地铁列车连挂碰撞仿真与吸能特性-分析

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1、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：本文用多体动力学方法建立地铁列车连挂碰撞的力学模型，仿真了几种常见速度工况下冲击碰撞过程，得到如冲击碰撞的作用力、车体速度和加速度、车钩缓冲器压溃管等吸能元件行程和吸能值等分析数据。本文以橡胶式缓冲器和压溃管为例，模拟了缓冲器、压溃管和防爬吸能装置等吸能元件在列车冲击碰撞中的力学特性，以某城市地铁车辆参数为例，进一步研究了冲击速度、摩擦系数和车钩接触刚度等因素对列车冲击过程的影响。本文对缓冲器、压溃管和防爬吸能结构的力学

2、特性分析有助于这类吸能元件在具体工程应用中的吸能特性评价和新的吸能元件设计工作。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：苹搬日期：洳I郇一令一≥刀西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要地铁列车在运用过程中，调车、连挂、制动、冲击碰撞等工况下列车将受到很大

3、的纵向冲击力。随着运行速度和载客状态的变化，．在连挂和冲击碰撞工况下车辆所受的冲击载荷最危险。为了保证乘客在地铁列车剧烈的冲击碰撞中最大的安全程度，设计者必须在车辆的设计过程中采取一系列有效的耐撞击策略。碰撞能量管理(CEM)这种方法被广泛应用在列车的耐撞击结构设计中，设计者使吸能结构按照设计好的可控的方式逐级消耗吸收冲击能量，采用此方法能比传统的设计方案更有效地吸收冲击能量和更好地保护乘客安全。本文所做的地铁列车之间的冲击碰撞仿真正是基于这样一种碰撞吸能设计理论。对地铁列车的冲击碰撞场景的动力学仿真主要

4、有两个目的：一是为了更好地解释和分析列车之间的冲击碰撞过程，二是将此动力学仿真策略作为对各类碰撞工况和吸能部件是否满足要求的评估方法。对于第一个目的可以通过对本文所做的列车冲击碰撞动力学仿真结果进行分析比较来实现。在论文中用多体动力学软件SIMPACK中的非线性力元来模拟缓冲器、压溃管、车钩剪切装置和吸能结构的力学特性，便可以实现第二个仿真目的，通过改变冲击速度、车辆质量、轨道形式等参数便可实现对不同复杂碰撞工况下吸能部件的吸能特性仿真和分析。本文除了对地铁列车的冲击碰撞场景进行了动力学仿真分析，还进一步

5、研究了冲击速度、轮轨摩擦系数和车钩接触刚度等参数对地铁列车冲击过程和吸能部件的影响。这种研究过程和结论有助于对列车冲击碰撞的更有利控制和对吸能部件的优化设计。本文详细分析了吸能部件的吸能特点和吸能特性曲线优化过程，并描述了如何在动力学仿真软件SIMPACK中实现其仿真建模，研究结果为地铁列车的连挂碰撞模拟分析提供了可借鉴的分析方法。‘关键词列车碰撞；动力学建模；吸能部件；冲击影响ABSTRACT111theapplicationperiod，thetrainwillsuffergreatlongitudi

6、nalimpactforcemtheconditionofsh：Ilrmgoperation，coupling,brakingandcrash．Withthechangeofspeedalldpassengerload,thetrainis1ligblyrisky,especiallyintheconditionofcouplingandcrash·IIlordertoensuretheenoughsafetyofpassengersinthesevereimpactcondition0tmetro仃ai

7、n．thedesignersmustadvanceaneffectiveerashworthinessstrategythatincorporatedmto伍edesi鲈ofpaSsengerrailcars．CrashEnergyManagement(CEM)iswidelyadoptedinthes仃uctllraldesignofcrashworthinesstrain．TheenergyabsorptionequipmentISenginee倒tocollapseinacontrolledmann

8、eranddissipatesthecollisionenergystep’by-step·Thisapproachman雄郾dissipationOfthecollisionenergymoreeffectivelyandefficientlythanconventionalrailcardesigns．Thisenergyabsorptionstrategyisthebasisforthecollisiondynamics