耐冲击地铁车辆设计及整车碰撞研究

针对地铁车辆自身特点进行耐冲击地铁车辆吸能结构设计,提出了耐冲击地铁车辆设计理念,将该地铁头车在撞击过程中的能量吸收过程设计为4级:第1级为车钩缓冲装置缓冲器,第2级为缓冲装置中的压渍变形管,第3级为车钩剪切螺栓,第4级为位于头车前端底架的吸能结构和防爬器等可变形结构.并对地铁中耐冲击车体进行了研究,在车体结构中于指定部位设计大塑性变形结构,即设置专用吸能结构;建立了该地铁头车的车体碰撞模型,进行了各碰撞工况的数值仿真.研究结果表明:在撞击过程中吸能结构从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,车体客室仅发生弹性变形,大部分冲击动能(超过80%)转化为吸能结构的塑性变形,表明该车具有很好的耐冲击效果.     

铝合金地铁车辆边梁悬挂平台研究

文章介绍了自主化研制的铝合金地铁车辆边梁悬挂平台研究的过程、边梁悬挂参数的确定、边梁悬挂车辆平台底架设备的安装结构,为该平台在车辆设计中的应用提供设计依据,同时为该平台后续升级优化提供参考。     

地铁车辆底架前端传力路径及结构优化方法

根据力流路径分配最优原则设计出不同的底架前端吸能区结构布置方案;基于Beam梁单元简化的有限元模型进行仿真计算,比选得到最优的传力路径方案;对该最优传力路径方案进行实体化建模,以设计方案仿真计算得到的关键参数作为目标,设计出2种不同构型的承载式吸能结构;对整个底架前端结构进行参数优化,对优化前后的底架前端结构进行碰撞仿真计算对比分析。研究结果表明:优化后的底架前端结构能够满足能量吸收的约束条件,并且碰撞过程响应稳定。     

地铁车辆车下设备谱系化安装结构研究

提出了地铁车辆车下设备的安装设计原则和注意事项。分析了地铁车辆不同车体材质的车下设备谱系化安装方式,并针对底架边梁和主横梁托装设备的结构进行了强度仿真计算。通过仿真计算验证了设计结构的合理性和可靠性。     

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。     

城轨车辆司机室端部主吸能结构优化设计

为了提高城轨车辆司机室端部主吸能结构的吸能性能,采用仿真分析的方法对底架端梁和吸能结构的板材厚度进行了优化设计。考虑优化部位对吸能量的影响,建立某城轨车辆司机室车与司机室车以相对速度25 km/h的正撞模型,通过碰撞分析计算得到了结构优化前后的吸能量及车体不发生压溃的最大撞击速度。研究结果表明:提高底架端梁结构的刚度,减小主吸能结构的板材厚度能够满足司机室端部吸能系统的顺序可控变形规律,其吸能性能也得到提升,为主吸能结构的优化设计提供了理论参考。     

中间车端部结构压缩性能评价

当运行的列车与障碍物相撞时，通常来说，头车和中间车都会受到可能损坏端部结构的冲击。由于车体底架的强度高于车辆其他部件的强度，因此，就意味着两相邻车辆底架在同一高度碰撞和一辆车底架跨骑在另一辆车底架上2种情况车体的变形模式是明显不同的。因此，在讨论碰撞中列车的安全特性时，弄清楚列车中中间车端部结构的碰撞性能就显得尤为重要。     

新型钢轨打磨车车体局部结构优化分析

根据新型钢轨打磨车车体结构设计要求，采用简支梁理论和有限元方法，从减小车体质量、提高车体结构刚度和强度的角度出发，对车体底架边梁进行了优化设计。通过对车体底架工字型边梁的可变参数优化分析可知，优化后的边梁质量减小了8%,垂向静载荷下的车体挠度减小了5%,各载荷工况下的车体结构应力略有增大，最高增大了3.5%,但仍满足强度要求。     

基于ASME RT-2—2014《重型轨道交通车辆结构设计的安全标准》的地铁车辆底架结构设计

底架结构是城市轨道交通车辆车体结构设计中最重要且难度最大的部位。基于纽约资质审查项目(NYCT),从端底架吸能结构、底架边梁、底架中梁及整体结构等方面阐述了基于ASME RT-2—2014《重型轨道交通车辆结构设计的安全标准》的地铁车辆底架结构的设计方案和设计重点。阐述了所应用的碳钢及不锈钢材料的机械性能及焊接标准,对底架钢结构进行了静强度、吸能计算及相关试验验证。结果表明,底架的强度、刚度和吸能值均满足车辆设计要求。     

基于某地铁列车的碰撞仿真与事故对比分析

建立了某地铁列车详细的碰撞有限元模型,通过一列以37 km/h运行的6编组列车与另一列静止的相同编组列车的正面碰撞,从列车各接触位置的界面力、头车和中间车端部变形情况,以及能量变化与分布情况等角度对列车的碰撞进行仿真和事故对比分析。分析结果表明:防爬吸能装置、司机室结构以及客室连接部位的车体铝合金结构产生局部塑性变形,占列车碰撞总动能的48. 2%;碰撞过程中,头车吸能装置和部分车间吸能装置结构产生了破坏,仿真结果与实际情况较为一致。