天津城市轨道车辆的头车多级吸能装置及其布置进行仿真研究,取得了一定的研究成果[27-31]。 2003 年,同济大学的赵洪伦教授与王文斌博士采用最新的耐撞性设计思路对轨道车辆进行了车体端部吸能结构的改进设计以及碰撞模拟仿真,验证了通过车钩、防爬器和车端压溃管三级吸能装置进行车体结构设计的有效性[32]。2005年,进一步对轨道车辆乘员二次碰撞伤害进行了研究,显示同向布置、合适的座椅间距以及较小的冲击加速度,能减小碰撞对列车乘员造成的伤害[33]。2011年,王文斌博士提出了基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略。通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力与位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真,实现对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估[34]。 2011 年,中南大学的谢卓君,基于列车车钩及前端压溃区域的研究,建立了列车多体碰撞的模型,模拟了列车碰撞过程的动态响应[35]。 2004 年,铁道科学研究院的刘金朝、王成国研究员通过 PAM-CRASH 软件开展了铁道客车大变形碰撞仿真研究,提出了列车车辆设计的改进意见[36]。在此基础上,中国农业大学的房加志博士对牵引梁的吸能特性运用响应面的方法进行了优化,对提高列车被动安全性具有重要的意义[37-38]。 西南交通大学的肖守讷教授等人对地铁列车和高速动车组碰撞及其压溃装置进行了仿真研究,在吸能装置的优化及乘客二次碰撞安全性上取得了大量的成果[39-40]。
3、结论 轨道交通是国家综合运输体系中不可或缺的运输形式之一,对社会经济的发展起着十分重要的作用。随着轨道交通技术的发展以及人们安全意识的提高,轨道交通的安全性以及高速列车的耐碰撞性越来越受到社会的关注和重视。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。
参考文献