论文部分内容阅读
我国目前拥有世界上规模最为庞大、运行速度最快、载客量最大的铁路网络,但是随着列车开行密度和速度的不断提升,列车发生碰撞事故的概率也随之加大。虽然列车有专属的运行轨道,并采用先进的信号系统实施调度,但由于列车载客量大,速度快,一旦发生碰撞事故,同样会产生车毁人亡的后果。
本文充分调查了近些年来轨道车辆发生的碰撞事故,发现这些事故已经严重威胁到人民群众的人身安全。在分析了有限元计算模型和多刚体计算模型优缺点的基础上,对比两种模型的计算结果,结果表明在一定误差允许范围内两种模型的结果是一致的,考虑到多刚体模型的计算时间较短、计算效率高,为此本文中采用多刚体模型来探究列车碰撞爬车影响因素。
本文重点分析了车体质量、质心高度和点头频率对列车碰撞爬车的影响,对三个因素分别提高不同的百分数,对比分析两碰撞作用点的垂向间距及其爬车速度。计算结果表明,碰撞点的垂向间距及相对爬车速度对质心高度更为敏感,当质心高度提升30%时,最大垂向间距为84mm,最大爬车速度为0.727m/s,列车将有爬车的趋势。但在实际碰撞中不可能只存在单一变量差异,因此当出现三个因素都提升30%时,最大垂向间距增大为164mm,最大爬车速度增大为1.46m/s,车辆端部的防爬器会屈曲失效,列车会发生严重的爬车事故。因此本文对防爬器进行了局部的抗屈曲能力研究。
文中根据某型号轨道车辆建立了防爬器的有限元模型,并同防爬器的试验数据进行对比,验证了有限元模型的准确性。同时将多刚体中碰撞作用点的爬车速度输入防爬器有限元模型中,作为模型的初始边界速度条件,探究防爬器的屈曲失效原因。结果分析发现,垂向相对速度小于1m/s时,防爬器几乎不发生垂向屈曲,同时随着垂向相对速度的增大吸收的能量略有减少;当垂向相对速度超过1m/s时,防爬器发生较为明显的垂向屈曲失效,吸收的能量也大幅较少。但实际列车部件的磨损会使得列车之间会存在高度差,因此本文深入探究了爬车速度和垂向间距相互耦合时对防爬器屈曲失效的影响。计算结果表明,由初始垂向偏移产生的弯曲力矩Ma和爬车速度引起的弯曲力矩Mb均会引发吸能式防爬器的垂向屈曲以及吸能量的大幅减少。当两者共同作用时,如果弯曲力矩的方向相反,则两者相互抑制,吸能式防爬器能够稳定的渐进压溃,其碰撞吸能量接近于理想的对心碰撞;如果弯曲力矩的方向相同,则两者相互叠加,加剧吸能式防爬器的垂向屈曲程度,进而导致碰撞吸能量的大幅减少。
本文充分调查了近些年来轨道车辆发生的碰撞事故,发现这些事故已经严重威胁到人民群众的人身安全。在分析了有限元计算模型和多刚体计算模型优缺点的基础上,对比两种模型的计算结果,结果表明在一定误差允许范围内两种模型的结果是一致的,考虑到多刚体模型的计算时间较短、计算效率高,为此本文中采用多刚体模型来探究列车碰撞爬车影响因素。
本文重点分析了车体质量、质心高度和点头频率对列车碰撞爬车的影响,对三个因素分别提高不同的百分数,对比分析两碰撞作用点的垂向间距及其爬车速度。计算结果表明,碰撞点的垂向间距及相对爬车速度对质心高度更为敏感,当质心高度提升30%时,最大垂向间距为84mm,最大爬车速度为0.727m/s,列车将有爬车的趋势。但在实际碰撞中不可能只存在单一变量差异,因此当出现三个因素都提升30%时,最大垂向间距增大为164mm,最大爬车速度增大为1.46m/s,车辆端部的防爬器会屈曲失效,列车会发生严重的爬车事故。因此本文对防爬器进行了局部的抗屈曲能力研究。
文中根据某型号轨道车辆建立了防爬器的有限元模型,并同防爬器的试验数据进行对比,验证了有限元模型的准确性。同时将多刚体中碰撞作用点的爬车速度输入防爬器有限元模型中,作为模型的初始边界速度条件,探究防爬器的屈曲失效原因。结果分析发现,垂向相对速度小于1m/s时,防爬器几乎不发生垂向屈曲,同时随着垂向相对速度的增大吸收的能量略有减少;当垂向相对速度超过1m/s时,防爬器发生较为明显的垂向屈曲失效,吸收的能量也大幅较少。但实际列车部件的磨损会使得列车之间会存在高度差,因此本文深入探究了爬车速度和垂向间距相互耦合时对防爬器屈曲失效的影响。计算结果表明,由初始垂向偏移产生的弯曲力矩Ma和爬车速度引起的弯曲力矩Mb均会引发吸能式防爬器的垂向屈曲以及吸能量的大幅减少。当两者共同作用时,如果弯曲力矩的方向相反,则两者相互抑制,吸能式防爬器能够稳定的渐进压溃,其碰撞吸能量接近于理想的对心碰撞;如果弯曲力矩的方向相同,则两者相互叠加,加剧吸能式防爬器的垂向屈曲程度,进而导致碰撞吸能量的大幅减少。