Оценка динамической нагруженности эталонного поезда с системой пассивной безопасности при его столкновениях с идентичным составом и грузовым вагоном

Abstract

Цель исследований – оценка динамической нагруженности экипажей эталонного поезда с системой пассивной безопасности (СПБ) при столкновениях, сценарии которых предусмотрены стандартом EN 15227. В статье рассмотрены сценарии столкновения со скоростью 36 км/ч эталонного поезда с идентичным поездным составом и с грузовым вагоном массой 80 т. Эталонный поезд сформирован из локомотива и четырех вагонов, концевые части которых оборудованы соответствующими устройствами поглощения энергии (УПЭ). В статье приведена дискретно-массовая модель лобового столкновения поездов. Новизной модели является силовая характеристика межвагонного соединения, которая учитывает работу сдвигаемых автосцепных устройств, УПЭ локомотивов и вагонов, упругопластическое деформирование конструкций экипажей. Рассмотрены два варианта формирования поезда: локомотив массой 90 т и вагоны массой 50 т; локомотив массой 123 т и вагоны массой 64 т. Показано, что требования европейского стандарта EN 15227 и разработанной концепции пассивной защиты скоростного пассажирского поезда колеи 1520 мм выполняются, если локомотив оборудовать УПЭ с энергоемкостью 0,95 МДж, вагоны массой 50 т – УПЭ с энергоемкостью 0,25 МДж, вагоны массой 64 т – УПЭ с энергоемкостью 0,3 МДж. Разработаны конструкции УПЭ с определенной энергоемкостью для локомотивов и вагонов.

Мета досліджень – оцінка динамічної навантаженості екіпажів еталонного поїзда з системою пасивної безпеки (СПБ) при зіткненнях, сценарії яких передбачені стандартом EN 15227. У статті розглянуто сценарії зіткнення зі швидкістю 36 км/год еталонного поїзда з ідентичним поїзним складом і з вантажним вагоном масою 80 т. Еталонний поїзд сформований з локомотива і чотирьох вагонів, кінцеві частини яких обладнані відповідними пристроями поглинання енергії (ППЕ). У статті наведено дискретно-масову модель лобового зіткнення потягів. Новизною моделі є силова характеристика міжвагонного з’єднання, яка враховує роботу зсувних автозчепних пристроїв, ППЕ локомотивів і вагонів, пружнопластичне деформування конструкцій екіпажів. Розглянуто два варіанти формування поїзда: локомотив масою 90 т і вагони масою 50 т; локомотив масою 123 т і вагони масою 64 т. Показано, що вимоги європейського стандарту EN 15227 і розробленої концепції пасивного захисту швидкісного пасажирського поїзда колії 1520 мм виконуються, якщо локомотив обладнати ППЕ з енергоємністю 0,95 МДж, вагони масою 50 т – ППЕ з енергоємністю 0,25 МДж, вагони масою 64 т – ППЕ з енергоємністю 0,3 МДж. Розроблено конструкції ППЕ з визначеною енергоємністю для локомотивів та вагонів.

The aim of this paper is to estimate dynamic loads on the passive safety systems (PSSs) equipped vehicles of a reference train in collisions whose scenarios are specified in the EN 15227 standard. In this paper, collisions of a reference train at 36 km/h with an identical train and with 80 t freight car are considered. The reference train consists of a locomotive and four cars whose end parts are equipped with energy absorbing devices (EADs). A discretemass model of a head-on train collision is presented. What is new in the model is the force characteristic of an inter-car connection, which takes into account the operation of the locomotive and car push-back automatic couples and EADs and the elastoplastic deformation of the vehicle structures. Two trains are considered: a 90 t locomotive with 50 t cars and a 123 t locomotive with 64 t cars. It is shown that the requirements of the European EN 15227 standard and the passive protection concept developed for a 1520 mm gauge high-speed passenger train are met if the locomotive, 50 t cars, and 64 t cars are equipped with EADs of energy absorbing capacity 0.95 MJ, 0.25 MJ, and 0.3 MJ, respectively. Locomotive and car EAPs with these values of the energy absorbing capacity have been designed.