张凯，许平，姚曙光

(中南大学 交通运输工程学院，轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075)



基于遗传算法的客运电力机车耐撞性优化设计

张凯，许平，姚曙光

(中南大学 交通运输工程学院，轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075)

摘要:针对国内某新造客运电力机车，根据厂家实际需求，设计一组车辆端部吸能结构特性曲线，实现机车在25 km/h的碰撞速度下，有序而可控吸能，优化头部主吸能结构的变形长度。基于列车纵向多刚体碰撞动力学模型，构建以D1(头部主吸能结构的变形量)作为目标参数，x1(头部变形吸能元件塑变平台力)，x2(头部主吸能结构塑变平台力)和x3(重联端压溃管塑变平台力)为设计变量，d2(重联端压溃管行程)为约束条件的优化模型。采用遗传算法直接对优化模型进行整体寻优，得到端部吸能结构特性曲线的最优形式。研究结果表明：当x1=1.615 MN，x2=3.130 MN，x3=1.999 MN时，头车主吸能结构的变形长度可缩短至0.178 m，机车满足耐撞性要求，研究结果可用于指导机车的耐撞性设计。

关键词：客运电力机车；列车纵向动力学；耐撞性设计；优化；遗传算法

迄今为止，碰撞仍然是列车面临的主要事故风险之一，随着列车运行速度的不断提高，必然使得事故后果更加严重，因此开展轨道车辆的耐撞性研究，提高轨道交通工具的被动安全性，具有十分重要工程意义。欧美等发达国家率先开展了轨道车辆的碰撞安全性研究，制定了相关碰撞法规[1-3]，对列车强度设计和碰撞计算场景等提出了要求，并在铁道车辆的设计中了得到应用，提升了车辆的耐撞性能。……