Обоснование технических решений обеспечения механической безопасности пассажирских вагонов при аварийных соударениях

• Автор: Шорохов, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
1.1 Актуальность исследования
1.2 Обзор технических решений по обеспечению механической безопасности подвижного состава при столкновениях
1.3 Обзор исследований в области безопасности пассажирских вагонов при столкновениях
1.4 Постановка 1{ели и задач исследования
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ СОУДАРЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ
2.1 Требования к системам безопасности при аварийных соударениях
2.2 Разработка методики определения параметров устройств поглощения энергии удара пассажирских вагонов
2.3 Разработка конечно-элементной модели кузова пассажирского вагона
2.4 Разработка компьютерных моделей соударения пассажирских поездов с препятствиями
2.5 Обоснование компьютерных моделей соударения поездов с
препятствиями
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ ПРИ АВАРИЙНЫХ СОУДАРЕНИЯХ
3.1 Предварительный выбор параметров устройств поглощения энергии
3.2 Оценка напряженно-деформированного состояния предложенной несущей конструкции кузова пассажирского вагона

3.3 Разработка конструкции устройств поглощения энергии
3.4 Оценка динамической погруженности кузова пассажирского вагона с
установленной системой безопасности
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
4.1 Анализ травмирования пассажиров вагонов при продольных соударениях поездов с препятствиями
4.2 Разработка компьютерной модели антропометрического манекена
4.3 Методика оценки травмирования пассажиров в аварийных ситуациях
4.4 Верификация компьютерной модели антропометрического манекена
4.5 Оценка травмирования пассажиров вагонов при соударениях поездов
с препятствиями в условиях расчетных сценариев столкновения
4.6 Оценка влияния положения тела человека на степень его травмирования при соударении
4.7 Оценка безопасности пассажиров вагонов, оборудованных системой
безопасности, при аварийных соударениях поездов с препятствиями
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Железнодорожный транспорт оказывает большое влияние на развитие транспортной системы России, поскольку обеспечивает перевозку грузов и пассажиров по всей территории страны. На долю железных дорог приходится порядка 50% всего грузооборота и около 40% пассажирооборота, из которых более 78% занимают пассажирские перевозки дальнего следования [1].
Для обеспечения безопасности и повышения конкурентоспособности железнодорожного транспорта все пассажирские вагоны должны иметь устройства, обеспечивающие защиту и максимально комфортные условия проезда пассажиров и обслуживающего персонала поезда. Эксплуатирующийся пассажирский подвижной состав удовлетворяет основным требованиям безопасности железнодорожных перевозок. Однако на современном этапе развития железных дорог, характеризующемся модернизацией технических средств, большое внимание уделяется внедрению пассажирского подвижного состава нового поколения, отличающегося повышенными скоростями движения.
Современные условия эксплуатации, связанные с увеличением пассажирооборота и скоростей движения поездов при неизменном состоянии инфраструктуры железных дорог, приводят к возникновению повышенных рисков для жизшт и здоровья пассажиров при возникновении аварийных ситуаций. Наиболее опасными авариями являются продольные столкновения пассажирских поездов с железнодорожным подвижным составом на путях и препятствиями на переездах, которые отражают 99,2% [2] зарегистрированных случаев аварийных столкновешш на железных дорогах России. При этом на кузова подвижного состава воздействуют значительные динамические нагрузки, приводящие к тяжелым последствиям: разрушению подвижного состава, значительному травмированию пассажиров и членов поездных бригад, порче багажа. Травмы, получаемые человеком в подобных аварийных ситуациях, носят различный характер - от легкого вреда здоровью до летального исхода.

SolidWorks Motion [35], SIMPACK [36], MEDYNA [37], LS-DYNA [38]. Данные программные комплексы позволяют на основе созданных твердотельных моделей генерировать дифференциальные уравнения движения объектов в пространстве и выполнять моделирование динамических процессов с визуализацией получаемых результатов.
Рисунок 1.21 - Направления теоретических исследований безопасности пассажирских вагонов в аварийных ситуациях Программные комплексы «Универсальный механизм» и LS-DYNA поддерживают возможность создания гибридных динамических моделей, т.е. позволяют включать в состав твердотельных расчетных схем упругие тела, представленные их конечно-элементными моделями. Кроме того, LS-DYNA позволяет учитывать в гибридных моделях пластические деформации и разрушение конструкций, что позволяет более точно оценить динамическую нагруженность объекта в аварийной ситуации.
Исследованиям данной проблемы посвящены работы ряда российских ученых: Погорелова Д.Ю. [39], Антипина Д.Я. - БГТУ [40], Петрова Г.И., Хусидова В.В., Хохлова A.A. [41] - МИИТ, Орловой А.М. [37], Вороненко Ю.П.