有軌電車和輕軌車輛的防碰撞性

城市有軌電車設(shè)計(jì)規(guī)定了2個(gè)能量吸收階段?？梢栽儆玫牡谝浑A段采用液壓緩沖器,吸收能量 35kJ。不可再用的第二階段采用一個(gè)可壓碎的鋁制擠壓件,最多可以吸收能量100kJ。最大總位移約500mm。

市郊車碰撞情況的能量吸收分4個(gè)階段。第一階段緩沖器也是吸收能量35kJ。其他階段都是不可再用的。側(cè)緩沖器吸收能量 160kJ,中央的鋁蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)一步吸收能量64kJ。這2個(gè)單元均設(shè)計(jì)成可更換模塊。最后階段通過車體結(jié)構(gòu)前端的一個(gè)壓碎區(qū)吸收能量,最大可吸收能量 600kJ。這種情況下的最大位移為700mm。

當(dāng)然,在任何給定的碰撞中,實(shí)際吸收的能量將取決于特定的碰撞情景,因?yàn)楦鱾€(gè)能量吸收單元所的作用是不同的。

模塊設(shè)計(jì)方法除了能縮短特殊型式車體的設(shè)計(jì)過程并提高制造生產(chǎn)率外,還在認(rèn)證方面具有重要優(yōu)勢。可以在部件試驗(yàn)階段評估模塊的碰撞性能。

4 實(shí)際驗(yàn)證

為了驗(yàn)證 多 體 動 力 學(xué) 和 有 限 元 計(jì) 算,003 年 11月在波蘭的日米格魯?shù)略囼?yàn)中心進(jìn)行了實(shí)物碰撞試驗(yàn)(圖3、圖 4、圖 5),并 在 英 國 的 汽 車 制 造 業(yè) 研 究 協(xié) 會(MIRA)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了滑行試驗(yàn)。目的是通過有代表性的實(shí)際試 驗(yàn) 來 驗(yàn) 證 計(jì) 算,為 此 選 擇 了 碰 撞 情 景 C2和 P1。情景 C2被簡化成端部安裝了試驗(yàn)司機(jī)室的單個(gè)車輛以14km/h速度撞擊一面剛性墻壁。

圖3 城市有軌電車司機(jī)室模塊的實(shí)物碰撞試驗(yàn)

圖4 市郊車司機(jī)室模塊的碰撞試驗(yàn)

城市有軌電車試驗(yàn)的結(jié)果與計(jì)算階段預(yù)計(jì)的性能一致。市郊車的變形有輕微的差別,這要通過對試驗(yàn)條件的進(jìn)一步理解來解釋。

圖5 可變形的側(cè)面和中央能量吸收單元安裝在市郊車上,作為液壓緩沖器之后的第二道防線

5 車內(nèi)布局

為了提高車輛司乘人員和旅客的生存可能性,限制旅客和車內(nèi)設(shè)備感覺到的加速度水平是很重要的。在這種情況下,站立旅客是最易受到傷害的。

目前有軌電車的車內(nèi)布局表明,客室的設(shè)計(jì)存在許多缺陷,在 事 故 中 會 對 旅 客 構(gòu) 成 嚴(yán) 重 的 安 全 威 脅。Safetram 項(xiàng)目審查了各種車內(nèi)布局,并將在其最終報(bào)告中提出一套安全改進(jìn)建議,這些改進(jìn)將通過建立動力學(xué)模型和滑行試驗(yàn)來評估。

防止二次碰撞中的損傷要求考慮車內(nèi)布局,以及人對沖擊力和加速度的反應(yīng)。站立旅客的生物力學(xué)是全新的、富有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。

Safetram 項(xiàng)目 最 后 階 段 的 工 作 是 采 用 混 合 人 體II型模型進(jìn)行一系列滑行試驗(yàn)。這些試驗(yàn)分 別 由 法國國營鐵路于2003年8月在INRETS 進(jìn)行,以及由英國 MIRA 實(shí) 驗(yàn) 室 于 2003 年 12 月 進(jìn) 行。通 過 使 用 動力學(xué)模型來計(jì)算就座旅客和司機(jī)的行為和反應(yīng),從而確定規(guī)定碰撞情景下出現(xiàn)的損傷。