桥梁防护墙在不同车型列车碰撞作用下的防护效果

为探究桥梁防护墙的防护作用及列车头车脱轨碰撞防护墙后的运行状态,在Hypermesh软件中建立多种车型列车头车与桥梁防护墙碰撞的有限元模型,研究列车脱轨后与桥梁防护墙的碰撞过程。研究表明：A型动车组头车在无砟轨道上脱轨后,一侧车轮会掉入防护墙与底座板之间的空隙中,车体有明显的爬墙和倾覆趋势,防护墙承受的碰撞力达1 144 kN,防护墙严重破损,碰撞过程较为危险;B型动车组在有砟轨道上脱轨碰撞防护墙过程中,主要碰撞部位集中于设备舱豁口处,该部位会破坏防护墙上层单元进而出现车体爬墙现象,防护墙承受的碰撞力达345 kN;C型机车在有砟轨道上脱轨碰撞防护墙的过程中,碰撞部位集中在排障器边缘处,其切削作用于防护墙,没有出现爬墙现象,故较其他车型更安全,防护墙承受的碰撞力为292 kN。     

地铁列车连挂碰撞仿真及吸能特性分析

为研究地铁列车冲击碰撞情景和吸能元件特性,依据列车动力学理论,用动力学软件对地铁列车冲击碰撞工况进行了仿真计算,模拟了缓冲器、压溃管和防爬吸能装置等吸能元件在冲击中的力学特性。以某型地铁车辆为例,计算了几类常见冲击工况,并研究了轮轨摩擦系数和车钩接触刚度对列车冲击碰撞过程的影响。     

地铁车辆用密接式车钩缓冲装置动力学性能分析

基于密接式车钩缓冲装置结构特点和作用原理,利用ADAMS软件对某地铁列车建立了列车纵向碰撞模型,进行了不同工况下的碰撞动力学仿真计算。结果表明,车钩缓冲装置能够较好地缓和、吸收列车碰撞过程中的冲击力,该模型为车钩缓冲装置的选型设计提供了快速有效的验证手段。     

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。     

多场景下的列车线路碰撞试验台线路设计方法

研建专业的列车线路碰撞试验台对于科学再现列车碰撞冲击响应、真实评估列车碰撞安全性能具有重要意义。为满足标准规定的多种碰撞场景下的试验需求,针对列车线路碰撞试验台的线路开展方案设计,实现有限的设计空间内机车驱动加速、碰撞试验以及碰撞后制动等试验过程的合理分配。基于MotionView动力学仿真软件,构建3种碰撞场景下列车的三维多刚体动力学仿真模型,该模型包含驱动、制动和碰撞3种载荷工况。基于MoltionSolve动力学求解器,分别针对3种碰撞场景开展动力学仿真分析,研究不同碰撞场景下各节车辆的运行距离和运行速度随时间变化规律,得到了各个试验过程所需线路的最小长度。研究结果表明：综合考虑3种碰撞场景,最终确定线路设计方案为机车驱动段线路长度为830m,碰撞试验段线路长度为120 m,试验后制动段线路长度为550 m。并通过与一次5编组列车线路对撞试验的对比,验证了提出的线路设计方案的合理性。该线路设计方案完全可以满足碰撞场景1和场景2的所有碰撞试验过程,碰撞场景3的机车驱动加速工况和试验后制动工况可以利用外围环线进行。     

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.     

基于状态估计的虚拟应答器捕获方法研究

基于卫星导航的列车运行状态自主感知是下一代列车控制系统的重要发展方向之一,采用虚拟应答器这一技术方案能够以较高的系统兼容性将卫星定位应用于列控系统,并实现系统自主化能力和成本效益的优化。本文基于虚拟应答器的基本原理,分析常规基于捕获半径的虚拟应答器捕获策略存在的问题,采用状态估计思想提出一种实现虚拟应答器捕获的新方法,该方法利用状态空间模型及估计算法对列车与虚拟应答器的接近状态进行估计计算,在确定列车位置的同时利用轨道电子地图及状态预测完成虚拟应答器的捕获判决。基于实测数据进行仿真的结果验证了本文所述方法相比于常规固定捕获半径方案在定位精度、捕获性能、捕获时间分辨率等方面的优势,反映了该方法用于未来实现基于卫星导航的列车控制系统的重要潜力和应用价值。     

基于有限元仿真的列车-桥梁防护墙碰撞研究

针对桥梁防护墙防护能力研究较为匮乏的现状,基于有限元理论,运用Hypermesh软件建立有砟无砟轨道桥梁上动车组头车与防护墙碰撞的有限元模型,采用数值仿真方法对动车组头车碰撞防护墙过程进行分析和研究,获得不同速度和不同冲角碰撞工况下防护墙的受力与变形及列车运行轨迹的变化。研究结果表明:动车组头车以较低速度、较小冲角碰撞防护墙时,防护墙受损破坏程度较轻;当碰撞速度较高、冲角较大时,防护墙受损程度较重,头车有轻微爬墙现象。加高防护墙后建立相关工况下的碰撞模型进行仿真计算,通过分析其碰撞过程和碰撞力、头车偏转角及速度随时间的变化情况,发现增高后的防护墙能有效抑制列车爬墙现象,列车运行稳定性较好。     

新德里RMGL项目车体耐碰撞性能研究

在AW3工况下,利用有限元模拟软件HyperMesh和Ls-Dyna对新德里RMGL项目车体进行被动安全性及耐撞性分析。以弹簧代替车钩建立一列车与另一列车的碰撞模型,运用瞬态非线性有限元碰撞仿真方法,分析两列车的碰撞过程,结果满足EN 15227中车辆的碰撞要求。     

城市轨道交通列车碰撞防护系统设计与研究

城市轨道交通作为一个复杂系统,由基于车-地双向通信的列车运行自动控制系统来保证运营安全。为了弥补普遍应用的列车控制系统过度依赖地面控制中心和车-地通道的不足,提出一种新型的城市轨道交通碰撞防护系统(CASUMT),该系统叠加于既有列车运行控制系统之上,基于"车-车通信"技术实现列车碰撞防护。设计列车碰撞防护系统总体结构和工作原理,并详细研究系统的关键技术;通过合理简化,并对系统的可靠性与安全性进行建模分析对比,研究结果表明:增加碰撞防护系统的城市轨道交通列车运行控制系统可有效提高运营效率,保障运营安全。     

地铁列车耐撞性仿真研究

参考国内外有关地铁、轻轨车辆耐碰撞设计规范及准则,利用Hypermesh和LS-DYNA有限元软件模拟了一列车以20 km/h的速度正面碰撞另一列相同的静止列车的碰撞过程。仿真模型中模拟了钩缓装置的力学特性以及车钩的失效和脱落现象。从乘客生存空间、纵向平均加速度等方面评价列车的耐撞性。研究结果表明,该型地铁列车的耐撞性能满足相关标准的要求。     

现代有轨电车主动碰撞防护预警系统方案研究

现代有轨电车非完全封闭运行环境和司机目视人工驾驶给有轨电车的运营带来许多安全隐患，为了改善这一状况，研究了轨道交通列车防撞研究现状，分析了现代有轨电车的特点及有轨电车列车防撞需解决的关键问题，提出现代有轨电车主动碰撞防护预警系统方案，将有轨电车线路状态、列车运行状态与列车运行前方环境信息进行整合，应用车车通信技术、信息融合处理、碰撞检测逻辑、防护预警策略，实现有轨电车的主动碰撞防护预警。     

铁道车辆车体撞击试验台建设必要性分析及建议

列车的碰撞安全性是我国轨道交通行业发展进程中亟待解决的关键问题.为加快碰撞研究手段建设,从制定车辆碰撞被动安全规范、被动安全性评估指标和建立闭环开发体系方面,论证了我国建立车体撞击试验台的必要性.基于对车辆被动安全规范和列车撞击事故的分析,提出了车体撞击试验台的总体技术要求,参考国内外车辆撞击试验设施现状,对我国的车体撞击试验台方案提出建议.     

轨道交通列车前端吸能结构碰撞研究

利用LS-DYNA软件建立列车前端吸能结构的有限元模型,通过仿真分析对试验台车吸能结构进行优化以及试件材料选择;通过受力对比分析确定整车模型与试验台车模型对于吸收结构碰撞试验的一致性。台车吸能结构碰撞试验结果及其分析表明:利用台车吸能结构碰撞试验可以替代整车碰撞试验,用于验证列车前端吸能结构设计的合理性。采用仿真分析与台车试验相结合的方法,对列车端部吸能结构的耐碰撞性能进行验证,可以有效地压缩设计与试验的成本和周期。     

基于显式有限元软件的地铁列车耐撞性研究

为了验证某型地铁列车的耐撞性能,根据该型地铁列车头车、中间车的车体结构、车体材料特性、总体布置和钩缓特性,利用显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立两列相同地铁列车碰撞的有限元模型。参考国内、外有关地铁、轻轨车辆耐碰撞设计规范及准则,对列车的碰撞过程进行数值模拟。研究结果表明,该型地铁列车的耐撞性能满足相关标准的要求。     

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。     

高速动车组碰撞安全性研究

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。     

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...     

列车防碰撞装置及动力学仿真

阐述了防碰撞列车采用能量吸收装置和在车体端部设置变形区域降低碰撞作用力的设计原理。针对国内外甘防碰撞列车建立了碰撞模型，进行了碰撞动力学仿真计算。计算表明，列车防碰撞装置能够较好地减缓冲击，降低碰撞作用力。     

耐碰撞车辆的能量吸收要求

对耐碰撞车辆的设计能量进行了研究.线性分析的方法已经被证明对于弄清楚两列车碰撞的作用情况,尤其是两车辆间相互作用的情况非常有用.介绍了首端和中间端的能量吸收要求的计算公式.这是从5种不同列车的模拟计算中推导出来的,可以应用于所有轨道上的车辆碰撞.