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随着我国城市化建设进程加快,轨道交通在城市交通系统中的优势逐渐凸显,障碍物与脱轨检测技术是无人驾驶轨道车辆安全运行的保障,相关研究已成为轨道交通领域的研究热点。本论文研究了当前国内外障碍物与脱轨检测技术与方法,研制了一种适用于城市轨道交通无人驾驶地铁的接触式障碍物与脱轨检测装置,填补了我国无人驾驶地铁接触式障碍物与脱轨检测装置的研究空白。本文详述所研制的接触式障碍物与脱轨检测装置的物理原理：建立了装置关键部件η型板弹簧在障碍物检测与脱轨检测工作状态下的载荷-形变模型,结合有限元方法进行对比验证；选取典型碰撞与脱轨工况分析了装置的静力学特征,校验了装置关键结构的强度,分析了装置的模态特征；对装置在有、无风载荷下随车启动-制动过程和障碍物碰撞工况做了动力学分析：设计和搭建了障碍物碰撞与脱轨检测实验平台,并进行了冲击与振动等多项试验。通过对大量数据的对比分析,验证了所建立的板弹簧载荷-形变力学模型的正确性；通过装置障碍物与脱轨检测功能触发过程的静力学分析,得到典型位置载荷作用下板弹簧的形变规律,在单侧水平载荷作用下非受载侧板弹簧形变量为受载侧板弹簧形变量的0.5193倍,验证了障碍物检测与脱轨检测功能的独立性；有、无风载荷下启动-制动工况的仿真研究表明本装置不会在随车运行过程中被误触发。通过碰撞与脱轨实验验证了装置的检测功能,振动与冲击试验得到的装置共振频率与仿真分析一致。装置样机已经通过了铁科院机车检验站的冲击与振动型式试验,达到了结构和功能的可靠性,已开始装备北京燕房线地铁车辆。本研究所采用的理论分析、有限元与动力学仿真、制造实验样机与搭建实验平台等多种研究方法,已能够较全面地掌握接触式障碍物与脱轨检测装置的设计原理与规律,在国内尚属首次。研究过程为探索轨道交通障碍物与脱轨检测装置提供了参考。