Пассивная защита кузовов электроподвижного состава при аварийных ситуациях

• Автор: Журавлев, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 231 с. : ил.

Введение
1. Анализ работ по применению на подвижном составе устройств безопасности для защиты при лобовых столкновениях и с препятствием на пути.

1.1. Скоростной подвижной состав.

1.2. Подвижной состав со скоростями движения до 0 кмч.

1.3. Анализ нормативных документов и требований, предъявляемых к устройствам безопасности.

1.4. Принципы построения устройств безопасности

2. Методы, применяемые при разработке защитных устройсгв подвижного состава.

2.1. Экспериментальные методы.

2.2. Аналитические методы моделирования.

2.3. Компьютерные методы моделирования процессов удара и разрушения.

2.4. Методика решения задач удара и разрушения с помощью моделирующих программ.

2.4.1. Принципы моделирования ударных взаимодействий.
2.4.2. Характеристики материалов и их модели.
2.4.3. Оценка адекватности моделей используемых материалов.
3. Анализ принципов построения устройств пассивной безопасности.
3.1. Исследование поглощающей способности аппаратов автосцепок.
3.2. Исследование поглощающей способности конструкций кузовов.
3.2.1. Исследование поглощающей способности головного вагона
3.2.2. Исследование продольной прочности рамы головного вагона
3.3.Исследование поглощающей способности специальных методов
конструирования головной части ЭПС.
3.4. Исследование поглощающей способности различных конструкций буферных устройств.
3.4Л. Исследование упругого буферного устройства
3.4.2. Исследование деформируемого блока со средним уровнем поглощения энергии
3.4.3. Исследование сотового деформируемого блока
3.4.4. Исследование устройства против налезания
4. Разработка методики построения устройств безопасности для защиты при лобовых и боковых столкновениях с препятствием на пути.
4.1. Исследование характеристик устройств безопасности при столкновениях с препятствиями на пути для пригородного моторвагонного подвижного состава.
4.2. Исследование характеристик устройств безопасности при столкновениях с препятствиями на пути для скоростного моторвагонного подвижного состава.
4.3. Обоснование расчтных режимов, отражающих реальные ситуации на участках ж.д. при эксплуатации подвижного состава.
4.4. Разработка требований к устройствам поглощения в зависимости от категории электроподвижного состава.
Заключение.
Литература


На основании проведнного анализа можно выделить наиболее актуальные для применения на подвижном составе устройства пассивной защиты. Для высокоскоростного состава это сотовые деформируемые буферные блоки с высоким уровнем поглощения энергии и комбинация интегрированных в конструкцию кузова модульных деформируемых и недеформируемых вставок. Устройства безопасности для подвижного состава со скоростями движения менее 0 кмч имеют свою специфику. Существует две точки зрения относительно улучшения защитных свойств кузовов. По одной повышение прочности несущей конструкции кузова до уровня возникающих при соударении продольных сил. Другая снижение величин возникающих продольных сил до уровня соответствующего прочности несущей конструкции кузова ,, . Увеличение прочности кузовов до уровня, обеспечивающего восприятие продольных сил при скоростях соударений до кмч в зоне только упругих деформаций, вызывает рост уровня возникающих при этом продольных сил до МЫ . Это соответствует недопустимо большим нагрузкам на пассажиров до ц при допускаемой величине 5. Исследования показывают, что при работе конструкции не только в упругой, но и в пластической зоне деформирования уровень продольных сил значительно ниже, чем в высокопрочных конструкциях до 4 МН. Обобщенным показателем защитных свойств кузовов, определяющим уровень продольных сил, является суммарная энергоемкость соударяющихся экипажей, отнесенных к уровню продольных сил. В случае столкновения вагонов они могут быть легко заменены на новые. Рассмотрим методы, применяемые для реализации этой задачи. Практика некоторых зарубежных дорог показывает, что перевозку пассажиров, целесообразно выполнять в вагонах, оборудованных подвижными хребтовыми балками. В зависимости от расположения хребтовых балок относительно рам тележек различают кузова неохватывающего и охватывающего типов. В кузовах неохватывающего типа хребтовые балки расположены над рамой тележки. При этом центр тяжести поперечного сечения главной рамы находится на значительной высоте над продольной осью автосцепок, и в раме при приложении продольных сил одновременно с напряжениями растяжения или сжатия возникают значительные напряжения от изгибов. Необходимость обеспечить прочность рамы при действии продольных сил приводит к ее утяжелению. В кузовах охватывающего типа продольные балки главной рамы разносят на наибольшие расстояния, допускаемые габаритом, и располагают их так, что они охватывают раму тележки. Рассмотрим процесс соударения вагонов, оборудованных подвижными хребтовыми балками см. Рисунок 1. Яь Я2. ЯзДеформации упругих связей. Решение системы 1. Аналогично могут быть получены формулы для вычисления деформаций связей в случае соударения вагона, оборудованного подвижной хребтовой балкой, с вагоном обычной конструкции и массой Шзгп1Ш2. Входящие в формулу 1. В таблице 1. Из полученных результатов видно, что благодаря подвижной хребтовой балке резко уменьшаются силы взаимодействия вагонов при маневровых соударениях и особенно хорошо защищаются от динамических перегрузок кузов вагона и находящийся в нем пассажиров. Если подвергнуть соударению с той же скоростью вагоны, не оборудованные подвижными балками 3й случай, то сила в соединении вагонов возрастает доЗ,5ММ она почти целиком должна передаваться кузову и создаст в нем ускорение более мс более 4. Таблица 1. Следующим шагом в решении данной проблемы постановка специального амортизирующего бруса. Предлагаемый лобовой брус предназначен для гашения возможных в эксплуатации ударных воздействий при соударении между собой рельсовых экипажей. Лобовой брус 1 см. Каждый конец бруса, имеющего дугообразную форму, фиксируется относительно рамы с помощью направляющей 7, плоская поверхность 8 которой взаимодействует со скользуном 9, имеющим цилиндрическую контактную поверхность и жестко закрепленным с помощью кронштейна на раме кузова. Конец направляющей имеет изгиб в наружную сторону с целью облегчения установки бруса. Направляющая 7 может оснащаться горизонтально расположенными планками, ограничивающими перемещения конца бруса в вертикальном направлении.