Перспективы развития конструкций пассажирских вагонов

Основные требования Объективные условия СССР способствуют использованию железных дорог в качестве главного вида транспорта, поэтому развитие пассажирских железнодорожных перевозок планируется в направлении наиболее полного исполь

зования его специфических преимуществ (быстрота, надежность, экономичность и оптимальный уровень комфорта) перед другими видами транспорта. При четко организованных подготовке к поездке и обслуживанию в пути следования железнодорожный транспорт успешно может конкурировать с авиационным транспортом на трассах протяженностью до 600—800 км, а при эксплуатационных скоростях около 55 м/с (200 км/ч) и до 1000—1500 км.

На перспективу пассажирские поезда и вагоны для них можно разделить на следующие четыре группы. Пригородные поезда с вагонами, оборудованными местами для сидения — электропоезда (на электрифицированных участках) и дизель-поезда (на неэлектрифицированных участках). Местные поезда из вагонов с креслами для сидения, курсирующие только в дневное время с нахождением в пути не более 8 ч. Поезда среднего радиуса действия из купейных вагонов со спальными местами, имеющие высокий уровень комфорта и предназначенные для курсирования преимущественно в ночное время на расстояния 1200—2000 км. Поезда дальнего радиуса действия с купейными вагонами для пассажирских перевозок и туристских целей. Такие поезда должны иметь высокий уровень комфорта, эффективные пункты питания и вагоны обслуживания.

Дальнейшее развитие конструкций пассажирских вагонов предполагается в следующих основных направлениях. Исследованиями ВНИИВ, ЦНИИ МПС и Института комплексных транспортных проблем (ИКТП) установлена целесообразность увеличения длины пассажирских вагонов всех типов, за исключением почтовых и багажных. Кроме других преимуществ, это увеличит на 5—7% провозную способность железных дорог. Исходя из условий вписывания вагонов в габарит подвижного состава 0-Т (ГОСТ 9238—73), обеспечения проходимости сцепленных вагонов в кривых малого радиуса при использовании типовых деталей автосцепки (корпус, хомут, клин) и розеток с увеличенной шириной окна, сохранения нормативных размеров длины спальных мест и ширины коридора, а также унификации размеров вагонов, выявлены следующие рациональные габаритные размеры вагона в плане: длина 26,49 м, база 19,25 м и ширина 3,04 м.

Переход на строительство удлиненных вагонов выдвигает новые проблемы, главные из которых следующие: создание семейства унифицированных пассажирских вагонов с оптимальным уровнем комфорта; изыскание удовлетворительной конструкции вагона большой вместимости взамен вагона открытого типа со спальными местами. Вторая задача осложняется тем, что схемы вагона открытого типа с продольным и поперечным расположением спальных мест неприемлемы для удлиненного кузова с уменьшенной шириной.

Уровень комфорта для вагонов различного назначения и категорий целесообразно установить исходя из условий обязательного и дополнительного комфорта. К первой группе условий относят

следующие: минимальные допустимые площадь и объем пассажирского помещения, приходящиеся на одного пассажира; размеры и характер пассажирских мест для сидения и лежания; ассортимент необходимого оборудования и принадлежностей для индивидуального и коллективного пользования; конструкцию и размеры помещений общего пользования (санитарных узлов, пунктов питания и т. д.); санитарно-гигиенические нормативные показатели, определяющие количество подаваемого свежего воздуха на одного человека в час; общую и местную освещенность и т. д. Ко второй группе условий относят: добавочные площадь и объем помещения на одного пассажира; дополнительную возможность изоляции пассажиров; более высокое качество отделочных материалов; художественное оформление помещений и т. д.

При унификации вагонов шаг купе принимают равным удвоенному шагу кресел в салоне. Необходимо также изыскать конструктивные решения пассажирских помещений, позволяющие превращать однотипные вагоны одной категории в вагоны другой категории. Этим принципом необходимо руководствоваться и при проектировании мебели, которую в одинаковой мере следует приспособить к дневным и ночным условиям проезда. Спальные места должны быть равноценными, и если одни места имеют естественные преимущества, то у других их надо искусственно создавать.

В технико-эстетических проработках ВНИИВ на перспективу предложено улучшить культурно-бытовое обслуживание поездов соответственно их функциональному назначению введением местной (в пределах купе) регулировки освещения, установлением определенных кондиций воздуха по желанию пассажиров, радиофикацией всех пассажирских мест, улучшением удобств для проезда пассажиров с детьми, устройством радиотелефонной связи с внешними абонентами, оборудованием санитарных узлов душем, а специальных салонов поезда телевизионной и киноаппаратурой и т. д. В поездах дальнего следования целесообразно иметь буфеты, а также комнаты матери и ребенка. Система организации питания в поезде должна обеспечить сокращение времени на приготовление и доставку пищи.

В перспективе основными вагонами локомотивной тяги для расстояний 600—800 км останутся вагоны открытого типа с мягкими креслами для сидения, а для поездок на более дальние расстояния — купейные вагоны различных назначений и категорий.

Кузова. Для перспективных пассажирских вагонов по-прежнему останется рациональной цельнометалическая сварная конструкция кузова в виде замкнутой оболочки с вырезами, выполненная из гофрированных листов, подкрепленных элементами жесткости. Анализ современных конструкций и тенденций их совершенствования выдвигает задачу создания максимально облегченных и более надежных с точки зрения коррозионной стойкости кузовов благодаря рационализации их конструктивных элементов и применению прогрессивных материалов.

Исследованиями ВНИИВ установлено, что в настоящее время и на ближайшую перспективу оптимальным вариантом является конструкция кузова с обшивкой из экокомнолегнрованпой нержавеющей стали 10Х14Г14НЗ и с каркасом из низколегированной коррозионно-стойкой стали 10ХНДП. Внедрение таких кузовов в серийное производство позволит сократить расход стали на 3—4 т на вагон и получить народнохозяйственный эффект в размере 2000 р. и более на один вагон. Применение этих сталей не потребует существенной реорганизации действующего производства. До перехода на строительство вагонов увеличенной длины с кузовами из нержавеющей стали целесообразно изготовлять вагоны с кузовами из низколегированной стали 10ХНПД, 09Г2Д и т. п.

Применение нержавеющих сталей для кузовов почтовых и багажных вагонов менее целесообразно. Это обусловлено большими вырезами в зонах боковых обвязок, ослабляющими сечение рамы, что не позволяет убрать хребтовую балку в средней части кузова и использовать тонкую гофрированную обшивку из нержавеющей стали. Кроме того, при большей массе брутто почтовых и багажных вагонов не может быть реализовано существенное уменьшение площади и момента инерции поперечных сечений в связи с ограничениями прочности и жесткости.

Новые возможности снижения массы несущих конструкций пассажирских вагонов открываются, как показали исследования, при использовании предварительно напряженных конструкций. Это позволяет снизить массу кузова серийного вагона на 1,5— 2 т в результате уменьшения сечений продольных элементов рамы и боковых стен. Уменьшаются технологические прогибы и тем самым повышаются несущая способность и изгибная жесткость кузова. Улучшается также и товарный вид вагона.

Неоспоримый технический эффект, достигаемый при использовании алюминиевых сплавов для изготовления кузовов пассажирских вагонов, доказан практикой отечественного вагоностроения и зарубежным опытом. Отечественные алюминиевые сплавы по механическим свойствам и технологичности хорошо зарекомендовали себя при использовании их для несущих сварных конструкций вагонов. Одним из направлений дальнейшего снижения расхода металлов является также более широкое применение пластических материалов и, в частности, стеклопластиков и металло-пластмассовых узлов кузова в трехслойном антикоррозионном исполнении.

Значительного эффекта можно достигнуть при переходе к монтажу на сборочных позициях предварительно собранных укрупненных блоков кузова и внутреннего оборудования вагонов. Традиционная конструкция цельнометаллического сварного кузова вынуждает, как правило, применять подетальную сборку узлов непосредственно в тесных помещениях вагона и в неудобных для работы сборщика положениях. Эти обстоятельства определяют актуальность разработки новых конструктивных

решений отдельных узлов кузова и внутреннего оборудований; а также рациональных методов сборки, пригодных для всех пассажирских вагонов и удовлетворяющих ремонтным требованиям. Например, переход на блочный метод сборки вагонов позволит, по предварительной оценке, сократить длительность производственного цикла примерно на 2,5 сут., снизить трудоемкость сборки и существенно увеличить выпуск вагонов на тех же площадях. Один из возможных вариантов решения поставленной задачи — сборка систем вагона и блоков внутреннего оборудования пассажирских помещений при снятой крыше вагона.

Электроснабжение. Наилучшими техническими и экономическими показателями обладает система электроснабжения вагонов с размещением источников питания на локомотивах, но пока еще невозможно принять ее в качестве основной. Исследования показывают, что на ближайшие 15—20 лет можно принять централизованную систему электроснабжения пассажирских поездов с питанием потребителей от поездной высоковольтной магистрали при статических преобразователях энергии, установленных в каждом вагоне. Предполагают установку преобразователя мощностью 30 кВт с входным номинальным напряжением 3000 В постоянного или переменного тока и выходным напряжением 380/220 В трехфазного переменного тока для питания всех потребителей электроэнергии вагона, кроме электрических нагревателей отопления. Преобразователи будут получать питание от поездной магистрали 3000 В: при постоянном токе — от токоприемника электровоза; при переменном токе — от обмотки отопления тягового трансформатора электровоза. При таком электроснабжении необходимо будет исключить неблагоприятные влияния на цепи СЦБ как постоянного, так и однофазного переменного тока частотой 50 Гц.

Будут продолжены работы по дальнейшему совершенствованию вагонов-электростанций, так как в настоящее время это единственная отработанная система централизованного электроснабжения, пригодная для практического использования. На вагонах без холодильных установок на определенный период времени может сохраниться существующая индивидуальная система электроснабжения мощностью до 10—12 кВт.

Отопление. Работы последних лет по отоплению направлены на замену угольного подогрева воды электрическим. Одним из перспективных направлений является отопление конвективными электропечами и нагревом воздуха в системе принудительной вентиляции с использованием электрокалорифера. Необходимо создать высококачественные электронагреватели, кабели и провода, исключающие отказы этой системы отопления. Будут продолжены работы по совершенствованию комбинированной системы с устройствами водяного отопления, аналогичными устройствам серийных вагонов, и со встроенными в котел электронагревательными элементами.

По мере внедрения централизованных систем электроснабжения и высоковольтного отопления целесообразна концентрация всех нагревательных элементов в одном узле — электрокалорифере. Применение воздушной системы отопления наиболее эффективно и перспективно, так как ее проще автоматизировать и обеспечить при этом требуемый температурный режим в вагоне и индивидуальное регулирование температуры в каждом купе. Для улучшения работы системы водяного отопления вагонов серийного производства будут внедрены усовершенствования, направленные на снижение ее массы и повышение теплопронзводи-тельности при естественной циркуляции.

Установка кондиционирования воздуха. При современных требованиях к комфорту возникает необходимость в разработке для вагонов новой перспективной установки кондиционирования воздуха компрессионного типа. В связи с перспективой централизованного электроснабжения появляется возможность использования герметичных высокооборотных компрессоров массового выпуска. Это позволит улучшить герметизацию, снизить потери хладагента, уменьшить габаритные размеры и массу установки. Будет разработана моноблочная конструкция холодильной установки с минимальным количеством разъемов в системе, повышенной плотностью и надежностью. Эту установку можно будет использовать также для подогрева воздуха при работе в цикле теплового насоса.

Дальнейшее развитие холодильных установок для вагонов пойдет в направлении создания рациональной и компактной конструкции автономных кондиционеров, компонуемых как вертикально при размещении в шкафах, так и горизонтально — при подвеске к потолку.

Общие задачи Будут продолжены работы по изысканию и внедрению прогрессивных конструкций, снижающих уровень шума в помещениях вагона до значений, допустимых при различных частотах нормируемого диапазона. К этим конструкциям относятся такие как «плавающий» пол, перфорированные потолки, различные амортизаторы и др.

Увеличение потребления электроэнергии потребует проведения дальнейших работ по повышению пожаробезопасности вагонов благодаря конструктивным мерам по локальной защите отдельных узлов и помещений, применению специальных пропиток и несгораемых материалов.

Дальнейшие работы в области создания рельсового подвижного состава для скоростного сообщения пойдут по двум основным направлениям: отработке конструкций вагонов для введения скоростей движения 55 м/с (200 км/ч) и изысканию конструктивных решений вагонов для скоростей движения 69—83 м/с (250— 300 км/ч).

Глава VIII

САМОХОДНЫЕ ВАГОНЫ

Особенности зарубежных пассажирских вагонов | Вагоны | Основные требования к самоходным вагонам

Добавить комментарий