ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.4:62-788.2

Технічна механіка, 2020, 2, 66 - 79

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНОЇ НАВАНТАЖЕНОСТІ ГОЛОВНОГО ВАГОНА З СИСТЕМОЮ ПАСИВНОЇ БЕЗПЕКИ ПРИ ЗІТКНЕННІ ІДЕНТИЧНИХ МОТОРВАГОННИХ ПОЇЗДІВ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.02.066

Соболевська М. Б., Науменко Н. Ю., Горобець Д. В.

Соболевська М. Б.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Науменко Н. Ю.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Горобець Д. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Актуальність даної статті пов’язано з необхідністю створення сучасного вітчизняного швидкісного моторвагонного поїзда з системою пасивної безпеки (СПБ) згідно з діючим в Україні стандартом ДСТУ EN 15227, що регламентує пасивну безпеку пасажирського поїзда при зіткненнях з перешкодами. До складу СПБ входять пристрої поглинання енергії (ППЕ), призначені для зниження поздовжніх зусиль в міжвагонних з’єднаннях і прискорень екіпажів в аварійній ситуації. Мета роботи – математичне моделювання динамічної навантаженості головного вагона моторвагонного поїзда з СПБ при зіткненні ідентичних еталонних поїздів зі швидкістю 36 км/год згідно з умовами сценарію 1 ДСТУ EN 15227. Науковою новизною статті є розроблена математична модель та програмні модулі для дослідження лобового зіткнення еталонних моторвагонних поїздів, які розглядаються як ланцюжки твердих тіл, з’єднаних між собою істотно нелінійними елементами. Силова характеристика міжвагонного з’єднання враховує роботу поглинальних апаратів зчіпних пристроїв, можливість зсуву об’єднаних ударно-тягових пристроїв в підвагонний простір, пластичне деформування ППЕ, можливість виникнення пластичних деформацій в конструкціях вагонів. Запропонована математична модель дозволяє отримати середні значення прискорень екіпажів і пластичних деформацій їх конструкцій для порівняння з допустимими значеннями згідно з критеріями ДСТУ EN 15227. Проведено аналіз динамічної навантаженості екіпажів моторвагонного поїзда з СПБ при зіткненні ідентичних еталонних поїздів. Розглянуто різні варіанти використання розроблених в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України пристроїв поглинання енергії нижнього рівня (на рівні зчіпних пристроїв) ППЕ 1 з енергоємністю 0,95 МДж, ППЕ 2 з енергоємністю 0,25 МДж та ППЕ 3 з енергоємністю 0,3 МДж, а також ППЕ верхнього рівня (ППЕ ВР) з енергоємністю 0,12 МДж, призначених для установки в лобовій підвіконній частині головного вагона. Проведено дослідження динамічної навантаженості екіпажів поїздів з СПБ при їх лобовому зіткненні. Встановлено, що запропонований пасивний захист (лобові частини кожного з головних вагонів масою 80 т обладнано двома ППЕ 1 та двома ППЕ ВР, хвостові частини – двома ППЕ 3, проміжні вагони з масами 64 т обладнано спереду і ззаду двома ППЕ 3) відповідає критеріям стандарту ДСТУ EN 15227 для сценарію 1. Запропонована математична модель і результати виконаних досліджень можуть бути використані при проектуванні головних та проміжних вагонів вітчизняного моторвагонного пасажирського поїзда з урахуванням вимог ДСТУ EN 15227.
     

аварійне зіткнення, головний вагон, пасажирський моторвагонний рухомий склад, пристрої поглинання енергії, система пасивної безпеки

1. ДСТУ EN 12663-1:2018 (EN 12663-1:2010 + A1:2014, IDT). Залізничний транспорт. Структурні вимоги органів залізничного транспорту. Частина 1. Локомотиви та пасажирський рухомий склад (і альтернативний метод для вантажних вагонів). 2018. 18 c.

2. ДСТУ EN 15227:2015 (EN 15227:2008+A1:2010, IDT). Залізничний транспорт. Вимоги до ударостійкості рейкових транспортних засобів. 2016. 37 c.

3. EN 12663-1: 2010. Railway applications – Structural requirements of railway vehicle bodies. Brussels, 2010. 18 p.

4. EN 15227: 2008. Railway applications – Crashworthiness requirements for railway vehicle bodies. Brussels, 2008. 37 p.

5. Roberts J., Fraikin B., Leveque D. Development and validation of a regional train platform to the requirements of EN 15227. Proc. of the 7th Int. Symp. 20–21.11.2008 on Passive Safety of Rail Vehicles. Innovation in Passive Safety and Interior Design (Berlin: IFV Bahntechnik e.V.) 2008. Vol. 17. P. 237–248.

6. Электропоезд серии 422. Железные дороги мира. 2010. № 5. С. 37–49.

7. Производство подвижного состава в странах Восточной Европы. Железные дороги мира. 2019. № 3. С. 61–65.

8. Назаров О. Н. Технические особенности высокоскоростного электропоезда Velaro Rus. Техника железных дорог. 2009. № 1. С. 18–33.

9. Манглер Р. “Desiro rus” – перспективный электропоезд для пригородних перевозок в России. Локомотив-информ. 2012. № 10. С. 20–24.

10. Богатырев Б., Могучев А. Электропоезд ЭП2Д : будущее уже здесь. ЗАО “Трансмашхолдинг” : Журнал для партнёров. 2016. № 2 (6/2016). С. 4–11.

11. ГОСТ 32410-2013. Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перевозок. Технические требования и методы контроля. 2014. 11 p.

12. Игнатов Г. С. Межрегиональный двухсистемный электропоезд. Локомотив-информ. 2012. № 12. С. 16–19.

13. ОСТ 32.193-2002. Устройства сцепные беззазорные пассажирских поездов локомотивной тяги и моторвагонного подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Контур зацепления и установочные размеры. Действует от 01.09.2002. МПС России. 2002. 14 с.

14. Соболевская М. Б., Сирота С. А. Основные положения концепции пассивной защиты скоростного пассажирского поезда при аварийных столкновениях. Техническая механика. 2015. № 1. С. 84–96.

15. Науменко Н. Ю., Соболевська М. Б., Хижа И. Ю. Оценка динамической нагруженности эталонного поезда с системой пассивной безопасности при его столкновениях с идентичным составом и грузовым вагоном. Техническая механика. 2017. № 3. С. 72–83. https://doi.org/10.15407/itm2017.03.072

Copyright (©) 2020 Соболевська М. Б., Науменко Н. Ю., Горобець Д. В.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка