Требования к габаритным размерам вагонов

Возможные размеры вагонов зависят от установленных на железных дорогах габаритов. Смысл габаритных ограничений состоит в обеспечении безопасности работы железнодорожного транспорта. Для этого, в частности, необходимо, чтобы исправный подвижной состав во всех случаях не мог войти в соприкосновение с различными стационарными сооружениями, построенными вблизи железнодорожного пути, или с другим подвижным составом, расположенным на параллельном пути.

Габариты приближения строений и подвижного состава магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм для линий, скорости движения на которых не превышают 160 км/ч, установлены ГОСТ 9238—73. Для линий и участков железных дорог, на которых реализуются скорости свыше 160 км/ч, эти габариты устанавливают согласно дополнительным указаниям МПС. Габаритом подвижного состава железных дорог называют предельное поперечное перпендикулярное оси пути очертание, в котором, не ВЫХОДЯ наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые допуски и износы, за исключением бокового наклонения на рессорах. Пространство (зазор) между контурами габарита приближения строений и габарита подвижного состава предназначено для компенсации возможных в эксплуатации смещений, колебаний и наклонений подвижного состава. Требования ГОСТ 9238—73 обязательны как при постройке нового подвижного состава, так и при его модернизации. ГОСТ 9238—73 предусматривает шесть габаритов (рис. 1—4) Для подвижного состава различного назначения.

Рис. 1. Габариты подвижного состава (верхние очертания): а •— габарит Т; б — габарит 1-Т

Наибольшие размеры площади поперечного сечения (рис. 1, а) имеют вагоны, эксплуатируемые на отдельных реконструированных участках сети железных дорог СССР и МНР. В частности, по очертаниям основного контура этого габарита строят вагоны пригородных электропоездов, грузовые вагоны отдельных типов для магистрального и промышленного транспорта. По очертаниям, показанным штриховыми линиями (аа1бег; ааг; би е^жзи, рис. 1, а), вагоны этого габарита можно строить только по особому разрешению МПС, а вагоны промышленного транспорта— по разрешению соответствующего ведомства, согласованному с МПС. При постройке подвижного состава по очертанию б, е его строительная ширина в интервале высот от 330 (340) до 1270 мм, считая от головки рельса, не должна быть более 3250 мм. При постройке вагонов по очертанию д1е1 их строительная ширина в интервале высот от 340 (350) до 1370 мм, считая от головки рельса, не должна быть более 3600 мм. Если при расчетах соответствующие размеры получились менее 3250 или 3600 мм, то их принимают за строительные.

Габарит 1-Т (рис. 1, б) предназначен для подвижного состава, допускаемого к обращению по всей сети железных дорог СССР и МНР. При этом по контуру аагбвг и ежкги подвижной состав можно строить в каждом отдельном случае только по разрешению МПС или соответствующего ведомства. Строительная ширина вагонов по габариту 1-Т в интервале высот от уровня головки рельса от 330 (340) до 1270 мм не должна быть более 3250 мм. Если при расчетах ширина вагона в этой зоне получится менее 3250 мм, то в качестве строительного размера принимают расчетный.

Габарит 0-Т (рис. 2, а) применяют для вагонов и локомотивов, обращающихся по всем железным дорогам СССР и МНР, а также по отдельным реконструированным линиям других стран—участ-

Габариты подвижного состава (верхние очертания)
Рис. 2. Габариты подвижного состава (верхние очертания):

а — габарит О'Т; б — габарит 01-Т

ниц. Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД). По классификации ОСЖД габарит 0-Т обозначают 1-ВМ. Строительная ширина подвижного состава габарита 0-Т в интервале высот от 430 до 1160 мм, считая от уровня головки рельса, не должна превышать 3250 мм. Если при расчетах она получится менее 3250 мм, то в качестве строительного размера принимают расчетный.

Габарит 01-Т (рис. 2, б) предусмотрен для подвижного состава, предназначенного для эксплуатации на всех линиях железных дорог стран ОСЖД (кроме второстепенных участков). Этот габарит по классификации ОСЖД обозначают 0-ВМ. Габарит 02-Т (рис. 3, а) предусмотрен для подвижного состава, обращающегося по всем без исключения линиям железных дорог стран ОСЖД, а также железным дорогам ФРГ, Австрии, СФРЮ, Греции и европейской части Турции. Габарит 03-Т (рис. 3, б) предназначен для локомотивов и вагонов, допускаемых к обращению по железным

Рис. 3. Габариты подвижного состава (верхние очертания; А — уровень верха головки рельса):

0 — габарит 02-Т; б — габарит 03-Т

Габариты подвижного состава (нижние очертания)
Рис. 4. Габариты подвижного состава (нижние очертания):

а — габарит Т; б — габарит 1-Т

дорогам всех стран Европы и Азии. Очертания этого габарита практически совпадают с общим габаритом грузовых вагонов, установленным в рамках МСЖД *.

Нижние части габаритов подвижного состава имеют несколько контуров очертаний в зависимости от предъявляемых к вагону требований по проходу путей сортировочных горок, вагонных замедлителей и других путевых устройств. Кроме того, нижняя часть всех габаритов имеет три предельные линии: для подрессоренных частей кузова — сплошная линия, для подрессоренных частей тележки — штриховая линия и для неподрессоренных частей — штрихпунктирная линия. На чертежах нижних очертаний габаритов Т и 1-Т размеры по вертикали, показанные в скобках (рис. 4), принимают только для пассажирских вагонов, вагонов электропоездов и дизель-поездов (кроме почтовых, багажных и двухэтажных). На чертежах нижних очертаний габаритов 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т размеры в скобках указаны для подвижного состава железных дорог колеи 1435 мм. Углубление по линии лмн допускается только для предохранительных скоб тормозных тяг (центральная часть нижних очертаний габаритов).

* МСЖД — Международный союз железных дорог — организация, объединяющая железные дороги многих стран Европы. Африки и Азии.

Приведенные на рис. 4, 5 и 6 схемы определяют наиболее жесткие требования к габаритным размерам нижней части подвижного состава, эксплуатируемого на железных дорогах СССР и других стран, с учетом путей механизированных сортировочных горок (при любом положении вагонных замедлителей), а также путей с устройствами для перемещения вагонов. При прочих равных условиях целесообразно проектировать подвижной состав по наиболее просторному габариту, допустимому для предполагаемой сферы обращения, так как это позволит обеспечить более выгодные технико-экономические характеристики вагонов.

Для проверки вписывания проектируемого вагона в габарит определяют строительное очертание подвижного состава, под которым понимают поперечное перпендикулярное к пути очертание. Из этого очертания не должна выступать ни одна часть вновь построенного подвижного состава, стоящего в порожнем состоянии на прямом горизонтальном пути, при совмещении продольной пло-

Рис, 5. Габариты подвижного состава (иижиие очертания): а — габарит 0-Т; б — габарит 01-Т
Габариты подвижного состава (нижние очертания)
Рис. 6. Габариты подвижного состава (нижние очертания):

а — габарит 02-Т; б — габарит 03-Т

скости симметрии экипажа с осью пути. Вертикальные размеры габарита подвижного состава поверху являются одновременно и максимальными допустимыми строительными размерами, которые может иметь проектируемый вагон в ненагруженном состоянии. Для изотермических (рефрижераторных) вагонов, пассажирских вагонов и отдельных специализированных вагонов под нена-груженным понимают такое состояние, когда отсутствует не только полезная нагрузка, но и экипировочная нагрузка — топливо, вода, смазка, песок, лед и др.

Наименьшие допускаемые вертикальные строительные размеры подвижного состава по нижней части получают соответствующим увеличением вертикальных размеров габарита в связи с возможным в эксплуатации понижением расположения элементов стоящего подвижного состава вследствие максимально допустимого износа ходовых частей и статического прогиба рессорного подвешивания при полной расчетной нагрузке. Учитывают допустимое снижение толщины обода колес, разрешаемое уменьшение радиуса колесного центра (для бандажных колес), износ осевой шейки и буксового подшипника (для букс скольжения), износ опорных поверхностей (балансиры, пятники, подпятники, элементы подвески и опорные скользуны).

Величины статического прогиба в расчетах понижения порожнего (ненагруженного) подвижного состава при определении размеров нижней части строительного очертания принимают следующими: для грузовых вагонов 10 мм; для пассажирских вагонов в надбуксовом подвешивании 5 мм, в центральном 10 мм; для вагонов электропоездов и дизель-поездов в надбуксовом подвешивании 10 мм, в центральном 15 мм.

Для подвижного состава, в процессе эксплуатации которого возможно применение колесных пар разного диаметра по кругу катания, вертикальные размеры строительного очертания определяют в верхней части по максимальному диаметру колес, в нижней части — по минимальному. При расчете понижений подрессоренных узлов и элементов подвижного состава на пневмоподвешивании вместо статического прогиба рессор порожнего вагона и их прогиба от расчетной нагрузки учитывают возможное расположение экипажа при отключении пневморессор. В необходимых случаях (например, для транспортеров) учитывают также собственную упругую деформацию элементов несущей металлоконструкции подвижного состава.

Максимальные допускаемые горизонтальные строительные размеры подвижного состава получают уменьшением поперечных размеров габарита подвижного состава с каждой стороны на величины ограничений Е0, Ев и Ен — поперечных смещений при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов ходовых частей.

На некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса допускаемая ширина подвижного состава

2? = 2 (?0 — Е), (6)

где ?0 — половина ширины габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте Н\ Е — одно из указанных ограничений.

Для поперечных сечений, имеющих наименьшие поперечные смещения относительно оси пути (сечения по пятникам или направляющим осям), допустимая строительная ширина подвижного состава

Е0 — 0,5 (s — d) 4~ q -f~ w (kx — fe3) — k. (7)

Поперечные сечения вагона, расположенные между направляющими сечениями, при прохождении кривого участка пути имеют смещение внутрь кривой относительно оси пути. Поэтому соответствующее ограничение Ев ширины строительного очерта-Ния для этих сечений называют внутренним. Ограничение

= 0,5 (s — d) -f q + ш -f (l — n) n kx — k3\ — k a. (8)

Для среднего по длине сеЧения вагона расчетное внутреннее ограничение габарита

Ерс = 0,5 (в - «О + <1 -Ь ш + [0,25^ (Р + Р2) - 180] - к + а.

Поперечные сечения экипажа, расположенные снаружи направляющих сечений, т. е. на консольных частях конструкции, имеют в кривых относительно оси пути смещение (вынос) наружу кривой. Соответствующее ограничение Ен строительной ширины вагона для этих сечений называют наружным. Ограничение

Ен = [0,5 (я — й) <7 да] —р-—(- (I -\-п)п — ^ — &з] — к

(9)

В приведенных формулах приняты следующие обозначения:

в — максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;

с1 — максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней бандажей колесной пары, мм;

д — наибольшее возможное поперечное смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесных пар вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

т — наибольшее возможное поперечное смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

I — расстояние между направляющими сечениями проектируемого вагона (база вагона), м;

п — расстояние от рассматриваемого сечения подвижного состава до его ближайшего направляющего сечения, м;

р — база тележки, м;

& — допускаемый выход подвижного состава, проектируемого по габаритам 01-Т, 02-Т, 03-Т и 0-Т (в нижней части), за очертание этих габаритов в кривой Д = 250 м, мм; кх ~ дополнительное поперечное смещение в кривой расчетного радиуса (Д = 200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габарита 0-Т; = 250 м для габаритов 01-Т, 02-Т,

03-Т и нижней части габарита 0-Т) тележечного подвижного состава, мм;

2 — коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой (^ = 200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габарита 0-Т; # = 250 м для габаритов 01-Т, 02-Т, 03-Т и нижней части габарита 0-Т);

&3 — геометрическое смещение середины (внутрь кривой) и концов (наружу кривой) расчетного вагона 1 при движении в кривой Д = 200 м, мм;

а и Р — дополнительные ограничения поперечных размеров подвижного состава (для внутренних и наружных сечений соответственно), имеющие место только у очень длинного подвижного состава, проектируемого по габаритам 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т, и определяемые из условия вписывания в кривую # = 150 м. Для подвижного состава габаритов Т и 1-Т ограничения а и р равны нулю.

Значения коэффициентов А, и ^ при расчетах необходимо принимать по табл. 1.

Таблица 1

Габа-

Зоны очертания

Коэффициенты

риты

k

*1

Аг

*3

Т И 1-Т

Для всех точек

0

0,625р2

2,5

180

0-Т

Для точек с координатами 1675 и 430; 1675 и 450 мм и всех точек, расположенных выше

0

0,625р2

2,5

180

Для точек с координатами 1575 и 430 мм

75

0,5 р2

2

0

Для точек с координатами 1520 и 430 мм и всех точек, расположенных ниже

25

0,5 р2

2

0

01-Т

Для точек с координатами 1575 и 430; 1625 и 430; 1625 и 440 мм и всех точек, расположенных выше

75

0

01 *<3

ьэ

2

0

Для точек с координатами 1520 и 430 мм и всех точек, расположенных ниже

25

0,5р2

2

0

02-Т и 03-Т

Для точек с координатами 1575 и 430 мм и всех точек, расположенных выше

75

0,5р2

2

0

Для точек с координатами 1520 и 430 мм и всех точек, расположенных ниже

25

0,5 р2

2

0

1 Расчетным вагоном считают двухосный вагон длиной 24 м с направляющи базой длиной 17 м (ГОСТ 9238—73).

Значения ограничений аир принимают следующими.

Для верхней части габарита 0-Т:

а = 0, если 1п — я2 + 0,25/?2 < 72;

а = 0,833 (/я — я2 + 0,25р% — 72), если 1п — я2 + 0,25р2 > 72;

Р = 0, если /я + я2 — 0,25р2 72;

р = 0,833 (/я + я2 — 0,25р2 — 72), если 1п + я2 — 0,25р2 > 72.

Для габаритов 01-Т, 02-Т, 03-Т и нижней части габарита 0-Т:

а = 0, если 1п — я2 + 0,25р2 < 100;

а = 1,333 (/я —я2 + 0,25р2 — 100), если 1п —я2 + 0,25р2 > 100;

Р = 0, если 1п + я2 — 0,25р2 « 120;

Р == 1,333 (/я +я2 — 0,25р2 — 120), если 1п +я2 — 0,25р2 >120.

Максимальное боковое смещение предельно изношенной колесной пары от продольной оси пути, равное 0,5 (я — с1), рекомендуется принимать: 20,5 мм для подвижного состава отечественных железных дорог колеи 1520 (1524) мм на прямом пути и 28,5 мм в расчетной кривой; 27,5 мм для подвижного состава зарубежных железных дорог колеи 1435 мм.

При проектировании подвижного состава по габаритам Т, 1-Т и верхней части габарита 0-Т величину 0,5 (я — й) принимают по условиям колеи 1520(1524) мм, а при проектировании по габаритам 01-Т, 02-Т, 03-Т (и нижней части габарита 0-Т) — по условиям прохода по колее 1435 мм.

Максимальное поперечное смещение в буксовом узле и узле сочленения кузова с тележкой (<7 + 0/) рекомендовано принимать:

для колесных пар и неподвижно укрепленных на них частей — равным нулю;

для букс (с подшипниками качения) равным 1 мм;

для необрессоренной боковой рамы к указанным смещениям добавляют смещение рамы относительно корпуса буксы;

для обрессоренной рамы учитывают возможное ее смещение относительно букс по ограничительным элементам (шпинтоны, буксовые челюсти и т. д.);

для надрессорной балки смещение (q ш) слагается из перечисленных смещений и возможного поперечного смещения балки относительно рамы тележки;

для кузова подвижного состава дополнительно учитывают смещение в опорном узле (пятнике или скользунах), причем для экипажей на многоосных или сочлененных тележках суммируют все возможные соответствующие смещения.

При определении смещений (<7 + до) следует учитывать номинальный конструктивный разбег (в одну сторону) и максимальный (предельно допустимый) односторонний износ деталей. Для вновь проектируемых вагонов сумма (^ + до) не должна превышать 40 мм у грузовых вагонов и 55 мм — у пассажирских.

При проверке вписывания в габарит подвижного состава на сочлененных тележках (восьмиосные вагоны, транспортеры, чугуновозы-миксеры и т. п.) для определения коэффициента находим величину

Р2 = Ро + Р? + РгН-----ЬРп. (Ю)

где р0 ¦— база двухосной тележки, м; ръ р2, .... рп — база первой, второй, п-й соединительных балок, м.

В случае различных баз тележек многоосного экипажа при определении Е0 и Ев учитывают величину большей базы, а при расчете Е„ — величину меньшей базы. Предельные номинальные конструктивные размеры вагона определяют уменьшением размеров полученного расчетом строительного очертания на величины допускаемых при изготовлении технологических отклонений.

Требования к габаритным размерам рельсового подвижного состава городского транспорта (метрополитен, трамвай) установлены другими нормативными документами. Эти требования к вагонам метро, определенные из условий обращения вагонов, имеющих высоту от головки рельса 3,7 м, ширину на уровне пола 2,7 м и длину 19,2 м, учитывают вертикальные и боковые перемещения вагонов при движении, допуски на изготовление, допустимые износы ходовых частей, смещение и износ рельсового пути, а также случай возможной поломки рессор центрального подвешивания одной тележки с одной стороны. Очертание габарита вагонов метрополитена колеи 1520 (1524) мм приведено на рис. 7. Левая сторона схемы дана с учетом установки контактного рельса. В данный контур на прямых и кривых радиусом более 200 м с возвышением наружного рельса 120 мм должен вписываться проектируемой подвижной состав с учетом указанных выше отклонений. Требо-

Габарит вагонов метрополитена (Л — уровень верха головки рельса)
Рис. 7. Габарит вагонов метрополитена (Л — уровень верха головки рельса)
Рис. 9. Габариты Международного союза железных дорог (МСЖД); А — уровень верха головки рельса:

а — грузовых вагонов; б — пассажирских вагонов

вания к габаритным размерам вагонов трамвая установлены ГОСТ 8802—69 и правилами технической эксплуатации трамваев.

Габарит В подвижного состава Американской Ассоциации железных дорог (AAR), объединяющей железные дороги США, Канады и Мексики, приведен на рис. 8. На рис. 9 показаны также габариты подвижного состава Международного Союза железных дорог (МСЖД).

Классификация вагонов и их основные технико-экономические показатели | Вагоны | Требования к прочности и ходовым качествам вагонов