Вагоны электропоездов и дизель-поездов. Конструкции вагонов электропоездов для пригородного сообщения последних выпусков совершенствуются в направлении обеспечения повышенных технических скоростей движения на коротких перегонах в результате увеличения ускорений и мощности тяговых двигателей, а также в направлении улучшения комфортных качеств вагонов. Максимальная (конструкционная) скорость вагонов пригородных электропоездов обычно не превышает 33,3 м/с (120 км/ч). Более высокие скорости — 41,6—44,4 м/с (150—160 км/ч) имеют электропоезда, которые при изменении составности используют также в местном и междугороднем сообщениях. Новые вагоны, как правило, имеют электродинамический реостатный тормоз, а в отдельных случаях и рекуперативно-реостатный. Последний применяют в основном на электропоездах постоянного тока. Из электропоездов переменного тока рекуперативно-реостатный тормоз имеет французский поезд 26400 (выпуска 1974 г.).
Мощность тяговых двигателей, приходящаяся на 1 т массы тары (удельная мощность), в ряде случаев повышена до 13—16 кВт. Это позволяет реализовать более высокие ускорения при разгоне, равные 1,0—1,3 м/с2. Характерно, что если французский электропоезд 26100 (выпуска 1966 г.) имел удельную мощность 5,9 кВт/т, а поезд 26150 (выпуска 1970 г.) — мощность 6,35 кВт/т, то у электропоезда 26400 (выпуска 1974 г.) мощность достигла 16,5 кВт/т. Для электропоездов 26100 и 26150 время разгона с момента пуска до скорости 100 км/ч равно 100 с, путь разгона составляет 2 км, а для электропоезда 26400 — соответственно 23 с и 0,7 км.
| Увеличения удельной мощности достигают в результате как повышения мощности тяговых двигателей, установленных на моторном вагоне, или применения составов из одних моторных вагонов, так и снижения массы вагонов. Способы снижения массы вагонов в разных странах различны. Во Франции, например, для изготовления вагонов электропоездов широко применяют нержавеющую сталь. При этом экономия в эксплуатации от снижения расхода электроэнергии и ремонтных затрат превышает первоначальные затраты, связанные с повышенной стоимостью вагонов из нержавеющей стали. В Японии, США, ФРГ и некоторых других странах для изготовления кузовов некоторых электровагонов наряду с углеродистыми и нержавеющими сталями применяют и алюминиевые сплавы. Существенное уменьшение массы тары вагона дает также установка двух тяговых двигателей повышенной мощности на раме кузова взамен обычного размещения четырех двигателей на тележках.
Количество дверей с каждой стороны вагона зависит от назначения поезда и условий его эксплуатации. Так, у французских электропоездов пригородного сообщения вагоны, независимо от их длины, имеют по три двери, причем крайние двери несколько сдвинуты от конца вагона к середине для более равномерного распределения дверей по длине поезда. Вагоны пригородных и городских железных дорог Японии при длине 20 м имеют, как правило, с каждой стороны по три-четыре двери шириной 1100 мм. Однако у электропоезда серии 711 для острова Хоккайдо, отличающегося более суровым климатом, вагоны имеют по две двери шириной 1000 мм. По две двери имеют и многие поезда других стран. Двухэтажные вагоны электропоезда, построенные для г. Чикаго (США), при длине
25,5 м имеют одну дверь шириной 1750 мм в середине вагона.
Все вагоны электропоездов имеют люминесцентное освещение и в большинстве случаев принудительную вентиляцию с подогревом воздуха в холодное время года. Кондиционирование воздуха применено только в США, Японии и Австралии. На большинстве электропоездов новых типов пневматическое рессорное подвешивание. В электрическом тяговом оборудовании использованы системы бесконтактного тиристорно-импульсного регулирования тяговых двигателей.
В некоторых странах созданы также конструкции электропоездов для скоростного междугороднего сообщения. Движение электропоездов со скоростями до 58 м/с (210 км/ч) впервые организовано в Японии на линии Токио—Осака. В 1973 г. в Японии начата
эксплуатация новых электропоездов серии 961, конструкционная скорость которых равна 260 км/ч. Во Франции проходит испытания газотурбинный поезд TGV-001 с электрической передачей, рассчитанный на скорость движения 83 м/с (300 км/ч). Поезд состоит из пяти вагонов, причем концы двух соседних вагонов опираются на одну моторную тележку; таким образом, этот поезд имеет только шесть тележек. Вагоны имеют маятниковую подвеску и устройства принудительного наклона кузова в кривых. В ФРГ изготовлен и прошел испытания электропоезд ЕТ-403 из четырех вагонов; его конструкционная скорость 55,5 м/с (200 км/ч). Кузова вагонов выполнены из легких сплавов и имеют систему принудительного наклона кузова в кривых.
В Италии моторные вагоны ALe-601, имевшие конструкционную скорость 44,4 м/с (160 км/ч), переоборудованы для движения со скоростью до 55 м/с (200 км/ч). Кроме того, изготовлен новый скоростной электропоезд УО160 со скоростью движения до 70 м/с (250 км/ч). Вагоны этого поезда отличаются тем, что тяговые двигатели в них подвешены к раме кузова и через карданные валы приводят во вращение только внутреннюю колесную пару каждой тележки. Имеется также устройство принудительного наклона кузова в кривых.
В Великобритании изготовлен поезд APT с газотурбинной тягой и разработан вариант этого поезда (АРТ-Р) с электрической тягой, рассчитанные на скорость движения 69,4 м/с (250 км/ч). В США эксплуатируют электропоезда «Метролайнер», конструктивная скорость которых равна 55 м/с (200 км/ч). В Канаде на такую же максимальную скорость изготовлен поезд с локомотивной тягой.
В ряде стран ведутся работы по созданию высокоскоростного наземного транспорта новых видов, в котором взамен опоры колеса на рельс для поддержания и направления экипажа будут использованы системы магнитной подвески.
Вагоны метрополитена и трамвая. В настоящее время более чем в 40 городах мира есть метрополитен, и во многих городах идет его строительство. Подвижной состав метрополитенов отличается большим разнообразием. Вагоны в основном имеют два варианта исполнения кузова — с кабиной и без нее. Вагоны метрополитена Сан-Франциско (США) имеют унифицированные кузова, на которые можно навесить съемную кабину. Кузова большинства вагонов европейских метрополитенов имеют длину 17—19 м, ширину 2,6— 2,9 м и высоту (от головки рельс) 3,3—3,7 м. Кузова вагонов метрополитена США, как правило, имеют большие размеры: длина 21,5—
22,5 м; ширина 3,0—3,2 м; высота 3,6—3,7 м.
Существуют различия в планировке салона и в количестве дверей: вагоны метрополитенов Лондона, Западного Берлина, Гамбурга, Амстердама, Стокгольма, Сан-Паулу, Торонто и Сан-Франциско имеют сидения, расположенные поперек вагона. На остальных метрополитенах применены вагоны с продольным расположением сидений. Вагоны европейских метрополитенов в основном имеют по три двери шириной в свету 1200—1300 мм с каждой стороны. Короткие кузова сочлененных вагонов имеют по две двери. Вагон метрополитена Сан-Франциско также имеет две двери. Вагоны метрополитенов Нью-Йорка, Торонто и Токио, так же как вагоны советских метрополитенов, имеют по четыре двери. Основной конструкционный материал кузовов — прессованные профили из алюминиевых сплавов. Большинство вагонов имеют двухосные тележки с жесткой рамой и колесами, расположенными снаружи рамы. Вагоны метрополитена Сан-Франциско предназначены для уширенной колеи (1670 взамен 1435 мм). Буксы этих вагонов расположены с внутренней стороны колес. Вагоны метрополитенов Мехико и некоторых линий Парижа, Монреаля, Саппоро имеют пневматические колеса. Такие вагоны эксплуатируют на линиях с соответствующим путевым устройством.
Широкое распространение получили пневматические рессоры. В конструкциях тележек часто применяют различные резинометаллические элементы. Обычно тележка имеет два тяговых электродвигателя. Некоторые вагоны европейских метрополитенов имеют мономоторные тележки с одним тяговым двигателем. В качестве тяговых двигателей используют электродвигатели постоянного тока. Диапазон мощности тяговых двигателей очень широк (56— 200 кВт), но наиболее распространена мощность, равная 90— 100 кВт. Все более широкое распространение получает тиристорноимпульсное управление тяговыми электродвигателями.
Во всех вагонах в качестве рабочего тормоза использован электродинамический реостатный тормоз с самовозбуждением тяговых двигателей или с независимым возбуждением. Рекуперативный тормоз применен пока только в Еагонах метрополитена Токио (поезд типа 6000). В качестве резервного используют пневматический или электропневматический колодочный тормоз. Вагоны метрополитена Вены, Западного Берлина, Роттердама и Сан-Франциско имеют пневматические дисковые тормоза. Вагоны метрополитена Сан-Франциско оборудованы, кроме того, рельсовым электромагнитным тормозом, который служит в качестве дополнительного при использовании экстренного торможения.
Почти все вагоны оборудованы принудительной вентиляцией. На некоторых из них подаваемый вентиляционной установкой воздух подогревается теплом, выделяемым пускотормозными реостатами. Вагоны метрополитена Сан-Франциско и Сан-Паулу оборудованы кондиционерами. Современные вагоны зарубежных метрополитенов, как правило, имеют люминесцентное освещение.
Развитие трамвая идет в направлении создания скоростных линий. Для этих линий разрабатывают многоосный шарнирно-сочлененный подвижной состав, главным образом шести- и восьмиосный. Конструкционная скорость вагонов трамвая для наземных городских линий не превышает 20,8—22,2 м/с (75—80 км/ч), а используемых на подземных участках (так называемое предметро)
27,7 м/с (100 км/ч). На этих вагонах использованы мономоторные тележки и электронные системы управления.
На основании анализа параметров и особенностей конструкции отечественных и зарубежных вагонов можно определить следующие направления развития самоходных вагонов:
. всемерное снижение веса тары вагона в результате развития сочлененных конструкций и использования легких сплавов, высокопрочных и нержавеющих сталей; например, вес тары вагонов метрополитена (в расчете на площадь горизонтальной проекции вагона) будет доведен до 350—400 кгс/м2;
увеличение мощности тяговых двигателей и улучшение тягово-сцепных свойств привода; удельная мощность вагонов пригородных электропоездов (в расчете на вес тары) будет увеличена до 13—16 кВт/тс, а вагонов метрополитена — до 15—20 кВт/тс;
повышение технических скоростей поездов благодаря увеличению ускорений разгона, а также движению с максимальной скоростью на возможно большем отрезке перегона; сокращение времени стоянок на станциях;
внедрение на дизельных поездах электрической тяговой передачи и газотурбинных двигателей в силовой установке;
использование декоративных покрытий, пластических масс и алюминиевых сплавов во внутренней отделке салона вагона; внедрение принципа блочного монтажа внутреннего оборудования;
применение пневматических рессор в рессорном подвешивании, а резины и пластмасс — в конструкциях ходовых частей;
внедрение тиристорно-импульсных систем управления процессами тяги и торможения, а также систем рекуперативного торможения, обеспечивающих улучшение динамических свойств привода и экономию электроэнергии;
применение асинхронных тяговых двигателей или линейных двигателей;
всемерное улучшение комфорта для пассажиров, снижение шума и вибраций, использование принудительной вентиляции, кондиционирования воздуха, люминесцентного освещения и т. п.;
оснащение поездов устройствами контроля скорости и автоматического управления;
разработка конструкций вагонов и смежных устройств для новых видов городского высокоскоростного транспорта.
Глава IX
ИСПЫТАНИЯ ВАГОНОВ
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ БАЗА ВАГОНОСТРОЕНИЯ
⇐Вагоны метрополитена и трамвая | Вагоны | Значение и виды испытаний⇒