Анализ работы железнодорожного транспорта, страница 6

Наиболее важными требованиями пассажиров к современным железнодорожным сообщениям являются, сокращение времени поездки и повышение уровня комфорта. Для скоростных маршрутов на существующих линиях, проходящих в районах со сложным рельефом, заметное сокращение времени поездки возможно только за счет увеличения скорости прохождения кривых. На таких линиях с успехом можно использовать поезда, в которых применена технология наклона кузовов вагонов, позволяющая эффективно снижать воздействующие на пассажиров в кривых боковые ускорения за счет наклона кузова внутрь кривой. Максимальный угол возвышения наружного рельса в кривых при движении поездов без применения технологии наклона кузовов вагонов обычно ограничен 6°, а допустимый угол недостатка возвышения также равен 6°. Приняв угол наклона кузова равным 9° и допустимый угол недостатка возвышения наружного рельса, как и в отсутствие наклона, также равным 6°, получим, что за счет наклона кузовов вагонов максимальную скорость движения в кривых можно повысить на 32 %. Если же для улучшения комфорта пассажиров угол наклона кузова уменьшить до 8°, а допустимый угол недостатка возвышения до 4,5°, то и при этом скорость можно повысить на 24 %. В России нормируемым является превышение наружного рельса над внутренним не больше чем на 15 см.

Общепринятой считается возможность повышения скорости движения поездов в кривых за счет наклона кузовов вагонов примерно на 30 %, но в переходных кривых требования к уровню комфорта более строгие, так что в этом случае повышение скорости будет не столь значительным.

Как правило, при прохождении круговых кривых сидящие, стоящие и идущие по вагону пассажиры довольно легко приспосабливаются к некомпенсированному поперечному ускорению. В переходных же кривых стоящие или идущие пассажиры (и в особенности проводники, разносящие на места горячие напитки) должны быстро реагировать на изменения ускорения и во избежание возможного инцидента наклоняться в сторону центра кривой.

Сидящие пассажиры сохраняют удобное для них положение тела при движении поезда в кривых естественным образом — за счет контакта с креслом. Стоящие или идущие пассажиры могут сохранять положение тела за счет мышечного напряжения в голеностопных суставах. При наклоне кузова вагона в круговых кривых создается определенное визуальное ощущение неудобства, но в действительности силы, вынуждающие пассажиров применять меры физического характера для сохранения положения тела, в данном случае отсутствуют. Однако в переходных кривых некоторая мышечная реакция все же нужна.

Уровень комфорта пассажиров при движении поезда в переходных кривых можно оценить исходя из трех факторов: поперечного ускорения, скорости изменения ускорения и, что главное, так называемой скорости поворота тела вокруг продольной оси вагона. Величина некомпенсированного поперечного ускорения в переходных кривых больше, чем в круговых, и мало зависит от применения технологии наклона кузова вагона, но скорость изменения ускорения в таком случае выше, поскольку выше и скорость движения поезда.

Относительно скорости поворота тела есть следующее суждение. Известно, что увеличение угла наклона кузова вагона уменьшает величину поперечного ускорения при движении в кривых, но в то же время скорость поворота тела возрастает. Так, при угле наклона кузова, равном 9°, и угле недостатка возвышения наружного рельса, равном 6°, т. е. при указанных выше типичных условиях, скорость поворота тела в 3 раза выше, чем без наклона кузова. Насколько значительна эта разница, зависит от продолжительности нахождения вагона на переходной кривой.

Для типичного случая прохождения переходной кривой за 3 с комфорт стоящих пассажиров в вагонах с наклоняемыми кузовами существенно ухудшается, и поэтому повышение скорости движения поезда из таких вагонов по сравнению с поездом из вагонов с ненаклоняемыми кузовами при условии сохранения того же уровня комфорта ограничено 25 %. Если переходные кривые короче и поезд проходит их, к примеру, за 2 с, возможность повышения скорости поезда из вагонов с наклоняемыми кузовами еще более уменьшается.

Проявилась еще одна частная проблема, связанная с возникновением головокружения у небольшой части пассажиров поездов из вагонов с наклоняемыми кузовами. При становлении рассматриваемой технологии стремились снизить поперечное ускорение практически до нуля, но быстро обнаружилось, что некоторые пассажиры страдают от головокружения. Эту проблему удалось решить уменьшением компенсации непогашенного поперечного ускорения. В настоящее время в качестве стандарта принято снижение поперечного ускорения примерно на 2/3.

В противоположность явлениям, возникающим при движении поезда в переходных кривых, которые можно рассматривать для каждой кривой в отдельности, головокружение имеет кумулятивный характер и обостряется в зависимости от индивидуальных показателей здоровья пассажиров, хотя полного представления об этих зависимостях еще нет. Ясно только, что эффект головокружения накапливается и углубляется при большом числе следующих друг за другом кривых малого радиуса с короткими переходными кривыми. В связи с этим необходимо уточнить долю поперечного ускорения, подлежащую компенсации, и ввести в систему управления механизмом наклона кузова вагона алгоритм оптимизации угла наклона в каждой кривой.

В целом же, несмотря на указанные проблемы, можно говорить, что помимо повышения скорости движения поездов и уменьшения продолжительности поездки использование технологии наклона кузовов вагонов в кривых приносит следующие экономико-эксплуатационные выгоды:

·  сокращение оборота подвижного состава, повышение коэффициента его использования и отсюда — возможность уменьшения численности парка;

·  повышение пропускной способности железнодорожных линий за счет ускорения прохождения поездами блок - участков системы сигнализации;

·  уменьшение износа колес и тормозных колодок за счет более редкого и менее интенсивного торможения;

·  уменьшение потребления энергии на тягу поездов за счет менее частых разгонов.