項目介紹

隨著列車的全面提速，列車碰撞安全性成為現代列車研究的最關鍵內容之 一。車體的耐撞性包括車體結構的承載能力、變形模式和自身吸收撞擊能量的 能力等多方面的綜合特性。滿足列車車體結構的耐撞性，也就是在一定的撞擊 速度下，列車車體的各個部位能有序的發生碰撞變形，在盡可能多的吸收撞擊 能量的同時，最大限度的降低撞擊減速度，為司機和乘客保留足夠的逃生空間， 從而降低碰撞事故帶來的傷害。

青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司（簡稱 BST）是由中國四方機車車 輛有限責任公司與龐巴迪公司出資組建的中外合資企業。從事設計、生產高檔 客車、普通客車車體、電動車組、豪華雙層客車、高速客車和城市軌道車輛等， 銷售合營公司自產產品，提供相關售后服務。

青島四方龐巴迪以某鋁合金電動車組車體結構為載體，利用 HyperMesh 軟 件強大的網格劃分功能建立網格，并在 HyperCrash 中建立 8 節編組動車組有 限元模型，采用 RADIOSS 軟件顯式求解器，基于計算機數值仿真技術對車體 進行大變形碰撞仿真，得到該車體發生大變形碰撞時的車體塑性變形、撞擊力、 車體減速度等參數與時間的變化情況，并根據 EN15227 標準中的評價準則對 該動車組車體的碰撞安全性進行評估。

挑戰

由于，目前該碰撞工況很難進行真實的試驗，如何在設計階段對車體的安 全性進行準確評估，從而滿足安全性需求。

解決方案

 

該車體是采用大型鋁型材焊接而成，采用 8 節編組，頭車前端帶有吸能車鉤和碰撞吸能器，兩節車輛之間帶有中 間吸能車鉤，可以很好的吸收碰撞能量，頭車結構如圖 1 所示 。

根據 EN15227：2008 標準，對于在平交路口上，一輛列車單元以 65km/h 的速度和一個大而重的可變形障礙物 之間發生撞擊，如圖 2 所示。可變形障礙物的詳細參數及模型建立要求可以參照 EN15227：2008 標準中 C.3 部分。

根據上述工況及有限元模型，采用 RADIOSS 顯式求解器進行求解，并用 HyperView 查看碰撞結果。碰撞過程 中，車體與可變形障礙物隨時間變化的變形圖如圖 4 所示。

整個碰撞過程中，前端緩沖器僅僅壓縮 8mm，吸收能量很小，前端車鉤與障礙物不發生接觸，不吸收能量，由 于車體剛度較大，大部分碰撞能量被可變形障礙物吸收。頭車的塑性應變云圖如圖 5 所示，紅色為塑性應變大于 10% 的區域，從圖中可以看到，車體前端發生很小的塑性變形，對車體整體結構幾乎沒有影響。因此，司機及乘客的生存 區沒有受到影響。圖 6 為頭車的位移云圖。

結論

根據 EN15227：2008 標準中規定的碰撞工況，以某鋁合金電動車組車體結構為載體，應用 Altair 公司碰撞仿真 軟件 HyperCrash 和 RADIOSS 進行大變形碰撞仿真，并以碰撞過程中車體結構的塑性變形、司機和乘客的生存空間 和平均加速度等情況為基準，評估了該列車的安全性。可以較準確高效的實現動車碰撞仿真，很好地評估并保障列車 的碰撞安全性。因此，該仿真方法可以在軌道車輛的碰撞仿真中得到廣泛的應用。