RU2651317C1 - Emergency crash-system of the electric train - Google Patents
Emergency crash-system of the electric train Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651317C1 RU2651317C1 RU2017111676A RU2017111676A RU2651317C1 RU 2651317 C1 RU2651317 C1 RU 2651317C1 RU 2017111676 A RU2017111676 A RU 2017111676A RU 2017111676 A RU2017111676 A RU 2017111676A RU 2651317 C1 RU2651317 C1 RU 2651317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crash
- head
- devices
- deformation force
- central
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 16
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 16
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 19
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000836978 Homo sapiens Sperm-associated antigen 11B Proteins 0.000 description 1
- 102100028654 Sperm-associated antigen 11B Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
- B61G9/00—Draw-gear
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, точнее к многоэлементным системам пассивной безопасности для защиты пассажиров, электропоездов и иного моторвагонного состава при столкновениях.The invention relates to railway transport, and more specifically to multi-element passive safety systems for protecting passengers, electric trains and other carriages in a collision.
В настоящем описании термины будут использоваться в следующем толковании:In the present description, the terms will be used in the following interpretation:
- аварийная крэш-система: устройство железнодорожного подвижного состава, направленное на снижение риска травмирования пассажиров путем уменьшения ускорений при аварийном столкновении за счет поглощения кинетической энергии объектов аварийного столкновения с помощью необратимой деформации специальных деталей, далее называемых крэш-элементами;- emergency crash system: a railway rolling stock device aimed at reducing the risk of injuring passengers by reducing acceleration in an emergency collision by absorbing the kinetic energy of emergency collision objects using irreversible deformation of special parts, hereinafter referred to as crash elements;
- конструкционный рабочий ход: максимальный рабочий ход крэш-аппарата, допускаемый его конструкцией без повреждения или разрушения каких-либо элементов этой конструкции;- structural working stroke: the maximum working stroke of the crash apparatus allowed by its design without damage or destruction of any elements of this design;
- крэш-аппарат: устройство для поглощения кинетической энергии аварийного столкновения подвижного состава за счет контролируемой необратимой деформации входящего в его состав крэш-элемента;- crash apparatus: a device for absorbing the kinetic energy of an accidental collision of a rolling stock due to the controlled irreversible deformation of its crash element;
- начальное усилие деформации крэш-элемента - начальное усилие, по достижении которого начинается продавливание трубчатого крэш-элемента через фильеру крэш-аппарата;- initial stress of deformation of the crash element - the initial force, upon reaching which the pushing of the tubular crash element through the die of the crash apparatus begins;
- поглощающий аппарат: устройство для амортизации продольных усилий, действующих на подвижной состав в ходе штатной эксплуатации;- absorbing apparatus: a device for absorbing longitudinal forces acting on rolling stock during normal operation;
- рабочий ход крэш-аппаратов, а также поглощающих аппаратов: изменение линейных размеров аппарата от начала его деформации до уровня деформации, когда дальнейшее, даже относительно малое изменение его линейных размеров возможно только при резком возрастании осевой силы, приложенной к аппарату;- working stroke of crash apparatuses as well as absorbing apparatuses: changing the linear dimensions of the apparatus from the beginning of its deformation to the level of deformation, when a further, even relatively small change in its linear dimensions is possible only with a sharp increase in the axial force applied to the apparatus;
- сцепка - в данном описании синоним термина «сцепное устройство»;- coupling - in this description, a synonym for the term "coupling device";
- сцепное устройство: устанавливаемый на концевых частях единиц подвижного состава комплект сборочных единиц и деталей для их сцепления (механического соединения), передачи и амортизации продольных сил вне зависимости от того, является ли оно автосцепным или сцепным и каково конструктивное исполнение его непосредственно сопрягаемых головных частей (сцепок). Согласно ГОСТ 33434-2015 включает сцепку, поглощающий аппарат и устройство, передающее нагрузку на раму;- coupling device: a set of assembly units and parts to be mounted on the end parts of rolling stock units and parts for their coupling (mechanical connection), transmission and amortization of longitudinal forces, regardless of whether it is automatic coupling or coupling and what is the design of its directly mating head parts ( hitch). According to GOST 33434-2015 includes a hitch, an absorbing device and a device that transfers the load to the frame;
- энергоемкость крэш-аппарата: произведение начального усилия на длину конструкционного рабочего хода.- energy consumption of the crash apparatus: the product of the initial effort by the length of the structural working stroke.
Известна аварийная крэш-система, предназначенная для рельсового транспорта, содержащая выполненные особым образом конструктивные элементы головной части вагона, установленное на ней буферное устройство и, по краям, силовые элементы в виде плит с горизонтальными ребрами, служащие для предотвращения наезда. Поглощение энергии удара о препятствие этой системой происходит вначале за счет деформации определенным образом выполненных конструктивных элементов передней части вагона и затем - срабатыванием буферных устройств [RU №2554920]. Недостатком системы является отсутствие буферных устройств, защищающих головной вагон от напора остальных вагонов поезда. Для электропоездов, содержащих много вагонов, такая система непригодна.Known emergency crash system designed for rail transport, containing specially designed structural elements of the head of the car, a buffer device mounted on it and, at the edges, power elements in the form of plates with horizontal ribs, which serve to prevent collision. The absorption of impact energy by an obstacle by this system occurs first due to the deformation of structural elements of the front part of the car in a certain way and then by the activation of buffer devices [RU No. 2554920]. The disadvantage of the system is the lack of buffer devices that protect the head carriage from the pressure of the remaining carriages of the train. For trains containing many wagons, such a system is unsuitable.
Известен также пассажирский электропоезд, включающий размещенные по краям состава головные моторные и, между ними, прицепные вагоны, кузова которых выполнены из алюминия, при этом головные моторные вагоны оснащены аварийной крэш-системой, содержащей крэш-аппараты с энергопоглощающими элементами (крэш-элементами) в виде цилиндрических управляемо-деформируемых деталей с суммарным энергопоглощением верхнего пояса, боковых крэш-элементов и автосцепки не менее 2 МДж. Межвагонных крэш-аппаратов и иных буферных устройств известный электропоезд не имеет, а наезд вагона на вагон предотвращается выполнением их тамбуров в виде особых «жертвенных» зон, разрушаемых в первую очередь, поглощая тем самым часть энергии столкновения [RU №2454340].A passenger electric train is also known, including head motor cars and, between them, trailed cars, the bodies of which are made of aluminum, while the head motor cars are equipped with an emergency crash system containing crash devices with energy-absorbing elements (crash elements) in in the form of cylindrical controllably deformable parts with total energy absorption of the upper belt, side crash elements and automatic couplers of at least 2 MJ. The known train does not have inter-car crash devices and other buffer devices, and the car’s collision with the car is prevented by performing their vestibules in the form of special “sacrificial” zones, which are destroyed primarily, thereby absorbing part of the collision energy [RU No. 2454340].
Наличие «жертвенных» зон означает, что после столкновения в капитальный ремонт придется отправлять не только крэш-элементы, но и все вагоны, весь состав. Суммарной энергоемкости системы в 2 МДж, возможно, и достаточно для вагонов с легким алюминиевым кузовом, но, как показывает опыт заявителя, этого недостаточно для обычных стальных вагонов, которые составляют и будут составлять в обозримом будущем подавляющее большинство в парке электропоездов России. Более того, сама по себе величина энергопоглощения еще не указывает на уровень безопасности. Для пассажиров решающее значение имеет не только и не столько величина энергопоглощения, сколько максимальная величина испытываемого ими отрицательного продольного ускорения, при превышении которым величины 50 м/с2 резко возрастает риск повреждения внутренних органов ударом о части скелета. Если при работе крэш-системы отрицательное ускорение половину времени составляло 25 м/с2, а половину - 75 м/с2, то хотя среднее значение ускорения не превысило безопасного предела, такую крэш-систему считать хорошей нельзя. При неудачном выборе параметров крэш-аппаратов и соотношения между ними величина отрицательного ускорения в отдельные отрезки времени по ходу торможения поезда, столкнувшегося с препятствием, может значительно превышать верхний безопасный предел в 50 м/с2, хотя среднее значение ускорения его не превышает. Для грузовых вагонов, перевозящих массовые грузы, этот недостаток может не иметь большого значения, но для пассажирских электропоездов он очень серьезен.The presence of “sacrificial” zones means that after the collision, overhaul will have to send not only crash elements, but also all cars, the entire train. The total energy consumption of the system of 2 MJ is probably enough for cars with a light aluminum body, but, as the applicant shows, this is not enough for ordinary steel cars, which will make up and will make up the vast majority in the Russian electric train fleet in the foreseeable future. Moreover, the magnitude of energy absorption alone does not indicate a level of safety. For passengers, it is not only and not so much the amount of energy absorption that is decisive as the maximum value of the negative longitudinal acceleration they experience, above which the value of 50 m / s 2 sharply increases the risk of damage to internal organs by impact on a part of the skeleton. If during the operation of the crash system the negative acceleration was half the time 25 m / s 2 and half - 75 m / s 2 , then although the average value of the acceleration did not exceed the safe limit, such a crash system cannot be considered good. In case of unsuccessful choice of the parameters of the crash devices and the ratio between them, the value of negative acceleration in separate time intervals along the braking of a train that collides with an obstacle can significantly exceed the upper safe limit of 50 m / s 2 , although the average value of acceleration does not exceed it. For freight cars carrying bulk goods, this drawback may not be very significant, but for passenger electric trains it is very serious.
Известны по меньшей мере три конструктивных решения крэш-аппаратов с энергопоглощающими элементами (крэш-элементами), выполненными в виде цилиндрических управляемо-деформируемых деталей:At least three structural solutions of crash devices with energy-absorbing elements (crash elements) made in the form of cylindrical controllably deformable parts are known:
- крэш-аппараты, в которых энергия столкновения поглощается за счет съема стружки с крэш-элемента, продавливаемого через набор резцов (например, RU №№2473639, 2559870);- crash devices in which the collision energy is absorbed by removing chips from the crash element, forced through a set of cutters (for example, RU No. 2473639, 2559870);
- крэш-аппараты, в которых энергия столкновения поглощается посредством раздачи толстостенной трубы, вдавливаемой в нее оправкой (например, RU №№2359853, 2462381);- crash devices in which collision energy is absorbed by distributing a thick-walled pipe pressed into it by a mandrel (for example, RU No. 2359853, 2462381);
- крэш-аппараты, в которых энергия столкновения поглощается посредством деформации крэш-элемента, продавливаемого с уменьшением диаметра (редуцируемого) через матрицу [RU №2253583]. В уровне техники матрицу иногда не вполне корректно называют фильерой, хотя это название относится к технике волочения, а не редуцирования.- crash devices, in which the collision energy is absorbed by deformation of the crash element, which is extruded with decreasing diameter (reducible) through the matrix [RU No. 2253583]. In the prior art, the matrix is sometimes not quite correctly called a die, although this name refers to the technique of drawing, and not reduction.
Силовые характеристики этих крэш-аппаратов, их стоимость и надежность существенно различны. Поэтому технические решения аварийной крэш-системы должны быть привязаны как к виду подвижного состава, для которого они создаются, так и к конкретной разновидности крэш-аппарата, который в них используется.The power characteristics of these crash devices, their cost and reliability are significantly different. Therefore, the technical solutions of the emergency crash system should be tied both to the type of rolling stock for which they are created, and to the specific kind of crash apparatus that is used in them.
Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является аварийная крэш-система рельсового транспортного средства, содержащая на каждом головном вагоне головной центральный крэш-аппарат, расположенный внутри хребтовой балки, сопряженное с ним головное автосцепное устройство, два головных боковых крэш-аппарата и межвагонные сцепные устройства, сопряженные с крэш-элементом, установленным на концевой части укороченной хребтовой балки рамы и соединенным с поглощающим элементом сцепного устройства [RU №2528529].The closest to the proposed technical essence and the achieved result is an emergency crash system of a rail vehicle, containing on each head carriage a central central crash device located inside the spinal beam, a coupled auto coupler, two head side crash devices and intercar couplers coupled to a crash member mounted on an end portion of a shortened spinal beam of the frame and connected to an absorbent member of the coupler [RU 2528529].
Недостаток известной системы состоит в том, что она не обеспечивает последовательность срабатывания входящих в нее элементов и постоянство отрицательного продольного ускорения, которые минимизировали бы последствия столкновения. Технические решения, направленные на достижение этих целей, в известном устройстве отсутствуют, поскольку заявлен набор крэш-аппаратов для некоего абстрактного рельсового транспортного средства, тогда как назначение, состав поезда, тяговый аппарат, конструктивное исполнение кузова вагонов имеют решающее значение для выбора основных параметров и соотношения между ними для всех образующих систему крэш-аппаратов.A disadvantage of the known system is that it does not provide a sequence of operation of the elements included in it and the constancy of negative longitudinal acceleration, which would minimize the consequences of a collision. Technical solutions aimed at achieving these goals are absent in the known device, since a set of crash devices for a certain abstract rail vehicle is declared, while the purpose, composition of the train, traction apparatus, and the design of the car body are crucial for choosing the main parameters and the ratio between them for all the crash devices that make up the system.
Задачей, решаемой предложенным изобретением, является минимизация повреждения электропоезда и снижение травматизма пассажиров, за счет повышения равномерности отрицательного ускорения электропоезда при аварийном столкновении.The problem solved by the proposed invention is to minimize damage to the train and reduce injuries to passengers, by increasing the uniformity of the negative acceleration of the train in an emergency collision.
Техническим результатом от использования предложенного изобретения является минимизация повреждения вагонов электропоезда и повышение безопасности пассажиров за счет снижения травматизма, вызванного чрезмерными отрицательными ускорениями.The technical result from the use of the proposed invention is to minimize damage to electric carriages and increase passenger safety by reducing injuries caused by excessive negative accelerations.
Указанный результат достигается за счет того, что в известной аварийной крэш-системе, включающей автосцепное устройство головного вагона, головной центральный, два головных боковых и концевые вагонные крэш-аппараты, каждый из крэш-аппаратов содержит редуцируемый продавливанием через матрицу крэш-элемент, выполненный в виде трубы, при этом конструкционный рабочий ход головного центрального крэш-аппарата превышает конструкционный рабочий ход бокового крэш-аппарата на (0,4…0,9) м, начальное усилие деформации головного центрального крэш-аппарата составляет (1,8…2,2) начального усилия деформации бокового крэш-аппарата, начальное усилие деформации концевых вагонных крэш-аппаратов составляет (1,1…1,3) удвоенного начального усилия деформации бокового крэш-элемента, а суммарная энергоемкость головных крэш-аппаратов по меньшей мере вдвое превосходит суммарную энергоемкость концевых вагонных крэш-аппаратов.This result is achieved due to the fact that in the well-known emergency crash system, including a head car auto coupler, a central head, two head side and end car crash devices, each of the crash devices contains a crash element reducible by forcing through a matrix made in in the form of a pipe, while the structural working stroke of the head central crash apparatus exceeds the structural working stroke of the side crash apparatus by (0.4 ... 0.9) m, the initial deformation force of the head central crash the paratha is (1.8 ... 2.2) the initial deformation force of the side crash device, the initial deformation force of the end car crash devices is (1.1 ... 1.3) twice the initial deformation force of the side crash element, and the total energy intensity of the head crash devices at least twice the total energy consumption of the terminal car crash devices.
Кроме того, по меньшей мере, часть трубы крэш-элемента, по меньшей мере, головного центрального крэш-аппарата выполнена с переменной площадью поперечного сечения.In addition, at least part of the pipe of the crash element of at least the head central crash apparatus is made with a variable cross-sectional area.
Кроме того, по меньшей мере, часть трубы крэш-элемента, по меньшей мере, головного центрального крэш-аппарата выполнена с переменным диаметром.In addition, at least a portion of the pipe of the crash element of at least the head central crash apparatus is made with a variable diameter.
Кроме того, поверхность трубы состоит из двух участков: цилиндрического, ближайшего к матрице, и усеченного конического с уменьшающимся от матрицы диаметром.In addition, the pipe surface consists of two sections: cylindrical, closest to the matrix, and a truncated conic with a diameter decreasing from the matrix.
Благодаря использованию в предложенной крэш-системе крэш-элементов, выполненных в виде трубы, вставленной в фильеру, уменьшаются повреждения вагонов поезда и снижается травматизм пассажиров, вызванный чрезмерными ускорениями в момент столкновения, повышается безопасность аварийного столкновения для пассажиров за счет уменьшения перепадов и скачков отрицательного ускорения на всем протяжении рабочего хода до безопасного для пассажиров уровня.Thanks to the use of crash elements made in the form of a pipe inserted into the die in the proposed crash system, damage to train cars is reduced, passenger injuries caused by excessive accelerations at the moment of collision are reduced, and emergency collisions for passengers are improved due to the reduction of drops and jumps of negative acceleration throughout the entire working stroke to a level safe for passengers.
Этот же технический результат достигается благодаря использованию крэш-аппаратов, рабочие ходы, усилия и соотношения энергоемкостей которых находятся в заявленных пределах.The same technical result is achieved through the use of crash devices, working moves, efforts and energy intensity ratios of which are within the stated limits.
Выполнение крэш-элементовCrash Execution
Существо предложения поясняется чертежами.The essence of the proposal is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена предложенная крэш-система электропоезда в плане.In FIG. 1 shows the proposed crash system of the electric train in plan.
На фиг. 2 изображен боковой (в качестве примера) крэш-аппарат с редуцированием трубчатого крэш-элемента продавливанием через матрицу.In FIG. 2 shows a lateral (as an example) crash apparatus with reduction of a tubular crash element by forcing through a matrix.
На фиг. 3 изображен крэш-аппарат с крэш-элементом.In FIG. 3 shows a crash machine with a crash element.
Предложенная система (фиг. 1) установлена на головном 1 и прицепных 2 вагонах электропоезда и включает головной центральный крэш-аппарат 3, соединенный с пассажирским сцепным устройством 4, головные боковые крэш-аппараты 5 с установленными на их концах ребристыми ударными (противоподъемными) плитами 6 и межвагонные крэш-аппараты 7, взаимодействующие с межвагонными беззазорными сцепными устройствами 8.The proposed system (Fig. 1) is installed on the head 1 and trailed 2 cars of the electric train and includes a head
В предложенной системе использованы крэш-аппараты, в которых энергия столкновения поглощается продавливанием крэш-элемента 9, выполненного в виде толстостенной трубы, через матрицу 10 из закаленной стали (фиг. 2). В предложенной системе использованы крэш-аппараты только такой конструкции. Между собой они различаются усилием продавливания и длиной рабочего хода.The proposed system uses crash devices in which the collision energy is absorbed by forcing the
В ходе сравнительных испытаний цилиндрических крэш-элементов указанных в описании второго аналога разновидностей было установлено, что наиболее подходящими для решения поставленной задачи характеристиками при минимальной стоимости обладают крэш-аппараты с продавливанием крэш-элемента через матрицу. Крэш-аппараты с резцами дороги и имеют нестабильные характеристики, а крэш-аппараты с раздачей трубы оправкой ненадежны в условиях низких температур. Поэтому указанные ниже данные по рабочим ходам и усилиям деформации относятся именно и только к крэш-системе, оснащенной крэш-элементами этого вида.In the course of comparative tests of cylindrical crash elements of the varieties indicated in the description of the second analogue, it was found that crash devices with forcing the crash element through the matrix have the most suitable characteristics for solving the task at a minimum cost. Crash machines with road cutters have unstable characteristics, and crash machines with a mandrel pipe distribution are unreliable at low temperatures. Therefore, the following data on working strokes and deformation forces refer precisely and only to a crash system equipped with crash elements of this type.
Матрица 10 выполнена в виде пластины, втулки или диска с коническим отверстием, диаметр которого меньше диаметра трубы крэш-элемента, и установлена в плите 11, опирающейся на опору, закрепленную на раме 12, или в хребтовой балке 13 головного 1 или хребтовой балке 14 прицепного вагона 2.The
Передний конец головного центрального крэш-аппарата 3 скреплен с поглощающим аппаратом 15 пассажирского сцепного устройства 4, головная часть 16 которого преимущественно имеет стандартный (по ГОСТ 21477-75) контур зацепления. Длина рабочего хода поглощающего аппарата 15 стандартная, по ГОСТ 32913-2014 для пассажирских сцепных устройств, и составляет (0,07…0,08) м.The front end of the head
Головные боковые крэш-аппараты 5 установлены на раме 12 или на выступающих вперед и скрепленных с нею лобовых консолях 17 симметрично по обе стороны от центрального крэш-аппарата. В уровне техники они иногда называются крэш-буферами.The head
Вагоны соединены между собой посредством межвагонных беззазорных сцепных устройств 8, включающих поглощающие аппараты 18. Хвостовая часть (тяговый узел) межвагонных сцепных устройств 8 упирается в межвагонные крэш-аппараты 7, установленные в хребтовых балках 13 или 14. Там же, в хребтовых балках, расположена большая часть межвагонных сцепных устройств 8.The wagons are interconnected by means of inter-car
При этом конструкционный рабочий ход головного центрального крэш-аппарата 3 на (0,4…0,8) м больше конструкционного рабочего хода бокового креш-аппарата 5. Начальное усилие деформации крэш-аппарата 3 составляет (1,8…2,2) начального усилия деформации крэш-аппарата 5, а начальное усилие деформации межвагонных крэш-аппаратов 7 составляет (1,1…1,3) удвоенного начального усилия деформации бокового крэш-аппарата. Кроме того, суммарная энергоемкость головных крэш-аппаратов 3 и 5 по меньшей мере вдвое превосходит суммарную энергоемкость межвагонных крэш-аппаратов 7. Числовые значения рабочих ходов, усилий деформации и энергоемкостей крэш-аппаратов при разработке конкретного электропоезда определяются расчетным путем исходя из его массы, прочностных характеристик и пассажировместимости. Но соотношения между ними должны соответствовать вышеуказанным. При этом для достижения заявленного технического результата должны выполняться указанные выше соотношения указанных величин.In this case, the structural working stroke of the head
Для управления зависимостью усилия крэш-аппарата от пути, пройденного крэш-элементом 9 через матрицу 10, труба крэш-элемента может быть выполнена с переменным наружным диаметром по крайней мере на одном из участков. На фиг. 3 показан вариант исполнения крэш-аппарата, в котором труба крэш-элемента имеет начальный рабочий цилиндрический участок 19, за которым следует участок 20, наружная поверхность которого имеет вид усеченного конуса, обращенного большим основанием в сторону матрицы. Вследствие уменьшения толщины стенок трубы на коническом участке усилие продавливания через матрицу снижается по сравнению с усилием на цилиндрическом участке. Как установлено экспериментально, при постоянном внутреннем диаметре трубы зависимость усилия от ее наружного диаметра при входе в матрицу носит нелинейный характер. В первом приближении усилие спадает пропорционально квадрату уменьшения диаметра, хотя из-за нагрева этот спад даже больше.To control the dependence of the effort of the crash apparatus on the path traveled by the
Энергоемкость поглощающих аппаратов 15 и 18, соответствующая требованиям ГОСТ 32913-2014, не превышает 3…4% от суммарной энергоемкости крэш-аппаратов и потому ее отклонение в ту или иную сторону, связанное с выбором конкретного типа аппарата, не влияет на достижение заявленного технического результата и в настоящем изобретении не принимается во внимание.The energy intensity of the absorbing
Работает предложенная крэш-система следующим образом.The proposed crash system works as follows.
Первой во взаимодействие с препятствием вступает головная часть 16 пассажирского сцепного устройства 4. ГОСТом 32410-2013 установлены два типичных сценария столкновения, на которые должны рассчитываться крэш-системы. По первому сценарию головная часть ударяется со скоростью 72 км/ч в стоящий на переезде автомобиль массой 10 т. По второму сценарию она со скоростью 36 км/ч входит в зацепление со автосцепным устройством грузового вагона массой 80 т, оказавшегося на пути.The
В первом случае начальное давление головной части 16 на кузов автомобиля определяется преимущественно сопротивлением поглощающего аппарата 15. Характерное для поглощающих аппаратов известных пассажирских сцепных устройств усилие деформации по мере их сжатия возрастает от (0,025…0,080) МН до (1,5…2) МН, то есть до (150…250) тс. По стандартному сценарию масса автомобиля должна составлять 10 т. Кузова автомобилей такой массы не могут выдержать указанного усилия, и головная часть 16 из-за клиновидной формы и сравнительно небольшой площади проникает в автомобиль еще при усилии, недостаточном для начала работы крэш-аппарата 3. В этом случае плиты 6 боковых крэш-аппаратов 5 входят в контакт с автомобилем практически сразу и основная доля поглощаемой энергии приходится на них. Возможности энергопоглощения головного центрального крэш-аппарата 3 могут остаться недоиспользованными или вовсе неиспользованными, и потому энергопоглощающая способность боковых крэш-аппаратов должна быть достаточной и без учета центрального крэш-аппарата.In the first case, the initial pressure of the
В случае столкновения электропоезда с одиночным вагоном, наоборот, основная часть энергии поглощается центральным крэш-аппаратом 3, который первым начинает взаимодействие в препятствием, тогда как плитам 6 боковых крэш-аппаратов 5 требуется пройти путь, как минимум равный расстоянию от оси автосцепки вагона-препятствия до его рамы. Поэтому конструкционный рабочий ход крэш-аппарата 3 должен превышать таковой у крэш-аппарата 5 по меньшей мере на 0,4 м. В то же время нет необходимости, чтобы это превышение было больше 0,9 м, поскольку усилие деформации крэш-элемента при длинных ходах существенно падает из-за его нагрева и, кроме того, растут масса и стоимость крэш-аппарата, возникают трудности с его размещением.In the event of a collision of an electric train with a single car, on the contrary, the main part of the energy is absorbed by the
В момент соударения плит 6 с рамой вагона-препятствия к усилию деформации крэш-аппарата 3 добавляются усилия деформации крэш-аппаратов 5. Возникающее противоречие между желанием поглотить больше энергии сразу крэш-аппаратом 3 и желанием снизить величину скачкообразного увеличения отрицательного ускорения электропоезда в момент начала работы крэш-аппаратов 5 разрешается тем, что в предложенной системе использованы крэш-аппараты с продавливанием крэш-элемента через матрицу. Как установлено рядом испытаний, в конце такого пути усилие вдавливания, определяемое материалом, толщиной стенки и диаметром трубы крэш-элемента 9, существенно снижается из-за нагрева, поскольку в конечном счете вся энергия столкновения обращается в тепло. По мере дальнейшего продвижения усилие снижается еще больше, что способствует уменьшению отрицательного ускорения электропоезда. Эта особенность, а также то, что боковые крэш-аппараты 5 связаны с хребтовой балкой 13 не непосредственно, как головной центральный крэш-аппарат 3, а через элементы рамы 12 (и лобовые консоли 17, если они есть) вагона 1, обладающие податливостью как упругого, так и пластического (до 0,05 м на каждые 5 м длины кузова) характера, частично компенсирует увеличение отрицательного ускорения из-за включения боковых крэш-аппаратов 5. Характеристика торможения электропоезда становится более равномерной. В зависимости от конструктивных особенностей конкретного электропоезда момент начала снижения усилия вдавливания крэш-элемента от пройденного им пути в матрице может быть установлен вполне определенно путем придания наружной поверхности центрального крэш-элемента, по меньшей мере, частично формы усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к матрице, и задания границы между цилиндрическим и коничкеским участками (фиг. 3).At the moment of collision of the
Сопротивление деформации крэш-элементов указанной конструкции из-за нагрева снижается после хода в 0,4…0,6 м. Поэтому начальное усилие деформации крэш-аппарата 3 установлено в (1,8…2,2) раза большим начального усилия деформации одного крэш-аппарата 5. Указанные значения были приняты за границы допустимого диапазона потому, что при выходе за них отрицательное ускорение увеличивается скачком более чем на четверть от начального значения.The deformation resistance of the crash elements of this design due to heating decreases after a stroke of 0.4 ... 0.6 m. Therefore, the initial deformation force of the
В первом из описанных сценариев работают преимущественно боковые крэш-аппараты 5, во втором - головной центральный крэш-аппарат 3. Поэтому указанные выше соотношения между начальными усилиями деформации обеспечивают примерно равное отрицательное ускорение независимо от сценария торможения, то есть универсальность крэш-системы.In the first of the described scenarios, mainly
К моменту включения крэш-аппаратов 5 поглощающие аппараты 18 межвагонных сцепных устройств уже сжаты силой инерции прицепного вагона 2. Поэтому передаваемый через хребтовую балку толчок от включения крэш-аппаратов 5 приводит к срабатыванию межвагонных крэш-аппаратов 7, что еще более снижает величину отрицательного ускорения. Для того чтобы крэш-аппараты 7 срабатывали после начала работы крэш-аппаратов 5, должно выполняться условие превосходства усилия деформации крэш-аппаратов 7 над усилием деформации крэш-аппарата 3 и суммы усилий деформации крэш-аппратов 5. Кроме того, для уверенного обеспечения безопасности головного вагона, суммарная энергоемкость головных крэш-аппаратов 3 и 5 должна по меньшей мере вдвое превосходить суммарную энергоемкость межвагонных крэш-элементов 18.By the time the
Таким образом, благодаря свойствам крэш-аппарата с редуцированием (продавливанием) крэш-элемента сквозь матрицу обеспечивается почти постоянное значение отрицательного ускорения с начала столкновения до момента, когда электропоезд и объект-препятствие приобретают одинаковую скорость. Это повышает безопасность пассажиров и снижает повреждение кузова вагонов из-за деформирования силами инерции.Thus, due to the properties of the crash device with reduction (pushing) of the crash element through the matrix, an almost constant value of negative acceleration is ensured from the beginning of the collision until the moment when the electric train and the obstacle object acquire the same speed. This increases the safety of passengers and reduces damage to the car body due to deformation by inertia.
Поскольку при модернизации электропоездов изменения преимущественно вносятся в моторную часть, внешнюю и внутреннюю архитектуру кузова, а силовой каркас вагонов меняется незначительно, установленные параметры в пределах их изменений пригодны для электропоездов различных моделей. В частности, предложенная система наилучшим образом пригодна для нового перспективного электропоезда ЭП2Д.Since when modernizing electric trains, changes are mainly made to the motor part, the external and internal architecture of the body, and the power frame of the cars changes slightly, the set parameters within their changes are suitable for electric trains of various models. In particular, the proposed system is best suited for a new promising electric train EP2D.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111676A RU2651317C1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Emergency crash-system of the electric train |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111676A RU2651317C1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Emergency crash-system of the electric train |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651317C1 true RU2651317C1 (en) | 2018-04-19 |
Family
ID=61976893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111676A RU2651317C1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Emergency crash-system of the electric train |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651317C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205881U1 (en) * | 2018-08-17 | 2021-08-11 | Сименс Мобилити Гмбх | Coupling device with energy absorber |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1648752B1 (en) * | 2003-07-14 | 2009-03-11 | Dellner Couplers Ab | Coupler head for a vehicle coupler |
| RU2384442C2 (en) * | 2005-03-17 | 2010-03-20 | Фейвели Транспорт Ремшайд Гмбх | Draw-buffing gear to be coupled to central buffer rod for rail vehicles |
| RU2462381C2 (en) * | 2007-09-11 | 2012-09-27 | Фойт Патент Гмбх | Damper |
-
2017
- 2017-04-06 RU RU2017111676A patent/RU2651317C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1648752B1 (en) * | 2003-07-14 | 2009-03-11 | Dellner Couplers Ab | Coupler head for a vehicle coupler |
| RU2384442C2 (en) * | 2005-03-17 | 2010-03-20 | Фейвели Транспорт Ремшайд Гмбх | Draw-buffing gear to be coupled to central buffer rod for rail vehicles |
| RU2462381C2 (en) * | 2007-09-11 | 2012-09-27 | Фойт Патент Гмбх | Damper |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205881U1 (en) * | 2018-08-17 | 2021-08-11 | Сименс Мобилити Гмбх | Coupling device with energy absorber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2831986C (en) | Rail vehicle having an attached deformation zone | |
| US8051995B2 (en) | Energy dissipation device for a car body of a multi-member rail vehicle | |
| US10611387B2 (en) | Draft and buffer apparatus | |
| US20120031299A1 (en) | Energy-Absorbing Device Particularly For A Shock Absorber For A Track-Guided Vehicle | |
| CN102173291B (en) | The energy-absorbing element of auto against management system | |
| US11167778B2 (en) | Collision energy absorbing system concentrated around the VHS power car and first vehicle | |
| KR101898097B1 (en) | Shock absorber component for connector of railway vehicle | |
| EP1927524A1 (en) | Train equipped with interfaces that absorb energy between the carriage in case of collision | |
| CN109070912B (en) | Traction and impact device | |
| KR101125769B1 (en) | tube-buffer using expanding and tearing progress | |
| RU2651317C1 (en) | Emergency crash-system of the electric train | |
| EP2694348B1 (en) | Rail vehicle with deformation zone | |
| EP3530544B1 (en) | Deformation device with climbing protection for rail vehicles | |
| US3138118A (en) | Vehicle construction for minimizing collision damage | |
| CN110549972B (en) | Collision energy absorption device for automobile and automobile | |
| CN110962513A (en) | Tow hook nut box | |
| RU2181677C2 (en) | Emergency energy-absorbing device for railway cars | |
| EP3670286B1 (en) | Carriage and rail vehicle | |
| EP3560787B1 (en) | Rail vehicle | |
| Simic et al. | Elements of passive safety of railway vehicles in collision | |
| KR100916597B1 (en) | Stabilizer and tube-buffer with stabilizer for railway vehicle | |
| RU2650282C1 (en) | Shock-traction equipment of rolling stock | |
| KR102141113B1 (en) | Shock absorber component for connector of railway vehicle | |
| RU185514U1 (en) | THREE-STAGE DEFORMABLE BUFFER | |
| CN215851105U (en) | Vice energy-absorbing box device and vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200325 Effective date: 20200325 |