基于拟人仿真试验的列车事故乘员损伤预测方法及应用

张乐乐，佟 鑫，卫 亮

(北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京 100044)

列车碰撞事故发生时，乘员与随同车体减速的列车内部设施发生碰撞，会对乘员造成严重的损伤。事故统计表明，由列车一次碰撞引发乘员与车辆内部结构或其他乘员的二次碰撞是造成乘员损伤的主要原因之一。目前，对轨道列车碰撞事故中乘员损伤的研究方法主要有：事故调查法，即在列车发生碰撞事故后，记录和分析由于碰撞事故导致的乘员损伤情况，对现有列车内部结构的被动安全性能进行评估[1]，该方法受限于样本的收集情况；实车碰撞试验方法，即在规定的场景下直接使用两节或若干节列车进行碰撞，在车厢相应位置设置假人模型并使用高速摄影仪和传感器记录假人碰撞响应和相关数据[2]，此方法目前能够最大程度模拟真实的碰撞场景，但试验成本高、周期长；拟人测试与仿真方法，即在实验室条件下实现以物理假人为基础的实测与数值仿真相结合，通过假人物理参数的响应评估预测乘员损伤，进一步研究载运工具内部设施、局部结构等的被动安全性能。

David TYELL等人[3]通过对比测试证明座椅结构的优化能够有效提高乘员在列车碰撞事故中的幸存性。刘金朝等人[4]对安置假人模型的25B型客车的单车碰撞工况进行仿真，表明有限元方法可以有效预测乘员的二次碰撞伤害。王文斌等人[5]使用多刚体动力学假人针对我国25K型列车的座椅布置方案进行优化。……