автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Пассивная защита кузовов электроподвижного состава при аварийных ситуациях

На правах рукописи

ЖУРАВЛЁВ Николаи Михайлович

ПАССИВНАЯ ЗАЩИТА КУЗОВОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО

состава при Аварийных ситуациях

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006 г.

Работа выполнена на кафедре «Электрическая тяга» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Рыбников Евгений Константинович, кандидат технических наук, профессор (МИИТ)

Беспалько Сергей Валерьевич, доктор технических наук, профессор (МИИТ)

Рамлов Владимир Александрович кандидат технических наук, профессор (РГОТУПС)

ВИНИТИ РАН Отделение транспорта и машиностроения (г. Москва)

в часов на заседании

диссертационного совета Д 218.005.01 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д. 15, аудитория _

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «2^> 2006 г.

Отзыв на реферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу университета на имя ученого секретаря совета.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится « ¿7»

Ученый секретарь диссертационного совета Д 218.005.01 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В настоящее время существует единственный нормативный документ, содержащий минимальные требования к устройству защиты от столкновения нового моторвагонного подвижного состава с препятствием на пути («Технические требования МПС РФ для моторвагонного подвижного состава» от 06.03.2003.) В этом документе указывается только о применении в конструкции электропоездов поглощающих аппаратов автосцепки энергоёмкостью 20 кДж и аварийных устройств энергоёмкостью 750 кДж (для головного вагона).

Анализ аварийных ситуаций при эксплуатации подвижного состава показал, что выполнение этих требований недостаточно для защиты пассажиров и локомотивной бригады.

В последнее время техническая база электронных устройств безопасности движения претерпела глубокую модернизацию, но аварийные ситуации продолжают происходить.

Для успешного повышения скоростей движения поездов на железных дорогах при увеличении пассажиропотока необходимы нормативные требования, выполнение которых обеспечивает безопасность пассажиров и локомотивной бригады при аварийных ситуациях, а также рекомендации по проектированию систем пассивной защиты.

Цель работы.

Повышение безопасности пассажиров и локомотивной бригады при аварийных столкновениях электропоездов за счёт устройства систем пассивной защиты головного вагона.

Для достижения поставленной цели автор решает следующие задачи:

- разработка методики моделирования ударных процессов в конструкциях кузовов электропоездов при их столкновениях;

- формирование расчётных сценариев для моделирования аварийных ситуаций при столкновении подвижного состава с препятствием на пути в условиях эксплуатации;

- исследование прочности и энергоёмкости конструкций кузовов электропоездов при ударных нагрузках с учётом нелинейных характеристик материалов при их пластических деформациях;

- разработка схем защиты головных вагонов электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч и свыше;

- выбор рациональных параметров элементов схем пассивной защиты от столкновения для электропоездов;

- разработка требований по пассивной безопасности электропоездов, эксплуатирующихся на территории Российской Федерации.

Методика исследования.

Для анализа ударных процессов и напряжённо-деформированного состояния при упругой и упруго-пластической деформации конструкций кузовов электропоездов применено компьютерное моделирование с использованием программных комплексов МЗС.Бу^ап, МБС.Ыав^ап, реализующих метод конечных элементов (МКЭ). Для решения частных задач использовались методы теоретической механики и сопротивления материалов.

При выборе моделируемых режимов учитывались требования ГОСТ, ИСО, нормативно-технических и инструктивно-распорядительных документов ОАО «РЖД» (Указания, Инструкции, Правила, и т.п.).

Адекватность разработанных моделей подтверждалась по

характеристикам применяемых при моделировании материалов и сравнением характера моделируемых разрушений конструкций с разрушениями, получаемыми при аварийных столкновениях в условиях эксплуатации.

Научная новизна состоит в разработке:

- математической модели ударных процессов, возникающих из-за столкновения вагонов электропоездов с препятствиями, с учётом поглощения энергии защитными устройствами при работе материалов в области пластических деформаций;

- методики проектирования систем пассивной безопасности для разных типов электропоездов.

Практическая значимость.

Разработанные методы исследований и полученные результаты могут найти применение:

1. В нормативно-технических и распорядительных документах МПС в виде требований по пассивной безопасности к электропоездам со скоростями движения до 160 км/ч и свыше 160 км/ч.

2. В типовых методиках испытаний подвижного состава системы сертификации, технических регламентов по сертификации на федеральном железнодорожном транспорте, в требованиях к составным частям и агрегатам электроподвижного состава по воспринимаемым нагрузкам, величине деформации, необходимой энергоёмкости и методам их расчёта.

3. В Нормах для проектирования, расчётов и оценки прочности вагонов электропоездов.

4. При создании конструкций новых электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч и свыше 160 км/ч.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения и списка литературы.

Работа изложена на 231 стр., включая 194 стр. машинописного текста, 121 рисунков, 1 таблицы, списка литературы из 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе показана актуальность проблемы и практическая направленность исследований, проведён анализ существующих требований и конструктивных решений, сформированы расчётные сценарии и определены принципы построения систем безопасности.

Весь существующий электроподвижной состав был условно разделён на две категории по конструкционной скорости: со скоростями движения до 160 км/ч и высокоскоростной подвижной состав со скоростями движения свыше 160 км/ч. Это связано с неприемлемостью применения универсальных методов защиты подвижного состава от столкновения с препятствием на железнодорожном пути для всего спектра электропоездов, ввиду сильных различий в условиях эксплуатации, скоростей движения и принципов построения основных несущих конструкций.

Проведя анализ существующих конструкций применяемых для защиты электроподвижного состава при столкновениях с препятствием на пути, используемых в практике отечественных и зарубежных производителей, установлены наиболее предпочтительные элементы защиты подвижного состава. Для высокоскоростного состава это - сотовые деформируемые буферные блоки с высоким уровнем поглощения энергии в комбинации с интегрированными в конструкцию модульными деформируемыми и недеформируемыми вставками. Для моторвагонного подвижного состава со скоростями движения до 160 км/ч это упругие буферные устройства и деформируемые блоки со средним уровнем поглощения энергии.

Согласно «Правилам технической эксплуатации железных дорог» скорость 20 км/ч (5,55 м/с) является предельно допустимой для случая движения поезда на красный сигнал светофора (при въезде на возможно занятый участок пути). Исходя из этих предпосылок в исследовании относительная скорость соударения 5,55 м/с принята в качестве контрольной «безопасной скорости» при которой оцениваются защитные свойства электроподвижного состава со скоростями движения до 160 км/ч.

На основании анализа нормативных документов по эксплуатации и статистических данных по аварийным ситуациям разработаны сценарии, которые отражают наиболее часто встречающиеся в практике эксплуатации железных дорог аварийные ситуации, связанные со столкновениями электроподвижного состава.

Для электроподвижного состава со скоростями движения до 160 км/ч предложены следующие сценарии:

1. Столкновение при скорости 20 км/ч (5,55 м/с) с препятствием на пути массой 15т, расположенным под углом 15° к профилю пути. Скорость обусловлена требованиями ПТЭ, а расположение препятствия - конструкцией большинства неохраняемых переездов с повышенной степенью опасности на дорогах (пересечение переезда через пути под углом).

Предполагается 40% перекрытие ширины колеи переезжающим транспортом, при этом автосцепка не участвует в процессе поглощения энергии удара.

При моделировании этого сценария в качестве препятствия принята модель транспортного средства в виде параллелепипеда с плоскими недеформируемыми гранями массой 15 т, имеющий коэффициент сцепления с поверхностью опирания равный 0,6.

2. Столкновение при скорости 20 км/ч (5,55 м/с) со стоящим на

тормозных башмаках составом. Средняя масса головного вагона с учётом заполнения пассажирами принята 50т.

При моделировании этого сценария в качестве препятствия принята плоская, жёстко закреплённая, не деформируемая стена без энергопоглощающих устройств.

3. Столкновение при скорости 20 км/ч (5,55 м/с) со встречным

подвижным составом. Масса головных вагонов с учётом заполнения пассажирами принята 50 т.

При моделировании этого сценария в качестве препятствия принимается плоская, жёстко закреплённая, не деформируемая стена; масса расчетного вагона приравнивается к 100 т; скорость соударения составляет 40 км/ч. Для электроподвижного состава со скоростями движения свыше 160 км/ч предложены следующие сценарии:

1. Столкновение при скорости 110 км/ч (30,56 м/с) с препятствием,

расположенным под углом 90° к продольной оси пути и имеющим массу 15 т.

Предполагается 40% перекрытие ширины колеи переезжающим транспортом, при этом автосцепка не участвует в процессе поглощения энергии удара.

При моделировании этого сценария в качестве препятствия принята модель транспортного средства в виде параллелепипеда с плоскими недеформируемыми гранями массой 15 т, имеющий коэффициент сцепления с поверхностью опирания равный 0,6.

2. Столкновение при скорости 36 км/ч (10 м/с) со стоящим на тормозных

башмаках составом. Средняя масса головного вагона с учётом заполнения пассажирами принята 40 т.

При моделировании этого сценария в качестве препятствия принята плоская, жёстко закреплённая, не деформируемая стена без энергопоглощающих устройств.

3. Столкновение при скорости 36 км/ч (10 м/с) со встречным подвижным составом, движущимся с той же скоростью. Средняя масса головных вагонов с учётом заполнения пассажирами принята 40т. При моделировании этого сценария в качестве препятствия принята плоская, жёстко закреплённая, не деформируемая стена; масса расчетного вагона приравнивается к 80 т; скорость соударения составляет 72 км/ч (20 м/с).

На основе разработанных сценариев столкновения и анализа существующих конструкций головных частей кузовов ЭПС сформированы схемы построения защиты от столкновений головного вагона электропоезда со скоростями движения до 160 км/ч и свыше. На основании средних значений поглощаемой энергии и деформаций защитных устройств, при каждом сценарии определены уровни пассивной защиты: для ЭПС со скоростями движения до 160 км/ч - 2 уровня (рисунок 1), для высокоскоростного подвижного состава - 3 уровня (рисунок 2).

Роль первого уровня защиты для всех типов подвижного состава выполняет поглощающий аппарат автосцепки. Для ЭПС со скоростями движения до 160 км/ч второй уровень составляют деформируемые блоки со средним уровнем поглощения энергии, а так же упругие буферные устройства и устройства против «налезания» головных вагонов друг на друга.

Для высокоскоростного подвижного состава второй уровень пассивной защиты состоит из сотовых деформируемых буферных блоков с высоким уровнем поглощения энергии. Роль третьего уровня выполняет комбинация интегрированных в конструкцию ЭПС модульных деформируемых и недеформируемых вставок

Рисунок 1 - Уровни поглощаемой энергии при пассивной защите ЭПС со скоростями до 160 км/ч при различных сценариях

Рисунок 2 - Уровни поглощаемой энергии при пассивной защите высокоскоростного подвижного состава при

различных сценариях

Во втором разделе проведён анализ различных методов, применяемых при исследованиях столкновений подвижного состава. Определена и обоснована методика моделирования и исследования ударных взаимодействий ЭПС с помощью моделирующих программ, подтверждена адекватность метода компьютерного моделирования ударяемых конструкций путём сравнения моделируемых характеристик материалов с экспериментальными.

В методике указаны принципы создания конечно-элементных моделей и моделей применяемых материалов для исследования процессов соударения с применением компьютерного моделирования. Моделирующие программы реализуют решение задач теории упругости методом конечных элементов при ударных взаимодействиях.

Система дифференциальных уравнений в матричной форме, описывающих движение исследуемой конструкции, и алгоритм её решения имеет вид:

Скорости узлов:

MK} + C{vn} + KK} = F-'n, = иДАГ^+А/^)

M{an} = F"'„-Fin,„, у»+Уг~у»-Уг+ 2

Перемещение узлов в момент (п+1):

dn+\=dn+Vn+y£tn+y2

где М, С, К - матрицы масс, коэффициентов демпфирования и жёсткости системы;

{ап}, {vj, {dj, F"'„ - вектора ускорений, скоростей, перемещений узлов и внешней нагружающей силы на шаге и;

а„ ,v„, d„ - значения ускорения, скорости и перемещения узлов на шаге п.

Для моделирования стальных конструкций применялась упруго-пластичная модель Мизеса. Для моделирования резиноподобных материалов применена модель Муни -Ривлина.

Оценка адекватности применяемых моделей реальным материалам проводилась:

- по конечно-элементным моделям резинометаллических элементов в поглощающем аппарате автосцепки Р-2П;

- по конечно-элементной модели стального образца из стали 09Г2С.

В обеих моделях были получены статические и динамические характеристики, которые сравнивались с экспериментальными, приведёнными в литературных источниках.

ш

В третьем разделе проанализированы результаты исследования прочности и способности поглощения энергии существующих конструкций головных вагонов, полученные при компьютерном моделирования процессов соударения. Оценены параметры и характеристики предлагаемых устройств защиты.

Для оценки прочностных характеристик головного вагона электропоезда без защитных устройств проведено моделирование его столкновения по третьему сценарию как наиболее тяжёлому с точки зрения прочности.

Использовалась модель , состоящая из головного вагона электропоезда и пяти следующих за ним вагонов вагонов. Эта конечно-элементная модель содержала 118758 узлов и 74748 элементов. Головной вагон моделировался подробно с использованием оболочечно-стержневой схемы с применением трёхмерных, двухмерных, одномерных и точечных конечных элементов, модель учитывала основные конструктивные элементы головного вагона, каркас и поглощающий аппарат автосцепки. Масса дополнительного оборудования распределена по нижней части рамы с помощью точечных масс. Масса пассажиров равномерно распределяется по верхней части рамы в зоне пассажирского салона. Остальные вагоны состава (6-ти вагонный электропоезд) представлены недеформируемыми трёхмерными телами, имеющими массы прицепных и моторных вагонов с пассажирами, соединёнными сцепкой с поглощающими аппаратами энергоёмкостью 20 кДж и ходом 70 мм.

Скорость соударения по третьему сценарию составляла 40 км/ч. Оценивались следующие параметры: характер деформации и распределения напряжений по конструкции, величина продольного ускорения в зоне пассажирского салона и величина продольного усилия в поглощающем аппарате автосцепки.

Расчёты показали, что характер деформации головного вагона электропоезда при компьютерном моделировании близок к характеру повреждений, получаемых подвижным составом при аварийных ситуациях в условиях эксплуатации (рисунок 3). Распределение напряжений по конструкции головного вагона является неравномерным, что обуславливает его неравномерную деформацию и склонность к «налезанию» вагонов друг на друга при лобовом столкновении.

а, Н/м2

1 06+009__

Зона перелома залней части вагона

)88+008|

Зона перелома передней части вагона

default_Fnnge Мах 1 06+009 @Nd 4893 Min 0 @Nd 19317 default_De1ormation Maxi 12+000 @Nd 19533

Рисунок 3 - Распределение напряжений и деформация конструкции головного вагона за 0,2 сек. при лобовом

столкновении со скоростью 40 км/ч

Из рисунка 3 видно, что при столкновении электропоезда с препятствием при скорости 40 км/ч через 0,15 сек. после столкновения происходит перелом головного вагона в зоне соединения передних раскосов рамы с продольными балками. За время 0,2 сек. происходит деформация только передней части кузова. Перелом задней части вагона под действием состава происходит через 0,25 сек. после столкновения. До этого времени пассажирский салон и задняя часть головного вагона не имеют напряжений, превышающих предел текучести. На основании этого сделано заключение о том, что в дальнейших исследованиях можно упростить модель головного вагона и рассматривать только его часть до пассажирского салона.

Величины максимальных продольных сил (до 10 МН) и ускорений (до 20,4^), которые превышают допустимые нормы, подтверждают необходимость применения защитных устройств на электропоездах со скоростями движения до 160 км/ч.

Для оценки эффективности разрабатываемых защитных устройств были приняты величины следующих критериев:

- продольной силы, действующей на конструкцию при соударении;

- средних продольных ускорений, возникающих в пассажирском салоне головного вагона;

- конструктивного хода защитного устройства;

- энергии, поглощённой защитным устройством;

Кроме этого учитывался характер распределения деформаций и напряжений по конструкции защитных устройств.

Первый критерий отражает необходимое условие обеспечения последовательной работы защитных устройств и рамы электропоезда. При этом предполагается, что продольная сила, воспринимаемая рамой без возникновения пластических деформаций, должна быть больше силы потери несущей способности защитных устройств.

На основании расчёта была определена продольная нагрузка равная 4 МН, воспринимаемая рамой головного вагона электропоезда ЭР-2 без возникновения пластических деформаций. При этом предельная величина продольной нагрузки, воспринимаемой защитными устройствами, должна быть равна 3,5 МН.

Для второго критерия согласно данным медицинских исследований допустимая величина продольного ускорения принята в соответствии с продолжительностью её действия 0,1 сек. и составляет 5§.

Третий и четвертый критерии должны соответствовать требованиям к уровням пассивной защиты, представленным на рисунках 1 и 2.

На основании этих критериев определялись параметры устройств для пассивной защиты головных вагонов электропоездов.

Для всех типов подвижного состава первым уровнем пассивной защиты является поглощающий аппарат автосцепного устройства. Для электропоездов рекомендовано использовать в качестве поглощающего аппарата головного вагона устройства класса ТЗ с уровнем энергоёмкости 180-200 кДж и ходом не менее 120 мм.

С целью определения параметров устройств защиты второго и третьего уровней проведено исследование характеристик этих устройств, имеющих наиболее простые для производства конструкции. В настоящее время наибольшее применение получили: сотовые деформируемые буферные блоки с высоким уровнем поглощения энергии; интегрированные в конструкцию кузова модульные деформируемые и недеформируемые вставки; упругие буферные устройства и деформируемые блоки со средним уровнем поглощения энергии.

Согласно сформированным в первом разделе схемам защиты от столкновений головного вагона предлагается применять для второго уровня пассивной защиты электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч деформируемые блоки коробчатой конструкции со средним уровнем поглощения энергии 1,32 МДж.

Проведено исследование особенностей поведения защитных блоков разных конструкций при ударной нагрузке. В качестве примера приведены зависимости силы реакции и скорости от времени для пустотелого блока с диафрагмами при толщине листов 5 мм (рисунок 4). В начальный момент времени возникает скачок продольной силы за короткий промежуток времени (0,005 сек). Это отражается на зависимости скорости от времени, где так же в начальный момент времени наблюдается всплеск. Однако ускорение, возникающее в результате этого, не оказывает существенного влияния на человека, так как время его действия слишком мало (0,01 сек).

а) - б)

Рисунок 4 - Зависимости силы реакции (а) и скорости защищаемой конструкции (б) от времени

Для определения параметров буферного блока, удовлетворяющего сформулированным критериям, расчётным путём получены его характеристики при различных конструктивных решениях. В ходе исследования изменялись толщины листов от 5 мм до 10 мм, угол наклона стенок от 0° до 8°, количество внутренних диафрагм. Зависимости величин критериев от конструктивных особенностей буферных блоков представлены на рисунке 5 для следующих вариантов конструкций:

а) Без внутренних диафрагм: б) С внутренними диафрагмами:

- исполнение 1 - угол 0°; - исполнение 2 - угол 0°;

- исполнение 3 - угол 4°; - исполнение 4 - угол 4°;

- исполнение 5 - угол 8°. - исполнение 6 - угол 8°.

Анализ зависимостей показал, что буферный блок с диафрагмами при

рассмотренных толщинах листов допускает большие средние продольные ускорения, чем пустотелый блок. Однако при уменьшении толщины листов в 2 раза проявляется его преимущество по энергоёмкости (на 8-10,4%).

На основании исследований определено, что в качестве защитного устройства второго уровня необходимо устанавливать пустотелые с внутренними диафрагмами буферные блоки, закрепляемые на лобовом листе рамы головного вагона. Максимальная энергоёмкость этого блока 1 МДж (при полной деформации). Общий вид конструкции буферного блока и его деформированное состояние приведены на рисунке 6.

Толщина листов 5 мм

во -50 -40 -30 -20 -10 -О -

Ускорение

в 8 № Исполнения

04

0«

ол

0.25 О 2 0,15

2 3 4 5 6 7 № Исполнения

Деформация

т.мв

Е.кДж

5 6 7 ХвИспожсния

Сила реакции

Энергия

Толщина листов 10 мм

а, м/с1

* в 7 № И споли сгон

Ускорение

0.16 014 012 01 осе 0.06 004 0 £2

0 1 2 3 4 5 6 7

МИепожаис

Деформация

Е,«Д* -

ч

\

Ч

\

Г.МН

№ Исполнения

2 3 4 5

.У? Исполнения

Сила реакции

Энергия

Рисунок 5 - Зависимости величин критериев от конструктивных особенностей коробчатых буферных блоков

Рисунок 6 - Общий вид защитного деформируемого блока со средним уровнем энергопоглощения (а) и его напряжённо-деформированное состояние (б)

При втором и третьем сценариях столкновения рекомендованный буферный блок имеет деформации 0,24 м и 0,43 м, при замедлении головного вагона 4,67% и 3,54§ соответственно. Эти значения удовлетворяют сформулированным критериям.

Кроме пустотелого буферного блока в устройстве второй ступени защиты для электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч должны быть упругое буферное устройство и устройство против «налезания» вагонов друг на друга.

Упругое буферное устройство обеспечивает защиту от столкновения с препятствием массой 15т при скорости 20 км/ч по первому сценарию (при столкновении с автотранспортом на железнодорожных переездах). Оно представляет собой резинометаллическую конструкцию, размещаемую на угловой части лобовой стены головного вагона. При столкновении с препятствием оно отбрасывается с профиля пути, а ускорение замедления головного вагона электропоезда при этом составляет 4,8§.

Устройство против «налезания» представляет собой горизонтальную пластину, расположенную на центральной части лобовой стены. Оно обеспечивает защиту от взаимного проникновения вагонов при лобовом столкновении. Это устройство должно воспринимать вертикальную нагрузку до 3,75 МН для обеспечения его прочности.

Для второго уровня пассивной защиты высокоскоростных электропоездов согласно сформированным схемам защиты от столкновений головного вагона предполагается наличие сотового деформируемого блока с высоким уровнем

поглощения энергии до 3 МДж. Общий вид устройства и его напряжённо-деформированное состояние при столкновении представлены на рисунке 7. а) ИИИИИИИИИЕВИЯНИ б) а, н/м2

Рисунок 7 - Общий вид деформируемого блока с высоким уровнем поглощения энергии (а) и его напряжённо-деформированное состояние (б)

Расчеты показали, что в начальный момент времени (0,005 с) при ударной нагрузке на зависимости силы реакции сотового буферного блока от времени имеется скачок величины силы. В отличие от пустотелого блока при сотовом сила реакции плавно увеличивается. В качестве примера представлена зависимость продольной силы реакции от времени для сотовых буферных блоков, выполненных из стали и алюминия (рисунок 8). Максимальные значения сил реакций при расчётных сценариях столкновения достигают 5 МН для устройства из стали и 2,5 МН для устройства из алюминия, а) -г---- б)

' \

У

3

А

тот

Рисунок 8 - Зависимости продольной силы реакции буферного блока из стали (а) и алюминия (б) от времени

Для определения параметров буферного блока, удовлетворяющего сформулированным критериям, расчётным путём получены его характеристики при различных конструктивных решениях. Изменялись: материал (алюминий и сталь), толщина стенок от 0,8 мм до 1,2 мм и толщины промежуточных полок. - вариант 1 - толщина промежуточной полки 10 мм;

- - вариант 2 - усиленная промежуточная полка (20 мм); - вариант 3 - уменьшенная толщина стенок элементов последнего

сектора (0,4 мм - 0,6 мм). Зависимости величин принятых критериев от конструктивных особенностей буферных блоков представлены на рисунке 9.

Устройство выполненное из стали 09Г2С

Ускорение

Деформация

е/ о»

\\

— --

__.—

__.——•—

1

(

1

— 2 Вц»шп Э 1уии1

Сила реакции

1 Вариант — 2 Вариант 3 Вариант

_Энергия_

Устройство выполненное из алюминия

Iа

Ускорение

м г* зш м а и (

■^ИИД - 2 Вармамт - )В

Деформация

-

1

1

—

---

1

„ _ --

3 м

1 ал м н э* з »а » ( - 1ИМИ1 - 1Вуп - >■

Сила реакции

Энергия

Рисунок 9 - Зависимости величин критериев от конструктивных особенностей сотовых буферных блоков

Из анализа характеристик сделан вывод о том, что вне зависимости от применяемого материала при увеличении толщины рабочих элементов конструкции плавно увеличиваются значения ускорений и уменьшается величина хода аппарата. В случае применения алюминия, с увеличением толщины листов повышается продольная сила реакции и поглощаемая энергия. Стальные конструкции во всех случаях имеют менее плавные зависимости скорости от времени и допускают большие продольные силы (до 5 МН) в начальный момент времени (0,05 сек).

При втором и третьем сценариях столкновения рекомендованный буферный блок имеет деформации 0,8 ми 1,7 м, при замедлении головного вагона 5g и 5,07§ соответственно. Эти значения удовлетворяют принятым критериям.

Роль третьего уровня защиты выполняет так называемая «жертвенная» зона в виде деформируемой вставки в конструкцию кузова головного вагона. Расчёты определили величину предельной поглощаемой энергии 7,1 МДж при продольной силе реакции 3,5 МН и ускорении 5g. Таким образом, это устройство обеспечивает защиту пассажирского салона при столкновении по третьему сценарию.

В четвёртом разделе исследовалась эффективность сформированных схем пассивной защиты при использовании в них разработанных устройств с учётом упругости кузова головного вагона при разработанных расчётных сценариях. На основании результатов расчётов сделан вывод о том, что все предложенные схемы защиты и параметры защитных устройств для электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч и высокоскоростного подвижного состава удовлетворяют сформулированным критериям.

В качестве примера приведено напряженно-деформированное состояние кабины головного вагона и зависимость его скорости от времени для высокоскоростного электропоезда с защитными устройствами второй и третьей ступени защиты при столкновении по второму сценарию (рисунок 10). Из анализа этого рисунка можно сделать вывод о том, что поглощение энергии удара происходит за счёт деформации именно защитного устройства. При этом напряжения в конструкции вагона не превышают предела текучести и равны 8,21 • 107 Н/м2. Скорость кабины после столкновения равна 0 м/с.

Рисунок 10 - Напряжённо-деформированное состояние кабины головного вагона (а) и зависимость скорости деформации от времени (б).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ отечественных нормативных документов, устанавливающих нормы пассивной безопасности моторвагонного электроподвижного состава, который показал, что требование об устройстве пассивной защиты с энергоёмкостью 750кДж [49] в головной части первого вагона недостаточно для обеспечения безопасности пассажиров и локомотивной бригады.

2.Разработаны сценарии, которые отражают наиболее часто встречающиеся в практике эксплуатации железных дорог аварийные ситуации, связанные как со столкновениями самого электроподвижного состава, так и с препятствием на пути.

3.Определены для каждого из сценариев требуемые уровни поглощаемых энергий и средние величины деформаций (ход) защитных устройств, удовлетворяющие критериям безопасности пассажиров и локомотивной бригады.

4. Выполнена классификация по конструктивному признаку известных и применяемых устройств пассивной защиты и определены наиболее простые конструкции для применения на отечественном подвижном составе.

5.Разработаны принципы построения защиты от столкновений головного вагона электропоезда со скоростями до 160 км/ч и свыше в зависимости от конструкции применяемых модулей поглощения энергии. Расчётным путём подтверждена эффективность применения схем пассивной защиты:

- двухуровневой схемы защиты для электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч (1 уровень - поглощающий аппарат автосцепки; 2 уровень - деформируемые блоки со средним уровнем поглощения

энергии, а так же упругие буферные устройства и устройства против «налезания» головных вагонов друг на друга),

-трёхуровневой системы защиты для высокоскоростных электропоездов (1 уровень - поглощающий аппарат автосцепки; 2 уровень - сотовые деформируемые буферные блоки с высоким уровнем поглощения энергии; 3 уровень - комбинация интегрированных в конструкцию ЭПС модульных деформируемых и недеформируемых вставок).

6.Разработана методика моделирования ударных процессов при столкновении электропоездов с применением программного комплекса MSC.Patran-Dytran.

7. Исследованы принципы построения внешних коробчатых и сотовых модульных блоков поглощения энергии и определены их рациональные размеры и параметры при удовлетворении принятым критериям. Расчётным путём установлено, что

- в качестве внешнего коробчатого буферного блока целесообразно использовать пустотелый коробчатый блок с внутренними диафрагмами, наклоном боковых стенок 8° и толщиной стенок 5,5 мм из стали 09Г2С,

- в качестве сотового блока - алюминиевый деформируемый сотовый блок с высоким уровнем поглощения энергии, рабочими элементами коробчатого сечения, толщиной листов 2,8 мм и промежуточными стальными полками.

8.Исследованы принципы построения интегрированных в конструкцию головного вагона электропоезда устройств пассивной защиты -деформируемых вставок. Определены предельные величины их энергоёмкости

9.Сформулированы общие требования к пассивной защите головных вагонов электропоездов:

- обеспечение в зоне пассажирского салона ускорений замедления в пределах 5g;

- применение поглощающих аппаратов автосцепки головных вагонов с классом энергоёмкости ТЗ и энергоёмкостью не менее 180 кДж.

Для электропоездов с конструкционной скоростью до 160 км/ч:

- отсутствие деформаций несущей конструкции вагона (рамы, каркаса);

-.применение двухуровневой системы защиты, состоящей из упругих буферов и двух деформируемых буферных устройств с суммарной энергоёмкостью не менее 1,32 МДж. Для высокоскоростных электропоездов (с конструкционной скоростью свыше 160 км/ч) при разработанных сценариях столкновения:

- применение трёхуровневой системы защиты, состоящей из сотовых деформируемых буферов энергоёмкостью не менее 3,5 МДж и зон пластической деформации с энергоёмкостью 12,3 МДж (в головной части не менее 7,1 МДж);

- использовать в качестве деформируемых зон пассажирские тамбура первого и второго вагонов, а так же часть кабины с условием сохранения не менее 750 мм живого пространства для локомотивной бригады;

- создание недеформируемой зоны для укрытия и эвакуации локомотивной бригады в служебном тамбуре;

- отсутствие деформаций вагона (рамы, каркаса) в зонах пассажирского салона и укрытия локомотивной бригады.

Основное содержание диссертации и результаты выполненных исследований опубликованы в периодических научных изданиях:

1. Рыбников Е.К., Журавлёв Н.М., «Исследование прочностных свойств головных вагонов электропоездов ЭР2р и ЭМ, и разработка устройств безопасности», 5-я конференция МБС, Москва, 2002.

2. Журавлёв Н.М., «Исследования с помощью системы МБС.Ра^ап-Оу^ап поглощающей способности буферных устройств безопасности для электропоездов», 6-я конференция МБС, Москва, 2003.

3.Журавлёв Н.М., Исследование принципов пассивной защиты электроподвижного состава с помощью системы МЗС.Рай-ап-Оуиап», 8-я конференция МвС, Москва, 2005.

4. Рыбников Е.К., Журавлёв Н.М., «Разработка устройств пассивной защиты при лобовых соударениях электроподвижного состава» Труды МИИТа, Научно-практическая конференция «безопасность движения 2003».

¿тл

7461

5. Журавлёв Н.М., «Исследования поглощающей способности буферных устройств безопасности для электропоездов с помощью компьютерных систем» Вестник МИИТа 2004,193 стр.

Журавлёв Николай Михайлович

ПАССИВНАЯ ЗАЩИТА КУЗОВОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 05.22.07 -Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

*-78б1

Г

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать /У. 04-, Об, Формат 60x90 1/16 Заказ /69.

Объем 1,5 п.л. Тираж 80 экз.

Типография МИИТ. 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15.

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 160 км/ч.

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

1.4. Принципы построения устройств безопасности

2. Методы, применяемые при разработке защитных устройств 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 118 3.3.Исследование поглощающей способности специальных методов конструирования головной части ЭПС.

3.4. Исследование поглощающей способности различных конструкций буферных устройств.

3.4.1. 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 расчётных 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.

Столкновения поездов друг с другом или с путевыми тупиковыми упорами могут иметь тяжелые последствия, как для подвижного состава, так и для пассажиров. Между тем в течение всего времени существования железных дорог подвижной состав конструировали в основном с учетом эксплуатационных нагрузок и с целью, главным образом, обеспечить сохранность грузов, что противоречило необходимости снижения динамических нагрузок на тех, кто находится внутри подвижного состава. Несчастные случаи на железных дорогах, произошедшие в последнее время, стали причиной серьезных сомнений в приемлемости прежних критериев проектирования подвижного состава.

Обзор литературы указывает на непосредственную зависимость железнодорожных крушений и аварий от состояния производственной базы и качества перевозочного процесса. Общие причины происшествий на железнодорожном транспорте многообразны и связаны прежде всего с естественным физическим износом технических средств и нарушением правил их эксплуатации, а в ряде случаев - и с некоторыми неизбежными факторами урбанизации и научно-технической революции, усложнением технологий, увеличением численности, мощности и скорости транспортных средств, ростом плотности населения вблизи железнодорожных объектов и несоблюдением населением правил личной безопасности.

До недавнего времени железные дороги считались наиболее безопасным видом транспорта. Однако в последнее время уровень его безопасности постоянно снижается. Статические данные последних лет свидетельствуют о значительном числе пострадавших и погибших в результате крушений пассажирских поездов. Аварийные ситуации при перевозке по железным дорогам опасных и особо опасных грузов приводят к значительным разрушениям, заражению местности и поражению токсичными веществами больших масс людей. При ликвидации последствий таких инцидентов помимо организации медицинской помощи пострадавшим необходимо проведение комплекса природоохранных мер.

Приведенные примеры наиболее крупных и различных по характеру крушений и аварий на железных дорогах за период с 1988 г. свидетельствуют о больших масштабах и тяжести нанесенного ими ущерба.

• Июнь 1988 г., станция Арзамас-1: взрыв трех вагонов с промышленными взрывчатыми веществами. Погиб 91 чел., ранены 840, 2000 чел. лишились жилья. Одна из версий причины - утечка газа в газопроводе под железнодорожными путями.

• Август 1988 г., в 20 км от станции Бологое Октябрьской дороги: крушение скоростного пассажирского поезда "Аврора" (сход вагонов с возникновением пожара). Погиб 31 чел., ранены около 180.

• Октябрь 1988 г., станция Свердловск-Сортировочный: взрыв вагона с промышленным взрывчатым веществом. Погибли 4 чел., ранены 500. Причинен значительный материальный ущерб, разрушены промышленные и жилые здания (потери на сумму более 100 млн. руб.). Одной из основных причин происшествия явилось несоответствие международным требованиям упаковки и условий транспортировки особо опасных грузов.

• Июль 1989 г., участок между Челябинском и Уфой: взрыв конденсата газа с возникновением пожара на продуктопроводе вблизи железнодорожного полотна во время прохождения двух пассажирских поездов. Погибли около 340 чел., госпитализированы более 800, из них 115 детей (97 чел. в тяжелом состоянии).

• Август 1994 г., перегон между станциями Уразово и Тополи Юго-Восточной дороги: столкновение пассажирского поезда с грузовым. Погибли 20 чел., ранены 52.

• Май 1996 г., станция Литвинове Западно-Сибирской дороги: столкновение электропоезда с грузовым. Погибли 17 чел., ранены более 100.

• Май 1996 г., станция Мыслец Горьковской дороги: авария грузового поезда с опрокидыванием 23 вагонов-цистерн, разливом фенола и дизельного топлива с возгоранием последнего. Более 100 чел. получили отравление фенолом легкой и средней степени тяжести. Фенолом и дизельным топливом загрязнены почва и водоемы на значительном расстоянии от места происшествия. Причинен значительный материальный ущерб, в основном за счет проведения большого комплекса природоохранных мероприятий.

• Октябрь 1996 г., Северо-Кавказская дорога: наезд на автобус с детьми. Погибли 22 школьника, более 50 пострадали.

Это далеко не полный перечень трагических событий на железных дорогах. О тяжести последствий ЧС на железнодорожном транспорте за 1991 - 1997 гг. свидетельствуют и такие обобщенные данные:

• произошло 566 крушений и аварий, из них 243 с пассажирскими поездами; пострадали 2600 чел., из них около 1000 госпитализированы (в больницах умерли 75 чел.), остальным была оказана амбулаторная помощь;

• число погибших на месте происшествия при наиболее крупных катастрофах достигало 23 %, а в отдельных случаях и более.

• железнодорожный транспорт понес значительный материальный ущерб: разбиты и повреждены 4268 вагонов, 68 локомотивов и других технических средств.

Этот недостаток нельзя устранить сразу. Однако можно добиться повышения уровня безопасности пассажиров в поездах, используя новый подход к конструированию подвижного состава будущего, предусматривающий наличие в его конструкции устройств снижения динамических нагрузок при соударениях, включая деформируемые конструктивные элементы в торцах подвижного состава. Обеспечение безопасности пассажиров является одним из важных требований, которое предъявляется к конструкциям пассажирского подвижного состава.

Актуальность проблемы.

В настоящее время существует единственный нормативный документ, содержащий минимальные требования к устройству защиты от столкновения нового моторвагонного подвижного состава с препятствием на пути («Технические требования МПС РФ для моторвагонного подвижного состава» от 06.03.2003.) В этом документе указывается только о применении в конструкции электропоездов поглощающих аппаратов автосцепки энергоёмкостью 20 кДж и аварийных устройств энергоёмкостью 750 кДж (для головного вагона).

Анализ аварийных ситуаций при эксплуатации подвижного состава показал, что выполнение этих требований недостаточно для защиты пассажиров и локомотивной бригады.

В последнее время техническая база электронных устройств безопасности движения претерпела глубокую модернизацию, но аварийные ситуации продолжают происходить.

Для успешного повышения скоростей движения поездов на железных дорогах при увеличении пассажиропотока необходимы нормативные требования, выполнение которых обеспечивает безопасность пассажиров и локомотивной бригады при аварийных ситуациях, а также рекомендации по проектированию систем пассивной защиты.

Цель работы.

Повышение безопасности пассажиров и локомотивной бригады при аварийных столкновениях электропоездов за счёт устройства систем пассивной защиты головного вагона.

Для достижения поставленной цели автор решает следующие задачи: разработка методики моделирования ударных процессов в конструкциях кузовов электропоездов при их столкновениях; формирование расчётных сценариев для моделирования аварийных ситуаций при столкновении подвижного состава с препятствием на пути в условиях эксплуатации;

- исследование прочности и энергоёмкости конструкций кузовов электропоездов при ударных нагрузках с учётом нелинейных характеристик материалов при их пластических деформациях;

- разработка схем защиты головных вагонов электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч и свыше;

- выбор рациональных параметров элементов схем пассивной защиты от столкновения для электропоездов;

- разработка требований по пассивной безопасности электропоездов, эксплуатирующихся на территории Российской Федерации.

Методика исследования.

Для анализа ударных процессов и напряжённо-деформированного состояния при упругой и упруго-пластической деформации конструкций кузовов электропоездов применено компьютерное моделирование с использованием программных комплексов MSC.Dytran, MSC.Nastran, реализующих метод конечных элементов (МКЭ). Для решения частных задач использовались методы теоретической механики и сопротивления материалов.

При выборе моделируемых режимов учитывались требования ГОСТ, ИСО, нормативно-технических и инструктивно-распорядительных документов ОАО «РЖД» (Указания, Инструкции, Правила, и т.п.).

Адекватность разработанных моделей подтверждалась по характеристикам применяемых при моделировании материалов и сравнением характера моделируемых разрушений конструкций с разрушениями ,получаемыми при аварийных столкновениях в условиях эксплуатации.

Научная новизна состоит в разработке:

- математической модели ударных процессов, возникающих из-за столкновения вагонов электропоездов с препятствиями, с учётом поглощения энергии защитными устройствами при работе материалов в области пластических деформаций;

- методики проектирования систем пассивной безопасности для разных типов электропоездов.

Практическая значимость.

Разработанные методы исследований и полученные результаты могут найти применение:

1. В нормативно-технических и распорядительных документах МПС в виде требований по пассивной безопасности к электропоездам со скоростями движения до 160 км/ч и свыше 160 км/ч.

2. В типовых методиках испытаний подвижного состава системы сертификации, технических регламентов по сертификации на федеральном железнодорожном транспорте, в требованиях к составным частям и агрегатам электроподвижного состава по воспринимаемым нагрузкам, величине деформации, необходимой энергоёмкости и методам их расчёта.

3. В Нормах для проектирования, расчётов и оценки прочности вагонов электропоездов.

4. При создании конструкций новых электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч и свыше 160 км/ч.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения и списка литературы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ отечественных нормативных документов, устанавливающих нормы пассивной безопасности моторвагонного электроподвижного состава, который показал, что требование об устройстве пассивной защиты с энергоёмкостью 750кДж [49] в головной части первого вагона недостаточно для обеспечения безопасности пассажиров и локомотивной бригады.

2.Разработаны сценарии, которые отражают наиболее часто встречающиеся в практике эксплуатации железных дорог аварийные ситуации, связанные как со столкновениями самого электроподвижного состава, так и с препятствием на пути.

3.Определены для каждого из сценариев требуемые уровни поглощаемых энергий и средние величины деформаций (ход) защитных устройств, удовлетворяющие критериям безопасности пассажиров и локомотивной бригады.

4.Выполнена классификация по конструктивному признаку известных и применяемых устройств пассивной защиты и определены наиболее простые конструкции для применения на отечественном подвижном составе.

5.Разработаны принципы построения защиты от столкновений головного вагона электропоезда со скоростями до 160 км/ч и свыше в зависимости от конструкции применяемых модулей поглощения энергии. Расчётным путём подтверждена эффективность применения схем пассивной защиты:

-двухуровневой схемы защиты для электропоездов со скоростями движения до 160 км/ч (1 уровень - поглощающий аппарат автосцепки; 2 уровень - деформируемые блоки со средним уровнем поглощения энергии, а так же упругие буферные устройства и устройства против «налезания» головных вагонов друг на друга),

- трёхуровневой системы защиты для высокоскоростных электропоездов (1 уровень - поглощающий аппарат автосцепки; 2 уровень - сотовые деформируемые буферные блоки с высоким уровнем поглощения энергии; 3 уровень - комбинация интегрированных в конструкцию ЭПС модульных деформируемых и недеформируемых вставок).

6. Разработана методика моделирования ударных процессов при столкновении электропоездов с применением программного комплекса MSC.Patran-Dytran.

7.Исследованы принципы построения внешних коробчатых и сотовых модульных блоков поглощения энергии и определены их рациональные размеры и параметры при удовлетворении принятым критериям. Расчётным путём установлено, что

- в качестве внешнего коробчатого буферного блока целесообразно использовать пустотелый коробчатый блок с внутренними диафрагмами, наклоном боковых стенок 8° и толщиной стенок 5,5 мм из стали 09Г2С,

- в качестве сотового блока - алюминиевый деформируемый сотовый блок с высоким уровнем поглощения энергии, рабочими элементами коробчатого сечения, толщиной листов 2,8 мм и промежуточными стальными полками.

8.Исследованы принципы построения интегрированных в конструкцию головного вагона электропоезда устройств пассивной защиты -деформируемых вставок. Определены предельные величины их энергоёмкости

9. Сформулированы общие требования к пассивной защите головных вагонов электропоездов:

- обеспечение в зоне пассажирского салона ускорений замедления в пределах 5g;

- применение поглощающих аппаратов автосцепки головных вагонов с классом энергоёмкости ТЗ и энергоёмкостью не менее 180 кДж.

Для электропоездов с конструкционной скоростью до 160 км/ч:

- отсутствие деформаций несущей конструкции вагона (рамы, каркаса);

- применение двухуровневой системы защиты, состоящей из упругих буферов и двух деформируемых буферных устройств с суммарной энергоёмкостью не менее 1,32 МДж.

Для высокоскоростных электропоездов (с конструкционной скоростью свыше 160 км/ч) при разработанных сценариях столкновения:

- применение трёхуровневой системы защиты, состоящей из сотовых деформируемых буферов энергоёмкостью не менее 3,5 МДж и зон пластической деформации с энергоёмкостью 12,3 МДж (в головной части не менее 7,1 МДж);

- использовать в качестве деформируемых зон пассажирские тамбура первого и второго вагонов, а так же часть кабины с условием сохранения не менее 750 мм живого пространства для локомотивной бригады;

- создание недеформируемой зоны для укрытия и эвакуации локомотивной бригады в служебном тамбуре;

- отсутствие деформаций вагона (рамы, каркаса) в зонах пассажирского салона и укрытия локомотивной бригады.

1. Безухов Н.Н. «Основы теории упругости, пластичности и ползучести», ф М., Высшая школа, 1968 512 с.

2. Джонсон К. «Механика контактного взаимодействия», М., Мир, 1989 -510 с.

3. Пановко Я.Г. «Введение в теорию механического удара», Гл. ред. физмат. литер, изд. Наука, М., 1977 224 с.

4. Пановко Я.Г. «Основы прикладной теории колебаний и удара» изд. 3-е доп. и перераб. Л., Машиностроение, 1976 320 с.

5. Гольдсмит В. «Удар», Стройиздат, 1965

6. Кильчевский Н.А. «Теория соударения твёрдых тел», Наукова думка, 1969

7. Александров Е.В., Соколинский В.Б. «Прикладная теория и расчёты ударных систем», Наука, 1969

8. Кольский Г. «Волны напряжений в твёрдых телах», ИЛ, 1955

9. Рахматуллин Х.А., Демьянов Ю.А. «Прочность при интенсивных кратковременных нагрузках», Физматгиз, 1961

10. Ю.Сорокин Е.С. «Основные предпосылки расчёта соударений на импульсные нагрузки. Вопросы прикладной механики», Труды МИИТ, №260, Стройиздат, 1976 328 с.

11. П.Пальмов В.А. «Колебания упруго-пластических тел», Гл. ред. физ-мат. литер, изд. Наука, М., 1976 328 с.12.3укас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф. и др. «Динамика удара», М., Мир, 1985-296с.

12. Бленд Д. «Теория линейной вязко-упругости», Мир, 1965

13. Бук Р. «Случайное возбуждение системы с гистерезисом» Сб.переводов «Механика» №6, Мир, 1968

14. Василенко Н.В. «Влияние формы петли гистерезиса на характеристики колебательного движения», сб. «Рассеяние энергии при колебаниях упругих систем», Госиздат УССР, 1962 ф 16.Качанов JI.M. «Основы теории пластичности», Физматгиз, 1969

15. Лурье А.И. «Теория упругости», Наука, 1970

16. Месквитин В.В. «Пластичность при переменных нагружениях», изд. МГУ, 1965

17. Мэзон У. «Влияние дефектов на свойства твёрдых тел», Мир, 1969

18. Пановенко Я.Г. «Внутреннее трение при колебаниях упругих систем», Физматгиз, 1960

19. Писаренко Г.С. «Рассеяние энергии при механических колебаниях», Изд. АН УССР, 1962

20. Писаренко Г.С. «Колебания механических систем с учётом несовершенной упругости материала», Изд. АН УССР, 1970

21. Постников B.C. «Внутреннее трение в металлах», Металлургия, 1969

22. Иванов В.Н., Селиванов В.В. «Динамика разрушения деформируемого тела», М. Машиностроение, 1987 272 с.

23. Качанов JI.M. «Основы механики разрушения», М., Наука, 1974 312 с.26.«Марочник сталей и сплавов» под ред. В.Г. Сорокина, М., Машиностроение, 1989 640 с.

24. Колобанова А.Е., Селиванов В.В. «Основы динамики разрушения оболочек. Учебное пособие», М., изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996 -98 с.

25. Тимошенко С.П. «Колебания в инженерном деле», М., Наука, 1967

26. Фортов В.Е. «Ударные волны и экстремальное состояние вещества»,1. Наука, 2000-160 с.

27. Морозов Е.М. «Контекстные задачи механики разрушения», М., Машиностроение, 1999-98 с.31 .Морозов Н.Ф. «Проблемы динамики разрушения твёрдых тел», изд. С-Петерб. универ., 1997- 12 с.

28. Колесников Ю.В. «Механика контактного разрушения», Наука, 1989 -54 с.

29. Григолюк Э.И. «Нелинейное деформирование тонкостенных конструкций», М., Наука, Физматлит, 1997 25 с.

30. Рыбников Е.К. «Инженерные расчёты механических конструкций в системе MSC.Patran-Nastran», М., МИИТ, 2003

31. Ситковский И.П. «Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах», Транспорт, 1973

32. Ситковский И.П. «Пластические массы в железнодорожном деле», М., Трансжелдориздат, 1961

33. Соломатов В.И. «Химическое сопротивление композиционных строительных материалов», М., Стройиздат, 1987

34. Соломатов В.И. «Полимерные композиционные материалы в строительстве», М., Стройиздат, 1988

35. Заславский С.В «Нагруженность кузовов полувагонов при продольных ударах». Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, 121 стр. Щ* 49.«Моторвагонный подвижной состав. Технические требования.» от0603.2003, МПС РФ, 190 стр.

36. Арсентьев A.C., Вильнит И.В., Косарев B.A., Кравец А.Б., Самсонов Г.Б. «Создание кузовов вагонов для высокоскоростных поездов из отечественных алюминиевых полуфабрикатов». Первая международная конференция алюминий в транспорте 2005.

37. Арбузова Л.А., Лебедев В.И «Применение пеноалюминия в транспорте». Первая международная конференция алюминий в транспорте 2005.57. «Mechanical boundary characteristics for rolling stock (BP 15)» Annex A -PASSIVE SAFETY о CRASHWORTHINESS. 242 стр.

38. Руководство пользователя пакета MSC.PATRAN 2001 The CAE integration solution for engineering analysis, 2001 r.

39. Руководство пользователя пакета MSC.DYTRAN 2002 guide manual, 2001 r.

40. Дж. Коллинз «Повреждения материалов в конструкциях», Москва, Мир, 1984, 549 стр.61.«Chapter 4. Material Models and Constitutive Relations» COSMOSDesignSTAR Nonlinear Stress Analysis, 25 стр.

41. СТАНДАРТ ОТРАСЛИ OCT32.175-2001 "Аппараты поглощающие автосцепного устройства грузовых вагонов и локомотивов. Общие технические требования" от 16.07.2001 г.

42. J.F. Cyan Pelt «Netherlands' Railways-Committed, Utrecht, The Netherlands». Design of the front part of railways (in case of frontal impact), 253 стр.

43. Chen Oyan «Vehicle System Dynamics, 30 (1998)». Dynamic Simulation of Taipei EMU Train, 167 стр.

44. J. P. Dias, M. S. Pereira «IDMEC Institute de Mechanic - Institute Superior Taconic Av. Rovisco Pais, 1096. Lisboa CODEX, PORTUGAL». Analysis and design for vehicle crashworthiness, 1009 стр.

45. P. Drazetic «Int. J. Impart Entity Vol. 1ft. No. 3». One-dimensional modeling of contact impact problem in guided transport vehicle crash, 1995r., 467 стр.

46. Martin Schroeder «Rail International». Train crashworthiness validating analysis tools, June 1999.

47. Гребенюк П.Т. «Продольная динамика поезда», ВНИИЖТ, Интекст 2003, 97 стр.

48. Лазарян В.А. «Динамика вагонов», Транспорт 1964 г., 256 стр.

49. Ходж Ф.Г. «Расчёт конструкций с учётом пластических деформаций» Машгиз 1963 г., 380 стр.

50. Блохин Е.П. «Расчёт грузовых вагонов на прочность при ударах», Транспорт 1989г., 232 стр.

51. Проскуряков В.Б. «Динамика и прочность рам и корпусов транспортных машин», Машиностроение 1972 г., 232 стр.

52. Лисенков В.М. «Статическая теория безопасности движения поездов», ВИНИТИ РАН 1999 г., 332 стр.

53. Конарев Н.С. «Железнодорожный транспорт», Научное издательство «Большая Российская энциклопедия» 1994 г., 562 стр.

54. Феодосьев В.И. «Сопротивление материалов», Наука 1970 г., 544 стр.

55. Лавендел Э.Э. «Расчёт резинотехнических изделий», Машиностроение 1976 г., 232 стр.

56. Бороненко Ю.П. «Подвижной состав 21 века: Идеи, требования, проекты», Сборник научных статей, ПТУ ПС 2005 г., 240 стр.

57. Черкашин Ю.М., Гогричиани Г.В., «Железнодорожный транспорт на современном этапе развития», ВНИЖТ, Интекст 2005 г., 184 стр.

58. Черкашин Ю.М. «Исследование прочности, устойчивости, воздействия на путь и техническое обслуживние вагонов в поездах повышенных массы и длины», ВНИИЖТ, Транспорт 1992 г., 128 стр.

59. Шульга В.Я. «Путь и безопасность движения поездов», Транспорт 1994 г., 200 стр.

60. Хмелевский А. «Буфер для железнодорожных вагонов», Патент Российской Федерации №2196694, 1998 г.

61. Алямовский А.А. «SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов», Издательство ДМК 2004 г., 432 стр.

62. Кантор И.И. «Высокоскоростные железнодорожные магистрали: трасса, подвижной состав, магнитный подвес», Маршрут 2004 г., 51 стр.