Первый механизм так называемого маятникового типа предусматривает возможность пассивного наклона. При этом продольная ось вращения кузова вагона находится в верхней его части, практически под крышей, куда выведены узлы опирания кузова на пружины второй ступени рессорного подвешивания. За счет этого центр тяжести кузова находится значительно ниже оси его продольного вращения, и кузов при движении вагона в кривой естественным образом наклоняется в сторону наружного рельса под действием центробежных сил. При этом величина поперечного ускорения, воспринимаемого пассажирами, уменьшается.
По этому принципу, как указано ранее, выполнен механизм наклона кузовов вагонов электропоезда серии 381 железных дорог Японии. В вагонах испанского поезда Talgo Pendular пневматические баллоны рессорного подвешивания смонтированы на вертикальных стойках в концах вагонов в местах сочленения кузовов. Однако время реакции механизма пассивного наклона слишком большое, и вследствие запаздывания начала наклона относительно момента входа поезда в кривую его эффективность невелика.
Принцип действия механизмов второго рода основан на активном управлении второй ступенью рессорного подвешивания. По одному из предложенных решений, пригодность которого исследовали на железных дорогах Европы и Японии, наклон кузова осуществлялся за счет раздельного регулирования давления воздуха в пневматических баллонах с разных сторон вагона. К сожалению, это приводило к значительному увеличению расхода сжатого воздуха и оказалось неприемлемым, хотя в Японии пытались устранить этот недостаток путем использования устройства, обеспечивающего переток сжатого воздуха из одного баллона в другой с помощью пневматических цилиндров с гидравлическим управлением.
В качестве альтернативного решения пробовали применить устройство активного предотвращения раскачивания кузова (стабилизатор положения). В поездах семейства Talent компании Bombardier использовались поперечные торсионные рычаги трубчатого сечения с вертикальными тягами в соединениях с кузовом, причем в одну из тяг был встроен гидравлический цилиндр, с помощью которого осуществлялся принудительный наклон кузова.
Более распространенными стали механизмы третьего рода. Их основу составляет наклоняемая шкворневая балка, необходимый поворот которой относительно продольной оси вагона достигается использованием или пары наклонных качающихся тяг, или опорно-роликовой балки, имеющей конфигурацию дуги окружности. Важной отличительной чертой такого устройства является то, что шкворневая балка и вторая ступень рессорного подвешивания монтируются в виде единого узла.
В подвижном составе некоторых типов, например в поездах семейства Pendolino компании Fiat, наклоняемая шкворневая балка располагалась над второй ступенью рессорного подвешивания. В этом случае для приведения механизма в действие требовалось приложение значительных сил в поперечных элементах подвешивания. Кроме того, для ограничения предельных смещений кузова было необходимым наличие центрирующего приспособления, как правило, с пневматическим приводом.
В механизмах четвертого рода наклоняемая шкворневая балка расположена под второй ступенью рессорного подвешивания, что устраняет отмеченный выше недостаток. Такие механизмы в последнее время получили всеобщее признание. Они были впервые применены на поезде АРТ, позднее на поездах Х2000, LRT, а теперь их устанавливают на спроектированных компанией Fiat тележках новых поездов, предназначенных для магистрали Западного побережья в Великобритании.
Таким образом, технология наклона кузовов вагонов прошла несколько этапов развития, отражающих преобладавшие в определенный момент времени суждения, но можно сказать, что в настоящее время достигнуто определенное единомыслие.
Управление наклоном кузовов вагонов при движении поездов в кривых связано со сложным процессом обработки сигналов, получаемых от соответствующих датчиков, и требует обеспечения адекватной динамической реакции на явления, происходящие при входе в кривую, проследовании переходной и круговой кривых и, наконец, при выходе из кривой. В идеальном случае угол наклона кузова, например, при входе в кривую должен постепенно возрастать в
согласовании с увеличением величин поперечных ускорений и угла возвышения наружного рельса.
Если механизм наклона начинает функционировать с запаздыванием, поперечные ускорения по мере следования в переходной кривой быстро нарастают, даже если и не достигают расчетных значений для круговой кривой. Поэтому, в принципе, реакция механизма наклона, а точнее, системы его управления должна быть незамедлительной. Но здесь есть осложнения, вызываемые наличием неровностей пути, которые возбуждают колебания неупорядоченной частоты, искажающие картину, отражаемую датчиками ускорений системы управления механизмами наклона кузовов вагонов. В системах управления преимущественно используются поперечные ускорениемеры, монтируемые на кузове или тележке. Они не только измеряют поперечные ускорения, но и подвержены воздействию неровностей пути, поэтому на выходе этих приборов необходимы фильтры для отделения помеховых сигналов. Если в системе не предусмотрены элементы устранения посторонних влияний, в работе механизма наклона возможны сбои; кроме того, нарушается плавность хода подвижного состава в прямых.
В большинстве современных систем управления наклоном использован принцип опережающего срабатывания. При этом сигнал, определяющий угол наклона кузовов всех вагонов, поступает от датчика ускорений, смонтированного на передней по направлению движения поезда тележке первого вагона. Этим предотвращается запаздывание начала работы механизмов наклона кузовов следующих вагонов. В управляющих контроллерах некоторых типов применены высокочувствительные гироскопы, ускоряющие реакцию системы.
Вместе с тем в настоящее время все больший интерес проявляется к компьютеризированным системам управления наклоном, получающим сигналы от базы данных, содержащей информацию о плане и профиле пути и синхронизированной с движением поезда.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.