GCY470型調車機車側面碰撞仿真分析

趙德宇 田茂鵬

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

[關鍵詞]?調車機車;側面碰撞;有限元分析;吸能

[中圖分類號]?U 260??[文獻標志碼]?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，大連交通大學機械工程學院碩士研究生，主要研究方向為機械設計及理論;田茂鵬（1994—），男，河南焦作人，大連交通大學機械工程學院碩士研究生，主要研究方向為機械設計及理論。E-mail：1053044479@qq.com

0?引言

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

近年來，針對機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上，如機車與剛性墻的碰撞、兩輛機車的對撞等。關于側面碰撞、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，其中對調車機車的碰撞仿真研究基本還是空白[2]。事實表明，列車間側面碰撞事故時有發生，并且危害性更大[3]，因此對列車側面碰撞的研究具有重要的現實意義和工程使用價值。

GCY470型調車機車是一種新型液力傳動內燃調車機車，主要用于天津地鐵5號線車輛段及其他基地內地鐵列車調車作業的牽引，區間車站、隧道事故列車的救援牽引和無動力軌道車輛的牽引作業。該機車軸重14 t，柴油機裝車功率為414 kW，最大啟動牽引力為280 kN，最高運行速度為80 km/h[4]。機車車體采用輕量化設計，為內走廊式底架承載雙司機室結構，車體部分主要由底架、司機室、側墻和頂棚組成，走行部裝有2臺二軸轉向架。整車結構如圖1所示。