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为提升碳纤维复合材料司机室头罩的被动安全性能，结合 EN 15227：2020《铁路应用—铁路车辆的耐撞性要求》标准要求，建立了某城轨列车司机室头罩的碰撞仿真模型，开展司机室端部结构有限元仿真计算。基于计算结果，研究头罩结构耐撞性提升设计方法，并提出了两种头罩结构改进方案：改进方案一对头罩前端开口包覆，设置变厚度增强筋板并使用更高性能材料替代；改进方案二材料与改进方案一保持一致，设置头罩前侧环形多胞增强结构，在钩缓两侧对称设吸能管。对比结构改进前后司机室头罩碰撞过程中的破坏模式、吸能量和平均力值，发现相较于原始方案，两种优化方案均改善了头罩整体变形稳定性，远离碰撞位置区域的褶皱与屈曲变形得到有效抑制。其中改进方案二头罩的吸能量与平均力值分别提升了 74.0% 和 77.3%，改进方案一头罩的吸能量与平均力值分别提升了 59.1% 和 62.1%。
Abstract：To enhance the passive safety performance of Carbon Fiber Reinforced Polymer （CFRP）driver's cab hoods， this paper establishes a collision simulation model for an urban rail transit train driver's cab hood in accordance with the standard EN 15227：2020“railway applications - crashworthiness requirements for rail vehicles” and conducts finite element analysis on the cab's end structure.Based on the calculation results， a design approach for improving crashworthiness of the hood structure is proposed. To be specific， scheme I involves cladding the front opening of the hood， setting variable-thickness reinforcing ribs， and substitutes the material with a higher-performance alternative. Scheme II uses the same materials as scheme I， sets an annular multi-cell reinforcing structure on the front sideof the hood， and symmetrically installs energy absorbing tubes on both sides of the coupler. The crushing failure mode， energy absorption and mean collision force of the cab hood during collisions are compared and analyzed. The results show that compared with the original scheme， both optimized schemes significantly enhance the deformation stability and suppress the buckling failure of the front collision deformation position of the hood. Specifically， scheme II demonstrates more excellent performance in terms of energy absorption and mean collision force， with the hood's energy absorption and mean collision force increase by 74.0% and 77.3%， respectively， while for scheme I， the energy absorption and mean collision force increase by 59.1% and 62.1%， respectively.
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基本信息:
DOI：10.3969/j.issn.2097-017X.2026.05.011
引用信息:
[1]邱琳,杨国栋,刘志达,等.某城轨列车复合材料司机室头罩的碰撞性能仿真与结构优化设计[J],2026,(05):100-106.DOI:10.3969/j.issn.2097-017X.2026.05.011.
基金信息:
国家自然科学青年基金资助项目（52305284）
2026-05-14
2026
2026-09-15