随着交通运输事业的发展,在干线铁路大力发展的同时,城市轨道交通(地铁、轻轨等)也迎来了一轮新的发展高潮。而在发展轨道交通的过程中,轨道车辆的运行安全性一直是公众关注的焦点,以“以人为本”为设计理念的耐冲击车辆吸能结构的研究已成为新型列车车体的一个技术特征和发展趋势。本文以地铁车辆为对象,研究了耐冲击车辆吸能结构的总体设计思路,将该地铁头车在撞击过程中的能量吸收过程设计为四级:第一级为车钩缓冲装置中的橡胶缓冲器,第二级为缓冲装置中的压溃变形管,第三级为车钩剪切螺栓,第四级为头车前端底架专用吸能结构和防爬器。同时对轨道车辆碰撞中涉及的非线性、大变形、大应变的动态响应问题基于的动态显式有限元理论进行了研究,并基于列车典型能量吸收装置的研究进行了地铁吸能结构的设计,以及研究了其防爬器的性能;对吸能部件进行了台车碰撞试验和数值计算及其结果对比分析,结果表明该吸能部件具有良好的力学特性和吸能效果;最后建立了该地铁头车耐冲击结构的非线性有限元模型,进行了各碰撞工况的数值仿真,在撞击过程中吸能部件从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,车体承载结构仅发生弹性变形,大部分冲击动能(超过80%)由吸能部件的塑性变形耗散掉,结果表明该车具有很好的耐冲击效果。本文的研究具有较强的理论意义和工程实用价值。