混凝土护栏在磁悬浮列车碰撞下的动力响应分析

摘要

自 20世纪60年代德国最开始研究磁悬浮交通以来，磁悬浮技术广受关注和青睐。与铁路和地铁系统相比，磁悬浮列车在100-1600公里距离的交通方式上十分具有竞争性。随着磁悬浮技术的不断发展，磁悬浮列车各方面的性能不断优化，速度也在不断提升。磁悬浮列车逐渐加快了进入人们生活的脚步。但目前的磁悬浮列车工程中对护栏结构的研究十分稀缺，实车实验几乎为零。对于超高速磁悬浮列车来说一旦遭遇突发情况，将造成大型事故和严重影响。 为了确保磁悬浮列车这类生命线工程的安全，有必要进行列车碰撞及脱轨情况的预测与分析以对列车防护结构的性能进行评价，从而采取必要的工程措施来预防和减轻事故造成的危害。而考虑到实车实验极其昂贵的成本，利用计算机技术对磁悬浮列车事故进行动力响应分析成为一种折中手段。本文结合日本“东京— 名古屋”段中央新干线磁悬浮列车的实际工程，针对磁悬浮列车护拦的防护作用，利用ANSYS/LS-DYNA显示动力有限元软件进行了仿真分析，模拟了磁悬浮列车脱轨撞击护拦的过程。 由此，本文开展的研究工作如下： (1)基于ANSYS/LS-DYNA数值分析及碰撞动力学基本原理，建立了工程中磁悬浮列车护拦的有限元模型。 (2)模拟列车运行过程中脱轨后撞击护拦的过程，研究碰撞后混凝土护拦的破坏形态及动力响应。 (3)调整列车与护拦碰撞的角度，碰撞面积，碰撞点位置等参数，模拟撞击过程，找出不利状况，从而对护拦的防护作用进行分析评价，为其改善提供参考。 (4) 对混凝土护拦的尺寸、强度等参数进行调整后模拟列车撞击护栏过程,并对结果进行对比分析，从而优化混凝土护拦的设计方案。 通过以上工作，研究了列车与混凝土护栏碰撞过程的动态响应，对混凝土护栏在碰撞后的内力、能量等在实际中难以探究的方面有了更深入的认识。其研究结果可以为列车及护栏外形设计，护栏材料选择等提供参考。同时，结合仿真分析结果提出改善性建议，可以采取一定措施以降低列车事故损失，减小护栏碰撞过程中的损害。

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