地鐵碰撞時(shí)頭車車體耐撞性及坐姿乘員損傷的研究.pdf

1、近年來，隨著城市的快速發(fā)展，交通擁堵問題日益嚴(yán)重，地鐵依據(jù)其大運(yùn)量、方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為人們出行的首選方式。然而，由于地鐵車輛一般成列運(yùn)行，車內(nèi)乘客數(shù)量較多，一旦發(fā)生碰撞事故，就會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡。因此，在進(jìn)一步提高車輛主動(dòng)安全防護(hù)措施的同時(shí)，對(duì)地鐵車輛的被動(dòng)安全性進(jìn)行深入研究就具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以某型地鐵頭車車體為研究對(duì)象，首先依據(jù)其在碰撞事故中的響應(yīng)，在忽略車內(nèi)設(shè)備等次要因素的情況下，利用SolidWorks

2、軟件建立了頭車車體模型、車鉤緩沖器模型和防爬器模型;之后，根據(jù)車體各個(gè)部件在碰撞中吸收能量的大小確定了其有限元網(wǎng)格的疏密程度，并用HyperMesh軟件完成網(wǎng)格劃分工作。
　　其次，利用LS-DYNA軟件對(duì)一輛地鐵頭車以25 km/h的速度撞擊另一輛初始靜止同類型地鐵頭車的工況進(jìn)行了仿真計(jì)算。通過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)司機(jī)室的最大變形為3.73％，乘客區(qū)每5m的最大變形量為18 mm，生存空間的最大縱向平均加速度為4.64 g，滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)E

3、N15227對(duì)耐碰撞車體的要求。
　　再次，建立了地鐵縱向座椅的有限元模型，并以地鐵車體碰撞時(shí)自運(yùn)動(dòng)頭車第一個(gè)側(cè)窗位置座椅處的速度為邊界條件，模擬了長(zhǎng)椅前端側(cè)擋板處的坐姿假人和長(zhǎng)椅中部的坐姿假人在二次碰撞中的響應(yīng)。結(jié)果表明，當(dāng)乘員就坐于長(zhǎng)椅的中部時(shí)，其胸部3ms加速度和最大脛骨指數(shù)分別為70.81 g、0.60。與簡(jiǎn)明損傷等級(jí)和C-NCAP比對(duì)可知，乘員胸部會(huì)出現(xiàn)多根肋骨骨折、胸腔積血、創(chuàng)傷性氣胸、連枷胸等嚴(yán)重傷情，并且腿部也會(huì)受

4、到一定損傷，而就坐于長(zhǎng)椅前端側(cè)擋板處的乘員只可能受到輕微傷或者不受傷。因此建議地鐵頭車上的乘員應(yīng)優(yōu)先選擇靠近側(cè)擋板的位置就坐。
　　最后，為減輕就坐于縱向長(zhǎng)椅中部乘員的損傷，考慮在長(zhǎng)椅中間加裝扶手，并通過數(shù)值仿真的方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乘員的胸部3ms加速度和最大脛骨指數(shù)與之前相比，降幅分別達(dá)到了83.7％、43.3％，此時(shí)乘員不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重傷情。由于長(zhǎng)椅中間的扶手能有效保護(hù)乘員的安全，因此建議在設(shè)計(jì)地鐵座椅時(shí)應(yīng)在縱向長(zhǎng)椅中間加裝