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1、肖守讷 2012年11月 机车车辆耐碰撞性 能 研究及标准解读 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 目 录 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 机车车辆碰撞标准现状 机车车辆碰撞研究方法 我国机车车辆碰撞研究存在的问题和不足 我国机车车辆碰撞研究发展方向 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美国伊利诺斯州的机车碰撞 意大利北部地区两列火车相撞 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE
2、 ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美国南卡罗来纳州小镇格拉尼特维尔 洛杉矶火车碰撞事故现场 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 印度火车碰撞事故现场 胶济火车碰撞事故现场 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 时间: 2009年6月29日 地占：湖南郴州站 事故：客运列车侧面冲突 伤亡：3人死亡，60余人受伤 SELF-ASSESSMENT REPORT F
3、OR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 7.23温甬碰撞事故 上海地铁10号线碰撞事故 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 20世纪80年代初期就有与减缓碰撞严重性和改善能量 吸收的概念相关的文献报道。后来，英国学者的研究 提出了耐碰撞性车体结构设计和以可控大变形方式吸 收碰撞能量等概念，还进行了实物碰撞测试，在自
4、制 试验台上对车体端部进行准静态冲击试验和两列全尺 寸列车的正面头对头碰撞试验等。英国铁路管理委员 会于20世纪90年代成立从事列车碰撞问题的专门研究 机构。通过理论和实验研究，英国研究人员总结出了 耐撞性车辆结构的设计方法和原理，提出在车体的防 撞性设计应采用多级能量吸收系统 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 近20年来，欧洲铁路系统一直不断地进行着列车被动 安全防护技术的研究，西欧英、德、法、奥地利、比 利时等国通过对列车碰撞事故的广泛调查和统计，并 对频繁出
5、现的典型列车事故类型进行还原研究 。 1990年至2007年，由欧盟资助的TRAINCOL、 SAFETRAIN、SAFETRAM及SAFE INTERIORS等项 目从耐撞的设计工具、干线铁路列车被动安全的设计 方法、有轨电车的被动安全性设计方法和列车内部设 备的被动安全性等多个方面进行了深入细致的研究 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UND
6、ERGRADUATE TEACHING 法国的铁路研究机构使用非线性有限元软件Pam-crash 对车辆碰撞进行模拟，参考车辆耐碰撞性结构设计理 念，将非动力车两端结构设计为弱刚度的可大变形的 吸能区，并采用高性能计算机对某TGV列车车辆结构 进行了耐撞性优化。1993年，法国的阿尔斯通铁路集 团把列车耐碰撞性设计思想应用于“欧洲某夜间列车” 项目，提供了高于英国铁道组织标准要求的列车，法 国国有铁路对被动安全性曾进行过大量研究工作，探 究了被动碰撞安全性设计的基本原理，详细研究了列 车发生碰撞时的物理现象。 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR
7、THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 研究现状 波兰日米格鲁德试验中心 实物碰撞试验 法国阿尔斯通拥 有丰富的超高速列车 耐碰撞结构设计和碰 撞试验方面的经验。 2003年11月， 法国阿尔斯通在波兰 的日米格鲁德试验中 心进行了实物碰撞试 验,并在英国的汽车 制造业研究协会 (MIRA) 实验室进行 了滑行试验。法国阿尔斯通AGV高速铁路的头车吸能装置 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 英国的研究表明，符合耐撞性设计理
8、念的铁路客车应 在碰撞过程中保证司机室及乘客区的安全，并且加速 度必须保持在允许的范围内，英国铁路公司（British Rail）曾开发出耐撞性司机室结构 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 15 研究现状 德国针对耐撞击车体结构技术进行了深入的研究， 并进行了吸能结构的试验。其中，较典型的是德国西 门子公司与汉诺威大学合开展城市轻轨车辆的结构耐 撞性研究。目前德国已经在城市轻轨车辆、ICE第三代 列车上采用了耐冲击车技结构技术。2006年11月14日 ,
9、进行了Brunel Railmotive 撞击试验。 Brunel Railmotive 撞击试验 德国西门子高速列车头车吸能装置 二级吸能 一级吸能 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 16 研究现状 试验能力：美国铁路联盟在位于科罗拉多州建有一条 1.2公里长的专用冲击试验线，可以进行全尺寸车辆、机车 的撞击试验，曾经对两辆客车以41.8km/h速度撞击特制冲击 墙的工况进行了实车试验。 TTC的冲击试验线图 实车碰撞试验 假人及安全带实车碰撞试验 标
10、准研究：1999年，美国交通联邦铁路委员会(FRA)和美国公共 交通协会发布“TierI铁路客车设备耐撞性” 新标准，涵盖包括设备强度、 能量控制及成员座椅的动态冲击试验等诸多内容。 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 美国联邦铁路局（FRA）进行了大量列车碰撞研究， 早在1997年美国就建立了有关列车碰撞的安全规范， 从1999年11月开始，在科罗拉多的美国交通运输技术 中心开展了多次整车碰撞试验，重点研究了单节车辆 与刚性墙、机车与机车、机车与车辆、车辆与车辆、
11、 列车对列车的碰撞，以及列车发生碰撞后乘客的二次 碰撞特性，他们对比分析了无安全带和有安全带时乘 客与车内设备二次碰撞损伤情况，研究表明有腰部和 肩部安全带束缚的情况下，乘客的安全系数会明显提 高，所以他们建议在列车座椅上加装安全带。 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 S
12、ELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 20 p意大利 研究现状 2006年意大利安萨尔多公司进行了吸能 元件撞击试验和司机室结构的正面碰撞试验 两车正面线路撞击试验 吸能元件撞击试验 撞击后变形 76.5 Km/h 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING Page 21 川崎重工研制的纽约R142型地铁列车，车头底架端部吸 能1.02MJ。在美国国家运输技术中心(T
13、TCI)进行了单车（37 吨）撞击试验，试验车沿坡度为千分之8.6的线路滑行而下撞 击刚性墙，走行距离约为500米。 吸能元件撞击试验吸能元件撞击试验 部分端部车体撞击试验 p日本 研究现状 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 近5年关于高速列车撞击学术论文50多篇，会议论文 10篇，科技成果近8项，硕士论文达到46多篇，博士论 文达到15篇左右，专利成果达到30项 一般采用计算、仿真等手段对吸能结构件、头车、车 钩、车体等进行大变形碰
14、撞仿真研究、结构设计及优 化和二次碰撞伤害研究。其中专利在吸能、防爬、系 统控制、结构设计等方面提出了见解。 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 由于实车实验费财费力，而且可重复性差，加上计算机 仿真技术的不断发展。国内研究人员大多致力于对车辆 碰撞大变形的模拟仿真工作，欠缺对机车车辆碰撞的实 验研究。 中南大学高速列车研究中心是我国较早开展列车耐撞性 结构研究的单位之一。 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF U
15、NDERGRADUATE TEACHING Page 24 研究现状 Page 24 中南大学高速列车研究中心在1998年建立动模型碰撞试验台，在 该试验台上，四方股份进行了天津地铁、北京四号线等城轨车辆 碰撞吸能测试。 试验线长170 m、轨距0.9m,刚性墙5X4.55X5.8m 最大载重2250 Kg，最高试验速度120km/h， 撞击加速度量程500 g，撞击力量程60T24。 吸能元件撞击试验 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 西南交通大学，一直致力于列
16、车被动安全技术的研 究，先后完成了上海10号、13号线，深圳4号线，南 京3号线，无锡地铁1号线，宁波地铁1号线，出口孟 买地铁列车，突尼斯内燃动车组，符合欧标的高速 动车组，出口沙特电力动车组等各型列车的耐撞性 结构设计与分析。另外，在肖守讷研究员的带领下 ，西南交通大学机车车辆研究所还对上海地铁10号 线追尾事故及7.23甬温线特大交通事故等进行了事故 还原 。 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 上海地铁10号线事故模拟 SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING 国内外机车车辆耐碰撞研究现状 SELF-ASSESSMENT REPO
