轨道车辆新型碰撞吸能装置的设计.研究

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名：年月日第一章绪论第一章绪论1．1课题研究的工程背景轨道交通号称“交通运输的大动脉”。作为公共交通系统的一个重要组成部分，我国的轨道交通在国民经济的可持续发展过程中，发挥着举足轻重的作

2、用。和其他公共交通相比，轨道交通具有以下特点：用地省，运能大，节能、安全、舒适、快捷；采用电力牵引，对环境的污染小。它不仅对经济和社会发展起着巨大推动作用，而且也是一个国家经济社会发展水平的重要标志。随着科技的进步和我国城市化进程的加快，在当今的人为本的和谐社会中，轨道交通的运行安全性也愈来愈受到人们的关注。干线客运高速化是当今世界铁路发展的共同趋势。自1964年日本建成了世界上第一条高速铁路一东海道新干线以来，法国、德国、西班牙、意大利、瑞典等国的高速铁路相继建成。截至2005年12月，全世界运营中的高速铁路营业

3、里程总长达6393km，这些线路分布在10个国家和地区。运营速度也已从初期的210km／h一240km／h到如今的300km／h,并向350km／h的目标迈进。为了适应我国经济快速增长的形势要求，我国进行了多次提速。去年的第六次铁路大提速后，京哈、京沪、京广、胶济等现有铁路干线将实施200公里速度级的提速，部分区段列车时速将达到250公里，现在京沪、京津高速也即将建设，其运行时速将有望达到350公里。而世界上第一条磁浮商业运营线——上海磁浮列车示范线的运营速度更达到了430km／h的超高速度。随着轨道列车运营速度的

4、进一步提高，车辆的运行安全问题越来越受到公众的高度重视。由于列车是在专有的轨道上运行，发生碰撞事故的可能性要远小于其它交通运输工具。然而，由于列车质量大，速度高，而且载客量大，一旦发生意外事故，就会带来严重的人员伤亡和经济损失。历史上，国内外轨道车辆发生的碰撞事故不胜枚举，就近一两年而言，这类事故同样频频发生。例如：2005年1月17日，曼谷2列地铁车辆在市区国家文化中心车站相撞，列车上大约有700名乘客，结果造成约200人受伤。2005年3月10日，在阿根廷首都布宜诺斯艾利斯，由于一列火车司机违章，未按信号指示行

5、车，造成两列城市列车追尾相撞，131名乘客受伤等。2006年全球发生了多起轨道车辆碰撞事故：4月16日，印度尼西亚中爪哇省发生两辆列车相撞事故，造成14人死亡，12人受伤。4月12日，我国两列火车在京九铁路广东境内发生追尾事故，造成20余名旅客和工作人员受伤，列车机车第一章绪论受损。6月12日，以色列一列乘载二百名乘客的市郊往返火车撞向一辆小型货车，引发三节车厢脱轨侧翻。造成至少5人死亡，80人受伤。同月13日，斯里兰卡南部卡卢特勒地区发生火车相撞事故，造成至少30人受伤。而在同月24日荷兰南部马斯特里赫特地区也发

6、生了两列火车相撞事故，15名乘客受伤。7月12日，孟加拉国北部，又发生了一列火车与一辆准备横穿铁路的满载公共汽车相撞，造成32人死亡，另有30人受伤。2007年6月5日，一列火车在澳大利亚南部一处铁路道口撞上一辆卡车，火车两节车厢脱轨。这起事故造成10人死亡，至少12人重伤，此外，还有大约40人受伤。2007年7月23同，我国兰新铁路大青阳口至马莲井区间发生列车行车事故，N857次旅客列车行至山丹境内大青阳口至马莲井区间，与前方运行的85209次油罐货车相撞。N857次旅客列车车头及第一车厢出轨，85209次货物列

7、车九节车体出轨，客车司机一死一伤，旅客无伤亡。．因此，在目前这种事故频发的形势下，如何提高轨道车辆运行安全性，减小事故损失，尤其是实施现代车辆以人为本的设计思想，对车辆进行耐碰撞设计，以最大限度地减少司机和旅客在列车事故中的伤亡，己经成为轨道车辆研发中非常重要的课题之一。自上世纪八十年代中期至今，世界各国铁路一直在探索轨道车辆碰撞安全技术【lH51，以实现列车的被动防护，降低碰撞事故造成的损失，但直到近年来随着非线性有限元技术的发展才得到了突破性的进展。十多年来，德国、法国、英国、美国等国家都己经根据列车碰撞事故的

8、调查、分析并结合本国轨道车辆的特点开展了耐碰撞轨道车辆的试验和计算机仿真研究，制定了车辆在碰撞过程中的能量吸收标准，设计出轨道车辆耐碰撞系统。近几年来，我国也开始了对轨道车辆的耐碰撞技术的理论和计算机仿真研料叫⋯¨，但结合国内轨道车辆特点的耐碰撞系统设计和分析还处于初步阶段。轨道车辆的碰撞安全性主要受头车(司机室结构、底架端部结构、端墙等)的结构形式及其耐撞