检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：于振浩西南交通大学

学位级别：硕士

列车提速和高速化发展,给列车碰撞被动安全性能提出了更高要求。列车发生碰撞事故概率虽小,但一旦发生就将造成重大人员伤亡,因此列车碰撞被动安全防护的核心是保护司乘人员的生命安全。由于多编组、动力分散以及乘员无约束等特点,列车... 详细信息

列车提速和高速化发展,给列车碰撞被动安全性能提出了更高要求。列车发生碰撞事故概率虽小,但一旦发生就将造成重大人员伤亡,因此列车碰撞被动安全防护的核心是保护司乘人员的生命安全。由于多编组、动力分散以及乘员无约束等特点,列车碰撞后的响应姿态和乘员生物损伤特征非常复杂,研究列车碰撞后乘员的冲击响应规律与生物损伤机理,对优化列车结构耐撞性能、保障司乘人员生命安全具有重要意义。本文采用有限元模拟的研究方法,开展了高速列车追尾碰撞中乘员头/颈部的损伤机理与风险评估研究。主要研究内容与成果包括以下几个方面: (1)基于欧美50th百分位男性假人有限元模型(THUMS-AM50),采用全体段缩放方法,建立了代表我国50th百分位男性人体特征的改进有限元假人模型,参考尸体实验结果验证了改进模型头、颈、胸、腹部以及膝盖-大腿-髋(KTH)部位的生物逼真度;建立了四编组高速列车追尾碰撞有限元模型与座椅模型,采用动态松弛方法确定了假人与座椅的初始接触状态;引入假人和座椅集成模型,构建了列车-假人耦合被动安全性仿真分析有限元模型。 (2)开展了列车追尾碰撞中乘员头部的损伤机理与评估研究,分析了列车追尾碰撞中乘员头部的运动学与脑组织生物力学响应,讨论了座椅排次对乘员头部运动轨迹、颅内压力、应力/应变等损伤响应的影响规律,基于运动学损伤参量(HIC15)和生物力学损伤参量(CSDM0.15)评估了不同碰撞速度等级下、不同车厢内乘员的头部损伤程度,预测了乘员头部出现重度颅脑损伤的风险。结果表明,乘员面部与前排座椅间的碰撞是引发原发性脑干损伤的主要原因,乘员头部与前排座椅间碰撞产生的旋转/平移运动是诱发弥漫性脑损伤和脑挫裂伤的主要因素;相比于生物力学损伤评估参数CSDM0.15,运动学损伤评估参数HIC15低估了列车追尾碰撞中乘员头部的损伤程度;乘员头部发生重度颅脑损伤的风险受列车碰撞速度影响显著,当碰撞速度为33 km/h、65 km/h和97 km/h时,乘员头部发生重度颅脑损伤的风险分别为5%、50%和95%。 (3)开展了列车追尾碰撞中乘员颈部的损伤机理与评估研究,分析了乘员颈部典型的运动学与生物力学响应,讨论了座椅排次对乘员颈部椎间活动度、所受载荷/应力等损伤响应的影响规律,基于颈部总活动度和颈椎皮质骨应力评估了不同碰撞速度等级下、不同车厢内乘员的颈部损伤程度,预测了乘员颈部出现颈椎骨折的风险。结果表明,追尾/被追尾列车中,碰撞力与惯性力耦合作用导致乘员颈椎交替出现屈曲/伸展姿态,易诱发颈椎和脊髓的挥鞭样损伤;乘员颈部前/后弯曲均会导致下颈部颈椎出现较大应力,而颈部前/后弯曲分别导致上颈部和下颈部椎间盘出现较大应力;相比于乘员颈椎总活动度,颈椎皮质骨强度虽低估了列车追尾碰撞中乘员颈部的损伤程度,但其可以准确预测乘员颈椎的骨折风险;标准中规定的Nij耐受限值会显著低估列车追尾碰撞中乘员颈部的损伤情况。本文开展了高速列车追尾碰撞中乘员头/颈部的损伤机理与评估研究,分析了列车追尾过程中乘员头颈部的运动学与生物力学响应,揭示了头/颈部损伤程度与列车碰撞速度、乘员所处车厢位置及座椅排次之间的依赖关系,建立了头/颈部关键损伤参量与损伤风险之间的预测曲线。研究结果可为高速列车被动安全性设计与乘员冲击防护提供理论和技术支持。

关键词：列车被动安全有限元仿真全体段缩放方法乘员损伤评估

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高速列车碰撞动力学响应与脱轨机理研究

高速列车碰撞动力学响应与脱轨机理研究

引用

作者：王成全西南交通大学

学位级别：硕士

列车提速和高速化的迫切需求及其高安全性和可靠性保障要求,给列车运行安全提出了更苛刻的条件。尽管铁路客运列车具有系列的主动安全保障措施,但列车服役中的意外碰撞事故仍不能完全避免,并且一旦发生,将造成严重的人员伤亡和巨大的经... 详细信息

列车提速和高速化的迫切需求及其高安全性和可靠性保障要求,给列车运行安全提出了更苛刻的条件。尽管铁路客运列车具有系列的主动安全保障措施,但列车服役中的意外碰撞事故仍不能完全避免,并且一旦发生,将造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。列车碰撞安全与碰撞防护问题愈发受到关注和重视。本文采用了有限元模拟研究方法,开展了列车碰撞动态响应与碰撞脱轨行为及防护研究。主要内容与成果包括以下几个方面: (1)建立了8编组列车正面碰撞有限元分析模型,研究了不同速度(36、50、72、108 km/h)下列车碰撞纵向动力学行为,从列车速度、界面力、应力/应变等方面分析了列车碰撞动力学响应,揭示了列车碰撞过程中的能量分配与耗散规律。结果表明,两列车碰撞接触头车头部、转向架连接处以及门框、车窗位置应力较大,且Mises应力沿着碰撞方向呈现出递减趋势;运动列车与静止列车头车司机室及乘客区域变形较为严重,其余车辆乘客生存空间沿纵向变化较小;各车体的能量吸收主要依靠碰撞接触的两列车头车,其中碰撞速度为36、50、72、108 km/h时,两列车碰撞接触头车吸能量分别占对应速度下列车车体总吸能量的75.6%、67.3%、84.9%、82.8%,且底架吸收能量值明显高于车顶、侧墙及端墙部位。 (2)建立了考虑轮轨滚动接触的3编组列车碰撞有限元模型,研究了列车分别碰撞刚性墙和障碍物引起的轮轨动态接触响应和脱轨行为,分析了列车速度、碰撞角度和轮轨摩擦系数等关键参量对列车碰撞脱轨行为的影响规律。结果表明,在列车斜碰刚性墙和障碍物工况下,车轮抬升量和横移量能够较好地评判列车碰撞后的脱轨行为;列车碰撞产生的较大横向、纵向和垂向冲击力会依次通过车体、转向架悬挂系统传递至轮对,导致车轮产生横移和垂向抬升,从而引起列车失稳并以爬轨/侧滚组合的形式脱离轨道。 (3)基于列车碰撞脱轨行为分析,提出了高速列车碰撞脱轨情形下垂向–横向耦合限位的防脱轨装置设计方案,对比分析了列车在斜碰可移动障碍物和斜碰刚性墙两种工况下安装防脱轨装置前后的动力学响应特性,从防脱轨装置应力状态、轮轨接触力、轮对抬升量、轮对横移量和轮对侧滚角等几方面验证了该装置防脱轨的有效性。结果表明,在列车碰撞后防脱轨装置可以有效地承受轮轨垂向及横向力并减缓轮对侧滚的趋势,可以使轮轨在短时间内重新恢复正常的接触状态。本文开展了列车碰撞动态响应与碰撞脱轨行为研究,探究了列车碰撞能量传递及耗散规律,分析了列车碰撞后的脱轨行为评价依据,揭示了列车碰撞后的脱轨机制,提出了列车碰撞防脱轨装置设计方案,研究结果可为列车被动安全性设计与评估提供理论依据和技术支持,具有重要的学术价值和工程意义。

关键词：列车被动安全动态响应碰撞能量管理脱轨机理脱轨防护

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列车与活体侵入物高速碰撞的安全性研究

引用

科技创新与应用 2023年第13期13卷 79-83页

作者：苏永章付耿哲岳译新朱卫张海卢宇翔大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 华东交通大学/载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013

为探究列车在高速运行状态下与活体侵入物碰撞的安全性,通过对活体侵入物(猪)实体扫描,构建一种新的活体侵入物有限元模型,并通过摆锤侧面碰撞仿真模型的准确性;通过列车与活体侵入物碰撞仿真计算,讨论列车排障器的可靠性及列车运行的... 详细信息

为探究列车在高速运行状态下与活体侵入物碰撞的安全性,通过对活体侵入物(猪)实体扫描,构建一种新的活体侵入物有限元模型,并通过摆锤侧面碰撞仿真模型的准确性;通过列车与活体侵入物碰撞仿真计算,讨论列车排障器的可靠性及列车运行的安全性。结果显示,碰撞过程中,车体最大加速度、轮对最大抬升量均低于EN15227标准,列车能满足安全性要求;排障器变形量、排障器承受最大中央载荷也在EN15227标准要求范围之内,排障器能可靠工作。

关键词：活体侵入物列车被动安全有限元排障器安全性

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基于机器学习的列车碰撞能量管理优化方法

基于机器学习的列车碰撞能量管理优化方法

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：郑绍东敬霖刘凯唐兆王开云西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

随着铁路车辆运行速度的不断提高,列车的被动安全性能越来越受到人们的关注。本文采用机器学习和多目标优化集成方法,提出了一种高效的列车碰撞能量管理优化策略。建立了八编组列车的有限元模型来进行列车间的碰撞仿真,对后处理数据进... 详细信息

随着铁路车辆运行速度的不断提高,列车的被动安全性能越来越受到人们的关注。本文采用机器学习和多目标优化集成方法,提出了一种高效的列车碰撞能量管理优化策略。建立了八编组列车的有限元模型来进行列车间的碰撞仿真,对后处理数据进行特征提取,构建了机器学习列车碰撞数据库。以列车吸能结构的不同吸能参数为研究对象,采用机器学习方法建立了头车碰撞界面能量吸收(Ea)和中间车碰撞界面能量吸收标准差(σ)的预测模型。基于碰撞能量管理的思想,以头车碰撞界面能量吸收最大和中间车碰撞界面能量吸收标准差最小为优化目标,将碰撞能量吸收机器学习预测模型作为多目标优化算法的适应度函数,对列车吸能结构参数进行优化。研究结果表明,340组样本数据足以构建机器学习能量吸收预测模型;与Random Forest、ExtraTrees和GBDT相比,XGBoost对Ea和σ的预测效果最好,R2分别达到了0.958和0.943。优化后的Ea提高了10.51%,σ降低了12.59%;碰撞能量管理列车在瞬时加速度、生存空间和碰撞界面力峰值等方面表现出了更好的耐撞性能。结果证明了所提出方法对列车碰撞能量管理优化的有效性。

关键词：列车被动安全机器学习碰撞能量管理优化方法

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轨道交通碰撞用材料测试技术及应用

引用

轨道交通材料 2022年第1期1卷 70-74页

作者：侯帅昌伊召锋侯斌昌刘莉中车唐山机车车辆有限公司河北唐山064000 上汽通用五菱汽车股份有限公司山东青岛266500

文章阐明材料性能动态分析与静态性能分析的区别以及动态分析的难点。材料在冲击载荷下,除了关注静态的屈服强度、弹性模量等,更加关注材料大变形应变和载荷力的准确表征。列举了目前常用的材料动态测试仪器,以及各仪器使用的局限性。... 详细信息

文章阐明材料性能动态分析与静态性能分析的区别以及动态分析的难点。材料在冲击载荷下,除了关注静态的屈服强度、弹性模量等,更加关注材料大变形应变和载荷力的准确表征。列举了目前常用的材料动态测试仪器,以及各仪器使用的局限性。介绍分析了目前解决材料动态测试力载荷信号震荡的方法,并用逆向法对各应变率下的力学曲线进行准确标定,在此基础上分析了某不锈钢材料力学性能的各向异性,在进行碰撞吸能结构设计时需要对材料的各向异性性能进行表征;测试分析了某不锈钢材料的应变率效应,常规的简单公式无法获得材料颈缩后真实的应力应变曲线,需要利用逆向法对动态性能曲线进行标定。

关键词：轨道交通碰撞列车被动安全材料测试各向异性应变率效应

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