单车级初始运行状态对地铁列车碰撞响应影响的仿真分析

以某市域地铁列车为研究对象,研究单车级初始运行状态对列车碰撞响应的影响。建立了动力学仿真模型,提取列车运行过程中4种典型的几何姿态,分析了不同单车级初始状态对列车碰撞响应的影响规律及发生机理;提出了一种抑制列车碰撞过程中爬车和侧翻的车间防爬防偏吸能装置。研究表明:单车级状态差异通过钩缓装置的正反馈机制和传递机制的作用影响列车的碰撞响应,但对列车纵向响应基本无影响,对横向响应的影响大于垂向响应;单车垂向初始状态仅影响邻近车辆的响应,而横向初始状态对列车整体响应的影响都比较显著;评价列车脱轨风险时应同时考虑车体的姿态响应和轮对抬升量;通过设置车间防爬防偏吸能装置,可以有效改善列车碰撞稳定性。

车钩缓冲装置对轨道列车碰撞安全性的影响综述

从轨道列车车钩缓冲装置功能和失效原理、分类和标准、理论和应用与列车整体碰撞响应4个方面,梳理了近20年车钩缓冲装置在列车碰撞领域的研究方法和研究成果,总结了4个方面研究的优缺点与未来亟待解决的问题;从列车碰撞动力学的角度,阐述了车钩缓冲装置在列车碰撞中的作用,及其在车辆系统整体设计中的地位;基于欧盟、美国、日本与中国列车耐撞性和强度标准,介绍了车钩缓冲装置的子部件组成;从车钩缓冲装置理论模型在列车碰撞动力学模型和有限元模型的应用剖析其演化过程;基于当前国内外车钩缓冲装置的研究现状,指出未来轨道列车车钩缓冲装置的研究趋势和发展目标。研究结果表明:车钩缓冲装置是列车多级吸能系统中重要组成部分之一,需针对不同车钩缓冲装置类型建立不同的力学模型,准确反映缓冲器的非线性迟滞特性和压溃管的压溃吸能特性,以及车钩的运动关系;在国内外现行标准中,仅规定了车钩缓冲装置的静强度指标,且仅有货车车辆缓冲器的详细界定,缺乏中高速轨道车辆的车钩缓冲装置在动态场景下的载荷指标、能量上限等标准规范;胶泥、气液缓冲器具有比摩擦式缓冲器更好的碰撞力学性能,但其复杂的非线性特性描述依赖于准确的数学模型和试验,目前尚未对车钩缓冲装置数学模型的横向、垂向动态特性进行详细研究;应结合试验,加强研究车辆运行和碰撞过程中车钩缓冲装置的触发和失效稳定性,及其对列车纵向撞击响应的影响;中低速下较大的车钩缓冲装置刚度会导致非正常的垂向和横向响应,不同速度等级下车钩缓冲装置的力学特性和初始姿态对车辆碰撞机理的影响较大。