基于坐姿假人的地铁乘员二次碰撞损伤影响分析

针对地铁车厢中坐姿乘员的二次碰撞损伤问题,以乘员不同约束状态、坐姿、乘员人数为变量建立坐姿假人碰撞仿真场景。以AV/ST9001标准中加速度测试载荷为边界条件实现仿真计算,获得假人的姿态响应历程数据。建立假人响应物理参数与损伤等级对应关系的评估条件,包括头部HIC值、胸部3ms加速度与AIS损伤等级关系以及胫骨指数。仿真结果分析与损伤预估表明:坐姿乘员在碰撞事故中可能受到头部脑震荡,颅骨骨折,胸部肋骨骨折,腿部挫伤,骨折等不同程度伤害。座椅侧挡板对假人的姿态响应幅度有显著的影响,座椅及其附件的形状、材料等可作为可变设计参数以期降低乘员损伤;乘员人数会显著增加二次碰撞复杂度及损伤程度,是乘员损伤不利因素之一。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

动车组行李架耐撞性分析及优化设计

现有列车行李架仅考虑静载荷要求,为了提升动车组列车行李架耐撞性,降低碰撞事故中乘员二次损伤的风险,开展250 km/h标准动车组列车行李架的碰撞特性研究和耐撞性优化设计。首先,基于LS-DYNA显式非线性有限元程序,建立动车组列车行李架有限元模型,仿真分析现有动车组列车行李架结构碰撞响应;其次,采用加宽安装座并在行李架端部加装蜂窝吸能结构和调整螺栓预紧力的方法对行李架耐撞性进行设计,对改进后行李架的碰撞响应进行参数分析;最后,以螺栓预紧力、蜂窝吸能结构压缩强度和托架拉杆厚度作为设计变量,以比吸能、位移和冲击峰值力作为设计目标,采用优化拉丁超立方试验设计获取样本空间,构建设计变量和设计目标的响应面近似模型,选用NSGA-II遗传算法对行李架进行耐撞性多目标优化设计。研究结果表明：现有动车组行李架结构碰撞后安装螺栓失效,行李和行李架掉落,存在对乘员造成损伤的风险;改进后的行李架在碰撞时沿安装座滑动并压缩蜂窝吸能结构,通过行李架与安装座的摩擦和蜂窝材料塑性变形耗散行李碰撞动能,行李未发生掉落;多目标优化设计后得到行李架耐撞性Pareto前沿,行李架在平衡解处具有更优异的耐撞性能,且优化与仿真...     

碰撞事故车辆车体结构破坏分析

针对2015年3月25日发生在北京的城市轨道交通车辆碰撞事故,通过对事故车辆车体的结构破坏进行调查,拼接还原事故车厢的最终状态。车体结构破坏调查分析的研究结果表明：在复杂事故地形和钩缓系统引导的共同作用下,各节车厢发生了一系列相互错位的碰撞。事故车辆车体结构破坏的位置主要集中在驾驶室框架、底架、侧墙和端墙等模块连接处。由于驾驶室框架与底架连接处的失效,在与河道接触碰撞过程中,驾驶室内部空间被入侵约50 cm。第二节车厢是事故中变形破坏最严重的车厢,其紧邻头车的I端位纵向压缩量约为30 cm、垂向变形约为10 cm;与第三节车碰撞的II端位纵向压缩量约为40 cm,并在侧墙出现长约28 cm的裂纹。事故中涉及的全自动车钩和半永久车钩部分压溃,起到了一定的吸能作用。     

新型高速动车组碰撞仿真分析

高速列车在运行过程中一旦发生碰撞事故，不但会损坏车辆结构，而且还会严重威胁乘客的生命安全。因此，高速列车的被动安全性越来越受到各主机厂的重视。对高速列车进行耐撞性能研究并设计吸能结构，能够有效降低高速列车在意外碰撞事故中的受损程度，同时还可以有效保护司乘人员的安全。文章以时速400 km动车组为研究对象，基于被动安全的设计思路，按照标准EN 15227:2008+A1:2010对C-Ⅰ类型的碰撞描述进行了耐碰撞仿真计算与分析，评估了其防碰撞性能，并结合计算结果给出了改进建议。     

高速磁浮列车碰撞动力性能仿真分析

以高速磁浮列车为例,采用动力显式有限元软件LS-DYNA,模拟端车、中间车三维模型撞击刚性墙,得到单节车撞击特性仿真曲线;选定速度为12 m/s磁浮列车与10t公路汽车(静止)发生迎面碰撞作为碰撞场景,基于多体系统动力学理论,对整列车一维模型做数值仿真,以分析磁浮列车撞击动力性能.仿真结果表明:在此碰撞场景中,中部载人区有足够的安全生存空间,且每节车的加速度峰值小于旅客颈部损伤的阀值,乘客不会出现严重伤亡情况.     

基于工业级安全的轨道交通屏蔽门探测系统的设计

1 轨道交通屏蔽门探测系统应用的意义 轨道交通屏蔽门在关门过程中存在对乘客伤害的风险.为避免对乘客的伤害,CJ/T 236-2006《城市轨道交通站台屏蔽门》规定:完成关门过程的时间为3～4 s;阻止滑动门关闭的力小于等于150 N;每扇滑动门关门的最后100 mm行程最大动能不超过1J.因此,屏蔽门供应商会将屏蔽门关门的力设置为不超过150N.当关门受阻时,门操作机构能感受障碍物存在并释放关门力,门停顿若干秒后再重新关门,如果重复关门3次仍不能关闭,屏蔽门停止动作等待处理,并对障碍进行声光报警.这虽然能有效减少屏蔽门关门夹人的风险,但仍然避免不了由于屏蔽门对乘客造成伤害风险.这个风险主要来自于屏蔽门和列车之间的间隙.过大的间隙增加了乘客被困在车厢和屏蔽门之间的可能性.2007年7月15日上海就发生过一起乘客被困于屏蔽门和车厢之间,乘客被挤压坠落死亡的事件.     

正面斜碰撞下列车脱轨行为与机理研究

随着列车提速和高速化发展,列车运行安全性和可靠性保障要求愈发受到关注和重视。尽管列车具有一系列主动安全保障措施,但如果发生意外碰撞脱轨事故,将造成灾难性后果和巨大经济损失。为进一步揭示列车碰撞脱轨机理、提升列车碰撞被动安全性能,建立包含车体、转向架、悬挂系统及缓冲吸能装置的三编组列车碰撞有限元模型,考虑材料、几何和接触等典型的碰撞动力学非线性特征,仿真模拟正面斜碰刚性墙引起的车体结构动态响应与列车脱轨行为,讨论列车碰撞速度(36,50和72 km/h)、碰撞角度(30°～65°)和轮轨摩擦因数(0.1,0.2,0.3,0.4)等关键参量对列车碰撞脱轨行为的影响规律与机理。研究结果表明,车体头部界面碰撞力通过悬挂系统传递至轮对,引起轮轨纵向、横向和垂向接触力剧烈振荡,导致头车前、后转向架轮对均以爬轨/侧滚组合的形式脱离轨道,且轮轨横向力随着列车碰撞速度的增大显著增加;头车碰撞界面横向力随着碰撞角度的增大呈现先增大后减小的趋势,而纵向及垂向界面碰撞力均随着碰撞角度的增大而增大;较高的轮轨摩擦因数容易引起列车碰撞过程中车轮跳轨,但会抑制车轮爬轨行为。研究结果可为列车碰撞被动安全设计与脱轨防护...     

列车脱轨撞击U型梁动力仿真模拟及损伤分析

研究目的:城市轨道交通U型梁在极端状况下会受到列车脱轨施加的侧向撞击作用,从而导致结构损伤破坏,威胁行车安全。本文采用显式动力有限元软件建立列车-U型梁碰撞模型,对碰撞全过程进行仿真分析,探讨两者之间的碰撞作用机理,并将计算结果与相关规范报告进行对比,最后分析U型梁的碰撞损伤模式。研究结论:(1)根据列车-U型梁接触状态可将碰撞过程分为脱轨后自由运动、初始碰撞接触和后继碰撞接触三个阶段;(2)各个工况中列车的纵、横向碰撞力峰值均小于UIC规范建议值,横向碰撞力基本满足ACI报告建议值,列车减速加速度均接近或超过9.8 m/s2,大于ACI规范中建议的列车减速加速度值0.5g;(3)碰撞过程中车体动能绝大部分以摩擦形式耗散,初始动能较大的列车在单位时间内摩擦耗能较多,但其亦需更长接触摩擦过程使其停止;(4)列车减速过程中加速度越大,对于结构的损伤也就越严重,U型梁的碰撞损伤主要表现为翼缘混凝土剥落,腹板产生塑性应变,但结构整体未发生破坏;(5)本研究成果可为新建U型梁结构的防撞设计以及既有结构的防护措施制定提供参考。     

临界碰撞速度下的编组列车耐撞性研究

为了验证车辆在碰撞临界速度下的耐撞性,基于EN 15227-2008标准,对某编组列车进行碰撞仿真分析.碰撞速度设置为临界速度42 km/h,分为固定编组和重联编组2个工况.模型中考虑了钩缓装置和吸能装置的力学特性,通过车辆在碰撞过程中的速度、加速度、车体变形、能量变化等指标分析来验证车辆的耐撞性,并对2种编组形式的碰...     

基于阻抗分析的铁路车网耦合系统低频振荡研究

针对国内电气化铁路频繁发生低频振荡现象并造成机车牵引闭锁、供电系统保护跳闸等事故,围绕机车—供电网(车网)低频振荡的产生机理、影响因素进行理论与仿真分析,推导得到了车网阻抗模型。采用阻抗比稳定性判据,分析了机车数量、供电网等效阻抗和机车整流器控制参数等对车网系统低频振荡现象的影响规律。利用详细的车网时域仿真模型,验证了频域阻抗模型分析所得结论,为更好地抑制车网系统低频振荡现象提供了参考依据。     

货运保险"保险代位求偿权"案例评析与启示

案情介绍 2007年2月1日,A物流公司(以下简称"A公司")与B设备公司(以下简称"B公司")签订长期运输合同.双方约定,A公司承运B公司货物,并保证货物安全,在运输中发生丢失或损坏,均按合同赔偿.2007年6月21日,B公司委托A公司发往广州一批货物,采用木箱包装,A公司为履行运输合同又委托另一家C物流公司(以下简称"C公司")实际运输该批货物.几天后,货物运输至广东境内高速公路上时,突然发生火灾,货物烧毁.经交警部门现场勘查和调查取证认定,未发现有碰撞车辆、碰撞路障或碰撞道路设施的痕迹,起火原因待查.消防部门认定,火灾造成车辆、货物烧毁,起火原因不明.事故发生后,保险公司依据货物运输保险向B公司支付货物损失保险赔偿金后,向A公司行使保险代位求偿权,起诉至法院.法院经审理认为,保险公司提交的货物运输保险单既没有落款日期,也没有明确记载承保货物内容,不能证明其保险标的正是A公司承运、发生损失的货物.另外,A公司为B公司承运货物,在途中发生火灾造成货物损失,但现有证据并不足以证明造成货物损失的起火原因,不能证明保险事故的发生系A公司对保险标的的损害而造成的.因此,对保险公司主张保险代位求偿权的诉讼请求,法院不予支持.     

有轨电车防爬吸能装置斜向撞击障碍物仿真分析

有轨电车在近些年因其诸多优点在众多城市得以兴建和运营，但因无独立路权等原因，有轨电车易与社会车辆等障碍物发生碰撞，斜向撞击即是典型的一种碰撞场景。防爬吸能装置能够吸收有轨电车碰撞的能量，对降低财产损失和人员伤亡具有重要现实意义。文章针对有轨电车防爬吸能装置斜向撞击障碍物试验实施难度大的问题，根据欧盟标准EN 15227:2008+A1:2010中对C-Ⅳ车辆碰撞场景3的要求，采用非线性显式动力学方法，利用通用有限元分析软件对有轨电车防爬吸能装置斜向撞击3 t可移动障碍物过程中的整体变形、吸能特性以及局部塑性应变进行了仿真分析。分析结果表明，该防爬吸能装置能够有效吸收碰撞能量，其弹性和塑性吸能最大位移均在设计行程范围内，防爬梁无局部断裂并脱落的风险，且变形后未与车体主结构发生干涉。因此，配置该防爬吸能装置的有轨电车能够满足EN 15227:2008+A1:2010中对C-Ⅳ类车辆碰撞场景3的吸能需求。     

地铁工程事故案例库建立与风险评估研究

收集20多年来国内地铁工程施工累计的2 000余项事故案例及对应的经济损失数据,建立迄今地铁工程建设领域数量最多的事故案例数据库,且可持续进行数据的更新。利用事故案例及经济损失数据库,建立定量化的风险等级标准和事故统计分析、预测、风险估计计算模型,从而可根据工程所在的区域、工法、作业类型等条件,定量化估计发生某种类型事故的概率、经济损失和风险水平,有效地解决了地铁工程项目定量化安全风险评估和工程保险行业确定风险损失率的难题。研发基于工程事故案例的定量化安全风险评估系统,可按地区、城市、线路、工法、事故类型等条件查询发生某类事故的情况资料、发生的频率、经济损失等信息,实现统计分析、推演预测和定量风险估计等功能,并在全国20多个在建地铁城市的工程安全风险评估和保险项目中得到应用。