2022城市轨道交通车辆车体结构耐撞性设计要求及验证.doc

城市轨道交通车辆车体结构耐撞性设计要求及验证（征求意见稿）2022-07-25目 次1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 城市轨道交通车辆的耐碰撞设计类别 25 防撞设计情况 26 结构被动安全性 37 耐撞性的验证 6附录A（规范性附录） 可变形障碍物 8附录B（规范性附录） 3 t刚性障碍物 10附录C（规范性附录） 7.5 t可变形障碍物 13参考文献 14I城市轨道交通车辆车体结构耐撞性设计要求及验证1　 范围本文件规定了城市轨道交通车辆的耐撞性设计类别、碰撞场景、被动安全设计要求和耐撞性验证本文件适用于运行速度160km/h以下的城市轨道交通车辆，包括地铁、市域快轨列车、有轨电车、轻轨车辆其他城市轨道交通车辆可参照执行2　 规范性引用文件TB/T 3500—2018 动车组车体耐撞性要求与验证规范3　 术语和定义TB/T 3500—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件3.1　被动安全 passive safety采用相关系统或措施减轻碰撞事故产生的影响[来源：TB/T 3500—2018，2.1]3.2　耐撞性 crashworthiness车体以可控制的方式吸收冲击能量、减轻撞击后果和降低乘客受伤风险的能力。

[来源：TB/T 3500—2018，2.2，有修改]3.3　碰撞场景 collision scenario为评估城市轨道交通车辆的耐撞性能而规定的工况[来源：TB/T 3500—2018，2.3]3.4　爬车 climbing 碰撞发生时，一节车辆爬上另一节车辆的现象[来源：TB/T 3500—2018，2.4]3.5　防爬装置 anti-climb device安装在车辆端部，在碰撞发生时能抑制车辆爬车行为的装置[来源：TB/T 3500—2018，2.5]3.6　压溃区 collapse zone车体端部结构中能够以可控方式变形吸能的区域[来源：TB/T 3500—2018，2.6]3.7　吸能装置 energy absorbing device车体上安装的能够以可控方式变形吸能的装置[来源：TB/T 3500—2018，2.7]3.8　生存空间 survival space在碰撞场景下为司乘人员生存保持的体积空间[来源：TB/T 3500—2018，2.9]3.9　碰撞质量 collision mass编组列车在碰撞场景下的整列车重量，即编组列车整备重量加上50%座客的重量。

[来源：TB/T 3500—2018，2.10，有修改]3.10　贯通道 gangway area车辆间的乘客通道，可作为碰撞缓冲区3.11　排障器 obstacle deflector为减小撞击轨道上障碍物的后果安装在车头前端的装置3.12　扫石器 lifeguards为清除铁轨上障碍物安装在头车导向车轮前端的装置4　 耐撞性设计类别基于城市轨道交通车辆的运营线路基础设施情况以及车辆主要特征，将城市轨道交通车辆的耐撞性设计划分为三个类别，如表1所示表1 耐撞性设计类别类别定义Ⅰ只在专用轨道线路设施上运行的城轨车辆，且该专用轨道与道路交通没有平交交汇Ⅱ只在专用轨道线路设施上运行的城轨车辆，且该专用轨道与道路交通有平交交汇Ⅲ与道路交通车辆混行的城轨车辆5　 碰撞场景基于城市轨道交通车辆耐撞性设计类别划分，城市轨道交通车辆的典型碰撞场景定义见表2表2 碰撞场景碰撞场景被撞击的障碍物线路特点撞击速度（km/h）障碍物及撞击条件ⅠⅡⅢ1相同的编组列车所有城市轨道线路252515相同的编组列车215 t可变形障碍物在带有平交道口线路上运行不适用25不适用见附录A7.5 t 可变形障碍物没有与道路交通隔离的城市轨道线路不适用不适用15见附录C3 t刚性障碍物没有与道路交通隔离的城市轨道线路不适用不适用25见录B3较小、较低的障碍物非全封闭线路，存在障碍物入侵风险的线路不适用见表3不适用见6.5注1：在同一线路上运营的不同种列车，以各自的耐撞性进行评估。

注2：碰撞场景仅考虑在平直轨道上的情况，撞击列车与障碍物均处于未制动状态，且被撞击的障碍物初速度为零注3：对于采用重联运营的列车宜以单编组列车进行耐撞性评估6　 被动安全要求6.1　 总体原则在规定的碰撞场景下，城市轨道交通车辆应满足下列条件：a） 降低爬车风险； b） 能量吸收有序可控； c） 保持生存空间的结构完整性； d） 限制加速度；e） 减轻撞击轨道障碍物产生的后果；f） 降低脱轨的风险6.2　 防爬性能要求6.2.1 城市轨道交通车辆应具有防爬性能，在规定的碰撞场景下应能避免列车间和车辆间的爬车6.2.2 车辆的防爬性能应基于碰撞场景1条件下，列车在碰撞接触点上应有不小于40 mm的初始垂向位移偏差，其中静止列车的水平位置应低于运动列车；编组列车中的车辆间不应有初始垂向位移偏差6.2.3 吸能装置应能有序可控的吸收能量6.2.4 在碰撞过程中，每个转向架应至少有一个轮对与轨道保持有效接触，即每个转向架至少有一个轮对在轨道上方的垂直位移不大于轮缘名义高度的75%；或者在碰撞过程中，受到爬车影响的车辆上的防爬装置能够保持完全啮合，在撞击车辆间提供稳定的互锁，通过互锁面可传递碰撞界面力，车轮与轨面之间允许的最大垂向位移为100 mm。

6.3　 生存空间要求6.3.1 总体要求生存空间区域的车体结构应能承受吸能结构在压溃变形过程中所受到的最大外力并保持结构完整，但允许有局部塑性变形或局部屈曲 6.3.2 乘客生存空间要求6.3.2.1 在规定的每个碰撞场景下，乘客座位区域的车体结构纵向压缩变形量应在任意5 m长度范围内不大于50 mm；或局部结构的塑性应变应限制在10%以内在车辆结构端部区域，5 m长度范围内车体的纵向可被压缩变形量不应大于100 mm6.3.2.2 临时占用区可作为撞击压溃区，此区域的车体的纵向压缩变形量应控制在原结构长度的30%以内6.3.2.3 车辆间的贯通道区域可作为缓冲功能区，不对其做生存空间的要求区域1标引序号说明：区域1—座位区域；区域2—贯通道区域；区域3—临时占用区域；4—横向尺寸不超过250mm；5—纵向长度减少不做要求的区域；6—纵向长度减少不应超过30%的区域图1 车辆端部生存空间区域示意图6.3.3 司机生存空间要求在规定的每个碰撞场景下，应给司机室内的人员提供一定的生存空间司机室内的生存空间的要求如下：a） 围绕司机室固定座椅，座椅前方至少保留空间如图2中所示(座椅位于设计初始位置上)；b） 紧邻司机室固定座椅的位置上应保留一定的生存空间：长度和宽度至少为750 mm，高度为地板面到原顶板面之间原始高度的80%；c） 在整个撞击过程中，司机生存空间应始终保持整体空间的完整性。

司机室结构不应发生侵入司机生存空间的变形；司机生存空间附近的主要承载结构不应存在断裂的风险，避免导致承载结构拦截外来物入侵的功能失效，或致使结构本身成为侵入物； d） 司机生存空间应位于车辆结构的压溃区之后；e） 每个生存空间应至少维持一条逃生路线，可通往指定的逃生门或逃生窗在规定的碰撞场景下，结构变形不应影响逃生路线的使用单位为毫米1hh300 mm标引序号说明：1—最小空间剖面图图2 司机座椅最小空间6.4　 加速度要求6.4.1 应基于碰撞场景1，对编组列车中的每辆车辆采用平均加速度进行加速度评估6.4.2 在整个碰撞周期内，应以持续时间为30 ms和120 ms的任意时间间隔，计算持续时间间隔内的平均加速度，计算的平均加速度绝对值最大不应超过表3中给出的限值表3 允许的平均加速度限值时间间隔最大平均加速度绝对值限值30 ms10g120 ms5g6.4.3 加速度的评估应从碰撞开始直到碰撞结束碰撞开始时刻应为作用于车辆两端的纵向力之差首次超过零的时刻；碰撞结束时刻应为所有车辆都具有相同速度时（速度相对差值小于初始速度的1%）或者95%的碰撞能量已被吸收6.5　 排障器6.5.1 对于城市轨道交通车辆类别Ⅱ，应在列车头车前端设计排障器，当车辆具有能抵御低小障碍物撞击的结构时，可豁免安装排障器。

6.5.2 排障器应为连续的结构，在正常运行条件下，排障器应能扫除线路上的低小障碍物，被清扫的障碍物应向两侧推出，以防止小型障碍物进入轮轨区域内6.5.3 排障器结构应能承受表4中单独施加的纵向压缩载荷，排障器及其在车体上的安装结构不应产生重大永久变形注：重大永久变形是指构件在进行计算校核或试验验证时，在规定载荷作用下，构件关键承载结构上发生区域性高于材料屈服极限的变形，对构件的功能性造成一定程度损伤的塑性变形重大永久变形不包含与应力集中有关的局部塑性变形，即，塑性变形的面积应足够小，且在载荷撤除时不会对于构件的结构强度产生实质性影响的塑性变形6.5.4 排障器上的纵向压缩载荷施加区域面积应≤250 000 mm2，宽度至少为500 mm，距排障器下边缘高度最大为500 mm，如果此高度有可能受到车钩安装或其他设备结构的限制，可视具体设计意图进行适当地调整合力作用线应水平，且经过载荷面的中心位置，合力作用线距轨面高度应不大于500 mm，如图3所示6.5.5 如果排障器撞击中发生过载，不应存在因其自身的塑性变形而导致附加危害的风险标引序号说明：1—中心载荷作用位置；2—侧向载荷作用位置(两侧单独作用)；3—轨面；4—车钩占用空间。

图3 排障器的载荷施加位置表4 不同运营速度下作用在排障器上的静载荷 静荷载运营速度a（km/h）160140120 100 ≤80作用在中心线的静载荷（kN）30024018012060作用横向偏离中心线750 mm的静载荷b（kN）25020015010050a 对于与给定值不同的运行速度，力和能量值可为线性插值b 对于窄轨车辆，可将横向距离调整为轨距的一半6.6　 扫石器要求6.6.1 如果安装扫石器，应安装于头车导向轮对前端6.6.2 扫石器应安装在轴箱、构架或车体上，在车辆运营期间，扫石器下端距轨面的高度在任何情况下都不应小于30mm，不应大于130mm6.6.3 扫石器结构应能承受表5中的最小纵向压缩载荷，扫石器及其在转向架、轴箱或车体上的安装结构不应产生重大永久变形6.6.4 扫石器过载时，其变形方式应确保其不会堵塞轨道或走行部；与车轮的任意接触不会造成脱轨危险6.6.5 扫石器的基础结构应采用金属材料制成，极限伸长率不低于6 %表5 不同运营速度下扫石器上的静载荷运营速度a（km/h）16012080≤40 纵向静载荷（kN）2015105a对于与给定值不同的运行速度，载荷可。