Перспективы 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 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 расположе-

нием 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-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 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 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 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 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.

Дата добавления: 2015-08-18