轨道车辆发生灾难性碰撞的几率很小,一旦发生事故,将会出现极为严重的后果。因此从车体结构设计与被动安全防护的角度出发,研究车体耐撞性及其吸能结构的大变形碰撞特性,对提高轨道列车的安全水平有着重要的意义。本文以北京房山线地铁列车为主体研究对象,完成了以下几方面的工作。(1)根据北京地铁房山线头车及车前结构的原始设计。建立了以板壳为主体的骨皮结构焊接车体几何模型。综合国内外列车碰撞标准及设计一般准则,确定了碰撞仿真工况及车体耐撞性评估标准。(2)通过有效控制单元质量、接触模型和材料参数,建立了车体结构的有限元模型。充分考虑车前钩缓装置的结构、设计要求、吸能过程等,完成了车前钩缓结构等效模型。在上述的基础上,实现了碰撞过程的仿真。(3)针对车体与固定车档、车体连挂对撞两个评估工况,仿真分析了5km／h(耦合速度),15km／h(车钩螺栓剪断速度)及25km／h(标准评估速度)条件下,车体及车前结构的应力波传递、能量吸收、加速度响应及变形压溃比较。一方面数值再现碰撞过程结构承载的力学状态,一方面评估车前结构设计是否符合要求。(4)在基本薄壁结构的吸能特性仿真研究基础上,给出了材料、截面形状及诱导方式对吸能效果的影响。用以改进地铁房山线车前吸能结构的不足,并通过仿真验证、评估了改进方案。(5)在前述工作基础上,针对北京房山线地铁列车车前结构设计的主体因素包括材料选用、截面位置、安装位置几个方面的设计建议。