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, 1, 51- 66

ОЦІНКА ДИНАМІЧНОЇ НАВАНТАЖЕНОСТІ ЕКІПАЖІВ МОТОРВАГОННОГО ПОЇЗДА З СИСТЕМОЮ ПАСИВНОЇ БЕЗПЕКИ ПРИ ЙОГО ЗІТКНЕННІ З ВЕЛИКИМ ТРАНСПОРТНИМ ЗАСОБОМ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.01.051

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

      Актуальною проблемою вітчизняного залізничного транспорту є оновлення моторвагонного рухомого складу, підвищення швидкостей та безпеки його руху у відповідності до діючих вітчизняних стандартів ДСТУ EN 12663 та ДСТУ EN 15227, які регламентують відповідно міцність конструкцій вагонів пасажирського поїзда в експлуатації та його пасивну безпеку при аварійних зіткненнях з різними перешкодами. Спираючись на світовий досвід, 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, пропозиції щодо пасивного захисту вітчизняного головного вагона моторвагонного поїзда, стільникові конструкції пристроїв поглинання енергії нижнього (ППЕ 1) і верхнього (ППЕ ВР) рівнів для лобової частини головного вагона, а також пристрої нижнього рівня (ППЕ 2 і ППЕ 3) для установки в міжвагонних з’єднаннях. Конструкції захисних пристроїв верхнього та нижнього рівнів для вагонів вітчизняного моторвагонного поїзда розроблено на основі результатів скінченно-елементного моделювання з використанням попереднього досвіду розробки пристрою пасивного захисту для швидкісного пасажирського локомотива та результатів успішного креш-тесту прототипу цього пристрою. Для сценарію 3, що характеризує зіткнення еталонного моторвагонного поїзда зі швидкістю 110 км/год на залізничному переїзді з великим транспортним засобом масою 15 т, розроблено згідно з вимогами ДСТУ EN 15227 модель великогабаритної перешкоди, що може деформуватися (ВПД). Розроблено також скінченно-елементні моделі, за якими визначено силові характеристики взаємодії запропонованих елементів пасивного захисту головного вагона з ВПД. Метою статті є визначення динамічної навантаженості екіпажів моторвагонного поїзда, обладнаного засобами пасивного захисту, при зіткненні поїзда з великим транспортним засобом. На основі математичної моделі зіткнення ідентичних моторвагонних поїздів розроблено математичну модель зіткнення еталонного поїзда з великим транспортним засобом на залізничному переїзді (сценарій 3) з урахуванням визначених силових характеристик взаємодії перешкоди з двома ППЕ 1 нижнього рівня, двома ППЕ ВР верхнього рівня та роботи конструкції головного вагона при зіткненні. Проведено аналіз динамічної навантаженості екіпажів еталонного поїзда з системою пасивної безпеки (маса головного вагона 80 т, маси проміжних вагонів 50 т або 64 т) при його зіткненні згідно з умовами сценарію 3. Дослідження проведено для двох схем розміщення ППЕ в лобовій частині головного вагона. Установлено, що запропонований пасивний захист вагонів еталонного поїзда для обох схем згідно з визначеними варіантами використання ППЕ нижнього та верхнього рівнів в залежності від мас проміжних вагонів відповідає критеріям ДСТУ EN 15227 для сценарію 3. Розроблена математична модель для оцінки динамічної навантаженості екіпажів пасажирського поїзда з системою пасивної безпеки при його зіткненні з великим транспортним засобом, отримані результати досліджень можуть бути використані при проєктуванні сучасного швидкісного моторвагонного поїзда згідно з вимогами ДСТУ EN 15227.
     

моторвагонний поїзд, аварійне зіткнення, великий транспортний засіб, головний вагон, засоби пасивного захисту, динамічна навантаженість

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

4. Wingler F. Crash-energy managenent, Part II. URL: http://www.drwingler.com/wp-content/uploads/2016/08/ Crash-Energy-Management.pdf (дата звернення: 28.03.2022).

5. Шаад Ф. Электропоезд серии ЭПМ. URL: http://history.rw.by/lokomotivy/epm/ (дата звернення: 16.09.2021).

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

7. Alstom Coradia Regional Trains. URL: https://www.railway-technology.com/projects/alstom-coradia-regional-trains/ (дата звернення: 16.09.2021).

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

9. 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.

10. 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.

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

12. Маркова О. М., Соболевська М. Б., Мокрій Т. Ф., Ковтун О. М., Горобець Д. В. Розробка рекомендацій щодо підвищення рівня безпеки залізничних пасажирських та вантажних перевезень. Технічна механіка. 2021. № 2. С. 78–90. https://doi.org/10.15407/itm2021.02.078

13. 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. URL: https://iopscience.iop.org/article/ 10.1088/1757-899X/ 985/1/012016/pdf (дата звернення: 28.03.2022). https://doi.org/10.1088/1757-899X/985/1/012016

14. 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

15. 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.

16. 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

17. 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

18. Соболевская М. Б., Горобец Д. В., Сирота С. А. Определение характеристик препятствий для нормативных сценариев столкновений пассажирских поездов. Технічна механіка. 2018. № 2. С. 90–103. https://doi.org/10.15407/itm2018.02.090

19. Соболевська М. Б., Горобець Д. В. Аналіз взаємодії пасажирського поїзда із системою пасивної безпеки й великого дорожнього транспортного засобу при зіткненні. Технічна механіка. 2019. № 1. С. 90–106. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.094

20. Соболевська М. Б., Горобець Д. В., Сирота С. А. Визначення силової характеристики взаємодії головного вагона, обладнаного системою пасивної безпеки, з великим транспортним засобом при аварійному зіткненні. Технічна механіка. 2021. № 4. С. 118–128. https://doi.org/10.15407/itm2021.04.118

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

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка