Ежегодно на железных дорогах России происходят случаи аварийных соударений пассажирских поездов с препятствиями на пути. По статистике, наиболее часто такими препятствиями являются автомобили на железнодорожном переезде, проезжающие его на запрещающее показание светофора или остановившиеся вследствие неисправности. Подобные случаи отражают до 90 % всех случаев аварийных соударений на отечественном железнодорожном транспорте.
В зависимости от характера развития аварийной ситуации железнодорожный подвижной состав получает различные повреждения – от незначительных пластических деформаций, не влияющих на общую несущую способность, до разрушения с необходимостью исключения подвижного состава из инвентарного парка. Проведенные исследования [1–7] показывают, что наибольшие динамические усилия воздействуют на локомотив, воспринимающий наибольшую часть кинетической энергии соударения.
В целях обеспечения безопасности локомотивной бригады при аварийных соударениях поездов с препятствиями ОАО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» и ОАО «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» по инициативе ОАО «Российские железных дороги» разработан и принят межгосударственный стандарт ГОСТ 32410-2013 «Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перевозок. Технические требования и методы контроля» [8], регламентирующий пассивную безопасность отечественного пассажирского железнодорожного подвижного состава. Данный стандарт определяет наиболее вероятные сценарии развития аварийной ситуации при соударении подвижного состава с конструкционной скоростью не более 160 км/ч: сценарий 1 – аварийное столкновение на железнодорожном переезде с автомобилем (или другой машиной) массой 10 т со скоростью 72 км/ч (рис. 1); сценарий 2 – аварийное столкновение с грузовым вагоном массой 80 т со скоростью 36 км/ч (рис. 2).
В сценарии столкновения локомотив участвует как самостоятельная единица подвижного состава, а также в эталонном составе поезда из сцепленных локомотива и одного жесткого вагона массой 80 т с установленным автосцепным устройством по ГОСТ 3475, контуром зацепления по ГОСТ 21447, поглощающим аппаратом класса Т1 энергоемкостью 70 кДж при полном ударном сжатии 120 мм. Термин «жесткий вагон» обозначает расчетную модель вагона, рассматриваемую как абсолютно твердое тело, деформациями которого при расчетном анализе процессов аварийного столкновения пренебрегают [8].