刨削式防爬器的吸能特性及防爬性能研究

刨削式防爬器的防爬性能直接影响其吸能的稳定性。基于EN 15227:2020《铁路应用-铁路车辆车体的耐撞性要求》,采用LS-DYNA软件的大变形碰撞仿真分析技术建立有限元模型,对刨削式防爬器的吸能特性和防爬性能进行研究,再通过刚性墙碰撞试验验证刨削力与压缩行程的关系,通过垂向加载试验测量残余塑性变形进而验证防爬器的防爬性能。研究表明：刨削式防爬器的吸能特性及防爬性能良好;仿真分析与试验结果误差在20%以内,具有较好的一致性,仿真分析结果真实可信,防爬性能研究方法实用可行。     

刨削式防爬器刨削力的控制

通过计算及试验验证得出了刨削式防爬器刨削力的修正公式,分析了影响刨削力的主要因素,并提出了刨削力的简化控制方法。     

膨胀式防爬器吸能特性研究

为了研究膨胀式防爬器的吸能特性,对不同厚度膨胀管的材料性能进行分析,研究了不同约束方式对静压仿真稳定段均值力的影响。通过仿真与试验对比,得到2种轮廓加压锥与膨胀管配合关系下的摩擦因数;进行不同应变率下的材料试验,研究了不同硬化模型对膨胀管高速冲击稳定段均值力的影响,并基于SHS硬化模型对不同冲击速度下的稳定段均值力进行分析。研究结果表明：不同厚度的膨胀管材料性能差异明显,不同边界约束方式对静压仿真稳定段均值力改变明显;不同轮廓加压锥与膨胀管配合关系下的摩擦因数不同,稳定段均值力均与摩擦因数呈正相关;采用不同硬化模型仿真得到的高速冲击稳定段均值力基本相同;使用SHS硬化模型仿真得到的不同冲击速度下的稳定段均值力基本相同,仅在碰撞初始时表现出应变率效应;采用1/4简化模型能够在保证计算精度的同时显著提高计算效率。     

刨削式与整体型蜂窝式车辆防爬器对撞性能分析

列车对撞时通过配备的防爬吸能元件实现防爬及碰撞能量吸收。当两列配置有不同型号防爬器的列车发生碰撞时,由于非协调变形,可能会使防爬器的受力情况比配置同一型号防爬器的列车对撞时的受力情况更加恶劣。分析了整体型蜂窝式防爬器和刨削式防爬器的吸能特性,并通过试验和仿真对比分析了这两种防爬器对撞时的吸能特性。这两种不同型号的防爬器对撞时,刨削式防爬器受力更加恶劣,而整体型蜂窝式防爬器受力会变好,二者均可正常后退压缩。     

地铁车辆刨削式吸能装置的研制

介绍了地铁车辆刨削式吸能装置结构,对其导向座的结构强度进行了仿真分析,利用刨削力的修正公式计算出平均刨削力的理论值,并进行了试验验证。     

城际动车组车辆防爬吸能装置性能研究

根据城际动车组车辆参数,介绍了防爬吸能装置设计结构及吸能原理。通过列车碰撞仿真计算和分析,验证了防爬吸能装置在列车碰撞过程中具有良好的防爬性和吸能性,对列车被动安全有着积极的防护作用。     

新型城市轨道交通车辆切削式防爬器研究

[目的]当前,切削式防爬器存在切削初始峰值力过高问题,会出现刀具脱落或断裂,造成防爬器失效的情况。而且,既有双切削式防爬器极易出现内部切屑在管内堆积的情况。因此需对新型城市轨道交通车辆切削式防爬器进行研究。[方法]先建立切削式防爬器的有限元模型,通过将切削式防爬器的切削力、碰撞吸能仿真结果同相关文献的试验结果对比,验证有限元模型模拟方法的准确性。介绍蜂窝切削复合式防爬器和改进的内外双切削式防爬器的工作原理,并通过有限元模型的模拟计算,分析两种新型切削式防爬器的切削性能。[结果及结论]在切削式防爬器出现初始峰值力的位置设置诱导槽,可以有效地降低该峰值力;诱导槽的深度不小于切削深度效果更佳;诱导槽的宽度过大,会导致二次峰值力的增加,且刀具通过该诱导槽之后切削力会出现较大波动。与传统的抽屉式蜂窝防爬器相比,蜂窝切削复合式防爬器不仅吸能能力极为优秀,还能更换部件,具有可重复利用的特性。新型内外双切削式防爬器能将切屑从管内顺利排出,从而避免了切屑堆积。对比单切削式的防爬器,新型内外双切削式防爬器的吸能性能更优。     

低地板列车吸能防爬装置的碰撞特性研究

为研究某型低地板列车的吸能防爬装置的吸能防爬特性,提高车体结构的正面耐碰撞性,运用非线性瞬态动力学软件LS-DYNA对其进行数值仿真,得到膨胀式吸能构件的吸能特性;然后在该吸能装置上增设导向杆,并研究了壁厚、诱导孔等几何参数对该吸能管碰撞特性的影响;最后结合该型低地板列车做碰撞仿真分析。结果表明,增设导向杆和诱导孔后的吸能防爬装置具有良好的吸能与防爬能力;壁厚能显著影响吸能管的碰撞界面力和吸收的能量,壁厚越大,碰撞界面力和吸收的能量越大。证明该吸能防爬装置符合设计要求,为吸能防爬装置在低地板列车上的合理应用提供理论指导。     

结构参数对铝蜂窝防爬器吸能特性影响

为研究某型地铁车辆的铝蜂窝防爬器的吸能防爬特性,利用非线性有限元数值模拟方法,建立了可靠的等效铝蜂窝防爬器有限元模型。通过对不同结构参数铝蜂窝防爬器的吸能特性研究,对该防爬器进行了优化设计,并将优化后的防爬器用于整车,模拟了6编组地铁车辆在速度为25 km/h时的对撞工况。仿真结果表明,增加薄壁壳壁厚将使碰撞初始峰值力大幅度增加,碰撞力的波动也随之增大;在多个铝蜂窝块之间插入隔板串联组合使用,将极大地提高蜂窝块的吸能效果;在薄壁壳上开诱导孔是诱导防爬器稳定有序变形的手段之一,但是诱导孔数量过多反而对吸能造成不利影响。通过整车碰撞模拟,以欧洲铁路标准EN15227:2020的相关要求对其进行评判,证明了该防爬器具有良好的吸能和防爬性能,为铝蜂窝防爬器在地铁车辆上的应用提供了理论依据。     

轨道车辆被动安全设计中附加式吸能元件的应用

从吸能元件的评价指标研究入手,采用仿真计算分析的方法,研究了轨道车辆车钩的吸能结构和过载保护功能,以及压溃式防爬器等附件在车辆被动安全设计过程中的选择和应用。研究结果表明根据结构需要合理地布置附加式吸能元件对轨道车辆的整体吸能有较大的贡献。     

城轨车辆钩缓装置配置与头车前端底架的碰撞吸能区设计

为了提高车辆的被动安全性,需提高车辆前端结构的防撞能力,城轨车辆需满足2列空载列车相对速度25km/h的碰撞要求。主要阐述如何合理配置车辆钩缓装置中的前3级吸能结构能量,并通过ISIGHT软件,优化第4级吸能结构,即头车前端底架的碰撞吸能区,使车辆4级吸能结构能够合理有序变形,吸收更多能量。     

轨道车辆碰撞吸能闭孔泡沫铝优选设计

基于不同应变率加载条件下不同密度闭孔泡沫铝能量吸收曲线,进行轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝材料优选设计,实现了泡沫铝的高效选择。提出轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝逆向设计流程与优选方法,通过初选碰撞场景,确定泡沫铝专用吸能元件设计总体需求,构建其标准化应力与单位体积标准化吸能量之间的映射关系,预选厚度,正向计算碰撞条件下的应变率及对应的能量吸收能力,并进行需求比对,循环迭代,直至收敛于最优密度及厚度。最后,通过动车组头车耐撞性吸能元件设计实例,验证了泡沫铝密度与厚度优选的高效性,所提方法可大大提高轨道车辆碰撞吸能用泡沫铝的选材效率。     

城轨车辆碰撞安全性的现代设计理念

概括介绍了地铁及市郊列车碰撞安全性的现代设计理念及设计方法。它反映了当代国际上流行的工程技术实践及列车被动安全性技术的最新成果。引用了西门子近年来几个项目实例。此外，给出了现代城轨列车碰撞安全性设计及验证过程的基本要求、设计方法和常用工具。     

浅谈地铁车辆碰撞吸能实用配置

介绍了地铁车辆碰撞吸能的设计思路,阐述了各级吸能元件的设计原理与选择依据.     

防火标准在城轨车辆内装设计中的应用

从城轨车辆结构性防火、小区域防火、材料防火、试验项目等方面,比较美国、英国、德国、法国和欧洲标准的异同点,总结我国城轨车辆设计在这4个方面的技术现状,指出发展方向。为提升城轨车辆的整体防火水平,从火情预防与处置、车顶结构、地板结构、司机室间壁、座椅结构、防火涂层等防火要点,阐述城轨车辆内装设计新技术,并提出发展建议。     

城轨车辆介入式控制装置设计与应用

在降本增效的大趋势下,城市轨道交通的能耗问题日益突出.文章通过分析城轨车辆的牵引/制动控制方式及区间运行工况,提出一种列车自动驾驶模式下车辆介入式控制装置,可减少列车牵引时长,增加惰行控制,达到降低列车牵引能耗的目的.     

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。     

车辆吸能部件的薄壁结构碰撞研究

保证车体的塑性大变形破坏限制在非载人区，实现车体结构合理的变形顺序和符合要求的大变形模式是决定车体吸能能力和控制减速度的关键。由于结构的变形模式决定了其大变形的力学特性及吸收冲击动能的能力，为了得到具有良好力学特性的吸能结构，需要对各种结构塑性大变形模式进行研究。本文用数值计算方法研究了几种典型薄壁结构在撞击时的变形模式和力学特性，通过薄壁结构的计算分析，最后以设置“伪”塑性铰的方法设计了正弦形状薄板并进行了撞击分析。研究结果表明该结构具有较好的力学特性和稳定的变形模式。     

事件记录仪在城轨车辆中的应用

文章介绍事件记录仪的配置、组成及其主要功能,从存储数据等方面同VCU中的数据记录单元进行了详细的对比分析,并通过实例说明在城轨车辆中应用事件记录仪的效果。