Немного о конструкциях вагонов

Основное назначение вагонного хозяйства сети железных дорог — содержать вагоны в исправности, своевременно их ремонтировать и обслуживать в эксплуатации. Неисчислимое «семейство» вагонов железнодорожники подразделяют на две большие группы: грузовые и пассажирские. Названия групп сами говорят о назначении вагонов и в дополнительной расшифровке не нуждаются.

Грузовые вагоны имеются трех основных разновидностей: универсальные (крытые, полувагоны, платформы и цистерны); специализированные (для перевозки зерна, цемента, автомобилей, агломерата, сажи, щепы, окатышей и т. п.); изотермические (рефрижераторные и ледники).

Пассажирские вагоны бывают мягкие, жесткие купейные с кондиционированием воздуха или принудительной вентиляцией, некупейные, межобластного сообщения с местами для сидения (для перевозки пассажиров на расстоянии до 700 км), международного сообщения, вагоны-рестораны. К пассажирским относятся также вагоны почтовые, багажные и специального назначения (клубы, врачебные, электростанции и др.).

Разнообразие типов и конструкций грузовых вагонов обусловлено разнородностью перевозимых в них грузов. Однако каждый вагон состоит из следующих основных узлов:

кузова, рамы, унифицированных ходовых частей, авто-сцепных устройств и тормоза.

Кузов предназначен для размещения перевозимого груза. Состоит он из боковых и торцовых стен или бортов, пола и крыши (для закрытых кузовов). Рама вагона выполнена из жестко соединенных между собой продольных и поперечных балок и является основанием кузова, а во многих современных конструкциях вместе с металлическим кузовом образует единую несущую часть.

На раме любого вагона размещены автосцепные устройства, тормозное оборудование и узлы соединения кузова с ходовыми частями.

Ходовые части (к ним относятся стальные литые детали рам тележек, колесные пары, буксы и рессорное подвешивание) необходимы вагону для перемещения по рельсам с расчетной скоростью, заданной плавностью хода и минимальным сопротивлением движению. Ходовые части вагона объединены в самостоятельные узлы — тележки.

В зависимости от числа колесных пар тележки бывают двух- и четырехосные.

Автосцепные устройства предназначены для автоматического сцепления вагонов между собой и с локомотивом, а также для передачи и смягчения действия продольных усилий от локомотива к вагону и от одного вагона к другому. Современное автосцепное устройство состоит из автосцепки и поглощающего аппарата, которые размещаются с каждой торцовой стороны любого вагона.

Тормозное оборудование служит для замедления движения или полной остановки поезда и удерживания его на месте. Все грузовые вагоны дорог СССР оборудованы пневматическим, а пассажирские — электропневматическим, автоматически действующим тормозом; на некоторых грузовых вагонах и на всех пассажирских дополнительно установлены ручные приводы к тормозу.

Познакомимся теперь с конструктивными особенностями наиболее распространенных типов грузовых вагонов

Полувагоны предназначены в основном для перевозки сыпучих грузов, загружаемых сверху, поэтому отличаются от вагонов других типов отсутствием крыши. Полувагон часто называют универсальным, так как в нем можно возить не только различные насыпные грузы (каменный уголь, кокс, руду, песок и т. д.), но и сельскохозяйственные машины, бревна, пиломатериалы и различные металлоконструкции, не нуждающиеся в защите от дождя и снега. А полувагоном его называют, вероятно, потому, что без крыши да еще с уменьшенными по высоте боковыми стенами он действительно похож на половину вагона. Это нужно воспринимать как иронию судьбы, ибо именно на плечи таких вагонов возложена основная доля перевозок грузов. И в общем вагонном парке число полувагонов больше, чем платформ или цистерн, или крытых вагонов.

Для ускорения выгрузки сыпучих грузов пол у большинства полувагонов сплошь состоит из люков, закрытых откидными крышками. Вместе с тем конструкция кузова полувагона позволяет разгружать его путем опрокидывания на специальных вагоноопрокидывателях, которые имеются на крупных металлургических предприятиях, принимающих большое количество насыпных грузов — руды, угля.

Современные полувагоны сделаны целиком из металла, в буксах колесных пар их тележек смонтированы роликовые подшипники.

На дорогах СССР эксплуатируются в основном два типа полувагонов: четырехосные грузоподъемностью до 70 т и восьмиосные — 125 т.

Грузы, которые необходимо защищать от влияния атмосферных осадков и от возможной утраты в пути следования, перевозят в крытых вагонах грузоподъемностью до 70 т. В этих же вагонах перевозят зерно насыпью. Современный крытый вагон представляет собой цельнометаллическую конструкцию с широкими дверями и загрузочными люками для зерна в боковых стенах. Деревянным у такого вагона делается только настил пола, да и тот в дверном проеме покрыт стальным рифленым листом. Внутри вагона установлены приспособления (так называемое несъемное оборудование), используемые в случаях массовых перевозок людей или животных (лошадей, крупного рогатого скота), а также для крепления груза.

Хлеб является народным достоянием. В него вложен труд миллионов людей, поэтому обеспечить перевозку зерна без потерь и порчи — святой долг железнодорожников. Для этой цели отечественная вагоностроительная промышленность и заводы Румынии поставляют транспорту специализированные вагоны-зерновозы. Кузов зерновоза состоит из трех бункеров, каждый из которых представляет собой опрокинутую основанием вверх пирамиду. Зерно загружается через люки сверху, а выгружается самотеком снизу. В этих вагонах можно перевозить и некоторые другие виды сыпучих пищевых грузов, например, различные крупы. Чтобы бункера не разрушались от коррозии, их изготовляют из легированной стали или покрывают внутри полимером, стойким к истиранию.

У платформы вместо стен имеются невысокие откидные борта. Настил пола дощатый. Для закрепления грузов вдоль платформы размещены специальные устройства, а при перевозке лесоматериалов и других длинномерных грузов используются специальные скобы. Металлические борта снабжены клиновыми запорами. Раньше платформы строили с деревянными бортами.

Перевозить жидкие наливные грузы можно только в специальных вагонах-цистернах, которые бывают четырех-и восьмиосные и подразделяются на универсальные (для широкого перечня нефтепродуктов) и специализированные.

Четырехосная универсальная цистерна состоит из котла, рамы и ходовых частей. Цилиндрическая часть котла сварена из пяти продольных стальных листов толщиной 8—11 мм. Сферические днища выштампованы из листа толщиной 10 мм. Наливают нефтепродукты через колпак, размещен-

Жидкие грузы перевозят в цистернах ный наверху котла, а сливают через специальное устройство в нижней части Особенностью восьмиосной цистерны является ее большая вместимость — до 140 м3 В эксплуатации такая цистерна экономична и поэтому она принята как типовая на перспективу

Не менее своеобразным грузом является цемент Он сыпуч и в то же время легко слеживается, боится влаги От небольшого ветерка куча цемента может моментально превратиться в облако пыли Перевозка такого груза в обычных крытых вагонах даже в таре сопряжена с многими трудностями, поэтому для него созданы специальные цистерны и вагоны-цементовозы

Цистерна для перевозки цемента отличается от нефтебензиновой прежде всего устройством котла, оборудованного системой автоматической разгрузки Принцип работы такой системы основан на продувании сжатого воздуха сквозь толщу груза. При этом образуется цементно-воздушная взвесь, сама «вытекающая» из котла Для осмотра, ремонта и очистки внутренних разгрузочных устройств в котле пре дусмотрены люки-лазы. Кроме того, есть люки с быстросъемными крышками для выпуска излишков воздуха при работе системы пневматической разгрузки и визуального контроля за уровнем наполнения котла при загрузке. Управляют процессом выгрузки со специального пульта, расположенного в небольшом ящике под рамой вагона. Вагон-цементовоз отличается от вагона-зерновоза лишь меньшим числом бункеров и их размерами.

С увеличением производства в стране легковых автомобилей появилась необходимость в специальных вагонах для их перевозки по железным дорогам. Автомобили — груз своеобразный, на обыкновенной платформе их можно уместить всего несколько штук, при этом грузоподъемность вагона полностью не используется. И не случайно появилась идея возить их в два этажа. Так были созданы два типа специализированных вагонов для перевозки автомобилей — крытый и двухъярусная платформа

Двухярусная платформа предназначена для перевозки легковых автомобилей

Крытый вагон внешне чем-то напоминает пассажирский, но без окон и входных дверей. Одна торцовая стена закрывается воротами, через которые выдвигается наружу специальной лебедкой двухъярусная ферма. На нее-то своим ходом и заезжают легковые автомобили. После закрепления их на месте ферма механически вкатывается в вагон. Такой способ перевозки позволяет уберечь автомобили от загрязнения и случайных повреждений.

Однако эти вагоны стоят дорого, поэтому на смену им начали поставлять платформы, на которых автомобили устанавливают в два этажа. Грузятся они также самоходом. От смещения каждую машину закрепляют специальными колодками. Перевозка на таких платформах каких-либо других грузов не предусмотрена.

Вагоностроителями создан вариант двухъярусной платформы, которая с боковых сторон закрыта прочной мелкой решеткой. Это оградит перевозимые автомобили от случайных повреждений и будет препятствовать проникновению на платформу посторонних людей.

Среди вагонов, предназначенных для перевозки пищевых продуктов, имеются цистерны для молока, вагон для перевозки живой рыбы и др.

Котел молочной цистерны изготовлен из нержавеющей стали. Внутри он разделен на три самостоятельных отсека, в каждом из которых есть свои приборы для налива молока или сливок. Никаких устройств для охлаждения груза не предусмотрено, но для сохранения температуры предварительно охлажденного молока летом и для предотвращения замерзания его зимой котел снаружи покрыт слоем изоляции. Кстати, вагон такого типа иногда называют «термосом». Внешне эта цистерна выделяется белым цветом окраски котла и голубой стилизованной надписью «молоко».

Перевозка по железной дороге живой рыбы да еще на большие расстояния сопряжена с рядом трудностей. Главная особенность конструкции живорыбного вагона — наличиє баков для воды с устройством для принудительного обогащения ее кислородом — аэрации. В конце вагона предусмотрено помещение для проводника. Источником электрической энергии для питания приборов освещения и агрегатов аэрационного устройства служат два подвагонных генератора мощностью до 5,6 кВт, а также аккумуляторная батарея. Система аэрации представляет собой два центробежных насоса и трубопровод с форсунками. Вода из баков забирается насосами, затем под давлением подается в трубы и, распыляясь через форсунки над баками с рыбой, обогащается кислородом. Грузовое помещение вентилируется через дефлекторы, смонтированные на крыше вагона. В купе проводника установлен вентилятор для дополнительной подачи свежего воздуха.

В объединении Брянский машиностроительный завод создана уникальная рефрижераторная 3-вагонная секция для перевозки живой рыбы на дальние расстояния. В этом передвижном аквариуме для рыбы созданы условия, максимально приближенные к естественным. В двух грузовых вагонах смонтированы емкости, куда можно погрузить 17 т «живой ухи». Специальный автомат регулирует температуру воды. Аэрационные насосы насыщают ее кислородом. Электроэнергию дает дизельная станция, находящаяся во втором вагоне.

Конструкция современного пассажирского вагона отражает стремление создать максимум удобств человеку во время поездки. Для этого в вагоне имеется автономная система снабжения электроэнергией от генератора во время движения поезда и от аккумуляторной батареи на стоянке. Генератор постоянного или переменного тока подвешен под кузовом вагона. Привод генератора осуществляется от оси колесной пары через специальный редуктор или с помощью сложного механизма (редуктор — клиновые ремни — карданный вал).

Раздача электрического тока многочисленным потребителям энергии (электродвигатель вентиляторов, светильники, электродвигатель циркуляционного насоса системы водяного отопления, преобразователи тока для люминесцентных ламп и др.) осуществляется по разветвленной системе проводов. Общая мощность потребителей электроэнергии в современном пассажирском вагоне достигает почти 30 кВт. Напряжение вырабатываемого генератором тока поддерживает на определенном уровне специальный электронный регулятор, установленный в служебном отделении проводника. Здесь же смонтирован щит с различными контрольно-измерительными приборами и переключателями — своеобразный пульт управления вагонной мини-электростанцией.

Не менее сложны системы отопления и кондиционирования воздуха. Раньше почти во всех вагонах было обычное водяное отопление: котел, работающий на каменном угле, трубы для разводки горячей воды по купе и оребренные батареи. Теперь на новых вагонах котлы оборудованы устройствами комбинированного отопления с подогревом воды включением электронагревательных элементов или сжиганием угля в топке котла. Благодаря этому можно реже снабжать вагоны углем в пути следования, проводникам меньше приходится быть около котла и они могут больше уделять внимания пассажирам. Правда, обеспечение током электронагревателей воды осуществляется не от подвагонного генератора, у которого мощность для этого недостаточна, а через электровоз от контактного провода. Поэтому, когда кончается электрифицированный участок пути, приходится снова переходить на угольное отопление котла. Но это временно — с каждой пятилеткой все больше участков переводится на электротягу. Наступит время, и угольное отопление, возможно, будет сохранено на вагонах лишь как аварийное.

Современные вагоны оборудованы установкой кондиционирования воздуха, которая обеспечивает благоприятный микроклимат в пассажирских помещениях. Летом при температуре окружающего воздуха +35° С в купе можно создать прохладу на уровне 23—25° С. Достигается это с помощью автоматически действующей холодильной машины, рабо тающей по принципу домашнего холодильника. Зимой же воздух в вагоне подогревается с помощью системы отопления. Проводник может переключить установку кондиционирования воздуха с автоматического режима на ручное управление, если в системе автоматики возникнет неисправность.

Свежий воздух засасывается в вагон через фильтры специальными вентиляторами, установленными между крышей и потолком. После охлаждения или подогрева воздух поступает в купе по специальному каналу, проходящему над потолком. Причем делается это так, чтобы в вентилируемых помещениях не создавались сквозняки. Принудительная подача воздуха в вагон обеспечивает внутри пассажирского помещения повышенное по сравнению с атмосферным давление, препятствующее проникновению пыли извне.

Не менее важной для пассажиров системой жизнеобеспечения является водоснабжение. Вода нужна и для питья, и для гигиенических целей, и для пополнения системы отопления. Запас воды хранится в специальных баках из нержавеющей стали. В вагонах с кондиционированием воздуха имеется система горячего водоснабжения, установлен охладитель питьевой воды.

Ну, а с чем же предстоит работать в недалеком будущем молодому поколению вагонников?

За последние годы на основе научных и инженерных разработок увеличена прочность элементов кузовов и рам грузовых вагонов, усилены конструкции колесных пар, созданы более стойкие лакокрасочные материалы, усовершенствовано автосцепное устройство. Все это позволило повысить грузоподъемность вагонов, рационализировать систему ремонта. Предварительные подсчеты показали, что теперь тем же вагонным парком можно перевозить ежегодно дополнительно около 80 млн. т грузов.

Разъедаемый коррозией кузов вагона из углеродистой стали то и дело надо ремонтировать. Чтобы не прибегать к ремонту слишком часто, приходится делать элементы кузова из проката с довольно толстыми стенками, а это — лишние тонны металла, лишние затраты энергии на тягу поездов. Разработанный московскими учеными и конструкторами и построенный на Калининском вагоностроительном заводе опытный пассажирский вагон с кузовом из нержавеющей стали весит на 3 т меньше обычного. Нет необходимости защищать его поверхность от ржавления, а лакокрасочное покрытие может иметь разве что эстетическое назначение.

На Калининском вагоностроительном заводе создан опытный образец еще одного пассажирского вагона — с индивидуальным полупроводниковым преобразователем. Мы уже говорили, что под вагоном установлен генератор с приводом от оси колесной пары. Генератор вырабатывает электроэнергию для вагона, но он же увеличивает сопротивление движению, создает дополнительную тяговую нагрузку. Кроме того, и генератор, и его привод в эксплуатации требуют дополнительного обслуживания. Мысль отказаться от них и пользоваться электроэнергией от контактной сети давно занимала конструкторов. Надежность такой централизованной системы электроснабжения не вызывает сомнений, но как постоянный ток напряжением 3000 В преобразовать в необходимый для питания оборудования вагона постоянный и переменный напряжением 54, 110 или 220 В?

И вот уже изготовлен преобразователь, отличающийся компактностью и высокими техническими характеристиками. Оснащенные таким преобразователем вагоны будут гораздо меньше расходовать энергии, а отсутствие подвагонного генератора с приводом позволит рациональнее использовать тяговую силу электровозов.

Совместно с вагоностроителями ГДР ведется кропотливая работа по созданию новых пассажирских вагонов, отличающихся повышенной комфортабельностью, вместимостью, надежностью и долговечностью оборудования. Так, в купейном вагоне с удлиненным на 3,4 м (до 27 м) кузовом можно будет разместить не 38, а 42 пассажира. Иными словами, в поезде еще как будто прибавятся один-два вагона. Специалисты подсчитали, что повышение длины каждого пассажирского поезда в среднем только на один вагон позволит в общесетевом масштабе дополнительно перевезти в год до 20 млн. чел.

Предполагается создать новый купейный вагон с уютным буфетным отделением. Это избавит пассажиров от хлопот о запасе провизии на дорогу, они все смогут приобрести в буфете, а значит, поездка в таком вагоне будет удобной и приятной.

Коренные изменения намечается провести и в планировке традиционного вагона-ресторана. На половине площади его обеденного зала разместятся места для самообслуживания. Здесь можно будет перекусить наскоро, стоя у одного из семи круглых столиков.

Ну и, конечно, будет развиваться скоростное (до 200 км/ч) движение поездов. Современные экспрессы свяжут Москву не только со столицами многих союзных республик, но и с рядом крупных промышленных центров.

При строительстве вагонов теперь будут применяться коррозионностойкие стали и новые изоляционные материалы (например, самовспенивающийся пенополиуретан), которые надежно защитят пассажиров от холода и постороннего шума, а металлический кузов от коррозии. Несмотря на то что все внутреннее оборудование и отделочные материалы будут негорючими, каждый вагон обязательно снабдят системой пожарной сигнализации, реагирующей на появление не только огня, но и малейшего дыма — предвестника пожара. Эта дополнительная мера оградит пассажиров от каких-либо случайностей.

Действие электрического оборудования новых вагонов благодаря широкому применению полупроводниковой электроники будет полностью автоматизировано. Поэтому потребуется особая грамотность вагонников, которым предстоит ремонтировать и обслуживать такие вагоны. Работать с этой техникой будет, безусловно, интересно и престижно.

И в заключение несколько слов о поездке... на втором этаже. Мы привыкли не только жить, но «ездить в многоэтажном мире»: многоэтажные дома, многопалубные теплоходы, двухъярусные аэробусы. Но с многоэтажными пассажирскими вагонами нам иметь дело пока не приходилось. И вот советские вагоностроители приступили к проектированию таких вагонов.

Сейчас, когда постоянно растет объем пассажирских перевозок, приходится увеличивать не только вагонный парк, но и вместимость самих вагонов. Помочь решить эту проблему как раз и обещает идея создания двухэтажного вагона, разработкой которого заняты сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения. Железнодорожники дали заявку на двухэтажные вагоны с сидячими местами для межобластных рейсов.

Какими же видят двухэтажные вагоны их создатели? Прежде всего их будет несколько типов: первый вариант — открытые салоны с местами для сидения, рассчитанные на ПО—112 пассажиров, второй — спальный купейный на 56 пассажиров, третий — купейный с местами для сидения.

Не будут ли в двухэтажном вагоне слишком низкие потолки? Ведь намного поднять «рост» вагона не позволят габариты мостов и тоннелей, строго регламентированная высота подвески контактного провода.

Представьте себе, как это ни удивительно, но в новых вагонах потолки будут даже... выше, чем в коридоре обычного купейного вагона. Добиться этого удалось не только «подняв» крышу вагона вверх, но и как бы «прижав» пол его ближе к рельсам. Почти на два метра увеличится и его длина. Разрабатывается унифицированный кузов, в котором можно будет размещать все типы вагонных планировок. Конструкция двухэтажных вагонов предусматривает централизованное электроснабжение в отличие от нынешних, где каждый вагон имеет свою автономную электростанцию.

А как будут подниматься на второй этаж пассажиры? Конструкторы тщательно продумали и этот вопрос. Внутри вагона, как в аэробусе, будут сделаны пологие лестницы с достаточно широкими ступеньками. Для тяжелых вещей предусматривается багажное отделение, в котором можно будет оставить чемодан или баул. В нем, возможно, проектировщики разместят даже автоматические камеры хранения индивидуального пользования, по типу вокзальных.

Поскольку в двухэтажном вагоне будет значительно больше пассажиров, инженерам пришлось вписать в его планировку три туалета и еще одно умывальное отделение.

К концу XII пятилетки будет готов и испытан опытный образец двухэтажного вагона с местами для сидения.

Для европейских железных дорог двухэтажный вагон не диво, но там другие условия эксплуатации, несравнимые расстояния перевозок пассажиров, не те климатические условия. Все это налагает свой отпечаток на конструкцию вагона.

Что такое железнодорожный транспорт? | Моя профессия вагонник | Нужен ли уход за грузовыми вагонами?