轨道车辆碰撞能量吸收装置原理及结构设计（待续）

介绍了轨道车辆碰撞能量吸收装置的设计原理，分析了英国铁路（BR）防撞车和欧洲铁路研究组织（ORE）入撞车的结构设计情况，提出了碰撞能量吸收装置的基本要求。     

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。     

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。     

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...     

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.     

欧洲铁路碰撞技术的开发

介绍欧洲铁路１０年来在不断研究开发客车消极安全防护技术方面的合作情况，包括结构准则和习惯的评价，能量吸收部件的开发，车辆结构碰撞结果的力学分析，和在结构中设计了保护旅客的吸收能量装置的车辆碰撞试验，以及为满足铁道车辆自揣特殊要求所进行的补充性工作，还展望了在１／４结构的碰撞研究和欧洲联合开发项目中的合作前景。     

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。     

高速动力车能量吸收装置

为了解决调整动力车低御冲击、碰撞等强栽作用、吸收和消散碰撞能量、，提出了一咱由圆管单元构成的结构作为高速动力车碰撞能量吸收装置的方法，并用动态渐近屈曲的理论分析了这种结构的力学性能。同时，还研究了这种装置的吸能特怀。     

耐碰撞车辆的撞击性能

对耐碰撞车辆列车的撞击性能作了分析研究,并编制了解析大型塑性变形的动力学模拟程序。对进一步改进耐碰撞车辆的设计进行了讨论。     

轨道车辆碰撞能量吸收装置原理及结构设计(续完)

3 车辆碰撞纵向设计载荷与变形的关系 通过对以上各种元件和结构的极限状态的塑性分析，可得到它们的塑性功，塑性功是不可逆的，需要消耗与之相当的能量(外力功)。可根据一定的条件和要求，将它们应用于防撞车辆结构设计中，在车辆发生碰撞事故时，用以吸收冲击动能，这为防撞车辆设计提供了可靠、简便的分析方法，也为其发展提供了扎实的理论基础。     

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。     

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。     

现代有轨电车车端系统配置及耐撞性分析

介绍现代有轨电车车端系统的组成及主要参数,以某有轨电车为例,从竖曲线、平面曲线、吸能行程、位置关系几个方面对车端系统各参数进行校验和优化。根据EN 15227-2008+A1-2010《铁路应用设施-铁路车辆车身防撞性要求》,计算列车以15km/h速度与1列相同编组的静止列车正面碰撞,以及列车以25km/h速度呈45°角撞击1个3t障碍物的2种碰撞情景下,列车碰撞过程中车体内能及动能、车辆速度及加速度等参数变化情况,验证车体的耐碰撞性和结构完整性,并对碰撞计算存在的不足进行探讨,提出建议。     

悬挂式单轨车辆再生能量特性研究

悬挂式单轨工程由于车辆不设置车载电阻,其制动时产生的再生能量依靠设置于变电所的再生能量吸收装置吸收。目前国内悬挂式单轨工程供电系统再生能量吸收装置的设计方案,大多照搬地铁或有轨电车惯用做法,并未对该制式的再生能量特性进行细化研究。文章以国内某城市实际工程为研究对象,建立单列车和不同行车密度运行时仿真模型,研究各牵引变电所再生能量吸收装置吸收峰值功率、能量值、吸收范围和吸收趋势,总结悬挂式单轨车辆再生能量特性,研究结论对悬挂式单轨工程再生能量吸收装置的选型及布置方案设计有一定的借鉴和指导意义。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究

城市轨道交通具有站间距离短、车辆运行密度高等特点,列车在频繁的起动与制动过程中会产生数量可观的制动能量。目前再生制动能量回收较多采用电阻吸收或逆变回馈加电阻的形式,能量回收率和利用率都较低。根据逆变回馈和电容储能的特点,组成逆变+储能的新型再生制动能量吸收装置:直流母线制动电能通过逆变器接入400 V车站低压配电系统,超级电容通过DC/DC双向变换器并联在直流母线上,较平稳的制动功率直接经逆变器给车站负荷供电,较大的尖峰功率由超级电容吸收,再供负荷或车辆起动加速用。根据列车的制动特性,以某地铁线路实际数据为例,计算了列车实际的制动功率和能量,给出了逆变器和储能的功率及容量配置方案。所提方案能够完全吸收利用再生制动能量,且所需储能容量较小。