GCY470型調(diào)車機(jī)車側(cè)面碰撞仿真分析

趙德宇 田茂鵬

[摘?要]?為研究地鐵調(diào)車機(jī)車在側(cè)面碰撞情況下的碰撞響應(yīng)，建立了調(diào)車機(jī)車碰撞的有限元模型，按照不同工況，對其在道岔上發(fā)生不同部位的側(cè)面碰撞進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，在碰撞過程中調(diào)車機(jī)車的輪對抬升量已超過車輪的輪緣高度，機(jī)車存在極大的脫軌風(fēng)險。同時，在側(cè)面碰撞中機(jī)車車體的吸能能力有限，無法耗散太多的碰撞能量。為提高機(jī)車在側(cè)面碰撞中的吸能能力，在相關(guān)車體設(shè)計(jì)和優(yōu)化時，可參考傳統(tǒng)軌道車輛的縱向多級緩沖吸能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，吸收碰撞能量，減少碰撞造成的損害。

[關(guān)鍵詞]?調(diào)車機(jī)車;側(cè)面碰撞;有限元分析;吸能

[中圖分類號]?U 260??[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]?A??[文章編號]?1005-0310（2020）02-0014-06

Analysis of Side Collision Simulation for GCY470 Shunting Locomotive

Zhao Deyu，Tian Maopeng

（School of Mechanical Engineering， Dalian Jiaotong University，Dalian Liaoning 116028，China）

Abstract： In order to study the collision response of a subway shunting locomotive in the case of a side collision， a finite element model of the shunting locomotive collision was established. According to different working conditions， the side collisions at different locations on the turnout were simulated and analyzed. The results show that the vertical rising amount of wheelsets of the locomotive has exceeded the height of the rim of the wheel during the collision， and the locomotive has a great risk of derailment. At the same time， the locomotive bodys energy absorption capacity is limited in a side collision and cannot dissipate much collision energy. In order to improve the energy absorption capacity of a locomotive in a side collision， reference may be made to the longitudinal multi-stage buffer energy absorption system of a traditional rail vehicle to design the side multi-stage buffer energy absorption system when designing and optimizing the relevant car body to absorb the collision energy and reduce the damage caused by the collision.

Keywords： Shunting locomotive; Side collision; Finite element analysis; Energy absorption

[收稿日期]?2019-12-29

[作者簡介]?趙德宇（1994—），男，遼寧錦州人，大連交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及理論;田茂鵬（1994—），男，河南焦作人，大連交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及理論。E-mail：1053044479@qq.com

0?引言

隨著我國鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)車性能得到不斷改進(jìn)，運(yùn)行速度也不斷提高，同時機(jī)車具有自重大、載運(yùn)量大等特點(diǎn)，一旦發(fā)生碰撞事故，將會由于機(jī)車具有的極大慣性而造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。在碰撞事故中，機(jī)車需要在極短時間內(nèi)消耗掉行進(jìn)中所攜帶的能量，其中大部分能量需要由車體的變形來吸收，這對機(jī)車車體的耐撞性能提出了更高的要求[1]。

近年來，針對機(jī)車車輛的碰撞安全性研究主要集中在車輛的縱向碰撞響應(yīng)上，如機(jī)車與剛性墻的碰撞、兩輛機(jī)車的對撞等。關(guān)于側(cè)面碰撞、與有一定傾斜角度的障礙物碰撞以及在道岔上碰撞的研究相對較少，其中對調(diào)車機(jī)車的碰撞仿真研究基本還是空白[2]。事實(shí)表明，列車間側(cè)面碰撞事故時有發(fā)生，并且危害性更大[3]，因此對列車側(cè)面碰撞的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程使用價值。

GCY470型調(diào)車機(jī)車是一種新型液力傳動內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車，主要用于天津地鐵5號線車輛段及其他基地內(nèi)地鐵列車調(diào)車作業(yè)的牽引，區(qū)間車站、隧道事故列車的救援牽引和無動力軌道車輛的牽引作業(yè)。該機(jī)車軸重14 t，柴油機(jī)裝車功率為414 kW，最大啟動牽引力為280 kN，最高運(yùn)行速度為80 km/h[4]。機(jī)車車體采用輕量化設(shè)計(jì)，為內(nèi)走廊式底架承載雙司機(jī)室結(jié)構(gòu)，車體部分主要由底架、司機(jī)室、側(cè)墻和頂棚組成，走行部裝有2臺二軸轉(zhuǎn)向架。整車結(jié)構(gòu)如圖1所示。