列车多体耦合撞击分析

设计了耐冲击吸能车体,其前端司机室控制台前端和尾端为塑性大变形区域,中间载客区为弹性小变形区域。建立轻轨列车的等效简化模型。对实际模型和简化模型在同样工况下进行了撞击计算,结果显示等效模型和简化模型的变形过程相似,力—位移曲线也基本相同。在简化的轻轨车模型基础上,模拟6辆编组的轻轨列车以25km.h-1速度撞击一列静止的轻轨列车,得到各辆车的动力学响应。计算结果显示,车辆与车辆之间发生了多体耦合撞击,每辆车都产生了塑性变形,其中头车前端塑性变形较大。     

基于有限元的半永久性车钩耐撞性分析

为研究半永久性车钩的耐撞性,建立了综合车钩结构变形与回转机构的车钩耐撞性因素的有限元模型,分析了半永久性车钩在中低速碰撞过程中的响应。结果表明,在中低速碰撞过程中车钩的吸能达到车体碰撞总能量的49.8%。车钩在碰撞过程中不仅是缓冲机构吸能,车钩金属部件的塑性变形和摆动回转机构也吸收了大量能量。     

地铁头车车体耐撞性仿真分析

在分析国内外有关研究现状的基础上,根据国外有关轨道车辆耐撞性评估的准则、标准,提出评估地铁头车车体耐撞性的碰撞场景设计与条件,即:满载车辆以25km/h的初速度对撞同类型保持静止状态的头车时,车体及吸能结构所吸收的碰撞能量不小于1MJ,头车车体变形不大于100mm。同时,建立某型地铁头车车体对撞有限元模型,处理接触问题及边界条件,实现240ms碰撞过程的数值仿真,并分析车体的速度、加速度、变形、能量的变化趋势。通过对关键参数的仿真分析,评估地铁头车车体的耐撞性。     

能量吸收方案对列车碰撞响应的影响

为了研究列车头车司机室吸能装置的行程、界面力及中间车钩缓冲装置的界面力对列车碰撞响应的影响,建立了列车碰撞纵向多体动力学模型,以2列完全相同的8节编组列车碰撞工况为例,对配置不同能量吸收方案的列车碰撞动态响应进行了分析和对比。研究结果表明:头车司机室吸能装置的行程存在最优值,在不超过最优值的前提下增加其行程可以减小碰撞后期各车辆的加速度;增加司机室吸能装置的界面力会使中间车辆加速度显著增大;同步减小各中间车钩缓冲装置界面力,会使中间车辆加速度增大;以递减式与向内递减式减小中间车钩缓冲装置界面力可以增加中间车端吸能量;递增式增大中间车钩缓冲装置界面力会增加司机室端部吸能量。     

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。     

吸能列车与障碍物撞击过程的研究和分析

根据第二类Lagrange方程,导出轨道列车撞击动力学微分方程;对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟;分析在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度、列车及各车辆的吸能情况以及参与产生塑性大变形的车辆数;确定出车辆间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数.研究结果为设计耐冲击吸能车辆及如何减少列车碰撞事故造成的损失提供科学依据.     

高速列车车体端部吸能结构研究

针对高速列车速度高、动能大的特点,设计了车体被动安全防护的特殊端部吸能结构,并通过非线性有限元软件LS-DYNA,研究高速列车头车司机室端两级吸能装置以及车体尾端弱刚度结构的耐碰撞性能,重点考察其与刚性强撞击时的界面力、变形以及能量吸收能力。计算结果表明两级吸能装置变形有序,具备约3.4 MJ的能量吸收能力,可有效保护司机室结构;车体尾端弱刚度区具备6.5 MJ的能量吸收能力,可有效保护乘客区结构的安全。将上述结构应用在某型高速动车组车体并按照欧标EN15227进行36 km/h对撞工况的验证,司机室头部吸能结构变形合理,列车未发生爬车现象,司机室及客室结构完整,头车平均加速度为4.4g,满足标准要求。     

基于RADIOSS的电动车组车体碰撞仿真

文章根据EN 15227-2011标准中规定的两辆相同的动车组发生碰撞的工况,以某铝合金电动车组车体结构为载体,采用软件HyperCrash中弹簧单元模拟车钩及防爬器的吸能特性,应用碰撞仿真软件RADIOSS进行大变形碰撞仿真,并以碰撞过程中车体结构的塑性变形、车钩吸能、司机和乘客的生存空间和加速度等情况为基准,对该动车组的碰撞安全性进行了评估。     

吸能列车与障碍物撞击过程的研究和分析

根据第二类Lagrange方程，导出轨道列车撞击动力学微分方程；对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟；分析了在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度，列车及中车辆的吸能情况以及与产生塑大变形的车辆数；确定出车辆间的撞击力，撞击作用时间，以及各车的速度，加速度等一系列参数，研究结果为设计耐冲击吸能车辆及如何减少列车碰撞事故造成的损失提供科学依据。     

基于碰撞仿真的地铁车辆不锈钢点焊车体前端结构优化设计

应用碰撞仿真软件PAN-CRASH对地铁车辆不锈钢点焊头车车体进行大变形碰撞仿真,并通过研究车体端部吸能结构中压溃管的材料性能、管壁厚、变形及结构形状等几大因素对其吸能特性的影响。提出了压溃管的最终实际优化方案,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据。     

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。     

B120型车体碰撞仿真研究

城轨车辆碰撞安全性设计是城轨车辆设计中一个重要问题。文章根据现代城轨车辆碰撞方面相关标准及数据,使用有限元仿真软件对不同速度下的B120型车体进行碰撞仿真计算,观察吸能装置及防爬装置的主要作用,考察整车防碰撞能力,以及防爬器的防爬性能和吸能能力。结果表明该型车体的结构设计完全符合技术协议的防碰撞要求,具有较高的合理性。     

城轨车辆耐碰撞结构的数字设计研究

在研究耐碰撞车辆安全性设计思路和设计规范的基础上,以天津津滨城市轨道车辆的头车为例,设计了不同碰撞速度下的多级吸能系统及其布置方案。仿真计算结果表明新设计的耐碰撞车体结构能够满足不同碰撞速度下稳定有序变形的设计要求。     

柴田式车钩缓冲装置过载保护功能研究

根据柴田式车钩缓冲装置设计原理、安装结构,结合车钩缓冲装置的使用情况,提出了在柴田式车钩缓冲装置后方增加折叠式压溃吸能装置的方案。通过仿真计算分析,在钩缓装置后方安装折叠式压溃管之后,由于调车人员误操作导致车辆连挂速度超出规定的范围而引起的车辆受损情况将大大降低,提升了动车组的过载保护功能。     

非惯性坐标在列车纵向力分析中的运用

考虑车体与钩缓系统位移而造成的钩缓系统各部件间几何非线性特点,本文提出一种新的非线性列车车钩缓冲系统模型。忽略钩缓系统各部件惯性,将系统坐标分成惯性坐标和非惯性坐标:惯性坐标描述有惯性力作用其上的车体运动,与惯性力无关的非惯性坐标描述钩缓系统各部件的运动。在不增加状态方程数量、系统惯性坐标数量和约束方程数量的前提下,建立一个较为详细的钩缓系统模型,以体现系统各部件的运动自由度。本模型可在车体任意三维运动时捕捉钩缓系统各部位的运动自由度,而既有的简化钩缓系统模型则未能体现这一点。该方法还可避免由于过小质量的引入而带来系统微分方程组的刚性问题。最后,本文给出一个简化的列车模型算例来展示所述方法的运用。     

地铁车辆头车加长对限界影响的分析

地铁车辆外形尺寸是限界计算的基础,但目前城市轨道交通车辆尚是非标产品,尺寸各异,特别是头车的长度经常变化,给限界设计带来了很大难度。针对这个问题,结合长沙地铁2号线工程,对地铁车辆头车加长对限界产生的影响进行了分析,并推导出计算方法,提出抵消头车加长影响的削减办法。     

铁道车辆的耐碰撞性设计

铁道车辆耐碰撞性设计的任务就是要预测和控制车辆碰撞的全过程,采取适当的技术措施来保证整个碰撞过程按人们所设计好的顺序进行,并使车辆碰撞能量得到充分的吸收,最大程度地保护旅客和乘务人员的安全。文章介绍了耐碰撞性设计中的关键部件——车钩缓冲装置、剪切装置、防爬器和车端碰撞能量吸收结构的原理和设计要求,讨论了碰撞能量的分布和车端能量吸收的计算公式。     

铁道车辆通过水平曲线时车钩最大偏移角的分析

针对TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》中铁道车辆通过水平曲线的校核问题,推导出车辆由定圆曲线向与之相切的直线运行时车钩最大偏移角计算方法。分析出当校核车辆车钩偏移角最大时计算车辆在S形曲线上的确切位置。     

武汉市轨道交通一号线一期工程车辆

对武汉市轨道交通一号线一期工程车辆的车体、转向架、车钩缓冲装置、牵引系统、空气制动系统、列车监控系统、车门系统和空调系统等方面进行了介绍;并从提高车辆国产化率和降低采购费用、运营成本等方面对武汉市轨道交通后续车辆的采购提出了建议。     

新型无人驾驶地铁列车耐撞性研究

新型无人驾驶地铁列车为现代轨道交通智能列车的代表,对列车运行安全性,尤其是对列车的碰撞安全性具有较高的要求,是车辆设计的重点和难点。以新型无人驾驶地铁列车为研究载体,以列车耐撞性为研究目标,基于EN15227:2008标准要求,采用数值仿真分析方法对新型无人驾驶地铁列车耐撞性进行研究评估。研究结论为:列车在初始速度25 km/h下与一列静止列车发生碰撞时,车钩缓冲器、压溃管及防爬吸能装置可以将碰撞动能全部吸收,能够较好地缓冲撞击;列车爬车指标、乘员生存空间指标及减速度指标均满足标准要求,能够保护乘客安全。