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地铁碰撞时头车车体耐撞性及坐姿乘员损伤的研究
| 论文题名： | 地铁碰撞时头车车体耐撞性及坐姿乘员损伤的研究 |
| 关键词： | 地铁头车;碰撞事故;车体耐撞性;纵向座椅;乘员损伤 |
| 摘要： | 近年来，随着城市的快速发展，交通拥堵问题日益严重，地铁依据其大运量、方便、快捷等优点逐渐成为人们出行的首选方式。然而，由于地铁车辆一般成列运行，车内乘客数量较多，一旦发生碰撞事故，就会造成严重的人员伤亡。因此，在进一步提高车辆主动安全防护措施的同时，对地铁车辆的被动安全性进行深入研究就具有重大的现实意义。 本文以某型地铁头车车体为研究对象，首先依据其在碰撞事故中的响应，在忽略车内设备等次要因素的情况下，利用SolidWorks软件建立了头车车体模型、车钩缓冲器模型和防爬器模型;之后，根据车体各个部件在碰撞中吸收能量的大小确定了其有限元网格的疏密程度，并用HyperMesh软件完成网格划分工作。 其次，利用LS-DYNA软件对一辆地铁头车以25 km/h的速度撞击另一辆初始静止同类型地铁头车的工况进行了仿真计算。通过计算，发现司机室的最大变形为3.73％，乘客区每5m的最大变形量为18 mm，生存空间的最大纵向平均加速度为4.64 g，满足欧洲标准EN15227对耐碰撞车体的要求。 再次，建立了地铁纵向座椅的有限元模型，并以地铁车体碰撞时自运动头车第一个侧窗位置座椅处的速度为边界条件，模拟了长椅前端侧挡板处的坐姿假人和长椅中部的坐姿假人在二次碰撞中的响应。结果表明，当乘员就坐于长椅的中部时，其胸部3ms加速度和最大胫骨指数分别为70.81 g、0.60。与简明损伤等级和C-NCAP比对可知，乘员胸部会出现多根肋骨骨折、胸腔积血、创伤性气胸、连枷胸等严重伤情，并且腿部也会受到一定损伤，而就坐于长椅前端侧挡板处的乘员只可能受到轻微伤或者不受伤。因此建议地铁头车上的乘员应优先选择靠近侧挡板的位置就坐。 最后，为减轻就坐于纵向长椅中部乘员的损伤，考虑在长椅中间加装扶手，并通过数值仿真的方法进行验证，结果发现，乘员的胸部3ms加速度和最大胫骨指数与之前相比，降幅分别达到了83.7％、43.3％，此时乘员不会出现严重伤情。由于长椅中间的扶手能有效保护乘员的安全，因此建议在设计地铁座椅时应在纵向长椅中间加装扶手。 |
| 作者： | 刘文 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 牛卫中;王志文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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