
					兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 67-78.doi: 10.12382/bgxb.2023.0752
收稿日期:2023-08-14
									
				
									
				
									
				
				
											上线日期:2023-12-08
									
			通讯作者:
					基金资助:
        
               		LIU  Teng, ZHOU  Xiongfei, WANG  Chengquan, JING  Lin*(
)
			  
			
			
			
                
        
    
Received:2023-08-14
									
				
									
				
									
				
				
											Online:2023-12-08
									
			摘要:
随着铁路运营里程的不断增长,列车碰撞事故难以完全避免,且一旦发生将会造成严重的人员伤亡和财产损失。为尽可能减小列车碰撞事故中的脱轨风险,考虑车辆端部吸能装置和轮轨接触状态,建立三编组列车碰撞有限元模型,仿真模拟列车碰撞可移动障碍物和刚性墙引起的轮对动态响应;讨论不同运行速度和碰撞角度对列车脱轨行为的影响规律,提出一种安装在转向架上具备横垂向限位作用的脱轨抑制装置,分析对比安装脱轨抑制装置前后轮对的运动姿态、位移、侧滚角以及轮轨作用力。研究结果表明:列车碰撞后以横移/抬升耦合作用的形式脱轨;脱轨抑制装置可在一定程度上调整碰撞事故后轮对的运动姿态,限制轮对横移、抬升和侧滚运动,并承担部分轮轨作用力,导致轮轨迅速恢复正常接触状态,具备较好的脱轨抑制能力。
中图分类号:
刘腾, 周雄飞, 王成全, 敬霖. 列车碰撞事故下轮轨动态作用机理与脱轨抑制技术[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 67-78.
LIU Teng, ZHOU Xiongfei, WANG Chengquan, JING Lin. Wheel-rail Interaction Mechanism and Derailment Suppression Technology for Train Collision Accidents[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(S1): 67-78.
																													图5 不同速度下列车碰撞可移动障碍物/刚性墙轮对位移
Fig.5 Wheelset displacements caused by the train colliding with the movable obstacles and the rigid wall at different speeds
| 材质属性 | 参数 | 
|---|---|
| 材料名称 | 高强度合金钢NM360 | 
| 屈服强度/MPa | 8.00×102 | 
| 弹性模量/(N·m-2) | 2.10×1011 | 
| 泊松比 | 0.33 | 
| 切线模量/(N·m-2) | 2.10×1010 | 
| 质量密度/(kg·m-3) | 7.85×103 | 
表1 脱轨抑制装置材质属性
Table 1 Material properties for derailment suppression device
| 材质属性 | 参数 | 
|---|---|
| 材料名称 | 高强度合金钢NM360 | 
| 屈服强度/MPa | 8.00×102 | 
| 弹性模量/(N·m-2) | 2.10×1011 | 
| 泊松比 | 0.33 | 
| 切线模量/(N·m-2) | 2.10×1010 | 
| 质量密度/(kg·m-3) | 7.85×103 | 
																													图11 碰撞可移动障碍物安装装置前后轮对姿态对比
Fig.11 Comparisons of the attitudes of the wheelsets before and after installing the device when colliding with the movable obstacle
| [1] |  
											  doi: 10.1007/s10409-021-01140-9  | 
										
| [2] |  
											  doi: 10.1177/0954409719891549 URL  | 
										
| [3] |  
											  敬霖, 刘凯, 王成全. 列车碰撞被动安全性与司乘人员冲击生物损伤研究进展[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(12): 1-33. 
											 											 | 
										
|  
											  doi: 10.1007/s10573-005-0001-7 URL  | 
										|
| [4] |  
											  doi: 10.1080/23248378.2022.2083711 URL  | 
										
| [5] |  
											  | 
										
| [6] |  
											  doi: 10.2219/rtriqr.55.51 URL  | 
										
| [7] |  
											  doi: 10.1533/ijcr.2005.0120 URL  | 
										
| [8] |  
											  doi: 10.3390/app10010059 URL  | 
										
| [9] |  
											  doi: 10.1016/j.engfailanal.2017.07.003 URL  | 
										
| [10] |  
											  doi: 10.1177/0954409716684663 URL  | 
										
| [11] |  
											  doi: 10.3390/app10010001 URL  | 
										
| [12] |  
											  doi: 10.1080/00423114.2016.1175646 URL  | 
										
| [13] |  
											  侯帅昌, 霍鑫龙, 张相宁, 等. 碰撞脱轨事故下高速列车横向限位装置动力学特性及结构强度研究[J]. 铁道科学与工程学报, 2021, 18(3): 588-595. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [14] |  
											  杨占华, 刘春生, 李军, 等. 空降车辆着陆缓冲过程动态建模仿真[J]. 兵工学报, 2022, 43(增刊1): 26-34. 
											 											 | 
										
|  
											  doi: 10.12382/bgxb.2022.A021  | 
										|
| [15] |  
											  王成全, 周雄飞, 刘磊, 等. 正面斜碰撞下列车脱轨行为与机理研究[J]. 铁道科学与工程学报, 2023, 20(5): 1821-1832. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [16] |  
											  | 
										
| [17] |  
											  | 
										
| [18] |  
											  doi: 10.1080/00423119308969026 URL  | 
										
| [19] |  
											  关庆华, 曾京, 陈哲明. 考虑冲角影响的改进脱轨准则[J]. 中国铁道科学, 2009, 30(3):74-80. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [20] |  
											  曾京. 轮对稳态脱轨准则的研究[J]. 铁道学报, 1999, 21(6): 15-19. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [21] |  
											  孙丽霞, 姚建伟, 成棣, 等. 高速车辆动态脱轨临界状态评判方法[J]. 中国铁道科学, 2020, 41(2):113-122. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [22] |  
											  石怀龙, 罗仁, 曾京. 国内外高速列动力学评价标准综述[J]. 交通运输工程学报, 2021, 21(1): 36-58. 
											 											 | 
										
|  
											  | 
										|
| [23] |  
											  doi: 10.1177/0954409720959870 URL  | 
										
| [1] | 项新梅, 罗林林, 符祖书, 何世珠. 梯度模式对Miura-ori超材料力学性能影响的研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 618-627. | 
| [2] | 牛草, 顾广鑫, 朱磊, 徐宏斌, 李正宇, 张卫红, 陈永伟, 王博, 石建雄, 李一哲. 车载导弹发射架结构有限元分析与拓扑优化设计[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 437-451. | 
| [3] | 刘一鸣, 熊自明, 陈曦, 仲思东, 王德荣. 反无人机用空间条网牵引展开仿真与试验研究[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2048-2057. | 
| [4] | 李志农, 曾文钧, 闻庆松, 沈功田, 沈永娜. 静载拉伸和低周疲劳下Q235钢磁声发射特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(1): 185-191. | 
| [5] | 王鑫, 赵汝岩, 卢洪义, 刘磊, 伍鹏. 基于加速老化和实测载荷的立式贮存固体发动机药柱寿命评估[J]. 兵工学报, 2019, 40(11): 2212-2219. | 
| [6] | 田金山, 李德胜, 宁克焱, 方青峰, 叶乐志, 张凯. 面向重型履带车辆的新式电涡流-液力复合型缓速器研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(12): 2313-2319. | 
| [7] | 范光程, 江明阳, 隆小飞, 邓慧敏, 严仲明, 王豫. 驱动线圈连接方式对多极矩电磁发射效率的影响研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(4): 643-650. | 
| [8] | 高军强, 汤霞清, 黄湘远, 程旭维. 减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1570-1577. | 
| [9] | 徐笑, 樊黎霞, 王亚平, 董晓彬. 身管精锻过程跨尺度多晶体塑性有限元模拟与织构预测[J]. 兵工学报, 2016, 37(7): 1180-1186. | 
| [10] | 杨庆涛, 白菡尘, 张涛, 杨娟, 王辉. 快速响应热流/温度传感器设计与特性分析[J]. 兵工学报, 2014, 35(6): 927-934. | 
| [11] | 秦国华, 张运建, 叶海潮. 基于神经网络的薄壁件加工变形预测方法[J]. 兵工学报, 2013, 34(7): 840-845. | 
| [12] | 刘健宁, 蒋军彪, 石顺祥, 马家君, 郭强. 棱镜式激光陀螺稳频伺服系统优化分析[J]. 兵工学报, 2013, 34(7): 821-827. | 
| [13] | 曲凯, 张杰, 张旭东. 舰船运动对固体火箭发动机粘接界面疲劳损伤研究[J]. 兵工学报, 2012, 33(8): 986-990. | 
| [14] | 张建, 唐文献, 徐省省, 彭松江, 张攀. 火炮炮闩抽筒子结构优化设计[J]. 兵工学报, 2012, 33(6): 647-651. | 
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