Создан стационарный амортизатор
При наезде на тупиковую призму локомотивная бригада и пассажиры будут надежно защищены
Одна из аварийных ситуаций в эксплуатации — наезд на тупиковую призму. Чаще всего подобное происходит во время прибытия на станцию пассажирских поездов и электропоездов. При этом наибольшей опасности подвергаются локомотивная бригада и пассажиры головных
вагонов.
Поэтому в конце 1999 г. на Московской дороге при-ступили к созданию специального защитного устройства, устанавливаемого на тупиковой призме, и обеспечивающего снижение силы удара и, соответственно, возникающего при этом ускорения. В ходе работ были определены режимы и условия аварийных ситуаций, защита от которых должна обеспечиваться таким устройством. Кроме того, установили также критерии обеспечения безопасности пассажиров и локомотивной бригады, виды внешних факторов по степени их воздействия на человека и требования, которым должно отвечать защитное устройство.
Напомним читателям, что при наезде на тупиковую призму кинетическая энергия поезда расходуется на сжатие поглощающих аппаратов автосцепки и на упругую деформацию вагонов. Если воспринятая энергия меньше кинетической энергии поезда (при значительной скорости наезда), то непогашенная энергия может вызвать сход экипажей с рельсов, повреждение кузова и внутреннего оборудования локомотива и вагонов. Но даже при сравнительно невысоких скоростях наезда из-за большой продольной жесткости кузова сила удара может достигать уровня, вызывающего травмы пассажиров.
Поэтому энергоемкость защитного устройства (количество энергии, поглощенной им при срабатывании на полный ход) должна быть равна наиболее вероятному значению кинетической энергии поезда за вычетом энергии, воспринимаемой поглощающими аппаратами автосцепки и конструкцией кузова (при малых силах его упругой деформации). За расчетный, наиболее вероятный случай, был принят наезд на тупиковую призму двенадцативагонного электропоезда ЭР2Т со скоростью 10 км/ч.
Важным параметром защитного устройства является также усилие его срабатывания, определяющее ускорение в наехавшем на тупиковую призму поезде (особенно в его головных экипажах). По результатам ранее проведенных исследований во ВНИИЖТе установили, что предельный уровень ударного ускорения, действующего вдоль оси пути и не вызывающего значительного травматизма пассажиров и бригады, составляет 30 м/с2. Соответственно, максимальная продольная сила, действующая на головной вагон электропоезда массой тары около 50 т, не должна превышать 150 тс.
Энергия, которая должна быть воспринята защитным устройством при условии непревышения указанной силы, в расчетном случае составляет около 2200 кДж. Для поглощения такой энергии требуется не менее 15 наиболее энергоемких на сегодняшний день эластомерных поглощающих аппаратов, установленных последовательно. Учитывая их высокую стоимость, а также крайне редкое ожидаемое срабатывание (только в аварийной ситуации на пути, где установлено устройство), применение высокоэнергоемких поглощающих аппаратов автосцепки в качестве защитного устройства тупиковой призмы абсолютно непригодно.
С учетом перечисленных условий был создан недорогой стационарный высокоэнергоемкий амортизатор разового действия для установки на тупиковую призму. Его совместно разработали специалисты ЗАО «Ресурс» (г. Санкт-Петербург) и ВНИИЖТа.
Оно представляет собой закрепленную на тупиковой призме опорную плиту с фильерой (стальным кольцом, выполненным из закаленной стали). Ее внутренняя поверхность имеет коническую форму. В фильеру запрессован рабочий элемент, выполненный в виде незакаленной стальной трубы (более мягкой, чем она сама) с конической заходной фаской. Наружный диаметр трубы больше, чем внутренний диаметр фильеры.
Поэтому при приложении сжимающей нагрузки к трубе она перемещается через фильеру, подвергаясь при этом пластической деформации. Усилие продавливания трубы меняется незначительно, обеспечивая максимально возможную в таких условиях энергоемкость. Чтобы обеспечить перемещение трубы под действием ударной нагрузки, в тупиковой призме за опорной плитой сделано отверстие.
Внутри трубы устанавливается корпус типовой автосцепки СА-3, хвостовик которой упирается в днище трубы. Таким образом, действующая на корпус ударная сжимающая нагрузка преобразуется в растягивающую и не вызывает потери устойчивости рабочего элемента — трубы.
Усилие срабатывания защитного устройства определяется множеством факторов — толщиной стенки рабочего элемента (трубы), радиальным натягом (разностью между радиусами фильеры и трубы), углом коничности фильеры, скоростью продавливания трубы через фильеру (волочения), длины трубы от ее днища до зоны контакта с фильерой и т.д. Учитывая их разнообразие, а также отсутствие надежных методов расчета усилия при волочении, параметры элементов защитного устройства определяли не только теоретически, но и по результатам ударных испытаний опытных образцов.
Еще один важный показатель, определяющий выбор параметров защитного устройства, — его максимальная долговечность и стабильность силовой характеристики при уменьшении радиального натяга в случае появления ржавчины.
л-^пытный образец защитного устройства с выбраненными параметрами был установлен на тупиковую призму одного из путей Ярославского вокзала г. Москвы (см. снимок). Технология работ незначительно отличалась от проводимой на других путях той же станции при установке автосцепки с типовым поглощающим аппаратом.
Расчетный срок службы защитного устройства составляет не менее 30 лет. В течение данного срока силовые и энергетические показатели изменяются не более чем на 5 % от паспортных значений. В этот период защитное устройство должно обеспечивать условно безопасный уровень продольных ускорений при наезде на тупиковую призму электропоездов со скоростью до 10 км/ч, а пассажирских поездов — до 1... 9 км/ч (в зависимости от составности поезда).
Обслуживание устройств состоит из ежегодного периодического наружного осмотра, а также осмотра устройства после срабатывания. При периодическом осмотре проверяют:
"У сохранность защитного покрытия (краски) и отсутствие ржавчины; при повреждении защитного покрытия все наружные поверхности устройства окрашивают;
'•f нет ли провисания устройства. В этом случае затягивают крепежные болты корпуса (дополнительная опора в консольной части устройства, показанная на снимке, требуется лишь при монтаже устройства);
отсутствие деформации (срабатывания устройства).
Если произошло срабатывание, то устройство осматривают только после зарегистрированного случая наезда поезда на тупиковую призму. При этом измеряют выход трубы из фильеры (остаточный ход устройства). В случаях наезда с низкой скоростью и незначительного срабатывания защитного устройства переустанавливать амортизатор не требуется. Однако выполняют неплановый осмотр, подобный периодическому.
Если остаточный ход значительно меньше исходного, защитное устройство снимают с тупиковой призмы. Корпус автосцепки открепляют, а корпус защитного устройства с фильерой и рабочим элементом (трубой) отправляют на ремонтное предприятие. Оно должно быть оснащено прессом с усилием не менее 150 тс и технологическим устройством для распрессовки трубы из фильеры. Распрессовка производится в направлении, обратном рабочей деформации амортизатора. После этого на том же прессе запрессовывают новый рабочий элемент и записывают диаграмму запрессовки. Собирают защитное устройство в обратном порядке.
Оборудование защитными устройствами тупиковых путей вокзалов не требует значительных капитальных вложений. Оно существенно повысит безопасность пассажиров и локомотивных бригад в случае аварийного наезда.
Кандидаты технических наук В.И. БЕЛЯЕВ, Д.А. СТУПИН, ВНИИЖТ,
инженеры В.А. МАЛАФЕЕВ, ВНИИТрансмаш,
А.Ф. КОРНЕТОВ, начальник технического отдела ЦТ МПС
23.06.2011, 07:38
Почта
