ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 625.032.4

Техническая механика, 2017, 1, 72 - 82

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ ЛОКОМОТИВОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ КОЛЕИ 1520 ММ

Н. Е. Науменко, М. Б. Соболевская, Д. В. Горобец, Е. Г. Богомаз

Н. Е. Науменко
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

М. Б. Соболевская
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Д. В. Горобец
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Е. Г. Богомаз
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      При проектировании локомотива нового поколения необходимо предусмотреть наличие интегрированной в его конструкцию системы пассивной безопасности (СПБ), которая должна обеспечить защиту пассажиров и персонала поезда при наиболее вероятных аварийных столкновениях. В статье рассмотрен сценарий столкновения эталонного поезда и грузового вагона массой 80 т со скоростью 36 км/ч. Эталонный поезд состоит из локомотива, оборудованного СПБ с устройствами поглощения энергии (УПЭ), и грузового вагона массой 80 т. Такой сценарий предусмотрен европейским стандартом EN 15227. Цель исследований – разработка УПЭ для скоростных пассажирских локомотивов нового поколения массой 90 – 123 т. Исследование динамической нагруженности локомотива для определения интегральных параметров УПЭ, в частности его энергоемкости, проведено в рамках дискретно-массовой математической модели. Новизной этой модели является усовершенствование силовой характеристики взаимодействия экипажей с учетом работы поглощающих аппаратов сдвигаемых автосцепных устройств и УПЭ, а также возможности возникновения в конструкциях УПЭ и экипажей пластических деформаций. В статье приведено также описание новой конечно-элементной модели пластического деформирования УПЭ при ударе, с помощью которой разработана конструкция УПЭ с энергоемкостью 0,95 МДж и выбраны ее параметры. Показано, что установка двух таких УПЭ в концевых частях локомотива обеспечивает выполнение сценария столкновения эталонного поезда с грузовым вагоном в соответствии с европейским стандартом EN 15227 и разработанной концепцией пассивной безопасности пассажирского подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм.

Скоростной пассажирский локомотив, столкновение, система пассивной безопасности, устройство поглощения энергии.

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

2. ГОСТ 32410-2013 (EN 15227 : 2008+A1 : 2010, NEQ). Межгосударственный стандарт. Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перевозок. Технические требо- вания и методы контроля. М., 2014. 11 с.

3. Carl F.B., Schneider S., Wolter W. Development of the crashworthy locomotive platform TRAXX: Operational needs, technical concept and validation procedure. Passive Safety of Rail Vehicles and Safe Interiors. Proceedings of 5th International Symposium (17 – 18 March, 2005, Berlin). Berlin, 2005. P. 42 – 62.

4. Foedtke J., Schneider S., Pfrommer R., Zurheide H. Entwicklung der Kastenstruktur fur die Lokomotive Voith Maxima 40CC. Design of the carbody structure for the Voith Maxima 40CC locomotive. ZEVrail Glasers Annalen. 2008. № 132. Р. 292 – 303.

5. Prima II – локомотивы нового поколения. Железные дороги мира. 2010. № 12. С. 17 – 25.

6. The EST crash buffer (EST крэш буфер). URL: http://www.crashbuffer.com/index.htm (Last accessed: 17.02.2017).

7. Wasilewski L. Evolution of crash absorbing systems according to EN 15227 and according to real operation conditions. Passive Safety 2013 – Passive Safety of Rail Vehicles and Safe Interiors. Proceedings of the 9th International Symposium (21 – 22 February 2013, Berlin). Berlin, 2013. P. 211 – 218.

8. Llana P., Stringfellow R. Preliminary development of locomotive crashworthy components. Proceedings of the ASME/ASCE/IEEE 2011 Joint Rail Conference JRC2011, Pueblo, Colorado, USA. 2011. P. 11 – 20.

9. Llana P., Stringfellow R., Mayville R. Finite Element Analysis and Full-Scale Testing of Locomotive Crashworthy Components. Volpe National Transportation Systems Center. 2013. 11 p. URL: http://ntl.bts.gov/lib/47000/47400/47410/JRC2013-2546_Loco_CW_Comp_Tests_FINAL.pdf (Last accessed: 17.02.2017).

10. Carolan M., Perlman B., Tyrell D. Alternative Occupied Volume Integrity (OVI) Tests and Analyses. Volpe National Transportation Systems Center. 2013. 134 p. URL: http://ntl.bts.gov/lib/48000/48300/ 48366/TR_Alternative_OVI_Testing_Report_edited_20131024_FINAL_1_.pdf (Last accessed: 17.02.2017).

11. Tyrell D., Llana P. Locomotive crashworthiness research // Volpe National Transportation Systems Center. – 2015. – 14 p. URL: http://ntl.bts.gov/lib/60000/60000/60019/IMECHE_Conf_Locomotive_crashworthiness _research.pdf (Last accessed: 17.02.2017).

12. Llana P., Tyrell D., Rakoczy P. Conventional Locomotive Coupling Tests: Test Requirements and Pre-Test Analysis. Volpe National Transportation Systems Center. – 2016. – 7 p. URL: 73 http://ntl.bts.gov/lib/59000/59400/ 59405/JRC2016-5817_Locomotive_Coupling_Tests.pdf (Last accessed: 17.02.2017).

13. Соболевская М. Б., Сирота С. А. Основные положения концепции пассивной защиты скоростного пассажирского поезда при аварийных столкновениях. Техническая механика. 2015. Вып. 1. С. 84 – 96.

14. Науменко Н. Е., Хижа И.Ю. Оценка влияния работы устройств системы пассивной безопасности пассажирского локомотива на его динамическую нагруженность при аварийном столкновении с пре- пятствием на железной дороге. Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетр. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. 2013. №1(43). С. 154 – 160.

15. Соболевская М. Б., Сирота С. А., Горобец Д. В., Теличко И. Б. Разработка энергопоглощающих уст- ройств для пассивной безопасности подвижного состава железных дорог (численное моделирование и крэш тест). Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта. Тезисы докладов 75 Международной научно-практической конференции (14 – 15.05.2015, Днепропетровск). Днепропет- ровск, 2015. С. 103 – 104.

16. Sobolevska M., Telychko I. Passive safety system of an electric locomotive for high-speed operation on the railways with 1520 mm gauge. Passive Safety 2013 – Passive Safety of Rail Vehicles and Safe Interiors. Proceedings of the 9th International Symposium (21 – 22 February 2013, Berlin). Berlin, 2013. P. 63 – 80.

17. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. М., 1986. 512 с.

Copyright (©) 2017 Н. Е. Науменко, М. Б. Соболевская, Д. В. Горобец, Е. Г. Богомаз

Copyright © 2014-2018 Техническая механика