Визначення раціональних параметрів елементів пасивного захисту пасажирських вагонів при аварійних зіткненнях поїздів
Loading...
Date
2013-01
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UA: АНОТАЦІЯ Дисертація присвячена питанням вибору раціональних параметрів пристроїв пасивного захисту для пасажирського залізничного транспорту колії 1520 мм. Створена методика з вибору параметрів енергопоглинальних елементів. Удосконалена математична модель зіткнення пасажирського поїзда з перешкодою. Досліджено вплив силових характеристик пристроїв пасивного захисту на рівень безпеки пасажирів при аварійних зіткненнях поїздів. Виконано вибір раціональних параметрів енергопоглинальних елементів пристроїв пасивного захисту вагонів.
RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена научному обоснованию выбора рациональных параметров устройств пассивной защиты пассажирского железнодорожного транспорта колеи 1520 мм, использование которой позволит уменьшить человеческие потери в случае возникновения аварийных ситуаций связанных с аварийными столкновениями поездов. Проведены исследования продольной динамики поезда в процессе его ава-рийных соударений с препятствиями массой 50÷500 т, которая характерна для одиночно стоящих или сцепов из нескольких вагонов. Установлено, что стан-дартные устройства амортизации обеспечивают безопасность пассажиров и по-движного состава при скоростях соударения до 3÷15 км/ч в зависимости от мас-сы преграды. Для повышения уровня безопасности, на основании выполненного анализа существующих конструкций пассивной защиты для пассажирских вагонов, было предложено использовать дополнительные энергопоглощающие элементы в форме усеченной пирамиды с инициаторами деформаций и размещением их на раме вагона последовательно буферам. С целью оценки динамической нагруженности пассажирского поезда, ваго-ны которого оборудованы устройствами пассивной защиты, усовершенствована математическая модель, где была учтена работа энергопоглащающих элементов устройств пассивной защиты, установленных совместно с ударно-тяговыми приборами в межвагонных соединениях. С применением предложенной модели был выполнен выбор интегральных характеристик пассивной защиты экипажей поезда. Установлено, что энергоем-кость защиты вагонов должна составлять 0,20÷0,25 МДж, локомотива – 0,75÷1,0 МДж. Совместное использование защиты локомотива и вагонов позво-ляет обеспечить безопасность пассажиров и подвижного состава при скоростях соударения поездов с преградами массой 50÷500 т до 20÷40 км/ч в зависимости от массы преграды, а при превышении этих скоростей использование защиты позволяет значительно снизить негативные последствия аварии. Усовершенствована конечно-элементная модель концевой части рамы пас-сажирского вагона модели 47Д при действии на него продольных сжимающих сил, которая учитывает особенности контролируемой деформации энергопогло-щающих элементов пассивной защиты. С использованием данной модели была выполнена оценка напряжено-деформированного состояния концевой части ра-мы вагона при действии сверхнормативных нагрузок. Показана принципиальная возможность установки на раме пассажирских вагонов последовательно за бу-ферами предлагаемых устройств пассивной защиты. В процесс выполнения работы была разработана методика выбора рацио-нальных параметров энергопоглощающих элементов устройств пассивной за-щиты, особенность которой состоит в поэтапном применении математических моделей разной сложности для последовательного уточнения названных пара-метров. На основе выполненных исследований влияния геометрических парамет-ров энергопоглощающего элемента на уровень критической силы и форму поте-ри устойчивости его конструкции, а также экспериментальной оценки характера упругопластического деформирования энергопоглощающего элемента были оп-ределены рациональные значения его параметров. Проведенные исследования показали, что энергоемкость элемента с рациональными параметрами составля-ет 115 кДж, что позволяет реализовать пассивную защиту пассажирского вагона с выбранной интегральной характеристикой. Оценка экономической эффективности использования предложенных уст-ройств пассивной защиты с выбранными характеристиками показала, что их применение позволяет получить предполагаемый экономический эффект около 8 млн. грн. в случае возникновении единичной аварийной ситуации средней тяжести.
EN: SUMMARY The thesis is devoted to problems of determination of rational parameters of passive protection devices for passenger rail transport for the track gauge of 1,520 mm. The methodology of determining the parameters of energy dissipative element is developed. The mathematical model of collision of a passenger train with an obstacle is improved. The influence of load characteristics of passive protection devices on passengers’ safety level under train emergency collisions is studied. The rational parameters of energy dissipative elements for passive protection devices of passenger coaches are obtained.
RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена научному обоснованию выбора рациональных параметров устройств пассивной защиты пассажирского железнодорожного транспорта колеи 1520 мм, использование которой позволит уменьшить человеческие потери в случае возникновения аварийных ситуаций связанных с аварийными столкновениями поездов. Проведены исследования продольной динамики поезда в процессе его ава-рийных соударений с препятствиями массой 50÷500 т, которая характерна для одиночно стоящих или сцепов из нескольких вагонов. Установлено, что стан-дартные устройства амортизации обеспечивают безопасность пассажиров и по-движного состава при скоростях соударения до 3÷15 км/ч в зависимости от мас-сы преграды. Для повышения уровня безопасности, на основании выполненного анализа существующих конструкций пассивной защиты для пассажирских вагонов, было предложено использовать дополнительные энергопоглощающие элементы в форме усеченной пирамиды с инициаторами деформаций и размещением их на раме вагона последовательно буферам. С целью оценки динамической нагруженности пассажирского поезда, ваго-ны которого оборудованы устройствами пассивной защиты, усовершенствована математическая модель, где была учтена работа энергопоглащающих элементов устройств пассивной защиты, установленных совместно с ударно-тяговыми приборами в межвагонных соединениях. С применением предложенной модели был выполнен выбор интегральных характеристик пассивной защиты экипажей поезда. Установлено, что энергоем-кость защиты вагонов должна составлять 0,20÷0,25 МДж, локомотива – 0,75÷1,0 МДж. Совместное использование защиты локомотива и вагонов позво-ляет обеспечить безопасность пассажиров и подвижного состава при скоростях соударения поездов с преградами массой 50÷500 т до 20÷40 км/ч в зависимости от массы преграды, а при превышении этих скоростей использование защиты позволяет значительно снизить негативные последствия аварии. Усовершенствована конечно-элементная модель концевой части рамы пас-сажирского вагона модели 47Д при действии на него продольных сжимающих сил, которая учитывает особенности контролируемой деформации энергопогло-щающих элементов пассивной защиты. С использованием данной модели была выполнена оценка напряжено-деформированного состояния концевой части ра-мы вагона при действии сверхнормативных нагрузок. Показана принципиальная возможность установки на раме пассажирских вагонов последовательно за бу-ферами предлагаемых устройств пассивной защиты. В процесс выполнения работы была разработана методика выбора рацио-нальных параметров энергопоглощающих элементов устройств пассивной за-щиты, особенность которой состоит в поэтапном применении математических моделей разной сложности для последовательного уточнения названных пара-метров. На основе выполненных исследований влияния геометрических парамет-ров энергопоглощающего элемента на уровень критической силы и форму поте-ри устойчивости его конструкции, а также экспериментальной оценки характера упругопластического деформирования энергопоглощающего элемента были оп-ределены рациональные значения его параметров. Проведенные исследования показали, что энергоемкость элемента с рациональными параметрами составля-ет 115 кДж, что позволяет реализовать пассивную защиту пассажирского вагона с выбранной интегральной характеристикой. Оценка экономической эффективности использования предложенных уст-ройств пассивной защиты с выбранными характеристиками показала, что их применение позволяет получить предполагаемый экономический эффект около 8 млн. грн. в случае возникновении единичной аварийной ситуации средней тяжести.
EN: SUMMARY The thesis is devoted to problems of determination of rational parameters of passive protection devices for passenger rail transport for the track gauge of 1,520 mm. The methodology of determining the parameters of energy dissipative element is developed. The mathematical model of collision of a passenger train with an obstacle is improved. The influence of load characteristics of passive protection devices on passengers’ safety level under train emergency collisions is studied. The rational parameters of energy dissipative elements for passive protection devices of passenger coaches are obtained.
Description
Горобець, Д. В. Визначення раціональних параметрів елементів пасивного захисту пасажирських вагонів при аварійних зіткненнях поїздів : авт. дис. к. т. н.: 05.22.07 / Д. В. Горобець ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д. : Вид-во Днiпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна, 2012. УДК 629.4.067:656.2.08 ГРНТИ 55.41.29
Захист - 21.01.2013
Keywords
залізничний транспорт, пасивний захист, пасажирський вагон, енергопоглинальний елемент, динамічна навантаженість, зіткнення, железнодорожный транспорт, пассивная защита, пассажирский вагон, энергопоглощающий элемент, динамическая нагруженность, соударение, railway transport, passive protection, passenger coach, energy dissipative element, dynamics loading, mutual collision, g load