地铁车辆列车碰撞吸能方案研究
地铁车辆吸能结构撞击试验研究
地铁车辆吸能结构撞击试验研究摘要：为验证地铁车辆头车前端吸能结构实际效果，本文进行吸能结构的台车碰撞试验，测量吸能结构大变形模式、吸能量及撞击力特性曲线。
试验证明，采用车钩缓冲器、压溃管及在头车前端设置吸能结构，在冲击时能产生较大塑性变形，有效地吸收冲击动能，确保司机与乘客安全。
关键词：地铁车体吸能结构碰撞试验1 前言在地铁车辆头车前端底架上安装有防爬器和吸能结构，当碰撞事故发生时，吸能结构按照设定的过程发生塑性大变形，吸收冲击能量。
为验证吸能结构的实际效果，进行车体吸能结构碰撞试验，测量吸能结构大变形模式、吸能量及撞击力特性曲线。
本试验研究主要进行吸能结构台车碰撞试验，测试吸能结构吸收冲击动能的能力及其塑性大变形模式。
2 试验方法在头车底架端部设计两组吸能结构，分别安装在头车底架两侧，每一组吸能结构由四根薄壁方管组合而成，在靠近冲击端一侧开有碰撞引导槽，沿长度方向布置有十字形加强筋，总质量约为25Kg。
车体吸能结构碰撞试验的基本试验方法如下：将撞击试件固定在运动台车前端，采用牵引电机沿轨道加速台车至预定速度，在距离刚性墙前端200mm处安装有测速系统及同步触发系统，当台车运行至刚性墙前端200mm位置时，速度测试系统测试台车的瞬时速度，此时同步触发系统被触发，高速摄像系统和撞击力测试系统开始同步工作，安装在侧面及上部的两台高速摄像系统以每秒2000帧的速度记录吸能结构的大变形过程，瞬态撞击力采集系统实时采集各个传感器的力。
3 车体吸能结构撞击试验结构撞击试验是一种瞬态破坏试验，易受各种因素的干扰，为保证试验结果的有效性和可靠性，试件的安装采用统一的方式进行，并需要进行多次重复性试验。
下面列出所进行的两次试验工况的结果。
3.1试验工况一通过速度测试系统测得撞击前瞬时速度为15.72 m/s，回弹速度为0.8 m/s，试件的宏观压缩变形为170mm。
台车质量加吸能部件合计为1236kg，根据能量守恒原理，撞击过程中结构所吸收的总冲击动能为152.3kJ。
浅谈城市轨道交通车辆端部碰撞能量吸收区设计
铁 道 车 辆 第 ５６ 卷 第 ３ 期 ２０１８ 年 ３ 月
文 章 编 号 ：１００２７６０２（２０１８）０３００１６０２
浅谈城市轨道交通车辆端部碰撞能量吸收区设计
李立恒
（中车长春轨道客车股份有限公司 国家轨道客车研究中心，吉林 长春１３００６２）
摘 要：碰撞安全性设计是现代城市轨道交通车辆研 制 的 重 要 部 分。文 章 就 城 市 轨 道 交 通 车 辆 端 部 碰 撞 能 量 吸 收 区设计进行了初步探索及分析。 关键词：城市轨道交通车辆；能量吸收区；ＥＦＧ 型橡胶缓冲器；压溃管；吸能元件 中 图 分 类 号 ：Ｕ２７０．３４ 文 献 标 志 码 ：Ｂ
吸 收 的 能 量 是 最 大 的 ，吸 收 率 也 是 最 高 的 。
１．可 恢 复 型 缓 冲 器 吸 收 的 能 量 ；２．车 钩 上 的 大 容 量 吸 能 装 置 吸 收 的 能 量 ；３．车 钩 上 的 过 载 保 护 装 置 吸 收 的 能 量 ； ４．车 体 端 部 吸 能 装 置 吸 收 的 能 量 ；５．客 室 区 域 吸 收 的 能 量 。
·１６ ·
图６ 测点 犇１５减速段 犛犜犉犜 时频能量分布图
４ 结 论
本文通过对动车组转向架构架线路测试动应力时 间 历 程 数 据 进 行 分 析 ，得 出 如 下 结 论 ：
（１）转向架构架 各 测 点 的 １２００ 万 ｋｍ 等 效 应 力 均在３０ ＭＰａ以 内，低 于 其 所 对 应 焊 缝 类 型 的 许 用 疲 劳极限。
量吸收 区 ，以 便 在 规 定 防 护 速 度 下 各 级 吸 能 装 置 都 能
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨 车速度 的 关 系，以 测 点 犇１５ 为 例，选 取 典 型 区 间 的 加
轨道交通车辆碰撞吸能安全性研究
轨道交通车辆碰撞吸能安全性研究□吕元颖上海轨道交通设备发展有限公司上海2002451研究背景随着我国经济的快速发展,轨道交通在许多城市从无到有，从有到多，不断发展，我国的轨道交通运营总里程不断增加，轨道交通车辆运营安全问题也随之增多。
轨道交通车辆碰撞事故发生概率虽然远小于汽车碰撞事故，但是由于轨道交通运行密度大，载客量大，一旦出现碰撞事故，将会带来严重的人员伤害和经济损失。
因此,对轨道交通车辆碰撞吸能安全性进行研究具有重要意义［1］（美国Volpe研究中心将试验与有限元仿真相结合，开展轨道交通车辆耐撞性、乘员损伤与内饰的关系研究。
欧洲标准委员会（CEN）于2007年审核通过标准EN15227《铁路应用铁路车辆车体的防撞性要求》，在标准EN12663《铁路应用铁路车辆车体的结构要求》规定的基本强度要求基础上增加了结构的被动安全性要求。
我国在轨道交通车辆被动安全方面的研究虽然起步较晚，但是也取得了一些成果。
王文斌、赵洪伦等⑶运用多体动力学技术进行两列轨道交通车辆的碰撞动力学仿真，实现了对新设计轨道交通车辆收稿日期:2020年6月作者简介：吕元颖！1984-），男，硕士，高级工程师，主要从事轨道交通车辆研发设计工作装备机械2020No.4—23—碰撞被动安全系统的总体性能评估。
丁晨、赵洪 伦⑷使用吸能模块与不同吸能材料,研究轨道交通车辆的清障器，显示新的清障器能够实现良好的收集能量与缓冲碰撞功能。
笔者应用LS-DYNA 软件对轨道交通车辆碰撞工况进行安全分析，根据EN 15227标准模拟不同速度下的轨道交通车辆对撞工况，确保轨道交通车辆主体结构不受损伤。
笔者同时研究分析了不同速度下轨道交通车辆的吸能特性，并对轨道交通车辆的 安全性能进行初步评估)54*。
2碰撞非线性理论在描述轨道交通车辆碰撞非线性大变形时,通常使用拉格朗日描述，即使用运动中的质点描述物体的运动和变形。
选取物质坐标和时间构建独立坐 标系，运动方程表征的是物体的单值连续映射，由原 始构型B 变化为现有构型B 7*(除运动方程外，质量守恒定律、能量守恒定律和 动量守恒定律也是轨道交通车辆发生碰撞时必须遵 守的三大定律〔8*。
CRH5型动车组碰撞吸能结构研究
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯ Ｔ ＯＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖ０Ｉ ． ３ ５ Ｎｏ ． ５ ０ｃ ｔ ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ５ ９ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ １ ３ — ０ ４
Ｅ－ ｍａ ｌ ｌ ： ｌ ｉ ｕ ｑ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ＠ｃ ｃ ｃ ａ ｒ ． ｔ ｏ ｍ． ｃ ｎ ．
１ ６
大 连 交 通 大 学 学 报
第３ ５卷
３ ． ４ ７ 、 ２ ． ５ １ 、 ２ ． ７ ０ ｇ ， 被 动 车 头 四 节 车 的 分 别 为 ３ ． ６ ３ 、 ２ ． ２ ４ 、 １ ． ３ ７ 、 １ ． ０ ９ ｇ ， 两 者 各 节 车纵 向平 均 减 速度 均小 于标 准 中要 求 的 ５ ｇ ， 虽然 均 能满足 标 准 Ｅ Ｎ１ ５ ２ ２ ７的要 求 ， 然 而 在 安 装 吸能 装 置 后 ， Ｃ Ｒ Ｈ ５
保 证 动车组 安 全 的 重要 因 素 ， 当一 列 或者 两 列 动
车组 发生 碰撞 时最 先接 触 的端 部 由于没 有任何 吸
能结 构 和装置 ， 强 大 碰 撞 能 量 只 能 沿 着 车体 向客 室传 递 ， 从 而 导致 大量 的人 员伤 亡 ； 如果 在符 合强 度标 准 的车体 端 部 增 加 一 个 吸 能装 置 ， 就可 以将 碰撞 产生 的巨大 能 量 吸 收 掉 ， 从 而保 持 车体 的完
间隙 ； 导向杆设计为十字型结构 ， 长为 １ ３ ９ ９ ． ５ ０ ｍ ｍ，
主要 起 导 向并 抗 弯 的作 用． 吸 能装 置 在 受 到 较 大 的碰撞 力 时 ， 主 要通 过 吸能 管 和外 箱 板 产 生 塑性 屈 服变 形来 吸收 能 量 ． 吸能 装 置后 端 板 开 有 螺纹
A_型地铁列车碰撞吸能及配置研究
技术装备姜 杉1，李 茁2（1. 北京市地铁运营有限公司，北京 100044；2. 北京市轨道技术交通装备集团有限公司，北京 100071）第一作者：姜杉, 男, 高级工程师；通信作者：李茁, 男, 本科引用格式：姜杉, 李茁. A 型地铁列车碰撞吸能及配置研究[J]. 现代城市轨道交通, 2024(05): 71-76. JIANG Shan, LI Zhuo. Research on collision energy absorption and configuration of A-type metro[J]. Modern Urban Transit, 2024(05):71-76.DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.05.0121 引言根据GB 50157-2013 《地铁设计规范》，地铁列车根据车体尺寸、轴重等的不同可分为A 、B 2种车型。
A 型地铁列车载重量和自身重量更大、在同速度等级碰撞过程中需要缓冲吸收的撞击能量更多。
地铁列车车体按EN 12663-1-2014《轨道交通 铁路车辆车身的结构要求》摘 要：A 型车是地铁列车型号中宽度最大、载客量最大的车型，尤其适合人口密度高、客流量大的城市使用，因此A 型地铁列车的安全性对于大中型城市地铁安全运营至关重要，其中列车的碰撞吸能是列车安全性能指标之一。
文章首先基于用户对车钩的吸能需求及EN 15227-2020要求，提出钩缓装置与防爬器组合使用的A 型地铁列车碰撞吸能方案。
其次，对该吸能方案的设计思路、验证方法、吸能装置关键部件及其主要技术参数进行逐一介绍。
最后，确认该方案通过高弹性可恢复EFG 缓冲器、压溃单元、可拆卸式防爬器作为吸能组合，能在A 型地铁列车连挂、碰撞、救援等多工况中起到缓冲吸能的作用，不仅可以保护乘客安全和车体主结构不受损坏，还具有方便维护和替换的优点。
该研究可为后期地铁列车吸能方案的设计提供一定的参考与借鉴。
满足轨道车辆防撞性要求的轻型吸能器的设计与分析
掂枸 设计
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ７ ６ １ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ １ ５ － ０ ５
１ ５
满 足 轨 道 车 辆 防 撞 性 要 求 的 轻 型 吸 能 器 的 设 计 与 分 析
Ｃ． Ｏ’ Ｎｅ ｉ ｌ ｌ ， 等 （ 英）
摘 要 ： 介 绍 了一 种 轨 道 车 辆 轻 型 吸 能 器 的概 念 设 计 和 分 析 ， 该 吸 能 器 能 够 满 足 欧洲 防撞 性 标 准 规 定 的 平交道 Ｖ Ｉ （ 车 辆 与大 型可 变形 体 相 撞 ） 碰撞要求 。吸能器采用铝蜂窝结构 ， 经 过体 积 优 化 后 适 合 现 有 司 机 室 轮 廓， 可吸收高达 ７ ０ ０ ｋ Ｊ的 能量 ， 压溃段压缩力 为 １ ４ ０ ０ ｋ Ｎ。通 过 准 静 态 试 验 和静 态 分 析 了 解设 计 概 念 的 载 荷
Ｃ． Ｏ’ Ｎｅ ｉ ｌ ｌ ， ｅ ｔ ａ １ ．（ Ｕ． Ｋ． ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ ｕ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｒ ａ ｉ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ
城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究
城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究近年来，城轨交通系统在城市交通中发挥着越来越重要的作用。
城轨车辆作为城市快速交通的重要组成部分，其安全性和可靠性备受关注。
在城市中，车辆之间的相互碰撞是难以避免的，因此研究城轨车辆的耐撞性及其吸能结构具有重要意义。
城轨车辆的耐撞性是指车辆在发生碰撞时所能承受的冲击能量以及保持车身结构的完整性。
城轨车辆在运营过程中可能面临多种不同类型的碰撞，如与其他车辆的追尾碰撞、与行人的碰撞等。
因此，车辆的耐撞性需要考虑各种不同的情况。
为了提高城轨车辆的耐撞性，研究者们进行了大量的工作。
首先，他们通过仿真和实验等方法，分析了城轨车辆在不同碰撞情况下的受力情况和结构破坏模式。
通过对车辆碰撞事件进行数值模拟，研究人员能够更好地理解车辆在不同碰撞情况下的受力分布，为改善车辆的耐撞性提供理论依据。
其次，研究者们设计了各种吸能结构来提高城轨车辆的耐撞性。
吸能结构通常包括防撞梁、能量吸收器等。
防撞梁是车辆前部的一个加强结构，用于吸收碰撞时的冲击能量，减少车辆主体的受损程度。
能量吸收器则通过改变车辆结构的形状和材料来实现能量的吸收和释放，减少碰撞对乘客和车辆的伤害。
此外，城轨车辆的耐撞性还与车辆的结构材料有关。
研究者们不断探索新的材料，如复合材料和高强度钢，以提高车辆的耐撞性。
这些新材料具有较高的强度和韧性，能够更好地承受碰撞冲击，并减少车辆结构的变形程度。
城轨车辆的耐撞性研究不仅关乎乘客的安全，也关系到城市交通系统的可靠性和服务质量。
通过提高车辆的耐撞性，可以减少意外事故的发生，降低交通事故对城市交通的影响。
此外，提高车辆的耐撞性还能够减少车辆损坏情况下的维修成本，提高运营效率。
总之，城轨车辆的耐撞性及其吸能结构的研究对于提高城轨交通系统的安全性和可靠性具有重要意义。
通过分析车辆在不同碰撞情况下的受力分布和结构破坏模式，研究者们能够设计出更加安全可靠的城轨车辆。
城市轨道车辆吸能结构设计
种城轨车辆用可更换的 两级吸能组合吸能 结构 ， 并运用显式有限元分析软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ—Ｄ Ｙ Ｎ Ａ进 行 ２ ５ ｋ ｍ ／ ｈ撞 击速度 下
碰撞仿真分析 。研 究结果表 明： 吸能结构发生 了有序可控的 两级 塑形 变形 ， 第一级为铝蜂 窝压缩变形 ， 其 变形行 程为 １ ５ １ ． １ ｍ ｍ， 撞 击平台力约为 １ ５ ４ ． ８ ｋ Ｎ， 吸能量为 ２ ４ ｋ Ｊ ； 第二级 为方 管叠缩和 圆管挤压 变形 ， 变形行程 约为 ３ ０ ７ ． ６ ｍ ｍ， 平 台撞击 力
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ，ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｗｏ— ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｒ ａ ｉ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ．ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｄ ｅ ａ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ
浅析地铁车辆吸能结构
AUTO TIME27FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨时代汽车 浅析地铁车辆吸能结构寇丽君吉林铁道职业技术学院 吉林省吉林市 132200摘 要： 根据不同地铁车辆的结构，建立头车有限元模型，当发生碰撞，头车相对于车身更危险，对头车结构采用有限元模型，利用OptiStruct 软件对车端吸能结构吸能梁的分布进行研究。
对于车辆碰撞过程中理想四级吸能顺序进行参照，结合PAM-CRASH 碰撞仿真软件，用碰撞仿真软件进行验证四种吸能结构的吸能特性。
对于不同的吸能特性进行分析，从而达到优化地铁车辆的吸能结构的目的。
关键词：吸能结构 车钩 有限元模型 优化1 地铁车辆吸能结构的研究背景中国是一个国土面积十分辽阔的国度，在中国的土地上铁路发展的尤为迅速。
交通强国、铁路先行的口号也一直伴随着我们的铁路事业不断前进着。
地铁车辆的发展，可以说是推荐城市之中经济进步的重要因素。
地铁多建于地下，多条地铁线路的建设可以让城市的交通得到很大程度的提升。
特别是在私家车保有量逐渐增多的今天，城市地铁车辆的建设显得尤为的突出和重要。
城市人员流动大，地铁站内人流密集，所以更应该加强安全管理，避免发生碰撞事故，消除安全隐患。
地车车辆头车司机室相对于车身设计的比较短，当发生碰撞，没有特定的吸能区域来吸收、耗散碰撞能量。
由于地铁内部设计和高铁等不同，中间车辆没有卫生间、行李架等可以牺牲掉的薄弱区域来耗散能量，因此地铁车辆前端吸能结构的设计就显得尤为重要。
怎样使地铁车辆在碰撞过程中能够稳定的吸收更多的能量，减少财产损失，确保乘务人员的安全，减少不必要的伤害，就特别重要。
本文主要研究地铁车辆的吸能结构，车辆端部吸能装置设置有编组列车头车（Tc 车）采用全自动机械车钩。
如图1所示为地铁车辆四级吸能结构顺序理想的曲线模型图，通过对图1所示的吸能顺序，我们对地铁车辆进行优化研究其吸能结构的工作。
按照车钩缓冲装置建模、防爬器建模、拓扑结构分布研究三部分进行分析。
地铁列车吸能装置吸能原理的仿真研究
摘要:利用显式有限元软件LS －DYNA 建立了薄壁结构轴向切割过程的三维有限元模型，对其吸能过程进行了仿真，分析了刀具的数量、薄壁结构的壁厚、外径等对吸能特性的影响。
研究结果表明，薄壁结构吸收的能量、界面力与刀具的数量、薄壁结构的壁厚成正比，与薄壁结构的外径关系不大。
关键词:地铁列车; 吸能装置; 吸能原理; 显式有限元; 轴向切割0引言现代城市轨道交通由于其客运量大、快速、便捷、准点等特点而越来越受到青睐。
我国的城市轨道交通起步虽晚，但近年来发展迅猛。
除了一些特大城市，许多省市级大中等城市以不同的形式开始了城市轨道交通建设。
尽管地铁列车在专有的轨道上运行，发生碰撞事故的可能性要远小于其他交通运输工具。
然而，由于地铁列车质量大，速度较高，又主要运行在人口密度较高的市区，且载客量大，若发生碰撞事故会造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此，如何提高地铁列车在碰撞事故中的被动安全性就成为一个不可忽视的重要问题。
这就需要设计专用吸能装置来吸收碰撞发生时列车的动能。
本文提出一种新的碰撞能量耗散原理，即发生列车碰撞时，薄壁金属构件被刀具轴向切割，从而吸收列车的动能，降低列车的减速度。
由于轴向切割薄壁金属构件时，其吸能特性与刀具的数量、构件的壁厚、外径等因素密切相关，因此本文将从这几个方面进行讨论，找出薄壁结构被轴向切割时的吸能规律。
1动态仿真显式有限元随着计算机技术与有限元理论的发展，有限元技术已经成为研究金属切割过程的一个重要手段。
显式时间积分适用于各种结构冲击动力学问题，如爆炸、碰撞和金属加工成型等高度非线性问题，它采用中心差分时间积分，其基本特点是不形成总体刚度矩阵，弹性项放在内力中，避免了矩阵求逆。
这对非线性分析很重要，无须检查收敛，是条件稳定的。
金属切割具有动态性、大变形和高度非线性的特点。
因此运用显式有限元程序对这一过程进行分析模拟非常适合。
本文采用通用的非线性显式动力分析程序LS －DYNA 仿真薄壁结构的切割吸能过程。
浅谈地铁车辆碰撞吸能实用配置
级不 超过 ５ ｋ ｍ／ ｈ ， 但 有 的运 营商 要求 的速 度等 级 高一
些， 比如 广州 地铁 ４号 线要 求为 ８ ｋ ｍ／ ｈ 。对于 此速 度
等级 ， 车 钩 的缓 冲器 即可 满 足能 量 吸收要 求 ， 缓 冲器 的 行程 一般 不超 过 ２ ０ ０ ｍｍ。 目前 国 内地 铁 车辆 采 用 的 缓 冲器分 为 ４种 ： Ｅ Ｆ Ｇ 型缓 冲器 、 弹 性 胶 泥缓 冲 器 、 气
设 计 制 造
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ７ ６ ０ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ ９ — ０ ０ １ ７ — ０ ３
铁道车辆 第５ １ 卷第９ 期２ ０ １ ３ 年９ 月
浅谈 地 铁 车 辆碰 撞 吸 能 实 用配 置
牟晓 莎， 刘龙 玺 ， 顾 玉 林
（ 南车 青 岛 四 方机 车 车 辆 股 份 有 限 公 司 技 术 中心 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ １ １ １ ）
摘
要 ： 介 绍 了地 铁 车辆 碰 撞 吸 能 的 设 计 思 路 ， 阐 述 了各 级 吸 能 元 件 的 设 计 原 理 与选 择 依 据 。
关键词 ： 地 铁 车辆 ； 碰撞； 吸 能； 选 型
中 图分 类号 ： Ｕ２ ７ ０ ． ３ ４
文献标 志码 ： Ｂ
随着 我 国城 市轨 道 交 通 的 快 速 发展 ， 碰 撞 安 全 已
基础设 施上运 行并与道 路交通无接 口的城市 车辆 ） 中。
１ 碰撞吸 能设 计思路
Ｅ Ｎ １ ５ ２ ２ ７ －２ ０ ０ ８中 ｃ 一 Ⅱ规 定 ， ２个 相 同列 车 单
元 以不超 过 ２ ５ ｋ ｍ／ ｈ的速度 面 对 面相 撞 时 ， 撞 击 能 量 吸收 区应 能 以设 定 的方式顺 序 消耗 掉列 车撞 击 时产 生
地铁列车碰撞吸能元件简述
地铁列车碰撞吸能元件简述随着轨道客车制造业的高速发展，地铁在城市中的应用也越来越广泛。
地铁是城市中的重要运输工具，它不仅可以有效缓解城市中的交通压力，同时具有运载客流量大、经济、环保等特点，已经成为城市中的首选交通工具。
地铁列车碰撞事故发生时，不但对车辆结构造成破坏，也对乘客生命安全构成威胁，同时给社会带来巨大的负面影响。
本文拟对地铁列车碰撞的四级吸能进行概述，并详细介绍了各吸能元件的特点及应用，为列车碰撞吸能研究提供参考依据。
标签：地铁车辆；列车碰撞；吸能元件一、引言在地铁列车运行过程中，安全问题是不容忽视的重要问题。
地铁列车的碰撞事故，不仅会造成车辆的直接损坏，而且会威胁到列车上乘客的生命安全。
为增加列车碰撞的被动安全性，地铁列车具有一定的被动吸能结构，在列车发生碰撞事故时，对车体起到保护的作用，以减轻人员伤亡。
本文详细介绍了地铁列车常用的吸能元件，为列车碰撞吸能研究提供参考依据。
二、地铁列车碰撞吸能概述列车相撞时，冲撞力最大的是头车，后面车依次迅速减小，综合考虑吸能工况，吸能结构一般布置如下。
（1）头车端部设置4级吸能，依次分别为车钩缓冲器吸能，车钩压溃管吸能，车钩过载保护装置破坏吸能，端部防爬吸能装置吸能。
（2）中间车端部设置2级吸能：依次分别为车钩缓冲器吸能，车钩压溃管吸能。
三、地铁列车的主要吸能元件（一）缓冲器缓冲器是一种可恢复变形的能量吸收装置，它主要安装在地铁列车的车钩上。
当地铁列车发生5～8km/h的低速连挂时，车钩上的缓冲器起主要的吸能作用，并且在完成吸能作用以后能够回复到初始状态。
目前地铁列车的车钩上配置有三种类型的缓冲器：分别是橡胶缓冲器、气液缓冲器、胶泥缓冲器。
1.橡胶缓冲器目前应用于地铁列车的橡胶缓冲器主要是EFG3缓冲器，它主要是通过橡胶的弹性变形来吸收列车碰撞产生的动能。
EFG3缓冲器可以在拉、压两个方向吸收能量，吸能容量大约在14kJ左右，其主要特点如下：结构比较简单，吸能介质为橡胶块，刚度较小，有利于缓和冲击、提高舒适度；容量较低，能量吸收率低，一般仅能满足列车5km/h 连挂的要求；使用免维护周期为8年，需定期更换橡胶元件；可配合较长行程地压溃管以吸收高速碰撞情况下的冲击能量。
地铁碰撞时头车车体耐撞性及坐姿乘员损伤的研究
地铁碰撞时头车车体耐撞性及坐姿乘员损伤的研究地铁碰撞时头车车体耐撞性及坐姿乘员损伤的研究引言：随着城市化的不断进行，地铁作为一种快速、便捷的交通工具，已经成为许多大城市不可或缺的一部分。
然而，地铁发生碰撞事故时，常常造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此，研究地铁车体的耐撞性以及乘员的坐姿对碰撞时损伤的影响，对提高地铁安全性和减少事故损失具有重要意义。
一、地铁车体耐撞性的研究1. 目前地铁车体材料的选择和车厢结构的设计对耐撞性的影响进行了研究。
1.1 材料选择地铁车体材料的选择对碰撞时车辆的耐撞性起着决定性的作用。
目前常见的地铁车体材料包括钢铁、铝合金和复合材料等。
钢铁具有较高的强度和刚性，但重量较大，可能增加事故中乘员受伤的风险；铝合金则具有较轻的重量和较高的强度，同时可以有效地吸能，降低乘员受伤的可能性；复合材料具有重量轻、强度高等优点，但其成本较高，需要进一步的研究和改进。
1.2 车厢结构设计车厢结构的设计也对耐撞性起到重要的影响。
采用合理的结构设计可以提高车辆的刚性和抗挤压能力，减少碰撞时车体的破损程度。
目前许多地铁车辆采用防撞杆、碰撞缓冲器和防撞装置等设备来增加车辆的抗撞性，减少事故中乘员受伤的可能性。
二、坐姿乘员损伤的研究1. 坐姿对乘员损伤的影响在地铁发生碰撞事故时，乘员的坐姿对其受伤情况有很大影响。
正确的坐姿可以减少对身体的冲击和损伤，降低事故造成的伤害程度。
目前建议地铁乘客在乘坐时尽量坐在正面朝向，双腿放在前方，可以利用前方座椅的靠背来支撑身体，减少碰撞时的冲击力。
2. 坐姿改善对乘员损伤的作用对于地铁乘员的坐姿改善也可以减少碰撞时的损伤。
通过优化座椅设计，增加支撑和缓冲装置，可以提供更好的保护效果，减少碰撞时的冲击力和危害。
不仅如此，一些地铁车辆也在座椅上使用了一些主动保护装置，如安全带和气囊等，以进一步减少碰撞时的伤害。
结论：通过研究地铁车体的耐撞性及乘员的坐姿对碰撞时损伤的影响，可以得出以下结论：1. 地铁车体材料的选择和车厢结构的设计对碰撞时的耐撞性有重要影响，应不断改进。
轨道车辆碰撞能量吸收装置原理及结构设计_续完_张振淼
1 018 1 400 1 150
480 960 1 000
725 1 150 960
将下侧梁分割为前段和后段两部分, 前段为引导部分, 当纵向力达到某一定值时, 连接结被剪断后, 它便滑入 略大一点的后段主下侧梁内。 与此同时, 车体发生折 曲。除了车体结构折曲吸收能量外, 还需借助专门设置 的能量吸收装置, 以控制其阻力为常数, 这里包括在底 架上安装铝质蜂窝板, 其下边开有一个小孔, 防爬心轴 由此穿过。底架后面部分同一般车的结构相同, 具有较 强抗冲击能力, 在一般碰撞情况下不会发生折曲。
列, 其中就有以下城市:
6 C itad is 300 型有轨电车的技术参数
(1) 都柏林市 (20 列, 14 列待定) , 车长 30 m , 不 同高度的低地板面、双向行驶有轨电车, 车辆限界为
技术参数如下:
2140 m , 单驾驶室, 带空调装置;
车辆全长 m
30
(2) 蒙彼利埃市 (28 列) , 车长 30 m , 不同高度低
切口, 使之向外折曲, 以减少入侵容纳司机的空间。 4. 1. 5 各构件的连接结
对各构件的结合点处的连接结, 要求在大的塑性 变形情况下, 保持其完整性。全部焊接连接结设计的均 由结点处较弱的构件承受该结点处的全部塑性弯矩, 这样在结构折曲时, 连接结可继续传递各构件之间必 要的弯矩和最终载荷。
( 3) 底架上焊有钢质的蜂窝板块, 斜撑和下侧梁 开有切口, 以控制其折曲方向和能量吸收。
文章编号: 100227610 (2001) 0420016204
轨道车辆碰撞能量吸收装置 原理及结构设计 ( 续完)
张振淼, 逄增祯
(同济大学 机车车辆系, 上海 200331)
轨道列车头车耐撞性仿真评估及吸能结构优化的开题报告
轨道列车头车耐撞性仿真评估及吸能结构优化的开题报告一、研究背景及意义随着城市化进程的不断加速，轨道交通以其高效、快捷、安全的特点逐渐成为现代城市交通的主要方式。
轨道列车是轨道交通的重要组成部分，其安全性和可靠性对城市交通的发展有着举足轻重的作用。
轨道列车的安全性主要涉及轨道列车头车的耐撞性能以及吸能结构的设计。
因此，轨道列车头车的耐撞性仿真评估及吸能结构优化的研究具有重要的现实意义。
目前国内外针对轨道列车头车的耐撞性仿真评估及吸能结构优化的研究已经取得了一定的进展，但是，其研究还存在一些问题和不足。
例如，现有的一些研究主要基于经验法和试验方法进行，缺乏系统化、综合性的理论基础；同时，吸能结构设计方案的选择存在较大的难度，往往需要经验丰富的工程师才能完成。
因此，本研究将借鉴现有的研究成果，结合数值仿真方法，探究轨道列车头车耐撞性仿真评估及吸能结构优化的理论和技术问题，为轨道列车头车的设计和优化提供参考。
二、研究内容和方法2.1 研究内容（1）分析轨道列车头车的受力情况和力学特性，建立头车耐撞性仿真模型；（2）对轨道列车头车的碰撞事故进行数值仿真，获取头车在不同碰撞条件下的反应力、位移等数据；（3）分析头车的力学性能，采用有限元分析方法，对头车在碰撞过程中的力学响应进行分析和评估；（4）基于头车的力学响应，探究吸能结构的设计原理及应用方法；（5）通过数值仿真的方法，比较不同吸能结构方案的性能并进行优化；（6）设计和制造头车的吸能结构，并进行实验验证。
2.2 研究方法本研究将采用多种方法进行研究，包括理论分析、数值仿真和实验验证。
具体研究方法如下：（1）理论分析：建立轨道列车头车的受力情况和力学特性理论模型，分析头车碰撞事故的机理和影响因素。
（2）数值仿真：采用ANSYS软件进行数值仿真，获取轨道列车头车在不同碰撞条件下的反应力、位移等数据，对头车的力学响应进行分析和评估。
（3）实验验证：根据数值仿真结果，设计和制造头车的吸能结构，并进行实验验证。
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地铁车辆列车碰撞吸能方案研究
随着城市化脚步的不断加快，一些中特大人口城市逐渐形成，为解决人口增加带来的交通压力，地铁车辆由于其快速性、准时性、安全性被广泛应用到城市交通运输中，与此同时，车辆运行安全也被广泛关注，被动安全设计成为地铁设计的首要设计要求，车辆通过增加吸能装置来吸收车辆碰撞过程中产生的能量，文章根据某B型车被动安全设计要求为例，根据一维能量分配软件配置车辆吸能装置参数，并根据三维碰撞分析验证设计的可行性。
标签：地铁车辆；列车碰撞；吸能方案
一、引言
目前地铁车辆广泛采用车钩缓冲装置、防爬吸能装置、车体结构吸能等吸能装置吸收车体碰撞过程中产生的能量，采用逐级吸能的方式以适应不同碰撞速度下的吸能要求。
以某6编组B型被动安全设计要求为例，车辆要求25km/h碰撞下，车体客室不得有损坏，根據设计要求，列车在各车辆间配置有EFG3型车钩缓冲装置并增加膨胀式压溃管以满足15km/h下的碰撞要求，通过配置在车体前端的防爬吸能装置共同吸收25km/h下的碰撞能量。
二、车辆建模
（一）工况介绍
一列6编组整备列车以25km/h的速度撞击另一列6编组车辆，两车均处于无制动状态，列车碰撞示意图如图1所示，其中1-5为运动车各车辆间碰撞界面，7-11为静止车各车辆间碰撞界面，6为两列车碰撞界面。
（二）吸能装置参数设置
各车辆间均配有带EFG3型缓冲器的车钩，并配有膨胀式压溃管，在车辆首尾两端配置有防爬吸能装置，根据列车碰撞经验，碰撞界面车钩力最大，并在向后传递的过程中逐渐减弱，为了让压溃管更多地参与吸能，在各车辆间配置有不
同触发力的压溃管，其中半永久车钩采用阶梯式压溃管，根据一维能量分配软件模拟，所有吸能装置的配置参数如表1所示。
（三）车辆建模
利用HYPERMESH进行网格划分，有限元模型主要采用壳单元进行划分，焊缝通过梁单元来模拟，利用LS-DYNA进行碰撞分析。
三、结果分析
一列25km/h的列车碰撞一列静止的列车，当碰撞界面头车半自动车钩接触时，认为碰撞开始，当两列车共速时，认为碰撞吸能结束，头车半自动车钩压溃管触发，通过力的传递使后界面车钩压溃管逐级触发，当头车半自动车钩走完全部行程后，剪切螺栓发生剪切，头车半自动车钩回退，防爬吸能装置接触，继续吸收剩余的能量。
如图3所示，界面6车钩力上升到570KN时，EFG3缓冲器开始压缩变形，由于碰撞剧烈，缓冲器很快走完最大行程，车钩力上升到950KN，压溃管开始触发，并在210ms时，压溃管走完最大行程，头车车钩被剪切，防爬吸能装置开始接触继续吸能；界面9中间半自动车钩，车钩力波动上升到570KN时，缓冲器开始触发压缩，由于力向后传递的衰减，缓冲器相对平稳的走完行程后压溃管开始触发，从7、8、10、11界面半永久车钩车钩力曲线上可以看出，由于7、8界面靠近碰撞界面，在缓冲器压缩完成后，车钩力随变截面压溃管的逐级触发而线性增加。
而10、11界面由于距离碰撞界面较远，车钩力未达到压溃管的触发力，只有缓冲器参与压缩吸能。
由图4可以看出，越靠近碰撞界面的界面车钩触发的行程越长，7、8、9界面压溃管被触发，第7界面共触发了313mm行程、第8界面共触发了280mm行程，第9界面共触发了260mm行程，所有界面触发行程均未超过许用最大行程。
当头钩剪切后，防爬吸能装置开始接触参与吸能，其中吸能装置最大压缩行程为301mm，低于吸能装置的最大许用行程，在整个吸能过程中，所有吸能装置参与吸能，并能吸收碰撞过程中产生的所有能量。
四、结论
两列6车编组的整备状态下的列车以25km/h相对速度碰撞过程中，碰撞产生的能量均被吸能装置吸收，乘客区无明显塑性变形，符合被动安全设计要求。
参考文献
[1]王亚伟，刘晓亮，张士臣.地铁车辆列车碰撞吸能方案研究[J].中国科技投资，2017（03）.。