Подвижной состав с магнитным подвесом, аналогично колесному железнодорожному, может быть представлен в виде определенного числа сочлененных кузовов, установленных на тележки. Кузов — носитель полезной нагрузки и некоторого оборудования. На тележках размещаются ЛТЭД, электромагниты подвеса и направления.
На рис. 6.10 и 6.11 показаны две возможные принципиальные схемы экипажей и их ходовых частей по взаимному расположению с путевой структурой: с внутренним расположением ходовой части (охватывающий путь) и с внутренним (охватываемым) расположением путевой структуры. По обеспечению жесткости, массовых показателей и поперечной устойчивости второй вариант представляет более сложную техническую задачу, чем первый. Путевая структура, охватывающая экипаж, в сравнении с охватываемой обеспечивает меньшие боковую поверхность экипажа, подвергаемую аэродинамическим воздействиям и расстояние Ац.т экипажа относительно магнитного подвеса. В то же время она проигрывает охватываемой тем, что затрудняет доступ к оборудованию, значительно усложняет конструкцию путевой структуры и экипажа из-за неизбежности соответственного расположения токоподводящих и токосъемных устройств, приводит к большим расходам бетона и стали при равной жесткости продольного опорного строения пути, имеет худшие условия обеспечения заданной точности пути, более проблематична в части создания ответвлений пути, хуже удовлетворяет условиям использования эстакады для строительной и ремонтной техники, ухудшает условия самоочистки от атмосферных осадков и переносимых ветром загрязнений.
Вся структура системы должна быть подчинена задаваемой технико-эксплуатационной характеристике, устанавливаемой на основании расчетов и включающей такие основные показатели, как полезная нагрузка, скорость, безопасность, надежность, комфорт, капитальные и эксплуатационные затраты, воздействие на окружающую среду и др.
К основным параметрам и размерам экипажа относятся.
1. Наибольшая скорость движения (утах, км/ч или м/с), которая выбирается в зависимости от назначения и сфер применения, рассмотренных в главе 1.
2. Масса экипажа (секции), определяемая с учетом минимума нагрузки электромагнитного подвешивания. Это условие в известных проектах обеспечивается при числе пассажиров, приходящихся на 1 т массы поезда, а„=1-1-5 в зависимости от типа магнитного подвеса, ЛТЭП, скорости V и многих других факторов [32, 64, 92].
3. Главными линейными размерами экипажа являются длина Гэк, ширина В9К и высота Яэк. В практике все эти размеры реализуются пока что соответственно в пределах 24,5-36 м; 3,1-3,8 м и 3,2-3,85 м [32, 92].
4. Пассажировместимость экипажа Яр, которая берется в зависимости от назначения транспорта, провозной способности и пассажиропотока, а.также условий, перечисленных в п. 2. Например, можно повысить вместимость экипажа с теми же значениями Ьзк, В3к, Яэк с 75 до 90 пассажиров заменой ОЛАТЭД на ОЛИТЭД и сохранением расположения СПЧ на экипаже и до 122 пассажиров в каждом варианте при применении ОЛАТЭД и ОЛИТЭД с расположением СПЧ на подстанции, а также использованием ОЛСТЭД [27]. В результате этого коэффициент а повышается с 1,88 до 3,0.
5. Составность, определяемая наибольшей провозной способностью поезда и приемлемой величиной его аэродинамических характеристик, зависящих от скорости движения, геометрических размеров отдельных экипажей и числа их в составе, а также от межвагонных промежутков, наличия опорной части и подкузовного оборудования, различных надстроек и выступающих частей на стенках подвижного состава и крыше. В частности, на рис. 6.4-6.8 видны влияния головной и промежуточных частей состава, а также поперечного сечения экипажа на аэродинамическое сопротивление движению (АСД) при Яэк=Ю. В то же время при улучшенном технологическом исполнении экипажа можно получить удовлетворительные результаты и при ^ЭК— 16 [92] (рис. 7.1).
При разработке технических требований на экипаж следует исходить из того, что аэродинамическое воздействие воздушной среды на подвижной состав с магнитным подвесом характеризуется главным вектором Яа сум-
Рис. 7.1. Зависимости Р от V поездов НБЗТ
Марной аэродинамической силы и ее главным моментом М относительно центра массы экипажа (см. рис. 6.3).
В скоростной системе координат вектор /?а определяется силами: лобового сопротивления Ха, подъемной ?а и боковой Ха, а также моментами: крена Мх, рысканья Му и тангажа М2 (см. выше гл. 6).
Силу Ха рекомендуется определять как по формуле (6.9), так и по графикам (см. рис. 6.9, 6.12). При этом в выражение (6.9) для о=0-=-500 км/ч, рв=1,25 Н-с2/м4 и 5М=9,64-12 м2 необходимо подставлять следующие значения величин:
|
Пэк -……… 1 |
5 |
10 |
|
5 |
8 |
|
|
c-г.,……… 0,3 |
0,35 |
0,4 |
|
?*х.в……… |
0,29 |
0.4 |
|
С* 11.в • ¦ »…… |
0,15 |
0,1 |
|
?*М.П……… |
0,025 |
0,01 |
Форму головной и хвостовой частей автономного экипажа при реверсивном его движении следует выполнять одинаковой: в плане — в виде параболы, а в профиле — согласно варианту на рис. 6.8, а формы головной и хвостовой частей секционных экипажей состава могут быть выполнены также по варианту рис. 6.8, но в плане прямоугольными. Нижнюю границу лобовых окон можно располагать на высоте 2,63 м от уровня путевой структуры для обеспечения необходимой непросматриваемой зоны пути в 55,6 м, а верхнюю границу — на расстоянии 3,61 м для предупреждения ослепления водителя солнцем. Минимальная их высота по образующей 0,7 м, а ширина 2,4 м для одноместной кабины и 3,6 м для двухместной. Стекла для них следует выбирать по наибольшему аэродинамическому нагружению, возникающему при птах с допустимым напряжением не менее 25 МПа [8]. Разного рода выступающие части на поверхности высокоскоростного экипажа не должны допускаться.
Окна рекомендуют выполнять размером 1200X850 мм и их следует располагать заподлицо с поверхностью боковых стен и с межоконным расстоянием 600 мм. Предпочтительная форма окон прямоугольная, а характер заделки — герметический жесткий.
Стены и крышу кузова следует делать в виде трехслойной несущей конструкции с гладкой наружной поверхностью.
Ходовую конструкцию необходимо закрывать специальными обтекателями, не нарушающими общего архитектурного оформления экипажа (стейлинга). Подвагонное оборудование должно быть полностью закрыто. При невозможности полного перекрытия подвагонного пространства допустимо устройство фальшбортов. Межвагонные промежутки в составе также подлежат перекрытию и обязательно в плоскостях наружных поверхностей экипажа. При невозможности осуществления этого допускается иметь неперекрытые межвагонные промежутки шириной не более 0,3 м при условии наличия соответствующих межвагонных связей. Размещение воздухозаборных устройства систем вентиляции и охлаждения целесообразно располагать в зоне положительной части эпюры давления по поверхности экипажа или, в крайнем случае, в области наименьшего пограничного слоя. Последнее обусловливает необходимость (при определении характеристик вентиляторов и компрессоров) учитывать разряжение воздуха в местах расположения этих устройств. Конструкция кузова экипажа должна быть полностью герметична.
Аэродинамическая подъемная сила* К определяется из (6.10), условиями движения экипажа (см. рис. 6.9 и 6.12), его конструкцией относительно экранирующей поверхности путевой структуры и накладывает определенные ограничения на динамические связи в вертикальной плоскости системы «экипаж — путь». При этом коэффициент аэродинамической подъемной силы в выражении (6.10) рекомендуется применять согласно приведенным ниже данным:
|
№ экипажа…… |
2-9 |
|
|
Яэк………- |
… 1 |
10 |
|
•-¦-образный путь… |
… 0,2 |
0,01 |
|
Т-образный путь…. |
… 0,4 |
0,015 |
Аэродинамическое качество (/Са) не должно быть менее нижеприведенных значений:
|
№ экипажа.. |
…. 1 |
1 |
2-4 |
1 |
2-9 |
|
Пэк…… |
…. 1 |
I |
5 |
10 |
10 |
|
йа для пути: |
|||||
|
•- -образного. |
…. 0,67 |
0,3 |
0,06 |
0,25 |
0,1 |
|
Т-образного. |
…. 1,3 |
0.4 |
0,1 |
0,35 |
0,15 |
Боковая аэродинамическая сила Ъл при движении экипажа или состава в стесненных условиях (см. гл. 6) определяет ограничения, накладываемые на системы поперечной стабилизации, а также на материалы и конструкцию подвижного состава. Для определения ее по (6.11) коэффициент аэродинамической боковой силы Сг рекомендуется брать в пределах 0,12-0,18. Конструкцию экипажа целесообразно выполнять симметричной относительно его продольной плоскости Оху.
Наибольшая расчетная нагрузка от ветра на боковую поверхность стоящего экипажа не должна превышать 40 кН, а рекомендуемая по этому условию площадь боковой поверхности- не более 80 м2. Для снижения данной нагрузки кузов экипажа следует заузить кверху с наклоном стен на 2-7° предпочитая верхний предел. Более целесообразной все же является их сферическая форма. При выборе поперечного сечения ‘ДэкХ
ХЯэк кузова предпочтительно полностью использовать габарит по Вэк, уменьшая Яэк так, чтобы отношение Нэк/Вак для экипажей со схемой поперечного размещения кресел 2X3 составляло 0,9, а при 3X3 — в пределе 0,8-1.
Расчетная сила Ха тах при нестационарных аэродинамических режимах движения экипажа допускается не более ±20 кН. При этом нормируемое расстояние между боковыми поверхностями экипажей, движущихся ПО соседним путям С Птах (например, равной 140 м/с), должно быть не менее 3 м, а между боковой стенкой движущегося экипажа и искусственными сооружениями или стоящими на соседнем пути экипажами — не менее 4 м. Стекла боковых окон необходимо выбирать по наибольшему ударному аэродинамическому воздействию, возникающему при прохождении экипажей с птах мимо неподвижных экипажей. Допустимое их напряжение должно быть не менее 25 МПа.
При разработке экипажей на базе материала гл. 6 необходимо исходить еще и из того, что аэродинамический момент тангажа Мг (6.18) определяется, прежде всего, формой головной и хвостовой поверхностей экипажа, а для секционных, кроме того, и граничными условиями их-объединения, что приводит к дополнительному воздействию на динамические связи системы «экипаж — путь» в вертикальной плоскости (см. рис. 6.9,6.12). Аналогичный момент рысканья Му (6.16) возникает при движении в стесненных условиях и накладывает определенные ограничения на элементы боковой стабилизации (см. рис. 6.9). Аэродинамический момент крена Мх (6.15) обусловливается теми же причинами, что и Му> а его зависимость от скорости движения экипажа видна на рис. 6.9.
Подлежат учету также дополнительные нагружения элементов систем магнитного подвеса и динамических связей экипажей аэродинамическими силами и моментами согласно расчетной схеме (см. рис. 6.3):
от силы Ха на головную или хвостовую ходовую часть (динамическую связь) -по формуле (6.12); от силы на элементы магнитного подвеса -по формуле (6.10); от боковой аэродинамической силы Рг на элементы динамических связей -по формуле (6.11);
от аэродинамической боковой силы С?г4,2 на элементы магнитного подвеса с наветренной или подветренной стороны — по формуле
С?,1,2=,
О О
(где 2Ь—ширина колеи системы магнитного подвеса), а остальные параметры — из выражения (6.11);
от аэродинамического момента тангажа Мг элементов маг нитного подвеса — по формуле (6.17); от аэродинамического момента рысканья Му элементов системы стабилизации — из выражения (6.16); от аэродинамического момента крена Мх элементов системы магнитного подвеса — по формуле (6.13); то же элементов стабилизации — по формуле (6.14);
суммарное соответствующих элементов магнитного подвеса — по формуле
Q- + -Qj1 + <3*±<3мг ?
то же соответствующих элементов боковой стабилизации из выражения
Р = Р,±РХ±Р*Х.
Обоснованные выше технические требования 1-5 характеризуют экипаж (подвижной состав) как транспортное средство определенной провозной способности.
⇐Выбор и оценка динамических качеств экипажей с различными схемами ходовой части для движения БЭПС | Транспорт с магнитным подвесом | Обоснование технических требований на трассу и путевую систему для наземного движения БЭПС⇒