随着轨道交通事业的快速发展,轨道车辆的运行速度不断提高,对轨道车辆行驶时的安全可靠性有了更高的要求。中车长客国家试验中心为了进一步研究轨道交通安全可靠性,委托研发一台用于轨道车辆碰撞试验的碰撞试验台车。碰撞试验台车用于安装被试件,试验时能给被试件提供所需的速度,带着被试件一起撞向碰撞墙。基于碰撞试验台车的制作不易和经济等多方面的考虑,碰撞试验台车应该设计成可以反复使用,因此碰撞试验台车的结构强度十分重要。在设计碰撞试验台车结构的过程中,通过对模型进行有限元分析来发现模型的不足之处,根据有限元分析的结果对模型进行优化,使最终的碰撞试验台车模型的结构合理,满足试验要求。碰撞试验台车的有限元分析采用碰撞仿真分析,是HyperMesh和LS-DYNS联合仿真模式。碰撞仿真分析通过HyperMesh对模型进行网格划分、施加约束和载荷、设置相关材料和属性等参数,建立了碰撞试验台车的有限元模型。再将模型分别导入LSD-YNS中,设置相关参数后,进行有限元分析,分析结果表明模型结构设计合理,能够承受碰撞试验过程中受到的碰撞力。碰撞试验台车在试验过程中有一定的行驶速度,考虑到试验过程中的数据采集和安全性,为碰撞试验台车设计了一套自动化控制系统,其整体构架采用了PLC+PC和PLC+触摸屏的联合控制模型。自动化控制系统由上位机和下位机两部分组成,上位机用于发出控制指令和观察数据,下位机用于执行控制指令、收集数据等,上位机和下位机之间采用无线传输的方式进行数据传输。上位机包含了控制柜和PC端,控制柜上安装由触摸屏。控制柜用于试验前或试验过程中碰撞试验台车速度为零时的近处调试,PC端用于试验过程中碰撞试验台车行驶时的远程控制。下位机设计的主体为PLC,PLC用于收集数据、执行命令、公式计算、无线传输等。自动化控制系统的设计包括软件设计和硬件电路设计。PLC的硬件组态、相关控制程序等的编写,触摸屏和PC端的人机交互、数据监控等的设计均为软件设计。硬件电路则是绘制自动化控制系统安装在碰撞试验台车上的整套硬件电路图,并完成硬件电路的搭建和安装。