B型地铁车辆间鼓胀与诱导组合式吸能结构碰撞性能研究

摘要

随着我国城市地铁的高速发展，地铁的安全问题已越来越受到人们的重视。在城市地铁所发生的安全事故中，列车碰撞会带来重大人员伤亡和财产损失，所以，对地铁列车碰撞性能进行研究，提高地铁列车的被动安全保护能力，具有重大的现实意义和工程实用价值。
　　 本文根据B型地铁列车碰撞性能的要求，提出设置由包括带压溃式吸能结构的车钩和车端吸能结构在内的两种吸能结构，来缓和冲击和吸收碰撞能量，以保护各车体主体结构在25km/h速度以内发生碰撞时不被破坏。以非线性大变形显示有限元理论为基础，利用计算机数值仿真技术，分析了鼓胀式压溃管的主要结构参数对其碰撞性能的影响，设计出满足B型地铁列车碰撞性能要求的各种鼓胀式压溃吸能结构，利用简化模型对B型地铁列车15km/h速度碰撞过程进行数值仿真分析，证明结构达到了鼓胀式吸能结构的能量吸收要求。在对薄壁矩形管的参数与其碰撞性能之间的关系进行分析的基础上，设计了四类以薄壁矩形管为基本单元的组合式车端吸能结构，并分别对其碰撞吸能性能进行了数值仿真研究。设计出诱导组合式矩形管吸能结构，并进行了数值仿真和部件碰撞试验，证明了结构满足车端吸能结构的能量吸收要求。建立了整列B地铁列车碰撞仿真计算模型，进行了25km/h碰撞过程的数值仿真。结果表明，在地铁列车碰撞过程中，所设计的车辆间鼓胀式和诱导组合式吸能结构能够依次以理想模式发生变形、吸收能量、缓和冲击，同时各车体主体结构均未破坏，有效提高了B型地铁列车的碰撞安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究的工程背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外轨道车辆碰撞问题研究历史及现状

1．2．1 轨道车辆碰撞性能研究

1．2．2 轨道车辆吸能结构研究

1．3 本文主要研究内容

第二章 B型地铁列车碰撞性能研究

2．1 B型地铁列车碰撞性能要求

2．1．1 总体要求

2．1．2 碰撞速度阈值

2．1．3 碰撞能量问题

2．2 B型地铁列车碰撞性能设计

2．1．1 设计总体思路

2．1．1 地铁车辆间吸能结构

2．3 B型地铁列车碰撞性能研究的理论和方法

2．3．1 地铁列车碰撞性能仿真研究理论基础

2．3．2 地铁列车碰撞性能研究仿真计算软件

2．4 小结

第三章 带鼓胀式压溃吸能结构的车钩碰撞性能研究

3．1 带鼓胀式压溃吸能结构的车钩的构成

3．2 碰撞性能研究仿真模型

3．3 鼓胀式压溃吸能结构碰撞性能研究

3．3．1 鼓胀式压溃管的主要性能及参数

3．3．2 相关参数对鼓胀式压溃管性能的影响分析

3．3 B型地铁车鼓胀式压溃吸能结构的设计方法及应用

3．3．1 鼓胀式压溃吸能结构的设计方法

3．3．2 满足B型地铁15km/h碰撞性能要求的鼓胀结构设计

3．4 小结

第四章 B型地铁车端吸能结构设计及其碰撞性能研究

4．1 B型地铁列车车端吸能结构设计要求

4．2 B型地铁列车组合式车端吸能结构设计

4．2．1 薄壁矩形管碰撞吸能性能研究

4．2．2 基于薄壁矩形管的组合式车端吸能结构设计方案

4．3 组合式车端吸能结构碰撞性能研究

4．3．1 双层矩形管吸能结构碰撞性能研究

4．3．2 中间加筋板型矩形管吸能结构碰撞性能研究

4．3．3 多级刚度矩形管吸能结构碰撞性能研究

4．3．4 诱导组合式矩形管吸能结构碰撞性能研究

4．3．5 四种组合式吸能结构碰撞性能比较分析

4．4 小结

第五章 B型地铁列车25km/h怕碰撞性能仿真研究

5．1 B型地铁列车及仿真计算模型简化方法

5．1．1 B型地铁列车编组及车辆配置情况

5．1．2 B型地铁列车碰撞仿真计算模型简化方法

5．2 B型地铁端车及中间车仿真计算模型的建立

5．2．1 端车仿真计算模型

5．2．2 中间车仿真计算模型

5．3 车辆连接问题的处理

5．3．1 车辆间吸能结构模型与车辆模型的连接

5．3．2 车钩剪切装置的仿真计算等效方法

5．4 B型地铁列车辆的25km/h碰撞仿真分析

5．5 小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要研究工作总结

6．2 建议和展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间参加的科研项目及发表的论文情况