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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 621.002.56

Технічна механіка, 2019, 9, 90 - 106

АНАЛІЗ ВЗАЄМОДІЇ ПАСАЖИРСЬКОГО ПОЇЗДА ІЗ СИСТЕМОЮ ПАСИВНОЇ БЕЗПЕКИ Й ВЕЛИКОГО ДОРОЖНЬОГО ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ПРИ ЗІТКНЕННІ

Соболевська М. Б., Горобець Д. В.

Соболевська М. Б.
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

      На даний час актуальною проблемою вітчизняного залізничного транспорту є створення швидкісного пасажирського рухомого складу з системами пасивної безпеки (СПБ) при аварійних зіткненнях. З 2016 р. в Україні діє ДСТУ EN 15227:2015 (EN 15227:2008), еквівалентний європейському стандарту EN 15227, що регламентує обов’язкову наявність СПБ у всіх конструкцій пасажирських залізничних екіпажів, що розробляються. Згідно з вимогами EN 15227 системи пасивної безпеки повинні забезпечити захист пасажирів і поїзної бригади, збереження несучих елементів рухомого складу при нормативних сценаріях зіткнення. У стандарті EN 15227 визначено еталонні поїзди, чотири сценарії зіткнення, а також критерії для оцінки відповідності розроблених конструкцій рухомого складу з СПБ зазначеним нормативним вимогам. В статті розглядається сценарій 3, який характеризує зіткнення зі швидкістю 110 км/год пасажирського поїзда на переїзді з великим дорожнім транспортним засобом масою 15 т (наприклад, вантажним автомобілем великої вантажопідйомності). У цьому сценарії великий дорожній транспортний засіб є великогабаритною деформованою перешкодою (ВДП) з заданими геометричними розмірами, яка вільно стоїть на переїзді. При проектуванні залізничних екіпажів з СПБ необхідно за допомогою математичного моделювання провести аналіз динаміки зіткнення згідно зі сценарієм 3, оцінити отримані значення середніх поздовжніх прискорень і пластичних деформацій в несучих елементах розглянутих конструкцій за критеріями стандарту EN 15227. При цьому особливу увагу потрібно звернути на коректне моделювання взаємодії поїзда з перешкодою. У даній статті розглядається пасажирський поїзд локомотивної тяги. Мета роботи – визначення силової характеристики взаємодії ВДП і локомотива з СПБ при зіткненні на залізничному переїзді. Для досягнення поставленої мети розглянуто нелінійну динамічну контактну задачу про зіткнення ВДП з передньою частиною локомотива. За великогабаритну деформовану перешкоду прийнято конструкцію, що складається з трьох фрагментів (обшивки, серцевини і нижньої частини), які мають різні матеріали. Параметри конструкції визначено за критерієм EN 15227 в результаті розв’язання задачі про зіткнення зі швидкістю 110 км/год ВДП і недеформованої кулі масою 50 т. За кабіну машиніста локомотива прийнято кабіну, розроблену ТОВ “ПКПП “МДС” для електровоза ЕП20, в конструкцію якого інтегровано елементи СПБ. Каркас кабіни машиніста має посилену лобову стінку, жертовну зону, зону безпеки для виживання і евакуації локомотивної бригади. В кінцевій частині рами кузова локомотива на рівні автозчіпного пристрою встановлено два пристрої поглинання енергії (ППЕ). Науковою новизною статті є розроблені скінченно-елементні моделі пластичного деформування елементів ВДП, ППЕ та каркаса кабіни при зіткненні згідно зі сценарієм 3. В результаті проведених досліджень побудовано залежність контактного зусилля між ВДП і елементами передньої частини локомотива від поздовжнього переміщення центру мас ВДП при зіткненні. Запропонований підхід, науково-методичне забезпечення і розроблені математичні моделі можуть бути використані при проектуванні вітчизняного пасажирського тягового рухомого складу з СПБ.

пасажирський поїзд; зіткнення на переїзді; великогабаритна перешкода,що деформується; система пасивної безпеки; нелінійна динамічна контактна задача; кінцево-елементне моделювання

1. ДСТУ EN 15227:2015 (EN 15227:2008+A1:2010, IDT). Залізничний транспорт. Вимоги до ударостійкості рейкових транспортних засобів. URL: http://document.ua/zaliznichnii-transport_-vimogi-do-udarostiikosti-reikovih-tr-std32262.html (Last accessed: 28.01.2019).

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

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

4. Соболевская М. Б., Горобец Д В., Сирота С. А. Определение характеристик препятствий для нормативных сценариев столкновений пассажирских поездов. Техническая механика. 2018. № 2. С. 90–103.

5. Науменко Н. Е., Соболевская М. Б., Горобец Д В., Маркова O. М., Ковтун Е. Н., Малый В. В., Сирота С. А. Разработка решений по обеспечению безопасности железнодорожных перевозок и пассивной защите пассажирского поезда при аварийных столкновениях. Техническая механика. 2018. № 3. С. 98–111.

6. Sobolevska M., Telychko I. Рassive safety of high-speed passenger trains at accident collisions on 1520 mm gauge railways. Transport problems. 2017. V. 12. Issue 1. Р 51–62.

7. Науменко Н. Е., Соболевская М. Б., Горобец Д. В., Богомаз Е. Г. Разработка элементов пассивной защиты скоростных пассажирских локомотивов нового поколения при аварийных столкновениях на железных дорогах колеи 1520 мм. Техническая механика. 2017. № 1. С. 72–82.

8. Krieg R. D., Key S. W. Implementation of a time independent plasticity theory into structural computer programs. Vol. 20 of Constitutive equations in viscoplasticity: computational and engineering aspects. New York: ASME, 1976. Р. 125–137.

9. Саймондс П. С. Динамика неупругих конструкций. М.: Мир, 1982. 224 с.

10. Cowper G. R., Symonds P. S. Strain Hardening and Strain Rate Effects in the Impact Loading of Cantilever Beams. Providence: Brown University, 1958. P. 46.

11. Оден Д. Конечные элементы в механике сплошных сред. М.: Мир, 1976. 464 с.

Copyright (©) 2019 Соболевська М. Б., Горобець Д. В.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка