Совершенствование конструкций кузовов пассажирских вагонов. Виброзащита вагонов

ВОПРОС № 9: "СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ КУЗОВОВ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ."

Первые пассажирские вагоны строились 1,2 и 3 классов. Они отличались друг от друга населенностью, внутренним оборудованием и отделкой. В первых вагонах не было необходимых удобств. Однако, уже в 1850 г Александровский завод построил два вагона усовершенствованной конструкции  с комфортными условиями для пассажиров. Поскольку пассажирских вагонов не хватало, их закупали в западно-европейских странах. Однако, они оказались нерациональными для условий России, и в 1886…1884 г.г. потребовалось их переделать и создать отечественный тип пассажирского вагона. Такой тип характеризовался наличием сквозного прохода внутри кузова, окнами с двойными рамами. С 1863 г. пассажирские вагоны стали оборудовать туалетами и умывальниками, а также ночами сухого отопления. Ковровские мастерские впервые в мире (1866 г.) создали индивидуальное паровое, а затем (в 1887 г.) водяное отопление. Совершенствовались вентиляционные устройства. Фонари со свечами с 1877 г. стали заменять газовыми, а с 1887 г. – электрическим освещением. Основным типом пассажирского вагона в годы предвоенных пятилеток являлся вагон с длиной кузова 20,2 м, спроектированный в 1928 г. по этому типу строили вагоны жесткие не купейные и купейными, мягкие, рестораны, постовые, багажные, а также пригородного сообщения. Они имели металлическую раму, а остальные части кузова – деревянные.

Сначала рамы были клепаными, а с 1931 г. – сварной конструкции. Между наружной и внутренней обшивками стен, крыши и пола размещалась изоляция из тевелина или войлока, иногда из плит пробки. Снаружи стены покрывали стальными листами, изнутри масляной краской, а в мягких и пригородных вагонах их обтягивали обоями толстыми обоями (линкрустом). Пол покрывали линолеумом или масляной краской. В жестком некупейном вагоне 70 % длины кузова занимало пассажирское помещение, остальное приходилось на отделение проводника, котельное отделение, туалеты, тамбуры. В купейном и мягком вагонах вдоль одной боковой стены располагался коридор, из которого вели двери в изолированные пассажирские отделения (купе). На Тверском и Ленинградском имени Егорова заводах, где строились пассажирские вагоны, в 1934…1939 г.г. разработали конструкции и построили опытные образцы вагонов с цельнонесущими, обычно называемые цельнометаллическими, кузовами длиной 25 и 25,2 м.

После Великой Отечественной войны вагоностроение перешло к массовому производству цельнометаллических пассажирских вагонов с длиной кузова 23,6 м, выгодно отличавшиеся от прежних конструкций с деревянными кузовами. В дальнейшем осуществлялось их усовершенствование:  углеродные стали заменили низколегированными, лучше сопротивляющимися коррозии;  применили алюминиевые сплавы для изготовления кузовов с целью снижения тары вагона;

широко внедряли пластмассу и другие синтетические материалы; построили опытные партии вагонов для скоростного движения («Русская тройка» и ЭР200); применили устройства для кондиционирования воздуха.

Проводятся также исследования с целью создания вагонов для высокоскоростных магистралей. Планируется создание двухэтажных пассажирских вагонов, позволяющих существенно увеличить провозную способность железных дорог.

Пассажирский вагон нового поколения имеет внешне привлекательный вид, с более совершенной аэродинамикой. Интерьер удобный и уютный, тамбуры и коридор приспособлены для проезда инвалидных колясок. Микроклимат в купе регулируется кондиционером с тепловым насосом. Имеются системы информации, индивидуальных радиопрограмм. Установлены телефоны и видеотехника. Масса вагона значительно уменьшена. Несущие конструкции – высокопрочные, антикоррозийные, долговечные. Предусмотрено уменьшение износов в трущихся узлах. Механическая часть вагонов проектируется безрамной. Для внутренней отделки применены негорючие, нетоксичные и антивандальные материалы. Вагон оборудован никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями и статическими преобразователями энергии на новой элементной базе.

Отечественные вагоны в основном не уступают зарубежным конструкциям, а по некоторым показателям их превосходят. Применяемые в нашей стране габариты подвижного состава имеют большие размеры по ширине и высоте, что позволяет проектировать вагоны с увеличенным объемом кузова, создающим более комфортные условия для пассажиров. Кузов должен быть цельнометаллической несущей конструкцией и обеспечивать размещение необходимого оборудования для перевозки пассажиров с требуемым уровнем комфорта. Он должен иметь обозначенные места для установки домкратов. Для скоростей до 200 км/ч на вагоне должны быть обтекатели, обеспечивающие исключение попадания посторонних предметов на оборудование, установленное под вагоном. Для скоростей до 250 км/ч форма, размеры поперечного сечения, а также наружных поверхностей кузова, включая межвагонные соединения, должны обеспечивать минимальное аэродинамическое сопротивление движению поезда.

В межтележечных и консольных зонах кузова могут предусматриваться откидные легкие фальштота для обеспечения аэродинамической целостности наружных очертаний вагона и состава поезда. Основным несущим элементом кузова является рама, к боковым продольным и  концевым (буферным) балкам которой укрепляются боковые и торцовые стены. Внутри кузов снабжается перегородками, число и места расположения которых определяются назначением и планировкой вагона. Сверху конструкция закрывается крышей, прочно соединенной с боковыми и торцовыми стенами. Основным несущим элементом рамы является неразрезная хребтовая балка. В рамах без хребтовой балки отсутствует её часть, расположенная между шкворневыми балками,  а вместо неё укладываются металлические гофрированные листы с продольными гофрами. При этом хребтовая балка в консольных частях рамы служит для размещения ударно-тяговых приборов. Для обеспечения необходимой жесткости и прочности стен и крыши в них включают продольные и поперечные  подкрепляющие элементы. Основные поперечные элементы рамы, боковых стен и крыши целесообразно располагать в одной плоскости, образуя замкнутые контуры типа шпангоутов,

что вместе с продольными элементами – стрингерами создают прочный каркас кузова, который обшивается снаружи металлическими листами, а изнутри – древесными и другими материалами. В отдельных моделях вагона стены и крышу кузова снаружи обшивают гофрированными листами с продольными гофрами. При этом исключают часть продольных подкрепляющих элементов каркаса, что способствует снижению массы кузова при сохранении его жесткости и прочности. Кроме обеспечения прочностных качеств к кузову пассажирского вагона предъявляются требования по температурному режиму: при длительной температуре наружного воздуха «минус» 40°С температура внутри помещения не должна опускаться ниже «плюс» 18°С. это условие обеспечивается наличием в ограждении кузова высококачественного теплоизоляционного материала и системой отопления. В качестве теплоизоляции, расположенной между наружной и внутренней обшивками кузова, используется пенополистирол марки ПСБ – С в виде пакетов, обернутых гидроизоляционной бумагой. В перспективе в качестве изоляции может быть применен пенополиуретан, заливаемый между обшивками кузова. Особое внимание при проектировании кузовов пассажирских вагонов уделяется безопасности пассажиров, обслуживающего персонала, противопожарной защите. Материалы для изготовления перегородок внутренней обшивки и облицовки должны быть несгораемыми, не должны выделять вредных веществ и запахов. Двери должны иметь устройство, предотвращающие попадание рук в притвор.  Внешний вид кузова должен подчеркивать выразительность и простоту форм, обеспечивать возможность применения механизированных способов обмывки составов. При движении с высокими скоростями кузов вагона не должен создавать большого воздушного сопротивления, что достигается созданием обтекаемых конструкций.

ВОПРОС № 19: "ВИБРОЗАЩИТА ВАГОНОВ."