[發明專利]一種基于人體損傷變摩擦的列車地板設計方法

在審

• 申請號: 202010766882.8
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112100875A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 許平;許拓;徐忠宣;張方濤;邢杰
• 申請（專利權）人: 中南大學;中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

1.一種基于人體損傷變摩擦的列車地板設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1：確定碰撞場景區域以及研究對象，其中，根據列車內的乘員在列車不同區域的姿態對列車進行區域劃分，研究對象為碰撞場景區域內的乘員；

步驟S2：基于列車內所述碰撞場景區域以及研究對象構建耦合多剛體模型并設定人體碰撞邊界條件，再進行數值仿真得到各個碰撞場景區域內碰撞前乘員的碰撞運動參數；

步驟S3：基于研究對象的研究部位構建研究部位-地板耦合有限元模型，并進行仿真計算得到乘員研究部位的損傷指標，其中，將所述乘員的碰撞運動參數作為研究部位-地板耦合有限元模型的邊界條件；

其中，改變地板摩擦系數，并分別執行步驟S2-步驟S3得到在不同地板摩擦系數下各個碰撞場景區域內各類研究對象研究部位的損傷指標；

步驟S4：基于不同地板摩擦系數下各個碰撞場景區域內各類研究對象研究部位的損傷指標確定各個碰撞場景區域地板的區域最優摩擦系數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：若列車為城軌、城軌、地鐵，列車上的碰撞場景區域包括：站立乘員吊環扶手區域，坐姿乘員區域，站立乘員水平扶手區域，無扶手區域，站立乘員垂直扶手區域；若列車為火車、高鐵、動車，列車上的碰撞場景區域包括：非載人區域，站立乘員區域，坐姿乘員區域。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S2中所述人體碰撞邊界條件為列車碰撞工況下的邊界條件，由加速度曲線/速度曲線中的一個或多個的組合構成；

得到的乘員碰撞運動參數包括碰撞前n時刻乘員研究部位的線速度、角速度以及定位坐標。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟S2中的執行過程如下：

首先，根據列車內的布置在仿真軟件中模擬列車環境；

其次，導入假人模型作為乘員，并設定乘員與地板的接觸特性得到所述耦合多剛體模型，所述接觸特性包括接觸特性曲線和接觸部分摩擦系數；

然后，設置所述耦合多剛體模型的邊界條件并進行仿真；

其中，采用三點定位方法得到乘員的碰撞運動參數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S4中任一碰撞場景區域的區域最優摩擦系數的獲取過程為：

首先，根據不同地板摩擦系數下碰撞場景區域內各類研究對象研究部分的損傷指標確定各類研究對象對應的最優摩擦系數；

然后，根據研究對象的分布概率密度函數以及最優摩擦系數進行加權計算出所述碰撞場景區域的區域最優摩擦系數。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：一個碰撞場景區域內研究對象的類型分為：普通男性/普通女性/弱勢群體，仿真模擬時，所述普通男性和所述普通女性兩類對象按照百分位選取研究對象，弱勢群體中的研究對象包括兒童/老年人。