1、肖守訥2012年11月SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 國內(nèi)外機車車輛耐碰撞研究現(xiàn)狀 機車車輛碰撞標準現(xiàn)狀機車車輛碰撞研究方法 我國機車車輛碰撞研究存在的問題和不足 我國機車車輛碰撞研究發(fā)展方向 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美國伊利諾斯州的機車碰撞美國伊利諾斯州的機車碰撞 意大利北部地區(qū)兩列火車相撞意大利北部地區(qū)兩列火車相撞SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE A

2、SSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美國南卡羅來納州小鎮(zhèn)格拉尼特維爾美國南卡羅來納州小鎮(zhèn)格拉尼特維爾 洛杉磯火車碰撞事故現(xiàn)場洛杉磯火車碰撞事故現(xiàn)場SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 印度火車碰撞事故現(xiàn)場印度火車碰撞事故現(xiàn)場膠濟膠濟火車碰撞事故現(xiàn)場火車碰撞事故現(xiàn)場SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 時間: 2009年6月29日地占：湖南郴州站事故：客運列車側(cè)面沖突

3、傷亡：3人死亡，60余人受傷SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 7.23溫甬碰撞事故溫甬碰撞事故上海地鐵上海地鐵10號線碰撞事故號線碰撞事故SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 20世紀80年代初期就有與減緩碰撞嚴重性和改善能量吸收的概念相關(guān)的文獻報道。后來，英國學

4、者的研究提出了耐碰撞性車體結(jié)構(gòu)設(shè)計和以可控大變形方式吸收碰撞能量等概念，還進行了實物碰撞測試，在自制試驗臺上對車體端部進行準靜態(tài)沖擊試驗和兩列全尺寸列車的正面頭對頭碰撞試驗等。英國鐵路管理委員會于20世紀90年代成立從事列車碰撞問題的專門研究機構(gòu)。通過理論和實驗研究，英國研究人員總結(jié)出了耐撞性車輛結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和原理，提出在車體的防撞性設(shè)計應采用多級能量吸收系統(tǒng) SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 近20年來，歐洲鐵路系統(tǒng)一直不斷地進行著列車被動安全防護技術(shù)的研究，西歐英、德、法、奧地利、比利時

5、等國通過對列車碰撞事故的廣泛調(diào)查和統(tǒng)計，并對頻繁出現(xiàn)的典型列車事故類型進行還原研究 。1990年至2007年，由歐盟資助的TRAINCOL、SAFETRAIN、SAFETRAM及SAFE INTERIORS等項目從耐撞的設(shè)計工具、干線鐵路列車被動安全的設(shè)計方法、有軌電車的被動安全性設(shè)計方法和列車內(nèi)部設(shè)備的被動安全性等多個方面進行了深入細致的研究SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE

6、TEACHING 法國的鐵路研究機構(gòu)使用非線性有限元軟件Pam-crash對車輛碰撞進行模擬，參考車輛耐碰撞性結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，將非動力車兩端結(jié)構(gòu)設(shè)計為弱剛度的可大變形的吸能區(qū)，并采用高性能計算機對某TGV列車車輛結(jié)構(gòu)進行了耐撞性優(yōu)化。1993年，法國的阿爾斯通鐵路集團把列車耐碰撞性設(shè)計思想應用于“歐洲某夜間列車”項目，提供了高于英國鐵道組織標準要求的列車，法國國有鐵路對被動安全性曾進行過大量研究工作，探究了被動碰撞安全性設(shè)計的基本原理，詳細研究了列車發(fā)生碰撞時的物理現(xiàn)象。 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEA

7、CHING 研究現(xiàn)狀波蘭日米格魯?shù)略囼炛行?實物碰撞試驗 法國阿爾斯通擁有豐富的超高速列車耐碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計和碰撞試驗方面的經(jīng)驗。 2003年11月，法國阿爾斯通在波蘭的日米格魯?shù)略囼炛行倪M行了實物碰撞試驗,并在英國的汽車制造業(yè)研究協(xié)會(MIRA) 實驗室進行了滑行試驗。法國阿爾斯通AGV高速鐵路的頭車吸能裝置SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 英國的研究表明，符合耐撞性設(shè)計理念的鐵路客車應在碰撞過程中保證司機室及乘客區(qū)的安全，并且加速度必須保持在允許的范圍內(nèi)，英國鐵路公司（British Rail

8、）曾開發(fā)出耐撞性司機室結(jié)構(gòu) SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 15研究現(xiàn)狀 德國針對耐撞擊車體結(jié)構(gòu)技術(shù)進行了深入的研究，并進行了吸能結(jié)構(gòu)的試驗。其中，較典型的是德國西門子公司與漢諾威大學合開展城市輕軌車輛的結(jié)構(gòu)耐撞性研究。目前德國已經(jīng)在城市輕軌車輛、ICE第三代列車上采用了耐沖擊車技結(jié)構(gòu)技術(shù)。2006年11月14日,進行了Brunel Railmotive 撞擊試驗。Brunel Railmotive 撞擊試驗 德國西門子高速列車頭車吸能裝置二級吸能一級吸能SELF-ASSESSME

9、NT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 16研究現(xiàn)狀 試驗能力：美國鐵路聯(lián)盟在位于科羅拉多州建有一條1.2公里長的專用沖擊試驗線，可以進行全尺寸車輛、機車的撞擊試驗，曾經(jīng)對兩輛客車以41.8km/h速度撞擊特制沖擊墻的工況進行了實車試驗。 TTC的沖擊試驗線圖 實車碰撞試驗 假人及安全帶實車碰撞試驗 標準研究：1999年，美國交通聯(lián)邦鐵路委員會(FRA)和美國公共交通協(xié)會發(fā)布“TierI鐵路客車設(shè)備耐撞性” 新標準，涵蓋包括設(shè)備強度、能量控制及成員座椅的動態(tài)沖擊試驗等諸多內(nèi)容。SELF-ASSESSMENT REP

10、ORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美國聯(lián)邦鐵路局（FRA）進行了大量列車碰撞研究，早在1997年美國就建立了有關(guān)列車碰撞的安全規(guī)范，從1999年11月開始，在科羅拉多的美國交通運輸技術(shù)中心開展了多次整車碰撞試驗，重點研究了單節(jié)車輛與剛性墻、機車與機車、機車與車輛、車輛與車輛、列車對列車的碰撞，以及列車發(fā)生碰撞后乘客的二次碰撞特性，他們對比分析了無安全帶和有安全帶時乘客與車內(nèi)設(shè)備二次碰撞損傷情況，研究表明有腰部和肩部安全帶束縛的情況下，乘客的安全系數(shù)會明顯提高，所以他們建議在列車座椅上加裝安全帶。 SELF-ASSESSMENT R

11、EPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 20p意大利研究現(xiàn)狀 2006年意大利安薩爾多公司進行了吸能元件撞擊試驗和司機室結(jié)構(gòu)的正面碰撞試驗 兩車正面線路撞擊試驗 吸能元件撞擊試驗撞擊后變形 76.5 Km/h SELF-ASSESSMENT REPORT

12、FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 21 川崎重工研制的紐約R142型地鐵列車，車頭底架端部吸能1.02MJ。在美國國家運輸技術(shù)中心(TTCI)進行了單車（37噸）撞擊試驗，試驗車沿坡度為千分之8.6的線路滑行而下撞擊剛性墻，走行距離約為500米。吸能元件撞擊試驗吸能元件撞擊試驗部分端部車體撞擊試驗p日本研究現(xiàn)狀SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 近5年關(guān)于高速列車撞擊學術(shù)論文50多篇，會議論文10篇，科技成果近8項，碩士論文達到4

13、6多篇，博士論文達到15篇左右，專利成果達到30項 一般采用計算、仿真等手段對吸能結(jié)構(gòu)件、頭車、車鉤、車體等進行大變形碰撞仿真研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化和二次碰撞傷害研究。其中專利在吸能、防爬、系統(tǒng)控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面提出了見解。 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 由于實車實驗費財費力，而且可重復性差，加上計算機仿真技術(shù)的不斷發(fā)展。國內(nèi)研究人員大多致力于對車輛碰撞大變形的模擬仿真工作，欠缺對機車車輛碰撞的實驗研究。中南大學高速列車研究中心是我國較早開展列車耐撞性結(jié)構(gòu)研究的單位之一。 SELF-ASS

14、ESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 24研究現(xiàn)狀Page 24中南大學高速列車研究中心在1998年建立動模型碰撞試驗臺，在該試驗臺上，四方股份進行了天津地鐵、北京四號線等城軌車輛碰撞吸能測試。 試驗線長170 m、軌距0.9m,剛性墻5X4.55X5.8m 最大載重2250 Kg，最高試驗速度120km/h， 撞擊加速度量程500 g，撞擊力量程60T24。吸能元件撞擊試驗SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHI

15、NG 西南交通大學，一直致力于列車被動安全技術(shù)的研究，先后完成了上海10號、13號線，深圳4號線，南京3號線，無錫地鐵1號線，寧波地鐵1號線，出口孟買地鐵列車，突尼斯內(nèi)燃動車組，符合歐標的高速動車組，出口沙特電力動車組等各型列車的耐撞性結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析。另外，在肖守訥研究員的帶領(lǐng)下，西南交通大學機車車輛研究所還對上海地鐵10號線追尾事故及7.23甬溫線特大交通事故等進行了事故還原 。SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMEN

16、T OF UNDERGRADUATE TEACHING 上海地鐵上海地鐵10號線事故模擬號線事故模擬SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 同濟大學李健、沈剛等在ADAMS中對某國外鐵路車輛防碰撞裝置進行了動力學計算，研究耐撞性車輛設(shè)計方法和吸能裝置的力學特性。 趙洪倫等對城市軌道列車及高速列車開展過耐碰撞仿真分析研究，通過結(jié)合有限元和多體動力學，尋求一種既準確又快

17、速的仿真方法。通過對基本吸能元件的仿真及試驗分析，將其研究成果應用北京八通線等制造的城市軌道車輛的耐碰撞結(jié)構(gòu)上，另外他們還對列車吸能防爬結(jié)構(gòu)等進行了優(yōu)化設(shè)計研究。 王文斌等還對軌道列車乘員的二次碰撞傷害進行了研究，研究車內(nèi)布置及座椅設(shè)計參數(shù)對乘員傷害的影響SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 大連交通大學的兆文忠、陳秉智、車全偉等應用PAM-CRASH軟件對CRH3型動車組進行仿真研究，研究CRH3動車組的大變形模式以及車輛的吸能情況，撞擊力、車輛速度。加速度等的時間歷程，并在模型中加入假人模型研

18、究乘客的二次碰撞情況；運用PAM-CRASH與ISIGHT等軟件對上海地鐵6-8號線車輛吸能結(jié)構(gòu)進行了抗撞性優(yōu)化；段書華、陳秉智;王悅東通過列車大變形碰撞仿真，對以碳鋼車車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化；與長春軌道客車股份有限公司合作對某出口沙特的城軌列車進行了耐撞性仿真，并驗證其設(shè)計的合理性SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 中國鐵道科學研究院機車車輛研究所利用PAM-CRASH進行列車碰撞仿真研究。劉金朝、王成國等對薄壁金屬圓管的軸向壓潰以及列車鋁合金材料進行了耐撞性數(shù)值模擬，還對我國25B型鐵路客車和部分城市

19、軌道列車開展過碰撞大變形數(shù)值仿真以及乘員二次碰撞研究；與天津濱海快速交通發(fā)展有限公司合作，對天津城市軌道車輛的頭車多級吸能裝置及其布置進行仿真研究，取得了一定的研究成果SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 中國鐵道科學研究院機車車輛研究所利用PAM-CRASH進行列車碰撞仿真研究。劉金朝、王成國等對薄壁金屬圓管的軸向壓潰以及列車鋁合金材料進行了耐撞性數(shù)值模擬，還對我國25B型鐵路客車和部分城市軌道列車開展過碰撞大變形數(shù)值仿真以及乘員二次碰撞研究；與天津濱海快速交通發(fā)展有限公司合作，對天津城市軌道車

20、輛的頭車多級吸能裝置及其布置進行仿真研究，取得了一定的研究成果SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 中國科技大學參加的“十一五”國際科技支撐計劃中國高速列車關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備驗收項目，對高速列車的碰撞進行了仿真研究。SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 34技術(shù)分析標準研究n碰撞標準對比分析英國GM/RT2001美國RSAC報告草案Tier I CFR歐盟EN15227SELF-ASSESS

21、MENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 英國的GM/RT2100：Structural Requirements for Railway Vehicle對耐碰撞車輛設(shè)計要求為：兩列同類型的車輛發(fā)生碰撞時，車輛端部縱向變形量不允許大于1m，車輛前端吸收能量不小于1.0MJ；對于動車組和固定編組的列車，碰撞最大沖擊力不超過3000kN，對于其它編組列車，碰撞最大沖擊力不超過4000kN；防爬器能承受100kN的垂直載荷。GM/RT2100由1994年第一個版本已發(fā)展為2010年的第四個版本。碰撞標準對比分析SELF-ASSE

22、SSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美國的法規(guī)及相關(guān)標準由三部分組成：由政府主導頒布的強制性法規(guī)，貨車企業(yè)的行業(yè)標準和客車企業(yè)的行業(yè)標準。其中，強制性法規(guī)由聯(lián)邦鐵路局（FRA）制定，貨車行業(yè)標準由北美鐵道協(xié)會（AAR）制定，客車行業(yè)標準由美國公共交通協(xié)會（APTA）制定。 FRA法規(guī)法規(guī):對高速鐵路的需求和一些通勤列車系統(tǒng)的建立，促使美國國會授權(quán)FRA頒布法規(guī)。1996年，F(xiàn)RA設(shè)立鐵路安全咨詢委員會（RSAC），匯集政府和企業(yè)的代表們一起研究制定新的法規(guī)。1999年，F(xiàn)RA 新法規(guī)頒布，寫入了美國聯(lián)邦規(guī)章典集（

23、CFR）中，涉及碰撞安全保護條款的CFR法規(guī)有： SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Tier I 用替代設(shè)計客運鐵路設(shè)備防撞性和乘員保護性用替代設(shè)計客運鐵路設(shè)備防撞性和乘員保護性能的評估技術(shù)標準和程序能的評估技術(shù)標準和程序 表表 1：標準和評估的指導摘要：標準和評估的指導摘要與傳統(tǒng)設(shè)備的與傳統(tǒng)設(shè)備的碰撞碰撞替代設(shè)計列車與傳統(tǒng)車頭牽引列車的碰替代設(shè)計列車與傳統(tǒng)車頭牽引列車的碰撞：撞： (a) 20 mph，駕駛室牽引；或者，駕駛室牽引；或者(b) 25 mph，傳統(tǒng)車頭牽引。，傳統(tǒng)車頭牽引。為乘

24、員預留占用空間為乘員預留占用空間在操縱室預留生存空間在操縱室預留生存空間占用空間完整占用空間完整性性在預期的碰撞負載路徑上：在預期的碰撞負載路徑上：(a) 800 kips.(b) 1000 kips.(c) 1200 kips.(a) 無永久形變，無永久形變，(b) 有限永久形變，有限永久形變，(c) 無斷裂無斷裂對撞設(shè)備跨覆對撞設(shè)備跨覆替代設(shè)計設(shè)備與傳統(tǒng)車頭的碰撞：替代設(shè)計設(shè)備與傳統(tǒng)車頭的碰撞：(a) 所有排列的設(shè)備。所有排列的設(shè)備。(b) 包括垂直方向和橫向上的包括垂直方向和橫向上的 3 英寸偏英寸偏移。移。無跨覆且車輪升力最小化。無跨覆且車輪升力最小化。連接設(shè)備跨覆連接設(shè)備跨覆替代設(shè)計

25、設(shè)備與傳統(tǒng)車頭碰撞，第一次替代設(shè)計設(shè)備與傳統(tǒng)車頭碰撞，第一次車輛連接時發(fā)生車輛連接時發(fā)生 2 英寸垂直英寸垂直/2 英寸橫向英寸橫向偏移偏移無跨覆且車輪升力最小化。無跨覆且車輪升力最小化。禁止液體進入禁止液體進入基于設(shè)計審核基于設(shè)計審核(a)等同于具有等同于具有 25,000 psi 屈服強度的屈服強度的 英寸鋼板；英寸鋼板；(b)禁止液體流入占據(jù)區(qū)；和禁止液體流入占據(jù)區(qū)；和(c) 附加在附加在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上結(jié)構(gòu)構(gòu)件上SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 駕駛室端的終駕駛室端的終端結(jié)構(gòu)完整性端結(jié)構(gòu)完整

26、性(a) 縱向中心線沖擊偏移縱向中心線沖擊偏移 19 英寸時，吸英寸時，吸收最少收最少 135 ft-kip 的沖擊能量。的沖擊能量。(b) 側(cè)壁對齊沖擊時，吸收最少側(cè)壁對齊沖擊時，吸收最少 120 ft-kip 的沖擊能量的沖擊能量縱向永久形變不超過縱向永久形變不超過 10 英寸英寸非駕駛室端的非駕駛室端的終端（角落）終端（角落）結(jié)構(gòu)完整性結(jié)構(gòu)完整性(a) 地板高度處地板高度處 150 kips。(b) 地板以上地板以上 18 英寸處英寸處 30 kips。(a) 室內(nèi)凈高處室內(nèi)凈高處 20 kips。(a) 無失敗無失敗(b) 無永久形變無永久形變(c) 無失敗無失敗車頂完整性車頂完整性設(shè)

27、備倒轉(zhuǎn)，由車頂支撐設(shè)備倒轉(zhuǎn)，由車頂支撐(a)無占據(jù)空間的侵入；和無占據(jù)空間的侵入；和(b)不超過異屈曲力或屈服力的一半不超過異屈曲力或屈服力的一半側(cè)面結(jié)構(gòu)完整側(cè)面結(jié)構(gòu)完整性性側(cè)壁剛性和材料特性的設(shè)計要求側(cè)壁剛性和材料特性的設(shè)計要求垂直模量垂直模量 (in3) 0.3 x L水平模量水平模量 (in3) 0.2 x L車輛附件車輛附件方案方案 2.1 及其他及其他(a) 垂直方面垂直方面 3g，橫向，橫向 1g，縱向，縱向 5g；或；或者者(b) 垂直垂直 3g，橫向，橫向 1g。靜態(tài)分析：無屈曲；和靜態(tài)分析：無屈曲；和(a) 方案方案 2.1：平均加速度：平均加速度 5g 且且最大加速度最大加

28、速度 10g；或者；或者(b) 方案方案 2.1：車輛仍相聯(lián)：車輛仍相聯(lián)內(nèi)部固定設(shè)備內(nèi)部固定設(shè)備附件附件固定設(shè)備：固定設(shè)備：8/4/4 g 縱向縱向/橫向橫向/垂直方向垂直方向準靜態(tài)負載；及準靜態(tài)負載；及座位：座位：8g 縱向動態(tài)脈沖縱向動態(tài)脈沖固定設(shè)備和座位仍然相聯(lián)固定設(shè)備和座位仍然相聯(lián)座位座位依依 APTA-SS-C&S-016-99 修訂版修訂版 2 進行進行 8g 臺機測試，使用儀表化的臺機測試，使用儀表化的 HIII ATD。座位必須符合座位必須符合 APTA-SS-C&S-016-99 修訂版修訂版 2 的要求，包括傷害標準的要求，包括傷害標準SELF-ASSESS

29、MENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING v碰撞能量管理碰撞能量管理v如果設(shè)備設(shè)計對壓力壓碎行為進行控制，可顯著增加客運鐵路設(shè)備的防撞性能。壓碎區(qū)域可設(shè)計為車廂內(nèi)為占據(jù)的位置，如制動和電力柜和自行車存放區(qū)域，以及沒有乘員座位的輕微占據(jù)區(qū)域，如門廊和樓梯井等。這些區(qū)域設(shè)計要使壓碎受到控制，初始壓力要小，平均壓力逐漸增加。有了此類壓碎區(qū)域，多輛車廂在碰撞時分擔能量吸收，從而通過控制碰撞能量保持占據(jù)空間的完整性。設(shè)計壓碎區(qū)域的方法被稱為碰撞能量管理 (CEM)。SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASS

30、ESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 吸能區(qū) 吸能區(qū) 吸能區(qū) 吸能區(qū) 吸能區(qū) 吸能區(qū) SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 各種座位設(shè)置的代表性二次碰撞速度曲線 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING BS EN 15227BS EN 15227：2008 2008 Railway applications Crashworthiness Railway applicati

31、ons Crashworthiness requirements for railway vehicle bodiesrequirements for railway vehicle bodiesSELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 碰撞結(jié)束后應滿足一下要求：碰撞結(jié)束后應滿足一下要求：(1) (1) 無論是在車組的兩端還是車組中間任何一節(jié)，對爬車現(xiàn)象都應予以嚴格無論是在車組的兩端還是車組中間任何一節(jié)，對爬車現(xiàn)象都應予以嚴格限制。爬車限制允許碰撞車組間產(chǎn)生一個垂向錯動，其垂向錯動位移限限制。爬車限制

32、允許碰撞車組間產(chǎn)生一個垂向錯動，其垂向錯動位移限制值為制值為40 mm40 mm，輪對與軌面之間的最大垂向距離不超過名義輪緣高度的，輪對與軌面之間的最大垂向距離不超過名義輪緣高度的75%75%。(2) (2) 沖擊能量全部由可復原和不可復原能量吸收元件吸收，不造成主車體結(jié)沖擊能量全部由可復原和不可復原能量吸收元件吸收，不造成主車體結(jié)構(gòu)的損壞，客室結(jié)構(gòu)應該是安全和穩(wěn)定的，乘客應該具有足夠的安全空構(gòu)的損壞，客室結(jié)構(gòu)應該是安全和穩(wěn)定的，乘客應該具有足夠的安全空間，其縱向長度的最大變形量一般不超過其原長度的間，其縱向長度的最大變形量一般不超過其原長度的1%1%，車輛上的設(shè)備，車輛上的設(shè)備不會脫離約束和

33、產(chǎn)生重大變形。不會脫離約束和產(chǎn)生重大變形。(3) (3) 傳遞到乘客身上的加速度值在允許極限范圍內(nèi)，第一、二工況允許的最傳遞到乘客身上的加速度值在允許極限范圍內(nèi)，第一、二工況允許的最大加速度值為大加速度值為5g5g，第三工況允許的最大加速度值為，第三工況允許的最大加速度值為7.5g7.5g。車輛的平均減。車輛的平均減速度的確定方法是碰撞列車上的凈接觸力超過零開始到再次下降到速度的確定方法是碰撞列車上的凈接觸力超過零開始到再次下降到0 0為止為止的時間相對應。的時間相對應。SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEA

34、CHING 多體動力學分析w 列車碰撞性能的分析列車碰撞性能的分析w 需要吸收能量的要求需要吸收能量的要求 簡單分析和簡易數(shù)字工具w 進行單個碰撞單元及裝配的設(shè)計進行單個碰撞單元及裝配的設(shè)計碰撞有限元分析對單個碰撞單元、裝配、車體端部和全車進行詳細地分析對單個碰撞單元、裝配、車體端部和全車進行詳細地分析 試驗w 材料特性試驗材料特性試驗w 裝配試驗裝配試驗w 整車整車1:1試驗試驗SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMEN

35、T OF UNDERGRADUATE TEACHING 作者：肖守訥。時間：作者：肖守訥。時間：2012年年9月月 于成都于成都SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 作者：肖守訥。時間：作者：肖守訥。時間：2012年年9月月 于成都于成都fA(x)fA(x)M2,1fB(x)fA(x)fA(x)x2,3x2,2x2,1x1,3x1,2x1,1M2,2M2,3xM1

36、,3M1,2M1,1crash zone intermediate end:design length: 238 mmworking length (65%): 155 mmcrash zone cab end:design length: 450 mmworking length (65%): 293 mmvvv1D MBS model:semipermanent coupler:working length: 246 mm(one coupler)xautomatic coupler:working length: 200 mm(one coupler)Train 1car 1.1car

37、1.2car 1.3Train 2car 2.1car 2.2car 2.3Crash zone intermediate endCoupler cab endCoupler intermediate endCrash zone cab end1D-simulation modelSELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 作者：肖守訥。時間：作者：肖守訥。時間：2012年年9月月 于成都于成都KMRT / 6 car versus 6 car train / 22 km/h, mu=0.15-5000

38、000500000100000015000002000000250000030000003500000-0.100.000.100.200.300.400.500.60Displacement mF NR1_ZUG1_AF NR2_ZUG1_BF NR3_ZUG1_AF NR4_ZUG1_AF NR5_ZUG1_BF NR6_ZUG1_AF NR1_ZUG2_AF NR2_ZUG2_BF NR3_ZUG2_AF NR4_ZUG2_AF NR5_ZUG2_BResults 1D-MBS2D-MBSSELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDER

39、GRADUATE TEACHING 作者：肖守訥。時間：作者：肖守訥。時間：2012年年9月月 于成都于成都-20000200040006000800010000020406080100120140160Time msForce kNContact of the roof structureSELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 作者：肖守訥。時間：作者：肖守訥。時間：2012年年9月月 于成都于成都ForceDeformationRegenerative and/ordissipativecoup

40、ler elementsCrash zone of thecarbody structurePassengercoach areaCoupler shear offCoupler activation -elastic coupler elementsSELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 1、從文獻、專利成果來看，對高速列車碰撞及被動性防護由單一元器件建模分析提升到了對系統(tǒng)、整機的分析層面，但系統(tǒng)性還有待提高；2、高速列車碰撞及被動性防護可分為二類：一碰撞防護類電子預警類專利；二是部分耐碰撞性結(jié)構(gòu)。合理性和可應用性有待進一步研究。