基于主动导控散能的轨道车辆被动安全结构研究

轨道车辆被动安全防护设计理念与技术应用对于主动控制条件下无法完全避免的碰撞事故中减少人员伤亡、提高高速列车安全保障具有理论和工程实际意义。本项目以碰撞条件下，带有引导、控制能量流动和释放、实现约束条件下的被动安全保护目的的结构设计与应用问题为研究对象，以提高结构多功能设计与优化方法为目标。分析研究基本结构单元设计因素与碰撞过程能量分布的关系，阐述和表达引入变形诱导机制条件下结构与能量散失的关系、描述能量分布规律；提出多介质、多级主动导控散能的被动安全结构模式及原型结构的优化，并开展必要的冲击试验。深入研究车辆整体被动安全结构的碰撞机理与安全防护性能，实现相应既有结构、新型结构的优化设计，为提高轨道车辆的事故幸存性及被动安全装备水平提供必要的理论支撑和有效的工程方法。

轨道车辆被动安全防护设计理念与技术应用对于主动控制条件下无法完全避免的碰撞事故中减少人员伤亡、提高轨道车辆安全保障具有理论和工程实际意义。以带有引导、控制能量流动和释放、实现约束条件下的被动安全保护目的的结构设计与应用问题为研究对象，以提高结构多功能设计与优化方法为目标。分析研究基本结构单元设计因素与碰撞过程能量分布的关系，阐述和表达引入变形诱导机制条件下结构与能量散失的关系、描述能量分布规律。针对基本结构单元碰撞特性与能量分布的基础仿真与分析、被动安全结构的仿真技术实现与分析、基于主动导控散能的被动安全结构优化设计、以轨道车辆结构被动安全为背景的工程应用4个要点开展研究工作。在“轨道车辆车体结构耐撞性评估方法”方面根据已有研究和相关规范建立了基于物理参数、假人响应（损伤）相结合的车体耐撞性评估条件；在“碰撞仿真技术与应用”方面，建立了以焊点单元轴向、剪切力与焊点熔核尺寸定义应力为基础的六面体单元可变焊点-失效模型、材料碰撞失效模型，应用于地铁车辆的碰撞过程仿真与分析；在“轨道车辆车体结构被动安全研究”方面以碰撞仿真分析为基础，针对北京地铁某型车体耐撞性完成了综合评估，提出改进车体薄弱部件提高整体承载的能力，并针对车前结构的结构形式、变形特性等进行优化以提高结构耐撞性。研究成果应用于工程实际设计，得到设计单位的充分肯定和认可。