Оценка возможности оборудования отечественных пассажирских вагонов системами пассивной безопасности

Объект исследования: система пассивной безопасности пассажирского вагона.

Результаты, полученные лично автором: оценена возможность оснащения отечественных пассажирских вагонов энергопоглощающими элементами системы пассивной безопасности.

В настоящее время на сети железных дорог России активно внедряется система скоростного пассажирского сообщения. В рамках данной программы проектируется, производится и вводится в эксплуатацию современный пассажирский подвижной состав, отличающийся повышенными скоростями движения и уровнем комфорта. В связи с повышенной вероятностью возникновения аварийных ситуаций, связанных со столкновениями пассажирских поездов с препятствиями на железнодорожном пути, отечественными специалистами проводится комплекс исследований по обеспечению защиты подвижного состава и пассажиров от негативных факторов соударений, к которым относятся разрушение подвижного состава, травмирование и гибель людей. Это достигается применением систем пассивной безопасности.

Пассивная безопасность – качество конструкции железнодорожного подвижного состава, характеризующее снижение рисков для пассажиров и персонала поезда при аварийных столкновениях и других аварийных ситуациях, которые не удалось предотвратить с помощью системы активной безопасности. Требования по пассивной безопасности, предъявляемые к отечественному пассажирскому подвижному составу, регламентируются ГОСТ 32410-2013 «Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перевозок. Технические требования и методы контроля». Система пассивной безопасности (СПБ) – совокупность специальных устройств и технических решений в конструкции железнодорожного подвижного состава для повышения пассивной безопасности (снижения рисков для пассажиров и персонала поезда) в случае аварийного столкновения.

Основу СПБ пассажирского подвижного состава составляют устройства поглощения энергии (УПЭ) – устройства, предназначенные для поглощения кинетической энергии объектов аварийного столкновения (преобразования ее в другие виды энергии) за счет контролируемой необратимой деформации их конструкций, задействованные только при аварийном столкновении подвижного состава с препятствиями, не являющиеся частью несущей конструкции кузова.

Согласно п. 8.5 ГОСТ 32410-2013 УПЭ пассажирских вагонов следует размещать в консольных частях. При этом УПЭ соседних вагонов должны срабатывать только при аварийном столкновении, т.е. не контактировать между собой при штатной эксплуатации поезда.

При оценке возможности оборудования отечественных пассажирских вагонов УПЭ СПБ рассмотрено их расположение на концевой балке рамы и торцевой стене кузова вагона.

На концевой балке рамы кузова пассажирского вагона расположены автосцепное и буферные устройства, в связи с чем размещение УПЭ в данной области нецелесообразно. Это объясняется отсутствием достаточного пространства для монтажа энергопоглощающих устройств.

На торцевой стене кузова вагона расположены межвагонный переход, концевые фонари, лестница для подъема на крышу и элементы межвагонных электрических соединений. При этом значительная часть поверхности торцевой стены не занята оборудованием, что свидетельствует о возможности расположения в данной области устройств поглощения энергии соударения.

Режимы эксплуатации пассажирских вагонов предполагают движение как по прямым участкам пути, так и прохождение кривых различного радиуса. При движении поезда по кривому участку пути происходит поворот кузовов вагонов относительно оси, проходящей через центр кривой, что приводит к уменьшению расстояния между торцевыми стенами вагонов внутри кривой и увеличению его снаружи кривой. Это необходимо учитывать при определении максимально возможных размеров УПЭ, размещенных на торцевых стенах, для обеспечения отсутствия контакта УПЭ соседних вагонов. Минимально допустимый радиус кривой, проходимый современными отечественными пассажирскими вагонами в сцепе с однотипным подвижным составом, – 120 м.

Для определения рациональных мест установки УПЭ на торцевых стенах рассматривалось движение сцепа из двух однотипных вагонов модели 61-4440 производства Тверского вагоностроительного завода по минимально допустимой кривой. При этом оценивалось два варианта расположения УПЭ на торцевой стене вагона – над межвагонным переходом и по сторонам от него.

Анализ полученных результатов показал, что при расположении УПЭ по сторонам от межвагонного перехода максимальный ход УПЭ до соприкосновения антителескопических стоек не превышает 40 мм, что объясняется необходимостью обеспечения максимальной площади контакта УПЭ соседних вагонов. Подобный ход не обеспечит эффективную работу элементов, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности их расположения в указанных зонах. Кроме того, усложняются условия обслуживания межвагонного перехода и контроль плотности прилегания суфле соседних вагонов друг к другу.

Расположение УПЭ над межвагонным переходом позволяет получить ход элементов более 200 мм и обеспечить поглощение кинетической энергии удара более 1 МДж. Однако применение энергопоглощающих элементов на торцевых стенах вагонов требует усиления их несущей конструкции, необходимой для обеспечения требуемой жесткости основания.

Таким образом, в результате проведенных исследований можно сделать вывод о возможности оборудования отечественных пассажирских вагонов элементами систем пассивной безопасности при условии их расположения на торцевых стенах вагонов.

Материал поступил в редколлегию 25.04.2017

УДК 629.45

И.Ю. Оснач

Научный руководитель: доцент кафедры «Подвижной состав железных дорог», к.т.н. Булычев М.А.

osnach997@yandex.ru