Новости

3 ч
13 ч
13 ч
13 ч
13 ч
14 ч

Реклама

Испытание ударом
 

Машиностроение | Воскресенье | 26.08.2018 | 19:59
При проектировании локомотива ставится задача не только сохранить жизнь людей в поезде, но и минимизировать ущерб самому локомотиву и инфраструктуре
Испытание ударом
фото: Сергей Гусев/Пресс-служба ОАО РЖД
Одно из важных направлений развития железнодорожного транспорта в России связано с повышением его безопасности при аварийных столкновениях. К сожалению, такие столкновения пока не удаётся предотвратить полностью. 

Достаточно маловероятное событие аварийного столкновения для отдельно взятого локомотива проявляется в серьёзных потерях и человеческих жертвах, которых можно было бы избежать, применяя определённые правила создания безопасных конструкций подвижного состава. 

Перед конструкторами автомобилей уже давно стоит проблема обеспечения пассивной безопасности для водителя и пассажиров при ДТП. В последнее время на необходимость решения подобной проблемы обратили внимание заказчики и производители железнодорожной техники. Средства в области пассивной безопасности на железнодорожном транспорте значительно отличаются от аналогичных средств в автомобилестроении. Локомотив во много раз тяжелее, сложнее и дороже обычного легкового автомобиля. Поэтому ставится задача не только сохранить жизнь людей в поезде, но и минимизировать ущерб самому локомотиву и инфраструктуре.

К системе пассивной безопасности железнодорожного подвижного состава относят прежде всего аварийную крэш-систему, состоящую из устройств поглощения энергии. Эти устройства в процессе аварийного столкновения деформируются, растягивая во времени ударное воздействие, снижая тем самым продольные ускорения локомотива и вагонов и одновременно уменьшая усилия на их конструкцию. Сами кузова единиц подвижного состава при столкновении не должны получать необратимые деформации большой величины. Следует отметить, что человек, находящийся в поезде, при аварийном столкновении испытывает действие значительных перегрузок, которые также следует снижать для уменьшения рисков. 

Для пассажирского подвижного состава требования к аварийным крэш-системам установлены в межгосударственном стандарте ГОСТ 32410-2013 «Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перево­зок. Технические требования и методы контроля». 

Стандарт разработан АО «ВНИИЖТ» и ОАО «ВНИКТИ». Для грузового подвижного состава специальные требования пассивной безопасности содержатся только в общем виде в техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 001/2011 «О безопасности железнодорожного подвижного состава» (ст. 4 п. 8),  но не конкретизированы ни в одном из поддерживающих стандартов. 

С 60–70-х годов существуют требования к защитному поясу кабины машиниста локомотивов, представляющему собой жёсткую конструкцию, которая должна  выдерживать продольную силу в подоконной зоне около 300 кН. Как показывают случаи аварийных столкновений, этого может быть недостаточно.  

На новые типы электропоездов («Ласточка», «Сапсан» и др.) и пассажирских локомотивов ЭП20 устанавливают аварийные крэш-системы. Принцип их работы заключается в необратимом преобразовании кинетической энергии объектов столкновения в энергию пластического деформирования элементов крэш-системы. Устройства поглощения энергии являются съёмными, их можно демонтировать и установить новые.

Применяются различные типы устройств поглощения энергии из состава аварийных крэш-систем. Например, это устройства типа «труба в трубе» – труба меньшего диаметра входит в трубу большего диаметра, деформируя её пластически. За счёт пластических деформаций происходит поглощение энергии. Существуют устройства с использованием резцов на одной из труб. Резцы, снимая стружку при взаимном смещении труб, обеспечивают поглощение энергии. Широко распространены пространственные коробчатые конструкции из металлических листов, сплющиваемые при ударе,  – подобные устройства устанавливаются, например, на головных вагонах электропоезда «Ласточка». Встречаются и другие варианты поглощающих энергию конструкций. 

На современных электропоездах «Ласточка» и «Сапсан» хорошо защищена кабина машиниста. Было бы весьма полезно рассмотреть использованные технические решения и применить аналогичные решения в наших конструкциях. Следует рассматривать не только свойства энергопоглощения при аварийном столкновении, но и прочностную защиту кабины машиниста, использовать методы защиты локомотивных бригад путём усиления несущих конструкций кабин машиниста.

На практике устройства поглощения энергии во многих случаях размещают либо в сцепном устройстве, либо на уровне оси сцепного устройства. Считается, что сцепка должна принять на себя основное усилие. Прочность кузова локомотива обеспечивают при воздействии силы по оси сцепного устройства. Это имитирует столкновение с другой единицей железнодорожного подвижного состава. Нормативная сила соударения у пассажирского локомотива по оси сцепного устройства составляет 200 тонн, а у грузового – 250 тонн. При соударении с такой силой пластические деформации кузова не допускаются. 

Но практика свидетельствует, что локомотивная бригада подвергается серьёзным рискам в случае аварийного столкновения с тяжёлым высоким грузовым автомобилем на переезде и это наиболее часто происходящие инциденты. Основные ударные силы при этом нагружают каркас кабины значительно выше оси сцепки. Защиты кабины машиниста только на уровне сцепного устройства часто оказывается недостаточно. Для снижения угрозы локомотивной бригаде действующие нормативы пассивной безопасности должны быть дополнены повышенными требованиями прочности. 

Следует подумать, как создать требования к физической защите кабины машиниста, возможно, и с элементами энергопоглощения. Такой опыт наработан иностранными производителями электропоездов и локомотивов. Например, французские производители подвижного состава часто применяют значительное усиление верхней части кабины машиниста. Напрямую этот опыт в отечественную практику перенесён быть не может. Существуют принципиальные отличия в конструкции подвижного состава у нас и за рубежом: различается механизм сцепления вагонов. На отечественном подвижном составе (на головных единицах подвижного состава, на грузовых вагонах) отсутствуют буфера, есть только сцепное устройство, на зарубежном  буфера установлены всегда. Это предопределяет при аварийном столкновении  другую схему передачи усилий.

Практика показала, что реализация требований пассивной безопасности у отечественных производителей подвижного состава вызвала трудности, связанные с необходимостью существенной переработки головных единиц. В настоящее время в России не развиты собственные разработки действенных устройств поглощения энергии, которые были бы готовы к внедрению и соответствовали установленным требованиям. Испытательные центры системы железнодорожного транспорта пока не могут обеспечить проведение всего комплекса испытаний крэш-систем и их компонентов. 

В области экспериментальных исследований систем пассивной безопасности следует шире использовать европейский опыт, где такие исследования начались раньше, по крайней мере, лет на двадцать. В результате разработаны и нормативно закреплены принципы обеспечения безопасности, проведён комплекс научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и созданы методы проектирования, испытаний безопасных конструкций подвижного состава. Созданы дорогостоящие стенды для проведения натурных испытаний аварийных столкновений, отработаны методики таких испытаний. 

В наших реалиях самостоятельное решение этой комплексной задачи отдельными производителями подвижного состава невозможно. Требуется объединение усилий многих предприятий, ведущих научно-исследовательских организаций. Необходимо совершенствование нормативной базы. 

Для того чтобы подвижной состав РЖД в ближайшее время и в перспективе стал соответствовать наивысшим стандартам безопасности, лучшим решением представляется создание централизованной структуры, которая взяла бы на себя функции научного обеспечения исследовательских и конструкторских разработок в области пассивной безопасности, имела бы в своём составе средства для проведения испытания таких систем и могла бы предложить предприятиям готовые эффективные и недорогие энергопоглощающие конструкции для тиражирования на различных типах современного подвижного состава. 
Виктор Кочергин, заведующий отделением «Транспортная механика» АО «ВНИИЖТ», Олег Русанов, главный научный сотрудник АО «ВНИИЖТ»

Комментарии
    0
Защита от автоматических сообщений

Cегодня в СМИ