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, 2022, 2, 101 - 114

РОЗРОБКА РЕКОМЕНДАЦІЙ ЩОДО ПАСИВНОГО ЗАХИСТУ ГОЛОВНОГО ВАГОНА МОТОРВАГОННОГО ПОЇЗДА ПРИ АВАРІЙНИХ ЗІТКНЕННЯХ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.02.101

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

      Створення швидкісних моторвагонних поїздів в Україні має відбуватися у відповідності до діючих вітчизняних стандартів ДСТУ EN 12663 [1] та ДСТУ EN 15227 [2], які регламентують міцність конструкцій екіпажів експлуатації, їх активну і пасивну безпеку. В даній статті розглядаються питання, пов’язані з розробкою рекомендацій щодо пасивного захисту головного вагона при аварійних зіткненнях моторвагонного поїзда з перешкодами, визначенням параметрів пристроїв поглинання енергії (ППЕ), які входять до системи пасивної безпеки головного вагона, можливості використання алюмінієвих сплавів для ППЕ. В Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України розроблено концепцію пасивного захисту вітчизняних швидкісних пасажирських поїздів при аварійних зіткненнях, що відповідають сценаріям стандарту ДСТУ EN 15227. Розроблено науково-методичне забезпечення та скінченно-елементні моделі для дослідження пластичного деформування конструкцій ППЕ, що містять стільники, при ударі. Запропоновано використовувати в лобовій частині головного вагона пристрої поглинання енергії нижнього (ППЕ 1) і верхнього (ППЕ ВР) рівнів, а в його хвостовій частині замість буферів – пристрої нижнього рівня (ППЕ 2 або ППЕ 3, якщо проміжні вагони мають маси відповідно 50 т або 64 т). Конструкція ППЕ 1 включає два послідовно розташованих елементи. Елемент 1 – короб з одношаровим пакетом шестигранних стільників всередині. Елемент 2 це усічена піраміда, що складається із стільників з трикутними чарунками. Конструкція ППЕ ВР має три ступені у формі елемента 2. Конструкцію ППЕ 2 та ППЕ 3 розроблено на основі елемента 1. Визначено параметри виготовлених зі сталі марки 08Ю конструкцій ППЕ 1, ППЕ 2, ППЕ 3 з енергоємністю 0,95 МДж, 0,25 МДж і 0,3 МДж відповідно. Побудовано тривимірну геометричну модель лобової частини головного вагона для вітчизняних залізниць та запропоновано схему розміщення пристроїв поглинання енергії. Рекомендовано встановити два ППЕ 1 в лобовій частині головного вагона, два ППЕ ВР і два ППЕ 2 або два ППЕ 3 у його хвостовій частині та у кінцевих частинах проміжних вагонів. Метою статті є розробка рекомендацій щодо пасивного захисту вітчизняного головного вагона згідно з вимогами ДСТУ EN 15227. Проведено дослідження щодо вибору раціональних параметрів пристрою ППЕ ВР, виготовленого зі сталі 08Ю. Проаналізовано можливість використання для виготовлення конструкцій ППЕ 1, ППЕ 2 (ППЕ 3) та ППЕ ВР замість сталі марки 08Ю алюмінієвих сплавів АМг2 та АМг6, які мають високі пластичні властивості, низьку густину та високу інертність до агресивного зовнішнього середовища. В результаті виконаного комплексного дослідження встановлено можливість використання для виготовлення конструкцій ППЕ 1, ППЕ 3 та ППЕ ВР замість сталі марки 08Ю алюмінієвого сплаву АМг6, а для ППЕ ВР – ще й алюмінієвого сплаву АМг2. Визначено параметри конструкцій розглянутих ППЕ, виготовлених з алюмінієвих сплавів. Розроблено рекомендації щодо пасивного захисту головного вагона згідно з ДСТУ EN 15227. Розроблені науково-методичне забезпечення, математичні моделі та рекомендації можуть бути використані на етапі проєктування головного вагона нового покоління згідно з вимогами ДСТУ EN 15227.
     

моторвагонний поїзд, головний вагон, аварійне зіткнення, система пасивної безпеки, пристрої поглинання енергії

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. Wingler F. Crash-energy managenent, Part II. URL: http://www.drwingler.com/wp-content/uploads/2016/08/ Crash-Energy-Management.pdf (дата звернення: 23.05.2022).

4. Шаад Ф. Электропоезд серии ЭПМ. URL: http://history.rw.by/lokomotivy/epm/ (дата звернення: 23.05.2021).

5. Электропоезд TRAVERSO для Швейцарии представлен на выставке InnoTrans 2018. Железные дороги мира. 2018. № 12. С. 23–32.

6. Alstom Coradia Regional Trains. URL: https://www.railway-technology.com/projects/alstom-coradia-regional-trains/ (дата звернення: 23.05.2021).

7. Новый электропоезд для железных дорог Германии. Железные дороги мира. 2008. № 9. C. 48–55.

8. Roberts J., Fraikin B., Leveque D. Development and validation of a regional train platform to the requirements of EN 15227. Passive Safety of Rail Vehicles. Innovation in passive safety and interior design: the 7th International Symposium Passive Safety in Berlin on 20 – 21.11.2008: symposium proceedings. Berlin: IFV Bahntechnik e.V., 2008. Vol. 17. P. 237–248.

9. Banko F. P., Xue J. H. Pioneering the Application of High Speed Rail Express Trainsets in the United States. New York. Parsons Brinckerhoff Group Inc. One Penn Plaza, 2012. 328 p.

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

11. Sobolevska M, Horobets D, Syrota S Development of passive protection devices for a power head of a high-speed multiple unit train at its collisions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/985/1/012016

12. 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. https://doi.org/10.20858/tp.2017.12.1.5

13. Соболевская М. Б., Сирота С. А., Горобец Д. В., Теличко И. Б. Натурные ударные испытания опытного образца устройства поглощения энергии, предназначенного для пассивной защиты локомотива при столкновениях. Техническая механика. 2016. № 2. С. 91–105.

14. Соболевська М. Б., Науменко Н. Ю., Горобець Д. В. Математичне моделювання динамічної навантаженості головного вагона з системою пасивної безпеки при зіткненні ідентичних моторвагонних поїздів. Технічна механіка. 2020. № 2. С. 66–79. https://doi.org/10.15407/itm2020.02.066

15. Соболевська М. Б., Науменко Н. Ю., Горобець Д. В. Аналіз динамічної навантаженості екіпажів моторвагонного швидкісного поїзда з системою пасивної безпеки при його зіткненні з вантажним вагоном. Технічна механіка. 2020. № 3. С. 79–90. https://doi.org/10.15407/itm2020.03.079

16. Соболевська М. Б., Горобець Д. В. Оцінка динамічної навантаженості екіпажів моторвагонного поїзда з системою пасивної безпеки при його зіткненні з великим транспортним засобом. Технічна механіка. 2022. № 1. С. 51–66. https://doi.org/10.15407/itm2022.01.051

17. 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: 18. ASME, 1976. Р. 125–137.

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

19. 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. https://doi.org/10.21236/AD0144762

20. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. 509 с.

21. ГОСТ 21631-2019. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. Прийнятий МДР. М.: Стандартинформ, 2019. 32 с.

Copyright (©) 2022 Соболевська М. Б., Горобець Д. В.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка