地铁列车碰撞姿态辅助保护装置的设计与优化

为提高地铁列车耐撞性，降低碰撞姿态造成的二次损伤，提出一种控制列车碰撞姿态的辅助保护装置(抱轨装置)。首先，设计抱轨装置的几何结构并定义抱轨装置的力学特性，采用动力学方法建立8编组地铁列车的碰撞模型；其次，结合实验验证仿真模型的准确性，研究抱轨装置对列车碰撞姿态的影响；再次，提出3种不同的抱轨装置安装方案，对比分析得到经济且有效的方案；最后，基于EN15227:2008标准对方案进行耐撞性评估，基于多目标遗传算法对抱轨装置的设计参数进行优化。研究结果表明：当钩状抱轨装置安装在车体质心正下方时，在满足控制列车碰撞姿态的要求的前提下，可以不占用车体太大的空间，满足EN15227:2008中耐撞性考核指标，是经济且有效的方案；当距离车体质心的纵向相对位移d_install=10 000 mm，抱轨装置静止阶段距离x₁=9.47 mm，抱轨装置线性阶段刚度k₁=5 000 N/mm时，列车的车体和轮对的最大垂向抬升量最小，取到最优值，最大轮对位移抬升量d_max=13.87 mm，列车车体最大俯仰角θ=3.12...