Admin

Перспектива развития конструкций самоходных вагонов

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 Z6400 (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 Z6100 (выпуска 1966 г.) имел удельную мощность 5,9 кВт/т, а поезд Z6150 (выпуска 1970 г.) — мощность 6,35 кВт/т, то у электропоезда Z6400 (выпуска 1974 г.) мощность достигла 16,5 кВт/т. Для электропоездов Z6100 и Z6150 время разгона с момента пуска до скорости 100 км/ч равно 100 с, путь разгона составляет 2 км, а для электропоезда Z6400 — 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 У0160 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 резинометал-лические 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 тиристорно-импульсное 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-Фран-циско 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 восьми-осный. 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 моиомоторные 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 тя-гово-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 иа 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.