地铁车正面碰撞及侧翻碰撞研究
发布时间：2021-12-17 16:17
近年来,随着列车运行速度的不断提高,列车的被动安全性能受到越来越多的关注。本文以某地铁车作为研究对象,从车辆被动安全性设计入手,分别进行正面碰撞和侧翻碰撞仿真分析,并对乘员在碰撞过程中的二次碰撞损伤进行分析研究。首先,根据EN15227标准要求建立适用于大变形碰撞分析的车体有限元模型,利用LS-DYNA软件,计算了两列编组列车以时速25公里正面对撞工况。根据碰撞仿真计算的结果,从车体前端结构的变形模式、吸能情况、车体加速度、车内生存空间压缩以及轮对抬升量等方面评价车体的整体被动安全性。然后,基于ECER66标准对DM01车体结构进行侧翻耐撞性仿真分析。以车内乘员生存空间的完整性作为碰撞安全标准,评估车体的侧翻耐撞性能。并通过增大车体薄弱结构的截面抗弯模量,使车体在侧翻碰撞中吸能速率提高,车体结构的变形减小,且车内乘员生存空间保存完好。最后,为进一步分析在碰撞过程中乘员的损伤状况,分别进行乘员在正面碰撞与侧翻碰撞中的二次碰撞损伤分析。以假人头部损伤和胸部损伤作为评判标准,分析了不同座椅端部结构、不同座椅分布方式以及不同站姿对假人损伤程度的影响。结果表明,在正面碰撞中座椅端部安装扶手、座椅...
【文章来源】： 赵国辉 大连交通大学
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１德国列车碰撞事故现场??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｅｎｅ?ｏｆ?Ｇｅｒｍａｎ?ｔｒａｉｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??我国在列车运行安全方面进步显著，但也发生过多次碰撞事故，其中影响最大的是??
第一章绪论??????麵??图１．２温州动车事故现场??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｅｎｅ?ｏｆ?Ｗｅｎｚｈｏｕ?ｔｒａｉｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??目前，提高列车运行安全性的方法主要有两种，即主动防护技术与被动防护技术【２］。??主动防护技术是指通过各种技术手段尽可能杜绝碰撞事故的发生。主动防护技术主要包??括铁路轨道运行的维护与保养，列车运行控制系统的优化及管理，车辆设备的‘维护与检??修和铁路工作人员的安全培训等手段。我国的列车运行主动防护系统主要是列车控制系??统与地面调度系统的连接，对列车运行状态进行实时监控。当列车控制系统检测到列车??运行速度超出允许速度时，系统将自动执行制动命令并发出减速或停车指令，从而避免??列车发生碰撞事故ｍ。被动防护技术是指列车运行过程中发生碰撞事故时，车体某些特??定结构通过塑性变形吸收碰撞时的动能，降低车内乘员所承受的过载，从而保证车内乘??员生存空间的完整以及人员的生命安全ｗ。随着我国轨道车辆设计技术的逐渐成熟，如??何提高列车运行安全的被动安全防护技术正越来越受到车体设计人员的关注。??１．２轨道车辆碰撞研究现状??目前，列车碰撞被动安全技术的主要关注点在车辆的正面碰撞上。在车辆的正面碰??撞研究主要集中在车体端部结构的耐撞性设计上，因为在碰撞过程中往往需要车体端部??结构吸收绝大部分的碰撞冲击能量。这要求车体的端部装置能够进行稳定有序发生塑性??３??
?第一章绪论???心对司机室模块进行碰撞试验，以验证仿真计算的结果，确定端部防撞结构设计参数并??提出司机室结构最少要吸收４．６ＭＪ能量，中部吸能结构最少吸收０．７ＭＪ能量，车体减速??度不能大于。??法国以ＴＧＶ列车车体为研宄对象，对车体的耐撞性进行研宄。由于ＴＧＶ车体采用??铰接式转向架，车厢之间的空间较小，导致吸能量降低，所有法国对头车新能量要求更??高。要求列车在时速１００公里下撞击ＳＯ吨静止货车时，整车吸能量不低于２０ＭＪ，头车??吸能量不低于８ＭＪ；相同两辆车在以５０－７０公里时速对撞时，头车端部司机室吸能结构??吸能量不低于６ＭＪｆＷ。??美国联邦铁路协会在上世纪九十年代，开展了列车碰撞研宄，并针对不同车型进行??了车体碰撞实车实验，进而提出了碰撞能量管理（ＣＥＭ）的概念。美国交通运输局通过??碰撞能量管理理念要求车体乘客区域的刚度较大，端部吸能区域刚度较小，控制端部吸??能结构的压溃效果，防止车体爬车，进而保障车内乘员安全…］。图１．３为美国交通运输??局使用ＬＳ－ＤＹＮＡ软件进行轨道车辆碰撞仿真研究及与实车碰撞实验进行对比的情况。??醒１??１??ｈ?‘ｌｉｄ??图１．３实车碰撞与仿真碰撞对比图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｒｅａｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]《铁路“十三五”发展规划》发布[J]. 周锐. 城市轨道交通研究. 2017(12)
[2]基于二次碰撞简化模型的地铁乘员损伤研究[J]. 周俊先,陈秉智. 大连交通大学学报. 2017(02)
[3]轨道列车被动防护装置及应用[J]. 王贵久. 机械工程师. 2016(12)
[4]基于LS-DYNA的校车侧翻有限元分析[J]. 蔺甲. 安徽科技. 2016(11)
[5]基于坐姿假人的地铁乘员二次碰撞损伤影响分析[J]. 王存义,张乐乐,卫亮,宋宇. 铁道学报. 2015(03)
[6]地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J]. 卫亮,张乐乐,崔进,宋宇. 铁道学报. 2015(01)
[7]列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法[J]. 肖守讷,张志新,阳光武,朱涛. 西南交通大学学报. 2014(05)
[8]铁道车辆车体撞击试验台建设必要性分析及建议[J]. 王万静,梁建英,崔洪举,陈一萍. 国外铁道车辆. 2013(06)
[9]高速列车乘员碰撞安全性研究[J]. 张志新,肖守讷,阳光武,朱涛. 铁道学报. 2013(10)
[10]轨道车辆耐碰撞性研究进展[J]. 雷成,肖守讷,罗世辉,张志新. 铁道学报. 2013(01)
硕士论文
[1]校车车身可靠性与侧翻安全性研究[D]. 程璐.西安理工大学 2018
[2]机车车辆耐撞性仿真与端部结构拓扑优化设计[D]. 刘丰嘉.西南交通大学 2018
[3]基于柔性体假人的高速列车乘员—内部结构碰撞研究[D]. 严振刚.北京交通大学 2017
[4]面向领域特征的列控系统车载ATP软件建模方法研究[D]. 王锡奎.北京交通大学 2016
[5]侧风作用下列车行驶的安全性研究[D]. 费天翔.北京交通大学 2014
[6]轨道客车碰撞被动安全性研究[D]. 刘艳文.西南交通大学 2013
[7]铝合金车体碰撞仿真及车体前端结构抗撞性优化设计[D]. 刘婷婷.大连交通大学 2012
[8]客车侧翻安全性仿真研究及试验验证[D]. 胡泊.长安大学 2012
[9]机车车辆车钩缓冲装置碰撞模拟研究[D]. 陆青松.西南交通大学 2011
[10]高速列车车体耐碰撞结构研究[D]. 单其雨.西南交通大学 2010
本文编号：3540481
【文章来源】： 赵国辉 大连交通大学
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１德国列车碰撞事故现场??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｅｎｅ?ｏｆ?Ｇｅｒｍａｎ?ｔｒａｉｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??我国在列车运行安全方面进步显著，但也发生过多次碰撞事故，其中影响最大的是??
第一章绪论??????麵??图１．２温州动车事故现场??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｅｎｅ?ｏｆ?Ｗｅｎｚｈｏｕ?ｔｒａｉｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??目前，提高列车运行安全性的方法主要有两种，即主动防护技术与被动防护技术【２］。??主动防护技术是指通过各种技术手段尽可能杜绝碰撞事故的发生。主动防护技术主要包??括铁路轨道运行的维护与保养，列车运行控制系统的优化及管理，车辆设备的‘维护与检??修和铁路工作人员的安全培训等手段。我国的列车运行主动防护系统主要是列车控制系??统与地面调度系统的连接，对列车运行状态进行实时监控。当列车控制系统检测到列车??运行速度超出允许速度时，系统将自动执行制动命令并发出减速或停车指令，从而避免??列车发生碰撞事故ｍ。被动防护技术是指列车运行过程中发生碰撞事故时，车体某些特??定结构通过塑性变形吸收碰撞时的动能，降低车内乘员所承受的过载，从而保证车内乘??员生存空间的完整以及人员的生命安全ｗ。随着我国轨道车辆设计技术的逐渐成熟，如??何提高列车运行安全的被动安全防护技术正越来越受到车体设计人员的关注。??１．２轨道车辆碰撞研究现状??目前，列车碰撞被动安全技术的主要关注点在车辆的正面碰撞上。在车辆的正面碰??撞研究主要集中在车体端部结构的耐撞性设计上，因为在碰撞过程中往往需要车体端部??结构吸收绝大部分的碰撞冲击能量。这要求车体的端部装置能够进行稳定有序发生塑性??３??
?第一章绪论???心对司机室模块进行碰撞试验，以验证仿真计算的结果，确定端部防撞结构设计参数并??提出司机室结构最少要吸收４．６ＭＪ能量，中部吸能结构最少吸收０．７ＭＪ能量，车体减速??度不能大于。??法国以ＴＧＶ列车车体为研宄对象，对车体的耐撞性进行研宄。由于ＴＧＶ车体采用??铰接式转向架，车厢之间的空间较小，导致吸能量降低，所有法国对头车新能量要求更??高。要求列车在时速１００公里下撞击ＳＯ吨静止货车时，整车吸能量不低于２０ＭＪ，头车??吸能量不低于８ＭＪ；相同两辆车在以５０－７０公里时速对撞时，头车端部司机室吸能结构??吸能量不低于６ＭＪｆＷ。??美国联邦铁路协会在上世纪九十年代，开展了列车碰撞研宄，并针对不同车型进行??了车体碰撞实车实验，进而提出了碰撞能量管理（ＣＥＭ）的概念。美国交通运输局通过??碰撞能量管理理念要求车体乘客区域的刚度较大，端部吸能区域刚度较小，控制端部吸??能结构的压溃效果，防止车体爬车，进而保障车内乘员安全…］。图１．３为美国交通运输??局使用ＬＳ－ＤＹＮＡ软件进行轨道车辆碰撞仿真研究及与实车碰撞实验进行对比的情况。??醒１??１??ｈ?‘ｌｉｄ??图１．３实车碰撞与仿真碰撞对比图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｒｅａｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]《铁路“十三五”发展规划》发布[J]. 周锐. 城市轨道交通研究. 2017(12)
[2]基于二次碰撞简化模型的地铁乘员损伤研究[J]. 周俊先,陈秉智. 大连交通大学学报. 2017(02)
[3]轨道列车被动防护装置及应用[J]. 王贵久. 机械工程师. 2016(12)
[4]基于LS-DYNA的校车侧翻有限元分析[J]. 蔺甲. 安徽科技. 2016(11)
[5]基于坐姿假人的地铁乘员二次碰撞损伤影响分析[J]. 王存义,张乐乐,卫亮,宋宇. 铁道学报. 2015(03)
[6]地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J]. 卫亮,张乐乐,崔进,宋宇. 铁道学报. 2015(01)
[7]列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法[J]. 肖守讷,张志新,阳光武,朱涛. 西南交通大学学报. 2014(05)
[8]铁道车辆车体撞击试验台建设必要性分析及建议[J]. 王万静,梁建英,崔洪举,陈一萍. 国外铁道车辆. 2013(06)
[9]高速列车乘员碰撞安全性研究[J]. 张志新,肖守讷,阳光武,朱涛. 铁道学报. 2013(10)
[10]轨道车辆耐碰撞性研究进展[J]. 雷成,肖守讷,罗世辉,张志新. 铁道学报. 2013(01)
硕士论文
[1]校车车身可靠性与侧翻安全性研究[D]. 程璐.西安理工大学 2018
[2]机车车辆耐撞性仿真与端部结构拓扑优化设计[D]. 刘丰嘉.西南交通大学 2018
[3]基于柔性体假人的高速列车乘员—内部结构碰撞研究[D]. 严振刚.北京交通大学 2017
[4]面向领域特征的列控系统车载ATP软件建模方法研究[D]. 王锡奎.北京交通大学 2016
[5]侧风作用下列车行驶的安全性研究[D]. 费天翔.北京交通大学 2014
[6]轨道客车碰撞被动安全性研究[D]. 刘艳文.西南交通大学 2013
[7]铝合金车体碰撞仿真及车体前端结构抗撞性优化设计[D]. 刘婷婷.大连交通大学 2012
[8]客车侧翻安全性仿真研究及试验验证[D]. 胡泊.长安大学 2012
[9]机车车辆车钩缓冲装置碰撞模拟研究[D]. 陆青松.西南交通大学 2011
[10]高速列车车体耐碰撞结构研究[D]. 单其雨.西南交通大学 2010
本文编号：3540481
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