随着低地板车辆在我国越来越多的城市投入运营,其运行安全性受到了广泛的关注。低地板车辆独特的路权运营模式决定了碰撞事故的发生具有复杂多样性,在低地板车辆结构研发设计过程中应进行耐碰撞性能的研究。本文结合国内外有关低地板车辆安全防护的研究成果,采用显式非线性动力学方法开展研究低地板车辆被动安全防护的工作。本文介绍了与轨道车辆碰撞仿真相关的基本理论,对碰撞基本控制方程、显式中心差分法下的时间步长控制、沙漏现象以及非线性接触问题进行了阐述,提出了调整时间步长和控制沙漏的一些方法。薄壁金属结构被广泛用于制造列车端部防爬器装置和车钩缓冲器装置内部的吸能元件,碰撞中产生的塑性变形人为可控,可有效地保护车体结构的破损和乘员的伤亡。在国内外研究人员对大量薄壁吸能结构研究的基础上,本文用LS-DYNA软件对一种铝合金方形薄壁折叠管进行碰撞仿真分析,研究了材料不同参数的设置对结构吸能性和碰撞力的影响;对一种两层嵌套方形铝合金薄壁管模型进行碰撞仿真,分析了网格划分密度对仿真结果的影响规律;对比分析了两层嵌套方形薄壁管耐碰撞性能,并通过预变形处理,有效地降低了结构初始峰值载荷。创建合理有效的轨道车辆碰撞仿真模型是进行车辆被动安全防护研究的基础和前提,本文对某五模块100%低地板车辆车体、转向架以及防爬器装置等结构之间的连接关系进行深入分析,运用HyperMesh软件平台,本着简化得当、重点突出的建模原则,系统地建立了低地板车辆碰撞仿真模型。碰撞模型中材料本构关系的正确与否是保证数值仿真模拟准确可靠的关键,本文基于两段材料本构关系和多段材料本构关系的头车有限元模型分别与静止15t变形体障碍物进行碰撞仿真,通过对比分析两种材料本构关系模型下的碰撞仿真模拟结果,研究不同材料本构关系模型对碰撞仿真结果的影响,得出不同的本构模型使碰撞过程中车辆的生存空间、平均加/减速度等安全指标产生差异。根据EN15227标准要求,在LS-DYNA软件中对某五模块100%低地板车辆进行两种工况的碰撞仿真计算,考核了车辆碰撞过程中能量变化、平均加速度、轮对抬升量和生存空间这几个安全指标,以及提出了一种低地板列车以30km/h速度与相同静止列车对撞工况,对头车车体不同材料以及不同结构区域的能量吸收比例进行分析,为新型低地板车辆车体结构的能量吸收设计提供理论依据。