地鐵碰撞時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重，地鐵依據(jù)其大運量、方便、快捷等優(yōu)點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行，車內乘客數(shù)量較多，一旦發(fā)生碰撞事故，就會造成嚴重的人員傷亡。因此，在進一步提高車輛主動安全防護措施的同時，對地鐵車輛的被動安全性進行深入研究就具有重大的現(xiàn)實意義。
　　本文以某型地鐵頭車車體為研究對象，首先依據(jù)其在碰撞事故中的響應，在忽略車內設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)車體各個部件在碰撞中吸收能量的大小確定了其有限元網格的疏密程度，并用HyperMesh軟件完成網格劃分工作。
　　其次，利用LS-DYNA軟件對一輛地鐵頭車以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行了仿真計算。通過計算，發(fā)現(xiàn)司機室的最大變形為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，滿足歐洲標準E

3、N15227對耐碰撞車體的要求。
　　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自運動頭車第一個側窗位置座椅處的速度為邊界條件，模擬了長椅前端側擋板處的坐姿假人和長椅中部的坐姿假人在二次碰撞中的響應。結果表明，當乘員就坐于長椅的中部時，其胸部3ms加速度和最大脛骨指數(shù)分別為70.81 g、0.60。與簡明損傷等級和C-NCAP比對可知，乘員胸部會出現(xiàn)多根肋骨骨折、胸腔積血、創(chuàng)傷性氣胸、連枷胸等嚴重傷情，并且腿部也會受

4、到一定損傷，而就坐于長椅前端側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優(yōu)先選擇靠近側擋板的位置就坐。
　　最后，為減輕就坐于縱向長椅中部乘員的損傷，考慮在長椅中間加裝扶手，并通過數(shù)值仿真的方法進行驗證，結果發(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，降幅分別達到了83.7％、43.3％，此時乘員不會出現(xiàn)嚴重傷情。由于長椅中間的扶手能有效保護乘員的安全，因此建議在設計地鐵座椅時應在縱向長椅中間加裝