随着列车运营速度的不断提升,当车辆运行速度过快时发生了碰撞事故,布置在车辆端部的车钩缓冲装置、防爬器以及吸能装置无法完全吸收碰撞时产生的能量,因此车体端部甚至载客区域也会发生变形,减少了乘员的生存空间。由于车辆安装空间以及吸能装置吸能特性的限制,结构的吸能提升空间不大,因此在本文中为了提高车体结构的耐撞性,选取车体端部底架区域进行拓扑概念设计。针对结构碰撞过程中的几何非线性问题,采用基于梯度信息的优化设计方法将要花费高昂的计算成本来产生一个拓扑概念设计结构,而采用不依赖梯度信息的混合细胞自动机算法进行优化设计,却能生成较优的拓扑概念设计。该方法以应变能密度均匀化为最优准则,以质量为约束条件,采用细胞自动机的局部规则进行寻优,来获取合理的拓扑优化设计结果。为了能使拓扑概念设计结果能应用于工程实际,以碰撞下的拓扑概念设计结果为原型,选取垂直载荷和扭转载荷的联合工况进行多工况下的单目标拓扑优化设计,得到结构的拓扑优化设计结果并对优化结果进行可制造化处理,得到结构的梁分布,保证结构的弯曲刚度和扭转刚度,并采取标准工况对底架结构进行校核,对结构不合理处进行局部修改,完成车辆端部底架结构的拓扑概念设计。