автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Выбор и обоснование конструкций дуг безопасности котлов цистерн

о ОД

Ц На правах рукописи

ЧЕРЕПОВ ОЛЕГ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДУГ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1998

Работа выполнена в Уральской государственной академии путей сообщения

(УрГАПС)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

СМОЛЬЯНИНОВ А. В.

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, профессор

РОГАЛЕВИЧ В. В.

кандидат технических наук ЧЕРЕМНЫХ О. Я.

Ведущее предприятие - Государственное производственное объединение

«Уральский вагоностроительный завод».

Защита диссертации состоится « 26 »#£¿¡£-¿/>.91998 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета К 114.11.01 при Уральской государственной академии путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 29' 1998 г.

Отзыв на автореферат диссертации в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу совета академии.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профе

Попов В. Е.

- ^ -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Перевозка опасных грузов связана со значительным риском при по-грузо-разгрузочных операциях и транспортировке.

Нарушения, связанные с отказом технических систем или неправильными действиями человека-оператора в поездной и маневровой работе на железнодорожном транспорте, могут приводить к крушениям и другим нарушениям в работе, которые, в свою очередь, могут приводить к техногенным катастрофам экологического, социального и экономического характера.

Ряд крупных крушений и аварий, имевших место на железнодорожном транспорте в последние годы, послужили серьезным предупреждением для принятия неотложных мер по обеспечению безопасности движения при перевозке опасных грузов.

Попадание вагонов-цистерн с опасными грузами в аварийные ситуации усугубляет нарушение безопасности и приводит к тяжелым последствиям. Крушения и аварии, в которые попадают цистерны с опасными грузами, наблюдаются на всех железных дорогах мира и редко обходятся без последствий, связанных с человеческими жертвами, загрязнением окружающей среды и значительными материальными затратами по ликвидации последствий аварий.

Исходя из вышесказанного, формируется научная проблема, а именно -повышение безопасности движения путем снижения риска возникновения аварийной ситуации при транспортировке опасных грузов в вагонах-цистернах.

Наиболее эффективным средством предупреждения возникновения тяжелых последствий аварийной ситуации является совершенствование самого вагона, предназначенного для транспортировки опасного груза. Это понятие включает наличие на вагоне специальных приспособлений, предназначенных для защиты кузова или котла от нарушения герметичности.

Решение вопросов о введении в конструкцию цистерны средств физической защиты требует предварительных теоретических исследований по оценке эффективности действия и прочности конструкции котла в целом и элементов физической защиты в частности.

Основная задача при этом заключается в определении таких вариантов конструктивных решений, которые позволили бы снизить уровень силовых воздействий на оболочку котла, вызванных аварийными режимами.

Для решения данной задачи необходимо разработать методику расчета и оценки напряженно-деформированного состояния средств физической защиты и оболочки котла (как защищаемого объекта), которая позволит решать основные вопросы, возникающие при разработке конструкций защиты.

В связи с вышеизложенным, задача исследования напряженно-деформированного состояния котла цистерны для перевозки опасных грузов и средств его физической защиты при аварийных режимах и, в последующем, выбор конструкции дуг безопасности и способов их соединения с котлом является актуальной.

Целью настоящей работы является выбор и обоснование конструкций дут безопасности, установленных на котлах цистерн для перевозки опасных грузов, на основании анализа данных численных и экспериментов по исследованию напряженно-деформированного состояния различных конструктивных вариантов и натурных экспериментов. В плане общей постановки задачи в работе решался ряд вопросов:

1) разработка расчетных схем и методики проведения прочностных расчетов с целью создания теоретической и расчетной базы проектирования котлов цистерн применительно к условиям производства на ГПО «Уралвагонза-вод»;

2) разработка методики расчета, анализа и выбора средств физической защиты;

- 53) исследование влияния на напряженно-деформированное состояние оболочки котла цистерны различных конструктивных исполнений защиты и способов ее крепления.

Методика исследования. Методологической основой работы являются современные представления о формировании усилий в сплошных однородных механических системах и средах. Для анализа напряженно-деформированного состояния котла цистерны и средств физической защиты использовались теория тонких оболочек и метод конечных элементов.

Результаты теоретических исследований сопоставлялись с данными теоретических исследований различных организаций и с данными натурных экспериментов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана и реализована па ПЭВМ конечно-элементная модель и алгоритм проведения расчета котла цистерны, предназначенной для перевозки углеводородных газов применительно к ГПО «Уралвагонзавод»;

- разработана методика и проведен многовариантный анализ напряженно-деформированного состояния котла цистерны и дуг безопасности в зависимости от их конструктивного исполнения,

- определены наиболее рациональные конструктивные исполнения дуг безопасности с точки зрения минимального воздействия на оболочку котла цистерны;

- исследовано влияние способов крепления дут безопасности на напряженно-деформированное состояние оболочки котла цистерны. Практическая ценность работы.

1. Диссертационная работа соответствует основным направлениям научных исследований МПС и других организаций по повышению безопасности перевозок опасных грузов, являясь частью Федеральной программы «Разработка и производство в России грузового подвижного состава нового поколения».

- 62. Разработанная конечно-элементная модель и алгоритм проведения прочностных расчетов котла цистерны позволяют с высокой степенью точности выполнять инженерные расчеты на базе программного комплекса «18СГ1Л» применительно к условиям производства на ГПО «Уралвагонза-вод».

3. Разработанная методика анализа напряженно-деформированного состояния котла цистерны и дуг безопасности при аварийном режиме нагруже-ния позволяет решать вопросы по разработке конструкций дуг, их размещению на котле цистерны, выбору способов соединения с оболочкой котла и другие вопросы, возникающие при проектировании цистерн для перевозки опасных грузов.

4. Конструктивные проработки дуг безопасности в значительной мере нашли свое отражение в конструкторско-технологической документации при разработке цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газов, моделей 908Р (производства республика Польша), 15-144 (производства ГПО «Уралвагонзавод») и 15-200 (производства АО «Рузхиммаш»), и других моделей цистерн, предназначенных для перевозки опасных грузов.

Апробация работы: основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- научно-технической конференции УрГАПС «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту» (Екатеринбург, 1995 г.);

- международной научно-технической конференции «Железнодорожный транспорт сегодня и завтра» (Екатеринбург, 1998 г.);

- на научно-технических советах Уральского конструкторского бюро по вагоностроению ГПО «Уралвагонзавод» (Н-Тагил, 1993, 1994, 1995, 1998 гг.);

- на научно-технических семинарах и заседаниях кафедры «Вагоны» УрГАПС (1993-1998 гг.).

Публикации: По материалам диссертации опубликовано шесть работ.

Объем работы: диссертационная работа состоит из 157 страниц, 45 рисунков, 5 таблиц и списка использованных источников.

Автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность научному руководителю профессору А. В. Смольянинову, профессору В. Н. Филиппову, профессору В. А. Ивашову, а также сотрудникам кафедры «Вагоны» УрГАЛС и научно-производственного предприятия «Мониторва-гонтранс» за содействие и внимание к работе, за консультации и обсуждение результатов исследований, представленных в диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой в диссертации проблемы, кратко излагаются общие цели и задачи исследования.

В первой главе проведен анализ аварийных ситуаций, произошедших в последние годы как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах. Отмечается, что положение с обеспечением безопасности при перевозке опасных грузов железнодорожным транспортом остается крайне острым. В большинстве случаев острота положения кроется в нарушениях правил перевозки и производства маневрово-горочных операций.

При имевших место нарушениях правил перевозки аварийная ситуация усугубляется недостатком конструктивного исполнения ряда узлов вагонов, используемых для транспортировки опасных грузов.

Дан краткий обзор конструктивных решений, направленных на повышение безопасности транспортировки опасных грузов. Одним из таких решений являются дуги безопасности, устанавливаемые по обе стороны горловины люка-лаза со сливо-наливной арматурой.

Вторая глава посвящена теоретическим основам исследования прочности оболочечных конструкций.

Для расчетов котлов цистерн широкое применение получила теория тонких оболочек, которая является одним из наиболее актуальных разделов строительной механики.

К настоящему времени расчетный аппарат теории оболочек разработан на столько, что практически представляется возможным с достаточной точностью провести расчет всех конструкций типа оболочек, применяемых в вагоностроении.

Большой вклад в развитие теории оболочек внесли А. Ляв, И. Г., Бубнов, Б. Г. Галеркин, С. П. Тимошенко и др. Дальнейшее развитие теория получила в трудах отечественных ученых: В. 3. Власова, А. И. Лурье, А. Л. Гольденвейзера, В. В. Новожилова, А. П. Филина, А. С. Вольмира, X. М. Муштари и др.

В основе всех излагаемых теорий лежат предпосылки классической теории упругости.

Теория оболочек, основанная на гипотезах Киргофа-Лява, стала бурно развиваться по пути построения практических методов расчета, упрощенных теорий, основанных на глубоком анализе работы конструкций.

Разработка и внедрение в практику дискретных методов расчета, в частности, метода конечных элементов (МКЭ) позволили разработать ряд универсальных алгоритмов для решения поставленных задач.

Благодаря своим преимуществам, МКЭ по праву можно отнести к наиболее перспективным численным методам исследования широкого класса задач механики твердого деформируемого тела. Его популяризации способствовали работы О. Зенкевича, К. Бате, Е. Вилсоиа, М. Сскупоштча и др.

Успешное развитие МКЭ получил в работах ученых: A.B. Александрова, E.H. Никольского, H.H. Шапошникова, А.Ф. Смирнова, Н.В. Колкунова, П.М. Варвака, В.И. Мяченкова, В.П. Мальцева, В. И. Котуранова, В. А. Постнова, В. П. Суслова и др.

Поскольку первым этапом работы является разработка алгоритма проведения прочностных расчетов котлов цистерн и их анализ, то решение дан-

ной задачи целесообразно проводить применительно к той вычислительной технике и программному обеспечению, которым располагает заказчик. В настоящее время ГПО «Уралвагонзавод» располагает интерактивным программным комплексом «КСИА», реализующим метод конечных элементов. Решение задач прочности осуществлялось по стандартной процедуре

МКЭ:

{*}=№ (1)

где = ■ • • /?,,} - вектор-столбец узловых усилий;

- искомая матрица жесткости, которая определяет упругие свойства рассматриваемого конечного элемента; {#} = {Я\ 12 "' Ч«} " вектор-столбец узловых перемещений. Эффективность алгоритма решения задач прочности и точность полученных результатов во многом определяются правильным выбором расчетной схемы, аппроксимирующих ее конечных элементов (КЭ), законов распределения действующих расчетных нагрузок, мест их приложения, определения наиболее нагруженных зон и анализа полученных результатов.

Расчетная схема котла цистерны представлена кольцевыми оболочками вращения, размеры которых определяются конструктивными особенностями и г еометрическими параметрами.

Геометрия котла цистерны может быть разбита на две оболочки:

- цилиндрическая оболочка - развертывающаяся на плоскость поверхность;

- днище - не развертывающаяся на плоскость поверхность (поверхность двоякой кривизны).

С целью более достоверного отображения реальной конструкции, для аппроксимации выбраны плоские КЭ треугольной формы, обладающие мембранной и изгибной жесткостью.

В этой связи, в работе показано получение матриц жесткости (МЖ) конечного элемента треугольной формы для плоского напряженного состояния и для состояния изгиба.

Матрицы жесткости получены, исходя из аппроксимирующих полино-

мов:

(2)

а) для плоского напряженного состояния в виде линейного полинома и{х, у) = + а2х + а3у у(х, у) = а4 + а5х + а6у'

б) для состоягтя изгиба, в виде полного кубического полинома

2 2 3 2 2 3

IV = ах + а2х + аъу + а4х +а5ху + а6у +а7х +а8х у + а9ху +а10у .

(3) "

Поскольку мембранное поведение элемента будет полностью определяться линейными перемещениями его узлов в направлении локальных осей, ориентированных вдоль сторон элемента, а изгибное - перемещениями узлов в направлении нормальной локальной оси и поворотами узлов вокруг локальных осей элемента, ориентированных вдоль сторон элемента, то для описания полного напряженного состояния достаточно ввести в каждом узле по пять степеней свободы - три линейные и две угловые. Однако для удобства перехода от местной системы координат к глобальной необходимо учитывать жесткость фиктивного поворота вокруг нормальной локальной оси, которую в расчетах следует положить равной пулю. Таким образом, МЖ в местной системе координат будет иметь следующую структуру:

г м К Ч ООО ООО 0 0 г м А и 000 000 0 0 у М Л <* 000 000 0 0

00 . 0 00 0 00 0

00 Ксы 0 00 0 00 К с А а 0

00 0 00 0 00 0

00 к м к р 000 000 000 0 0 0 00 к м к и 000 000 000 0 0 0 00 у М л ¡к 000 000 000 0 0 0

00 0 00 0 00 0

00 0 00 г с А а 0 00 0

00 0 00 0 00 0

00 V М •К и 000 000 000 0 0 0 00 к и У 000 000 000 0 0 0 00 Г Я ь кк 000 000 000 0 0 0

00 0 00 0 00 0

00 ксы 0 00 0 00 г с л кк 0

00 0 00 0 00 0

0 000 . 0 00 000 0 00 000 0

где 11 [^-е'1 " матрицы мембранной и изгибной жесткости соот-

ветственно.

Переход из локальной системы координат в глобальную осуществля-

Матрица жесткости всей конструкции получается путем суммирования матриц жесткости конечных элементов:

Выбранный плоский треугольный КЭ нашел самостоятельное применение при расчете оболочек и используется как основа для построения более сложных элементов трех- и четырехугольной формы. Так, применяемый для аппроксимации цилиндрической части оболочки котла четырехугольный КЭ строится из четырех треугольных КЭ.

В третьей главе приведен анализ существующих расчетных схем котлов цистерн. Анализ показал, что любая из расчетных схем старается по возможности наиболее полно отразить основные конструктивные особенности цистерны. При этом каждая из расчетных схем привязывается к тому или иному математическому аппарату.

Для решения любой задачи прочности важным моментом является разработка расчетной схемы и алгоритма расчета. Расчетная схема должна наиболее точно отражать основные конструктивные особенности исследуемого объекта. Формирование любой расчетной схемы конструкции включает в себя разбиение на расчетные фрагменты заданных типов по критериям конструктивной и технологической однородности, областям и характеру приложения факторов внешней среды. Поскольку разрабатываемая расчетная схема будет использоваться как составная часть разрабатываемой методики оценки НДС котлов цистерн, предназначенных для перевозки опасных грузов, с учетом дуг безопасности, то в расчетной схемы была принята половина

ется при помощи матрицы направляющих косинусов [г]:

(5)

А'е

(6)

конструкции котла цистерны, благодаря чему уменьшались размеры модели и соответственно сокращалось машинное время счета.

Так расчетная схема котла цистерны модели 15-144 для перевозки сжиженных газов условно разбивается на семь оболочек вращения: оболочка 1 (эллиптическая часть днища) аппроксимировалась КЭ треугольной формы, а оболочки 2-7 (цилиндрическая часть котла) аппроксимировалась КЭ четырехугольной формы.

Учет действия отброшенной части конструкции котла осуществлялся наложением соответствующих связей. При этом граничные условия накладывались на все узлы, которые лежат в поперечной плоскости симметрии.

Для предотвращения продольных перемещений модели, на лапы котла накладывались закрепления, запрещающие подобный вид перемещений.

Исходные данные для расчетов формировались рядом *.5ЯС файлов, содержащих:

1) геометрические и физические параметры модели с соответствующими закреплениями;

2) внешние нагрузки.

Такой подход позволяет производить быстрые многовариантные расчеты. Определены законы изменения величин н мест приложения эксплуатационных нагрузок.

Для проверки работоспособности и отладки расчетной модели котла цистерны был проведен проверочный расчет на осесимметричную нагрузку -испытательное давление 3 МПа. Анализ результатов численных экспериментов и аналитического решения показал, что погрешность счета составляет 2,7 %.

Проведена оценка НДС котла цистерны по допускаемым напряжениям для I и III режимов нагружения.

Анализ численных экспериментов показал, что наибольшие суммарные напряжения для 1-го режима зарегистрированы: в зоне лежневых опор, где эквивалентные напряжения, возникающие на продольных площадках, со-

ставляют (7э = 142,638 МПа, что составляет 67,9 % от допускаемых напряжений; в зоне лап, где эквивалентные напряжения, возникающие на продольных площадках составили 143,55 ... 160,96 МПа, что составляет 68,3...76,6 % от допускаемых напряжений.

Для Ш-го режима напряжения в данных зонах составляют: зона лежневых опор - 111,34 МПа, что составляет 69,6 % от допускаемых напряжений; в зоне лап - 119,076 ... 132,26 МПа, что составляет 74,4 ... 82,6 % от допускаемых напряжений.

Результаты численных экспериментов были сопоставлены с теоретическими результатами других организаций, а именно: МИИТа (для котла цистерны, имеющей аналогичные геометрические характеристики) и АО «Простор» (для котла цистерны данной модели). Сопоставление теоретических расчетов дает основание заключить о близком их совпадении, правильном выборе расчетной схемы и методики расчета.

Изложена методика оценки НДС дуг безопасности котла цистерны от воздействия нагрузок аварийного режима и приведены результаты теоретических расчетов в сравнении с данными эксперимента при опрокидывании котла цистерны с насыпи

Для решения вопросов, связанных с оценкой НДС котла цистерны при опрокидывании через дуги, а также проектировании дуг безопасности, их расположения и соединения с оболочкой котла цистерны, использовалась конечно-элементная модель котла цистерны, предложенная ранее, с учетом дуг безопасности.

На котле были выделены оболочки 4 и 6, длины которых обусловлены геометрическими размерами подкладок, на которые опираются дуги. Дуги безопасности имитировались балочными КЭ кольцевого сечения. При расчете подобных КЭ учитываются деформации сдвига, косого изгиба, крутильной жесткости, положения центра изгиба и внутреннего растяжения-сжатия, которое может возникнуть при произвольном положении точки сечения, в которой элемент соединяется с моделью.

На рис. 1 приведен фрагмент конечно-элементной сетки оболочки котла цистерны, оборудованного дугами безопасности. Расчетная модель имеет следующие параметры: общее количество элементов - 1388; количество активных узлов - 1269; количество неизвестных - 6230; вычисленная полуширина ленты матрицы - 262; количество групп неизвестных при решении системы - 405; количество подматриц жесткости -7111.

Действие нагрузок аварийного режима моделировалось весом тары и весом перевозимого груза при перевороте на 180°. При проведении численных экспериментов принималось, что котел, так же как и при проведении натурных испытаний, полностью заполнен водой.

На рис. 2 приведены результаты численных экспериментов в виде полей напряжений, возникающих в оболочке котла цистерны в местах соединения ее с дугами безопасности.

Наибольшие напряжегшя возникают в зоне соединения вертикальной стойки с котлом цистерны (т. 2), где эквивалентные напряжения достигают величины 130,5 МПа. Аналогичные напряжения в зонах 1 и 3 составляют 102 и 52,7 МПа в зоне 4 (рис. 2). По периметру подкладки (зона 2), напряжения в оболочке котла цистерны равны 129,5 МПа по оболочке 6 и от 70 МПа до 99,5 МПа - по оболочкам 5 и 7 (рис. 2).

В элементах 1378 и 1379 (рис. 1) дуг безопасности напряжения достигают предела текучести материала, при этом в вертикальной стойке 3 максимальные напряжения равны 95,1 МПа. Возникновение больших по величине напряжений в элементах 1378 и 1379 дуг объясняется податливостью оболочки котла в зоне соединения с вертикальной стойкой.

Расчет дуг безопасности по расчетной схеме, предусматривающей жесткое закрепление концов показывает, что наибольшие напряжения возникают в вертикальной стойке с величиной 125,1 МПа и по 53,2 МПа - в элементах 1378 и 1379.

Цистерна, оборудованная дугами безопасности, груженая водой до полного объема котла была подвергнута специальным испытаниям - сбросу

Фрагмент конечно-элементной сетки оболочки котла цистерны, оборудованной дугами безопасности

1378

1379 2 1

1 - поперечная дуга

2 - продольная дуга 3.-.вертикальная стойка 4 - подкладки

Уь У г, Уз, У 4 - тензоточки

5 } " оболочки

Поля напряжений оболочки котла цистерны в зоне расположения дуг безопасности

А В С

0

Е Г= б н

1

J

к

I.

м

N О Р О К Э

т

-1.00ОЕ + О8 -9.000Е + 07 -8.000Е + 07 -7.000Е + 07 -6.000Е + 07 -5.000Е + 07 -4.000Е + 07 -З.ОО0Е + 07 -2.000 Е + 0 7 -1.000Е + 07 .ОООЕ.+ ОО 1.000Е + 07 2.000Е + 07 3.000Е + 07 4.000Е + 07 5.000Е + 07 6.000 Е + 07 7.000Е+07 8.000Е + 07 9.000 Е + 07

1 80

Рис. 2

котла весом брутто 76 тонн с платформы цистерны с насыпи высотой 11 метров и крутизной откоса около 45°. В процессе испытаний фиксировались напряжения, возникающие в дугах безопасности (У1 и У2) и оболочке котла (Уз и Уд) в зонах соединения с продольными дугами (рис. 1). Результаты были получены для трех оборотов, так как на четвертом обороте котла произошло разрушение дуг безопасности при ударе об утрамбованную грунтовую дорогу. При первых трех оборотах в точке У2 зарегистрированы соответственно напряжения 152 МПа, 235 МПа и 440 МПа. Усилие на этой стойке при первом, втором и третьем переворотах равны: 46,5 тс, 72,3 тс и 135,4 тс. При этом коэффициент динамики будет равен 1,563 - на втором и 1,864 -на третьем переворотах.

Принимая во внимание коэффициент динамики величиной 1,563, расчетные значения напряжений будут иметь следующие значения: в вертикальной стойке дуги 95,1 х 1,563 = 148,6 МПа, а в оболочке котла 130,5 х 1,563 = 204 МПа.

Анализ полученных результатов показывает, что уровень напряжений предела текучести материала для вертикальной стойки дуги может быть достигнут при коэффициенте 3,3, а в оболочке при величине 2,4 (материал дуг и оболочки одинаков).

Исходя из того, что защищаемым объектом является оболочка котла цистерны, то для прочностных расчетов дуг рекомендуется использовать величину коэффициента динамики не выше 2,4.

В четвертой главе рассмотрены и проанализированы четыре варианта конструктивного исполнения средств физической защиты котлов цистерн для перевозки опасных грузов в виде дуг безопасности, а также была дана оценка прочности оболочки котла для различных вариантов конструкций дуг при условии их жесткого соединения с оболочкой котла цистерны. На основании анализа напряженно-деформированного состояния определена наиболее рациональная конструкция дут безопасности, а также рассмотрена совместная

работа дуг и оболочки котла цистерны при различных способах их соединения.

К настоящему времени изготовлено несколько вариантов дуг безопасности, отличающихся конструктивным исполнением, количеством элементов, их расположением, а также способами их соединения с оболочкой котла цистерны. На рис. 3 представлены основные варианты дуг безопасности, реализованные в конструкциях цистерн.

Все варианты дуг изготовлены из трубы 0114 мм с толщиной стенки 10 мм, выполненной из стали 09Г2С с временным пределом прочности 470 МПа и пределом текучести 310 МПа. В расчетных схемах все элементы дут аппроксимируются балочными КЭ кольцевого сечения. При формировании расчетных схем дут учитывался фактор симметричности конструкции.

Так при формировании расчетных схем вариантов № 1 - 3 принималась 1/2 часть конструкции. Вариант № 4 дуг («разрезные» дуги) представляет собой дважды симметричную конструкцию, в связи с этим в качестве расчетной схемы принималась 1/4 часть конструкции.

С целью определения наиболее рационального конструктивного исполнения дуг безопасности, а также для оценки влияния дуг ira НДС котла цистерны проводился прочностной анализ каждой конструкции в отдельности, а затем совместная работа дуг и оболочки.

Для этого проводился ряд численных экспериментов предусматривающих рассмотрение каждого из вариантов дуг безопасности, как самостоятельной конструкции, расположенной на жестком основании.

Анализ полученных результатов численных экспериментов показал, что наиболее жесткой конструкцией дуг безопасности является четвертый вариант.

С точки зрения равнопрочности элементов, конструкции второго и третьего вариантов являются наиболее приемлемыми, гак как соотношение абсолютных величин максимальных к минимальным значениям напряжений является минимальным.

Расчетные схемы вариантов конструктивного исполнения средств физической защиты

Таким образом, при расчете дуг, опирающихся па жесткое (неподатливое) основание, из рассматриваемых вариантов, наиболее приемлемыми являются третий (в силу своей равнопрочпости) и четвертый (в силу своей жесткости и минимального уровня напряжений) варианты дуг.

С целью оценки влияния конструктивных исполнений дуг на НДС котла при перевороте цистерны с насыпи через физическую защиту были проведены численные эксперименты с моделью цистерны, на которую поочередно были установлены все рассматриваемые варианты защиты. За основу был взят котел цистерны модели 15-144 (расчетная схема которого была рассмотрена в главе три). В качестве расчетных нагрузок принимались собственный вес котла и вес перевозимого груза + внутреннее давление 2 МПа. Действующие нагрузки были приложены к котлу цистерны, повернутому на 180°, чем моделировался переворот цистерны. В верхней точке дуги прикладывалась реакция в виде силы, направленной вдоль глобальной оси У модели, тем самым моделировалось взаимодействие дуг безопасности с опорной поверхностью.

Наименьшие напряжения зарегистрированы на оболочке со вторым и третьим вариантом дуг безопасности. Так, для второго варианта уровень напряжений достигает 192 МПа (рис. 4) в точке, находящейся на границе подкладки, и по мере удаления от нее падают до 150 МПа. На самой же подкладке уровень напряжений не превышает 152 МПа.

Анализ эпюр напряжений для третьего варианта показывает, что в отличие от второго варианта, напряжения в зоне подкладок гораздо ниже, и составляют 123 МПа и 97 МПа, по границам подкладок напряжения достигают 148 МПа и 172 МПа.

Для 4-го варианта (наиболее жесткого) отмечается, что, уровень напряжений на оболочке (особенно в зоне контакта дуг с подкладками) гораздо ниже, нежели у других вариантов. Исключением являются границы подкладок, где происходят скачки напряжений до 172 МПа. Это объясняется конструктивным исполнением и расположением на оболочке вертикальных сто-

Эпюры напряжений на продольных и поперечных площадках по оболочке 6 вариантов конструкций дуг

Вариант № 1

а п у СТ22

Вариант № 2

55 \\-18

Вариант № 3

Вариант № 4 СГц СГ22

75

Рис. 4

ек, подкладки которых под действием внешней нагрузки начинают поворачиваться относительно локальных осей элементов и тем самым активизируют крутящие моменты относительно этих осей, которые соответственно и вызывают подобные скачки напряжений. Однако эти напряжения значительно гаже предела текучести материала, из которого непосредственно изготовлен котел цистерны.

Таким образом, из четырех вариантов дуг конструктивные исполнения дуг по схеме № 3 и 4 оказывают наименьшее воздействие на НДС оболочки котла цистерны. Однако исполнение четвертого варианта дуг является наиболее приемлемым, поскольку в силу своих конструктивных особенностей, помимо наименьшего воздействия на оболочку котла цистерны, он отвечает требованиям МПС, заключенных в установке переходной площадки, что повышает удобство обслуживания органов сливо-наливной арматуры.

Данное конструктивное исполнение рекомендовано для установки на котлах цистерн, предназначенных для перевозки опасных грузов.

При исследовании способов крепления дут с оболочкой было выявлено, что ввод шарнирных креплений в узлах «дуга - оболочка» не оказывает существенного влияния на напряженное состояние оболочки котла цистерны. В то же время жесткая заделка в узле «продольный раскос - котел» позволила загрузить данный элемент дуги за счет возникающего изгибающего момента и тем самым снизить значения напряжений в остальных элементах защиты. В целом, способ соединения дуг безопасности с оболочкой котла цистерны должен определяться технологичностью сборки конструкции.

Очевидно, что введение в конструкцию дополнительных устройств в виде щитов, дуг безопасности, ограничителей вертикального перемещения автосцепок, ведет к увеличению металлоемкости. При сравнении с базовым

вариантом цистерны, введение вышеперечисленных устройств, приводит к удорожанию каждой выпускаемой единицы.

В то же время, если средства физической защиты позволят избежать попадания цистерны в аварийную ситуацию, тем самым не усугубят техногенную катастрофу, следует признать, что затраченные средства сполна окупят себя.

Выводы и предложения

1. Анализ аварий и крушений с вагонами-цистернами, предназначенными для перевозки опасных грузов, свидетельствует о том, что для снижения тяжести последствий аварий с цистернами для опасных грузов, связанных с разгерметизацией котла при сходе вагонов с рельсов и опрокидывании с насыпи, необходимо ввести в конструкцию вагона специальные приспособления, предназначенные для защиты котла от нарушения герметичности. Одним из таких приспособлений являются дуги безопасности, установленные в районе горловины люка-лаза со сливо-наливной арматурой.

2. Разработан алгоритм проведения прочностных расчетов конструкций котлов цистерн на нормативные нагрузки. Алгоритм включает в себя:

- выбор расчетной схемы котла с учетом его конструктивных особенностей и типов КЭ, применяемых для аппроксимации;

- определешге законов изменения величин и мест приложения эксплуатационных нагрузок;

- математический аппарат и средства его реализации;

- проведение численных экспериментов и анализ полученных результатов.

Разработанный алгоритм передан ГПО «Уралвагонзавод» и используется при проектировании цистерн.

3. Разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния котла цистерн с дугами безопасности, позволяющая решать вопросы

выбора конструктивных вариантов исполнения дуг безопасности, их размещения на котле цистерны и способы их соединения с оболочкой котла.

4. Достоверность результатов расчетов на нагрузки аварийных режимов подтверждена результатами натурного эксперимента по сбросу котла цистерны с высокой насыпи. В результате натурного эксперимента зафиксированы напряжения в оболочке котла и усилия в элементах дуги. Расхождение результатов численных и натурных экспериментов в среднем составляют 16 %.

5. При проектировании новых конструкций цистерн с дугами безопасности, в частности, при их расчете, условие опрокидывания котла цистерны следует учитывать путем увеличения статической нагрузки в 2,4 раза (кА = 2,4).

6. На основе анализа выполненных расчетов конструкций дуг безопасности, в качестве типовой конструкции рекомендуется вариант «разрезных» ДУГ.

Способ соединения дуг с оболочкой котла не оказывает существенного влияния на напряженно-деформированное состояние котла цистерны, поэтому выбор способа соединения, определяется технологичностью сборки конструкций и возможной заменой после аварийной ситуации.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах

1. Черепов О. В. Система контроля за заполнением цистерны, предназна-четюй для транспортировки сжиженных газов //Сб. науч. тр. УрГАПС. -1994. - Вып. 1(83): Актуальные проблемы безопасности на железнодорожном транспорте. - С. 52-58.

2. Черепов О. В. Обоснование и выбор расчетной схемы котла цистерны для перевозки опасных грузов // Фундаментальные и прикладные исследова-

ния - транспорту: Тезисы докладов. Часть 1./ УрГАПС- Екатеринбург, 1995. - С. 82-83.

3. Смольянинов А. В., Филиппов В. Н., Черепов О. В. Напряженно-деформированное состояние дуг безопасности котлов цистерн //Сб. Науч. тр. / УрГАПС. - 1996. - Вып. 4(86): Повышение надежности, совершенствования ремонта и технического обслуживания вагонов. - С. 49-55

4. Черепов О. В. Консгрукции дуг безопасности и их влияние на прочность котла цистерны // Сб .науч. тр./ УрГАПС. - 1996. - Вып. 4 (86): Повышение надежности, совершенствование ремонта и технического обслуживания вагонов. -С. 115-121.

5. Черепов О. В. Влияние способов крепления дуг безопасности на напряженно-деформированное состояние котла цистерны //Сб. науч. тр./ УрГАПС. - 1998. - Вып. 9 (91): Перспективы и состояние автотормозов подвижного состава. - С. 114-119.

6. Черепов О. В. Анализ напряженно-деформированного состояния котла цистерны для перевозки сжиженных газов с дугами безопасности // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра. Тезисы докладов юбилейной науч.-техн. конференции. Часть 1. / УрГАПС. - Екатеринбург, 1998. - С. 31.

ЧЕРЕПОВ ОЛЕГ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДУГ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Сдано в набор:.2-Н-Л.Ж Формат 60x84 1/16 Заказ: ..№................

Подписано к печати:.2М-М-М. Объем 1,5 п. л. Тираж 100 экз.

Типография УрГАПС,

620034, г. Екатеринбург, Колмогорова, 66

А! " '

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

ЧЕРЕПОВ ОЛЕГ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

УДК 629.463.32/.36:62-229.213:629.4.045

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДУГ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ

ТРАНСПОРТИРОВКИ ОПАСНЫХ ГРУЗОВ............................... 9

1.1. Анализ аварийных ситуаций................................................ 9

1.2. Конструктивные решения по повышению безопасности транспортировки опасных грузов........................................... 16

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ........................................... 26

2.1. Обоснование и выбор конечных элементов для идеализации котла цистерны......................................................................... 26

2.2. Построение разрешающих уравнений метода конечных элементов

' на основе принципа возможных перемещений.......................... 39

2.3. Определение матрицы жесткости плоского конечного элемента треугольной формы............................................................ 49

3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДУГ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН............ 75

3.1. Выбор и обоснование расчетной схемы котла цистерны.............. 75

3.2. Формирование нагрузок, действующих на котел цистерны, и схемы их приложения......................................................... 85

3.3. Результаты расчета котла на действующие нагрузки и сопоставление их с данными теоретических исследований .......... 96

3.4. Напряженно-деформированное состояние дуг безопасности котлов цистерн.................................................................. 115

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДУГ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН...................................... 129

4.1. Варианты конструктивного исполнения дуг безопасности и их

расчетные схемы............................................................... 129

4.2. Анализ напряженно-деформированного состояния конструкций

дуг безопасности................................................................................................................................135

4.3. Оценка влияния конструкций дуг и способов их крепления на напряженно-деформированное состояние котла цистерны......................139

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ..........................................................................................................149

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..........................................................151

ВВЕДЕНИЕ

В Советском Союзе грузовые вагоны выпускали семь заводов России и четыре завода Украины. Суммарная расчетная мощность этих одиннадцати заводов на 1 января 1991 года составляла 73,12 тыс. единиц в год, из которых на долю России приходилось 48,5 %, а на Украину 51,5 %. При этом действовала широкая внутриотраслевая кооперация вагоностроительных заводов и сложившаяся система поставки комплектующих частей, полуфабрикатов и материалов /1/.

После распада СССР, как единого государства, на отдельные (независимые) республики, в России не осталось предприятий, специализирующихся на выпуске многих разновидностей грузовых вагонов (вагонов-цистерн для перевозки нефтяных грузов, кислот, ядохимикатов, сжиженных газов и других)/!/.

' Поскольку до 1992 года все научные исследования, посвященные методикам расчетов котлов цистерн были целенаправленны на конкретные предприятия (как правило, ПО «Азовмаш») и целиком передавались им, то в итоге оказалось, что Российские вагоностроительные заводы, приступившие к изготовлению цистерн, не имеют ни технической, ни методической базы, позволяющей производить прочностные расчеты котлов с последующей оценкой напряженно-деформированного состояния.

В настоящее время крупнейший вагоностроительный завод России -ГПО «Уралвагонзавод» выпускает цистерны для перевозки широкой номенклатуры грузов: нефтеналивные, газовые, кислотные и другие.

В то же время конструкторское бюро по вагоностроению не располагает необходимыми методиками проведения прочностных расчетов котлов цистерн. Так, первые котлы цистерн для перевозки сжиженных газов были рассчитаны и поставлены заводу СП «Простор».

В связи с этим, с момента начала проектирования цистерн на ГПО «Уралвагонзавод» было принято решение об оказании помощи со стороны

кафедры «Вагоны» Уральской академии путей сообщения в разработке соответствующих методик расчетов котлов цистерн и их элементов.

Опираясь на технические средства вычислительной техники, на программное обеспечение, которым в настоящее время располагает предприятие, и на опыт накопленный в процессе создания вагонной техники, а также на нормативные документы и акты, в данной работе была поставлена задача, целью которой является разработка расчетных схем, теоретических аспектов расчета оболочек применительно к последним, и выполнение расчетов конкретных объектов с целью создания теоретической и расчетной базы расчета котлов цистерн и оценки их напряженно-деформированного состояния применительно к условиям нового производства.

Полученные результаты в равной степени пригодны как для расчета котлов цистерн для перевозки нефтепродуктов, так и для расчетов котлов для перевозки опасных грузов (в данном случае - сжиженных газов).

Перевозка опасных грузов связана со значительным риском при по-грузо-разгрузочных операциях и транспортировке.

Повышение уровня транспортных технологий связано с защитой условий жизни населения, проживающего вдоль железнодорожных линий, от вредных и опасных производственных факторов, которые сопутствуют транспортным технологиям.

Нарушения, связанные с отказом техническим систем или неправильными действиями человека-оператора в поездной и маневровой работе на железнодорожном транспорте, могут приводить к крушениям и другим нарушениям в работе, которые, в свою очередь, могут приводить к техногенным катастрофам экологического, социального и экономического характера.

Ряд крупных крушений и аварий, имевших место на железнодорожном транспорте в последние годы, послужили серьезным предупреждением для принятия неотложных мер по обеспечению безопасности движения при перевозке опасных грузов.

Решение вопросов о введении в конструкцию цистерны средств физической защиты требует предварительных теоретических исследований по оценке эффективности действия и прочности конструкции котла в целом, и элементов физической защиты в частности.

Основная задача при этом заключается в определении таких вариантов конструктивных решений, которые позволили бы снизить уровень силовых воздействий на оболочку котла, вызванных аварийными режимами.

Для решения данной задачи необходимо разработать методику расчета и оценки напряженно-деформированного состояния средств физической защиты и оболочки котла (как защищаемого объекта), которая позволит решать основные вопросы, возникающие при разработке конструкций защиты.

В связи с вышеизложенным задача исследования напряженно-деформированного состояния котла цистерны для перевозки опасных грузов и его средств физической защиты при аварийных режимах и в последующем, выбор конструкции дуг безопасности и способов их соединения с котлом является актуальной.

Целью настоящей работы является выбор и обоснование конструкций дуг безопасности, установленных на котлах цистерн для перевозки опасных грузов, на основании анализа данных численных экспериментов по исследованию напряженно-деформированного состояния различных конструктивных вариантов и натурных экспериментов. В плане общей постановки задачи в работе решался ряд вопросов:

1) разработка расчетных схем и методики проведения прочностных расчетов с целью создания теоретической и расчетной базы проектирования котлов цистерн применительно к условиям производства на ГПО «Уралвагонзавод»;

2) разработка методики расчета, анализа и выбора средств физической защиты;

3) исследование влияния на напряженно-деформированное состояние оболочки котла цистерны различных конструктивных исполнений защиты и способов ее крепления.

Научная новизна работы состоит в том, что :

- разработана и реализована на ПЭВМ конечно-элементная модель и алгоритм проведения расчета котла цистерны предназначенной для перевозки углеводородных газов применительно к ГПО «Уралва-гонзавод»;

разработана методика и проведен многовариантный анализ напряженно-деформированного состояния котла цистерны и дуг безопасности в зависимости от их конструктивного исполнения;

- определены наиболее рациональные конструктивные исполнения дуг безопасности, с точки зрения минимального воздействия на оболочку котла цистерны;

' - исследовано влияние способов крепления дуг безопасности на напряженно-деформированное состояние оболочки котла цистерны. Практическая ценность работы:

1. Диссертационная работа соответствует основным направлениям научных исследований МПС и других организаций по повышению безопасности перевозок опасных грузов, являясь частью Федеральной программы «Разработка и производство в России грузового подвижного состава нового поколения».

2. Разработанная конечно-элементная модель и алгоритм проведения прочностных расчетов котла цистерны позволяет с высокой степенью точности выполнять инженерные расчеты на базе программного комплекса «18С11А» применительно к условиям производства на ГПО «Уралвагонза-вод».

3. Разработанная методика анализа напряженно-деформированного состояния котла цистерны и дуг безопасности при аварийном режиме нагруже-ния позволяет решать вопросы по разработке конструкций дуг, их разме-

щению на котле цистерны, выбору способов соединения с оболочкой котла и другие вопросы возникающие при проектировании цистерн для перевозки опасных грузов. 4. Конструктивные проработки дуг безопасности в значительной мере нашли свое отражение в конструкторско-технологической документации при разработке цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газов, моделей: 908Р (производства республика Польша), 15-144 (производства ГПО «Уралвагонзавод») и 15-200 (производства АО «Рузхиммаш») и других моделей цистерн предназначенных для перевозки опасных грузов.

В заключении считаю необходимым, выразить искреннюю благодарность и глубокую признательность научному руководителю профессору А. В. Смольянинову, профессору В. Н. Филиппову, профессору В. А. Ивашову, а также сотрудникам кафедры «Вагоны» УрГАПС и научно-производственного предприятия «Мониторвагонтранс» за содействие и внимание к моей работе, за консультации и обсуждение результатов исследований, представленных в диссертации.

- 91. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ОПАСНЫХ ГРУЗОВ

1.1. Анализ аварийных ситуаций

Перевозка опасных грузов необходима для нормального функционирования экономики любой страны, поскольку существует необходимость доставки сырья производящим предприятиям и конечной продукции в районы ее потребления. Развитие нашей цивилизации приводит к тому, что вредных и опасных веществ становится все больше. Опасные грузы составляют ныне едва ли четверть всего объема перевозок по железным дорогам. Они имеются практически в каждом движущемся составе /2/. Однако необходимо иметь в виду, что перевозка опасных грузов связана со значительным риском при по-грузо-разгрузочных операциях и транспортировке.

За последние годы Министерство путей сообщения, производственные объединения, связанные с производство вагонной техники, институты и другие предприятия накопили богатый опыт создания и безопасной эксплуатации железнодорожных цистерн. В зависимости от особенностей, вагоны-цистерны проектируются, изготавливаются, в соответствии с действующими нормативными документами. Основными, из которых являются: ГОСТы, системы ОСТов и Правил проектирования МПС, «Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)», документы Гостехнадзора РФ («Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», «Правила безопасности для производства, хранения и транспортировки хлора. ПБХ-83», «Типовая инструкция по безопасной эксплуатации железнодорожных цистерн для перевозки жидкого аммиака» и др.), а также требования, предъявляемые заказчиками. Выполнение этих нормативных документов на

всех уровнях должно обеспечить безопасность эксплуатации цистерн и обслуживающего персонала.

Ряд крупных крушений и аварий, имевших место на железнодорожном транспорте в последние годы, послужил серьезным предупреждением для принятия неотложных мер по обеспечению безопасности движения при перевозке опасных грузов 13/. Попадание вагонов-цистерн с опасными грузами в аварийные ситуации усугубляет нарушение безопасности и приводит к тяжелым последствиям. Крушения и аварии, в которые попадают цистерны с опасными грузами, наблюдаются на всех железных дорогах мира и редко обходятся без последствий, связанных с человеческими жертвами, загрязнением окружающей среды и значительными материальными затратами по ликвидации последствий аварий /4, 5, 6, 7, 8/.

С целью обеспечения безопасности перевозки опасных грузов, регулирования правовых отношений рядом международных организаций, в том числе ООН, ОСЖД и другими, разработаны рекомендации и соглашения, регламентирующие перевозку и правовые отношения /9, 10, 11/. Данные документы постоянно корректируются и совершенствуются, отвечая требованиям сложившихся обстоятельств в перевозках опасных грузов.

Основными документами, регламентирующими транспортировку опасных грузов по железным дорогам страны являются ГОСТы, «Грузы опасные. Классификация и маркировка» «Правила перевозки грузов», /12, 13, 14, 15/. Значительный вклад в развитие этих документов и их соответствие международным стандартам внесли ученые и специалисты ВНИИЖТа, МГУПСа (МИИТа), СГАПСа (НИЖТа). Были разработаны новые документы - это «Правила безопасности и порядок ликвидации последствий аварийных ситуаций с опасными грузами при перевозке их по железным дорогам", "Правила перевозок радиоактивных веществ» /15, 16/. Обеспечить абсолютную надежность перевозок опасных грузов невозможно, поэтому во всех документах заложен основной принцип: чем опасней груз, тем строже правила обеспечения безопасности.

Несмотря на значительные усилия, затрачиваемые на обеспечение безопасной перевозки опасных грузов, имеются довольно частые случаи аварий, приводящие к утрате груза, транспортных средств и сооружений, загрязнению окружающей среды, причиняющие ущерб здоровью людей, и приводящие к колоссальным материальным потерям.

Среди таких аварийных ситуаций можно назвать случаи, произошедшие в Свердловске, Арзамасе, Уфе, Сызрани, Чупе, Мге.

Опубликованные за рубежом результаты исследований крупных катастроф, связанных с транспортировкой опасных грузов, произошедших с 1974 по 1995 годы, показывает, что налицо рост аварийных ситуаций с человеческими жертвами.

Так, во Франции ежегодно происходит от 200 до 300, а в Германии от 400 до 700 несчастных случаев, связанных с транспортировкой опасных грузов, из которых до 36 % происходит на железнодорожном транспорте /17/.

•Большой объем перевозок опасных грузов, перевозимых ежегодно в США, дает основание опасаться риска аварий и нанесения ущерба окружающей среде. По этой причине правительственные органы США стараются регулировать транспортировку опасных грузов и контролировать их утечки. По опубликованным материалам, количество происшествий и аварий возросло с 6000 в 1985 году до 16092 в 1994 году. Причем на железнодорожный транспорт приходится 1157 аварий и происшествий. При этом 52 случая - по причине схода вагонов с рельс. Общая сумма убытков по вине железнодорожного транспорта составила 18673000 долларов США /5/.

При анализе аварийных ситуаций, связанных с перевозкой опасных грузов по железным дорогам, следует учитывать такие факторы, как необходимость эвакуации людей из зоны аварии, возможность возникновения очагов заражения на местности, отрицательно влияющих на окружающую среду. Так, за 1994 год в США по причине аварий на железнодорожном транспорте, связанных с перевозкой опасных грузов было произведена 31 эвакуация людей, при этом было эвакуировано 10015 человек. Во время железнодорожной

аварии в Торонто (Канада, 1979 год) произошла утечка большего количества хлора, в связи с этим пришлось эвакуировать 250000 человек. При крушении поезда, перевозившего фосфорную кислоту, в 1986 году в США было эвакуировано 40000 жителей г. Майямисбурга.

На данный момент положение с обеспечением безопасности при перевозках опасных грузов железнодорожным транспортом остается крайне острым. В большинстве случаев острота положения кроется в нарушениях правил перевозк�