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研究方向二:列车碰撞安全保护技术

发布时间:2021-01-29    作者:    来源:    浏览次数:     打印


研究整列车在碰撞过程中的动力学行为、能量耗散机制及事故演化规律,确定整列车中能量的分配;研究列车爬车机理,开发防爬设备,保持列车运行轨迹;研究吸能结构形式及材料特性对能量耗散的影响规律,开发列车专用及承载吸能结构;研究整列车碰撞过程中冲击波的传递规律及衰减规律,以及乘员在二次碰撞过程中的运动规律及动态响应,确定适合我国国情的人体耐受限阈值;研究车辆连接设备在碰撞过程中的运动规律及其之间的相互作用力,确定连接设备的设计阈值;在上述研究的基础上提出我国的车辆耐撞性标准及人体耐受限标准。研究轮轨间系统动力突变的起因以及事故演化规律,开发列车防脱轨装置及脱轨不脱线装置,降低事故危害。通过该方向研究和建设,将研究基地建成为国际一流的轨道车辆碰撞安全研究及试验中心;有力提升国家高端轨道交通装备的国际核心竞争力。

(1)列车多体耦合耐撞技术。主要包括:①乘员伤害水平与车辆失稳模式关联性;②真实反映钩缓等装置非线性力学特性的力学表征模型构建方法;③车体—转向架—轨道相互作用模型构建方法;④碰撞初始时刻车辆状态诱发爬车、撞击脱轨等现象的机理;⑤ 冲击载荷作用下车体/转向架连接、车辆间连接的行为及破坏规律;⑥ 碰撞爬车动力学响应;⑦不同类型轨道车辆碰撞兼容性设计理论。

(2)轨道车辆材料及结构吸能技术。主要包括:①铁道车辆用材料在不同应变速率下冲击变形时的本构关系及其微观结构损伤演化破坏规律;②车辆结构所用材料由低合金碳钢,发展到不锈钢、铝合金、高强度的高分子聚合材料;③蜂窝铝、泡沫铝、压溃、切削、撕裂等专用吸能材料及结构有序可控塑性变形;④载荷作用模式、主要承载结构几何参数、承载结构几何拓扑对于屈曲模式和屈曲载荷的灵敏度;⑤车体结构屈曲模式与结构总吸能量之间的关系,分析车体不同部位的纵向刚度匹配对车体大变形模式的影响;⑥建立反映车身及各零件的拓扑关系、截面尺寸、位置、材料强度与厚度的参数化分析模型,分析各参量对车辆性能影响的灵敏程度。

(3)列车碰撞次生灾害抑制技术。主要包括:①分析典型模式脱轨过程列车运动行为特征、脱轨后列车运动边界和荷载等的变化规律,揭示车辆间、车辆与轨道系统间的耦合作用下脱轨后列车的动力学行为,构建基于多体系统动力学的高速列车脱轨代价的理论模型和评价方法;②防碰撞脱轨设计技术;③事故再现技术;④碰撞次生灾害救援技术。

(4)轨道车辆乘员碰撞损伤防护技术。主要包括:①高速列车非约束乘员碰撞防护技术;②轨道车辆乘员高损伤特征及成因辨识技术;③轨道车辆乘员伤害烈度空间分布与结构冲击动力学响应的关联技术;④面向轨道车辆乘员伤害阈值的人-车协同耐撞性参数反求及优化技术。