基于拟人仿真试验的列车事故乘员损伤预测方法及应用

针对列车碰撞事故中卧铺车厢乘员损伤分析和预测问题,依据25T型硬卧、软卧车厢内部结构布置特点建立以坐姿、卧姿假人模型为基础的典型碰撞场景有限元模型。以标准载荷为边界条件进行仿真计算,获得假人姿态响应、头部和胸部加速度、腿部受力碰撞历程仿真数据,参考汽车碰撞损伤标准评估乘员头、胸、腿部损伤。仿真分析结果表明:硬卧车厢中坐姿乘员的头部在碰撞事故中与中铺床棱发生两次碰撞并造成致命伤害,下铺卧姿乘员头部直接和餐桌发生碰撞并造成严重损伤;软卧车厢中上铺乘员有从上铺跌落并产生致命伤害的可能性。可通过改进卧铺车厢中与乘员接触结构的形状和材料或增加防护装置等方式降低乘员损伤的可能性。     

地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测

地铁车辆中站姿乘员的复杂状态是造成难以预测碰撞损伤的主要因素之一。本文针对站姿假人约束状态、站立方向进行定义与分类,以特定碰撞场景(25km/h两车对撞)下已实现的车体碰撞过程仿真结果为边界条件,建立特定场景下假人损伤评估方法与相关参数阈值定义;获得基于假人的姿态响应、头部加速度、胸部加速度以及腿部受力碰撞时间历程仿真数据。损伤预测表明:站姿乘员在地铁碰撞事故中受到伤害的部位主要集中在头部、颈部和胸部,可能导致乘客脑震荡,颅骨骨折,肋骨骨折等。扶手提供的保护有限。乘员站立方向与损伤程度之间无显著规律,假人碰撞响应的力学参数最大值可作为结构设计与预测的依据。     

含假人模型的跨坐式单轨车辆碰撞安全仿真分析

以跨坐式单轨车辆为例,开展了含假人模型的跨坐式单轨车辆碰撞仿真有限元建模;并对其在一定初速度下与固定刚性墙的正面碰撞过程进行计算机仿真分析,验证了车体的耐撞性能.同时,得出了碰撞过程中乘员的响应程度与伤害程度,即:假人头部HIC值为562 mm,胸部压缩量为38mm,人体损伤低于损伤标准,车辆结构安全性也符合要求.     

轨道车辆乘员二次碰撞伤害的研究

结合我国铁道车辆客室设施与布置,参考欧洲和美国的轨道车辆乘员伤害仿真、试验和评价标准,采用Madymo HybridⅢ 50百分位假人对轨道列车碰撞事故中乘员二次碰撞的过程进行了计算机仿真和伤害分析,比较了不同客室布置方式、不同接触刚度、不同的座椅间距等对乘员伤害的影响.研究表明,同向布置、合适的座椅靠背刚度和座椅间距能减小乘员的HIC值和碰撞的相对速度,从而减小乘员伤害.客室的内装材料也应从被动安全防护的角度加以考虑.     

列车驾驶员工作空间布局鲁棒性优化设计

为研究驾驶员二次碰撞损伤程度,优化驾驶员工作空间布局,减小驾驶员碰撞损伤,建立列车控制台—座椅—假人耦合碰撞动力学模型,针对驾驶员工作空间结构进行鲁棒性优化设计。研究结果表明:驾驶员头部加速度、胸部压缩量、大腿力指标和小腿指标超出了人体耐受极限值;控制台与座椅水平距离(变量A)、控制台与膝垫水平距离(变量B)和控制台截面厚度(变量C)对驾驶员损伤程度影响较大;设计变量A,B和C的鲁棒性优化结果分别为369.8,382.4和152.1 mm,优化后驾驶员各项损伤指标都相应减小,且满足人体耐受限值;鲁棒性优化设计能降低目标响应波动σ,提高设计的可靠性。     

减轻乘员二次碰撞损伤的列车铝蜂窝吸能桌耐撞性研究

为提高我国列车的被动安全性,设计一种蜂窝蒙皮夹层结构吸能桌,能够有效降低列车碰撞时乘客与列车固定桌的碰撞损伤。采用全尺寸法建立蜂窝结构全尺寸有限元模型,用准静态试验和动态冲击试验验证蜂窝全尺寸模型有效性,然后使用Hypermesh建立蜂窝夹层结构吸能桌的数值仿真模型,先后验证了吸能桌的承载强度和被动安全防护性能。垂纵向承载强度校核结果表明,吸能桌在垂纵向均布载荷作用下产生很小的永久塑性变形,承载强度满足GM/RT 2100 issue 5等标准要求;标准50th混Ⅲ男性假人与现有餐桌和吸能桌的滑台碰撞仿真结果表明,吸能桌相比现有桌能够明显改善乘员的运动姿态,有效地降低乘员的碰撞损伤。然后,探究了蜂窝夹层结构的蜂窝胞元厚度t1和蒙皮厚度t2对假人撞击力F和胸部压缩量THCC的影响情况,结果表明当胞元壁厚和蒙皮厚度变化时,吸能桌对假人防护效果先是变好,然后变差,胞元壁厚的影响程度较蒙皮厚度大。最后对不同厚度参数组合下假人损伤进行综合评价,结果显示t1和t2分别为0.10 mm和0.22 mm时损伤综合评价最优。     

有轨电车侧面碰撞乘员保护设计研究

为研究侧面碰撞中有轨电车耐碰撞性及乘员保护能力,建立了带假人的某5节编组100%低地板有轨电车及某6120型大客车有限元模型,设计了大客车以30 km/h速度侧面90°撞击静止在直线轨道上有轨电车悬浮模块的碰撞场景,使用LS-DYNA显式动力学软件模拟整个碰撞过程。研究结果表明,原结构有轨电车悬浮模块侧墙在碰撞力的作用下产生塑性变形侵入生存空间,被撞击侧座椅缺乏对乘员的保护限制作用,在撞击力的作用下乘员易飞出,同时惯性作用易使颈部产生挥鞭损伤。通过设计侧墙嵌入防撞杆,设置座椅侧墙分离,增加头枕和安全带等措施能提高侧墙耐碰撞性并有效改善乘员损伤指标,保护侧面碰撞中乘员安全。     

车辆乘员碰撞安全防护研究

结合我国车辆客室设施与布置,参考国外车辆乘员伤害标准,采用假人时轨道列车碰撞事故中乘员二次碰撞的过程进行了计算机仿真和伤害分析,并研究和比较了3种客室内部桌椅的布置方式对乘员安全的影响,最后提出了碰撞事故中乘员安全防护的建议。     

轨道卧铺客车乘员二次碰撞安全性研究

针对轨道卧铺客车包厢结构复杂、乘员二次碰撞具有多样化且国内鲜有相关研究文献的现状,以某型卧铺客车为研究对象,基于2个典型碰撞工况对车体结构的耐撞性进行了验证,同时研究了乘员二次碰撞安全性.通过详细建立卧铺车厢结构,将客车一次碰撞“加速度-时间”响应曲线作为输入,对不同位置、不同姿态、不同性别乘员的二次碰撞安全性进行了研究.研究结果为卧铺车厢结构设计及改进提供了理论依据.     

铁道客车大变形碰撞仿真研究

利用数值仿真技术对铁道客车进行大变形碰撞研究。通过设置不同部分壳体单元的不同厚度,巧妙地处理了车体钢骨架与车体侧墙板及其他各种板件的焊接关系。根据仿真结果分析车身主要吸能部件的变形规律,改进牵引缓冲梁的结构,提高其吸收能量的性能。建立车与车的正撞模型,计算表明初速度相对大的车可能爬到初速度相对小的车上。建立斜角碰撞模型,指出为了减少列车脱轨后的严重伤害,应加强铁道安全护栏的研究。假人模型中的有关头部伤害指标和大腿伤害指标的计算结果表明,列车碰撞及其乘员二次碰撞是导致乘客伤害的关键原因。利用PAM CRASH的并行处理技术,进行了600万自由度有限元模型的25B铁道客车之间的碰撞分析。     

桥上无砟轨道结构形式对无缝道岔的影响分析

介绍桥上无缝道岔轨下基础“门”形筋混凝土道床、带限凸台道床板、底座纵连式道岔板5种无砟轨道结构。建立桥上3种无砟轨道结构的无缝道岔模型,提出计算参数,分析3种无砟轨道结构对桥上无缝道岔受力和变形影响,并进行计算。计算结果表明,桥上底座纵连式无砟轨道结构无缝道岔与桥梁的纵向相互作用力较小,是一种受力较为合理的结构形式。     

基于贝叶斯网络的驼峰超速连挂事故分析

针对驼峰超速连挂事故进行分析。分析对事故有重要影响的线路、调速设备和车辆等因素,考虑到贝叶斯网络能较好解决不确定性问题以及可以双向推理的特点,建立驼峰超速连挂事故树,并将其转化成贝叶斯网络,计算顶上事件的发生概率以及基本事件的后验概率。结果表明,超速连挂事故的主要影响因素为线路纵断面、调速设备制动能力以及新型重载车辆三方面。进一步考虑新型重载车辆的共因失效问题,建立贝叶斯共因失效混合网络,计算并分析新型重载车辆对超速连挂事故的影响程度以及对既有驼峰的适应性。     

基于轮廓特征拐点的遮挡车辆分离方法研究

遮挡是智能交通系统中车辆检测、跟踪和识别时较难解决的问题之一.本文主要针对智能交通系统中车辆之间的遮挡,以车辆常用的矩形模板为先验知识,首先对存在车辆遮挡的连通区域提取边缘轮廓,然后获取轮廓上的4类特征拐点,最后采用本文提出的基于轮廓特征拐点的车辆分离算法,将相互遮挡的车辆分离开来,便于后续对车辆的跟踪、匹配等处理.实验结果表明,本文提出的算法具有有效性、可行性和良好的应用前景.     

我国铁路客车空调研究领域急需引入人工神经网络

分析了我国铁路客车空调存在的问题和人工神经网络（ANN）在系统仿真、负荷预测、能量管理、故障诊断、系统辨识控制等方面的优势，综述了ANN在暖通空调（HVAC）中的应用及发展状况，阐述了我国铁路客车空调研究领域引入ANN的必要性和紧迫性。     

电力机车防寒设计探讨

分析我国高寒地区机车的运用状况,指出电力机车在低温环境下所面临的问题,并从机车的低温试验、关键部件、相关材料以及防寒加热等方面,提出电力机车防寒设计的技术措施。     

日本上越新干线列车脱轨事故探究

日本新县中越地区于2004年10月23日发生里氏6.8级浅层直下型地震,地震引起线路剧烈横向晃动和上下起伏震动,导致列车脱轨。在新干线沿线加大地震早期检测预报系统布设密度,研究新的地震波检测方法以及地震预报技术和装置。研究和试验L型防脱轨护轮轨,并对鱼尾板进行加厚改造。在转向架上安装振动加速度检测仪,提高制动反应速度。在转向架轴箱下面安装反L型车辆导向装置,车辆脱轨后,导向装置会钩住钢轨,防止车辆过远偏离轨道溜逸。用厚钢板包覆桥墩、向桥裂缝灌注树脂和用碳纤维布等方法对桥梁进行加固。通过对列车脱轨事故分析和采取的对策,为我国铁路建设提供参考和借鉴。     

隧道地质超前预报方法的探讨和研究

研究目的:通过隧道地质超前预报,掌握掌子面前方地质信息,为施工单位优化施工方案、安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期等提供依据,为预防隧道塌方、突水、突泥、突气等可能形成的灾害性等事故及时提供信息,具有重大的社会效益和经济效益。研究方法:本文以作者在八盘岭隧道和长梁山隧道地质超前预报的亲身经历为背景,着重介绍了隧道地质超前预报在我国铁路、公路、城市轨道交通等工程的长大隧道施工中的重要作用和研究的重大意义。研究结果:本文系统地分析和归纳总结了隧道地质超前预报的前期准备工作、地质超前预报目的及内容、预报的各种方法、预报成果的输出形式和方式、预报时间安排和过程、探讨和研究的结论等,侧重介绍了地质超前预报的各种方法。研究结论:地质超前预报是隧道施工的一个重要环节,应纳入施工工序,可以指导施工,为隧道施工提供科学依据。     

基于能量原理的弹性地基梁底面摩阻效应分析

针对Winkler地基模型不能考虑梁与地基底面摩阻效应的不足,在地基与梁底接触面上引入一系列各自独立的水平弹簧,假定弹簧反力即切向摩阻力与梁底和地基间的切向相对位移成正比,从能量角度出发,基于最小势能原理,建立考虑底面摩阻效应的弹性地基梁能量方程,并引入位移形函数进行求解,导出对称载荷条件下考虑切向摩阻力作用时地基梁位移及内力解答。最后通过地基梁计算实例分析,验证该解答的正确性和合理性,并对相关计算参数进行深入探讨。计算结果表明:切向摩阻力沿梁长呈非线性分布,其对地基梁挠度及弯矩计算的影响较大,而对剪力的影响并不强烈。     

浙赣线CTC运用探讨

本文结合浙赣线CTC系统的建设实际,提出了在繁忙干线中列车运行控制和调车运行控制的冲突问题,CTC区段与非CTC区段的衔接问题,阐述了解决并进一步改进的方案。     

WDM网络上光区分服务DOS模型的分析

为了满足城域网环境中高速增长的互联网流量，必须利用DWDM提供的空前带宽资源，同时必须使DWDM网络优化以至于提供IP QoS能力。传统的SDH／SONET光网络是具有高速容量和低时延，微小错误率的传输管道，在现有传送网QoS方面作出了贡献。但单个分组或汇聚的流量在光域上Gbit速率下不能被跟踪和控制。当IP成为具有支配数据传输的选择时，就必须设计QoS模型来处理某些实时业务的应用。