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。     

铜陵公铁两用长江大桥船撞引起列车脱轨分析

研究目的:准确测算船撞作用下桥梁的结构动力响应,对评估因船—桥碰撞后桥梁响应而引起的列车脱轨分析具有重要意义。本文围绕铜陵公铁两用长江大桥论述船撞桥墩引起列车脱轨分析的一般流程,首先通过ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件模拟10 000 t级与5 000 t级船舶在最高、常规以及最低通航水位下满载正撞和侧桥向20°撞击桥梁的主塔和辅助墩,得出在各船撞工况下碰撞力-时程曲线。然后将船舶撞击时程曲线作为动力荷载输入至整桥有限元模型中,计算桥梁结构关键部位尤其是主梁的横向位移和加速度响应。研究结论:(1)在最高通航水位下,船舶满载正撞桥墩产生的撞击力最大;在该最不利工况下,撞击作用对桥梁结构动力响应以及列车的脱轨风险具有较大影响;(2)当3#主塔受到10 000 t级船舶撞击时,导致2#桥墩墩顶主梁的横向加速度达到0.922 m/s2,未超过列车脱轨加速度临界限制1 m/s2,列车脱轨概率极小;(3)通过简化的风险标准导出脱轨概率公式计算表明,该桥遭受到船舶撞击时,其列车的脱轨概率为9×10-5~1.5×10-4;(4)本文的研究结果可供航道上铁路桥梁因船舶撞击导致列车通行安全性研究参考。     

基于风险评估的桥梁船撞角度分析

近年来世界范围内发生了多宗船撞事故,合理地对桥梁进行船撞风险评估是非常重要的。AASHTO船撞设计指南中模型是最常用的计算桥梁年倒塌频率的模型。然而,与桥梁倒塌频率有关的船撞力计算公式中只考虑了船舶的速度,并未考虑船舶撞击桥梁的方向。以椒江二桥为工程背景,采用美国AASHTO船撞设计指南中计算桥梁年倒塌频率的模型对桥梁船撞角度进行分析。在未考虑防撞系统和考虑防撞系统情况下,分析船舶撞击桥梁时的角度对椒江二桥的年倒塌频率的影响。结果表明,在未考虑防撞系统情况下船舶撞击椒江二桥的角度不能超过31°,在考虑防撞系统情况下船舶撞击椒江二桥的角度不能超过37°,否则会超过椒江二桥可接受的年倒塌频率。建议对超过该角度的船舶进行警示,以保证桥梁和船舶的安全。     

船舶碰撞概率的广义线性预测模型研究

根据Logistic模型基本原理建立事故概率预测模型,并对事故概率进行预测。通过模型预测结果与实际值对比,得出利用广义线性预测模型对事故概率进行预测具有一定可信度。     

基于AIS数据的渔业船舶碰撞风险度评估模型

构建一种渔业船舶碰撞风险度评估模型,并对其求解方法和计算流程进行设计.将该模型应用到基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据的渔业船舶安全管理与评价系统开发中,在系统中进行AIS数据库重构和数据深度挖掘,引入模糊数学方法和层次分析法,实现对渔业船舶碰撞风险度的科学评估和预测.测试结果表明:构建的渔业船舶碰撞风险度评估模型和开发的渔业船舶安全管理与评价系统可靠,预测的结果可信,可为渔业船舶的安全管理和评价提供科学的方法.     

不同敏感性参数下船舶-碎冰碰撞的船体结构响应

基于我国第七次北极科学考察获得的夏季北极海冰空间分布情况,模拟真实碎冰分布,采用LS-DYNA软件中的流固耦合方法,研究在船舶航速、碎冰尺度、碎冰厚度及碎冰密集度等因素影响下船舶-碎冰碰撞的船体结构响应。结合试验数据得到船体结构的应力、吸能和碰撞力。结果表明：船舶-碎冰的主要碰撞区域为艏部及舷侧的水线附近;在船舶航行于碎冰域时,船体结构的应力、吸能和碰撞力的峰值随碎冰域的船舶航速、碎冰尺度、碎冰厚度及碎冰密集度的增加而增加,但分布情况不同。研究结果为船舶在极地冰区航行提供一定的安全性参考。     

船舶自动避碰仿真平台的构建与测试方法研究

船舶避碰智能决策的自动生成是实现船舶自动避碰的关键技术之一,如何利用船舶操纵模拟器技术来检验现阶段的研究成果是值得研究的课题。根据船舶避碰智能化方法的研究现状,简述船舶避碰智能自动化方法的基本思想;着重论述基于船舶操纵模拟器技术的“航行安全及自动避碰(NSACA)仿真测试平台”的构建及其实现船舶自动避碰仿真试验的方法;并列举一个典型的仿真试验示例加以分析。试验结果表明:该平台已实现了宽水域船舶避碰决策自动生成与避碰过程自动监控的测试,不失为一种行之有效的测试方法;与实船试验相比,这种测试方法具有灵活高效、安全性和经济性等优点。     

A simplified analytical method to estimate the resistance of plane lock gates impacted by river barges

This paper presents a simplified analytical method to evaluate the resistance of a single plating lock gate impacted by a river barge. The approach is based on the assumption that the gate behavior may be divided into two successive phases. At the beginning of the collision, local crushing of some structural elements occurs concomitantly with small overall elastic motion of the entire gate. Then, when the penetration of the barge into the gate becomes important, a global plastic mechanism develops over the entire structure. In addition to the membrane and bending deformations occurring classically in such collisions, the particular flat shape of the striking barge bow leads to shear deformations near the gate edges. For all these deformation modes, closed-form expressions of the gate resistance are derived for both local and global deformation phases by applying the upper-bound method. These analytical developments are then validated through comparisons with numerical solutions obtained from non-linear finite-element simulations.     

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。