碰撞过程介绍

碰撞仿真计算简介一、碰撞仿真基本过程二、碰撞标准碰撞过程所依据的标准为EN15227,其中对碰撞工况、边界条件、碰撞响应评价指标，碰撞障碍物都做了详细的说明。表1铁路车辆耐撞性设计分类类型定义车辆类型C-I在TEN线路，国际联运或者是地区间线路上运行的车辆（含有平交道口）机车，客运列车，固定车组C—n仅在专用的线路上运行的城市列车，跟其它的公路交通没有交叉的线路地铁车辆c-m城市或者是地区间的轻轨线路，跟公路交通有一定交叉电车，城市周边运行的电车c-w在城市专用线路上运行的轻轨车辆，跟公路交通有一定的交叉有轨电车

表2碰撞情况和碰撞障碍物碰撞情况设计碰撞障碍物运行线路要求碰撞速度碰撞对象及条件C-IC-IIc-mc-w1相同类型的车组所有线路36252515相同类型的车组280吨货车装有侧缓冲器的车辆运行在混合线路36None25None参考附录C.1对货车具体描述129吨区间车辆装有中心车钩的车辆运行在混合线路NoneNone10None参考附录C.2中地区车辆的代表315吨可变形障碍物TEN线路和有相似的带有水平道岔的线路V-50k110NoneNoneNone参考附录C.3大障碍物的代表3吨刚性障碍物城市线路但与公路交通没分离NoneNoneNone25参考附录C.4障碍物的代表4小的低的障碍物排障器可以清扫的线路参考表3None参考表3None参考6.5节

表3排障器的性能要求运行速度>160km/h140km/h120km/h100km/h-80km/h作用在中心线的静载荷300KN240KN180KN120KN60KN作用横向偏离中心线750毫米的静载荷250KN200KN150KN100KN50KN如果运行速度与上面所给的值不一致，载荷的值可以通过插值法获得。C180吨位货车当车组与装有缓冲装置的货车发生碰撞时，货车应当由一个80吨的质量块代替，这个质量块只有一个运行方向一X方向的自由度。货车横截面几何形状如图C1,端墙应假定为刚性。端墙上装有边缓冲器，其初始尺寸如图所示，冲击行程105毫米内的力一位移特性曲线如图C.2所示。单位（毫米）1货车端面2上轨面图C1带有缓冲器的货车连接面Y力一两个缓冲器，单位KNX位移，单位mm图C2带有缓冲器货车的特性C315吨可变形障碍物在平交道口，车组与尺寸较大的障碍物发生碰撞时，障碍物可以在特殊的碰撞软件中用一个完整的数值模型来等效代替。障碍物不被约束，如图C5所示，用下列术语描述其特性：a）几何形状，如图C5所示b）质量15000千克。）质心距轨面高度1750毫米d）A部分和B部分是否闭口不能确定e）质量和刚度沿轴向连续均匀分布f）对地面没有摩擦g）如果障碍物表面摩擦需要模拟，摩擦系数设为0.2h）在模拟过程中可以不考虑车钩的结构注1：为达到要求的性能，障碍物Z方向的密度和X方向的刚度可以改变

10006000100060001:上轨面；A,B:障碍物各部分图C5可变形障碍物的几何形状当一个均匀实心的球体碰撞障碍物中心时，其刚度应与图6所示的纵向力一一位移曲线的特性相匹配，球体应当满足下面要求：a）撞击物形状一一直径为3米的均匀实心球体（质心与轨面的高度为1.5米）b）撞击物质量——50000千克c）撞击速度为30m/sd）撞击物只有纵向自由度（X方向）e）纵向力一一位移的特性曲线应当高于图C6中给出的曲线注2力一一位移特性的测试应当在规定的条件下经60Hz的低通滤波器过滤。（接触力的垂向分量没有特别要求）Y纵向力，用Y纵向力，用KN单位X 球体的位移（X方向），用mm单位图C6可变形障碍物的刚度碰撞响应评价指标（1）爬车。在碰撞过程中，不允许列车中任何一节车发生爬车现象。对于碰撞工况1，爬车极限的验收标准是：在碰撞接触点有40mm垂向偏移情况下（因静态车组要比动态车组低），车辆的减速度和求生空间均能达到标准中的要求。整个碰撞模拟过程中，应当保证每个转向架至少有一个轮对与钢轨有效接触。通过作图可以知道，转向架中至少有一个轮对与轨面的垂向位移不应超过名义轮缘高度的75%，否则上面的有效接触不能实现。如果防爬单元在碰撞过程中可以完全起作用，且提供碰撞车辆间稳定的互锁，以及将产生的最大界面力适当地传递到互锁界面上，允许轮与轨面之间的距离高度达100mm。同时通过模拟还要确定防爬单元，以及随后压溃的吸能模块能否吸收一定量的冲击能量。（2）救生空间。吸能单元完全压溃后，由结构形成的救生空间应保持完好，且该结构可以限制作用在救生空间上的最大力。允许车体结构局部有塑性变形和屈曲，但应确定这种塑性变形和屈曲是在一定范围内，其目的是让救生空间达到规定的下限值。当车组发生设计的碰撞情况时，救生空间的塑性变形应当控制在10%的范围内，即每5m长的车体其变形不应超过50mm。如果车辆每端正好有5m长，则一辆车的总的变形可高达100mm。临时的乘用空间，如门厅走廊，可作为变形吸能区，当某一纵向间隙的横向尺寸超过250mm时，这个区域的变形不应超过30%。（3）减速度。在碰撞工况1和2下，救生空间的纵向平均减速度应小于5g，而在碰撞工况3下，救生空间的平均减速度应当小于7.5g。车组中每辆车的平均减速度与减速起始时间有关，起始作用时间是从作用在车辆的经接触力刚超过零到经接触力在此下降到零时。三、碰撞仿真模拟需要的资料（1）车体及转向架三维模型。包括Tc车、M车、Mp车（如果和CIT400模型基本一样，可以在CIT400车体结构上进行修改）。（2）车体及转向架所用材料特性及在车体结构各部分材料的分布情况材料特性：密度、弹性模量、泊松比、屈服界限，应力一应变曲线以及和应变率有关的参数C、P等。（3）车体上设备重量分布情况（设备重量、重心位置、设备安装位置，车体及转向架的重量等）。（4