ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА, ПОЛАЯ ХОДОВАЯ БАЛКА (ВАРИАНТЫ), ХОДОВАЯ ТЕЛЕЖКА (ВАРИАНТЫ), ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ (ВАРИАНТЫ)
HIGH-SPEED TRANSPORT SYSTEM, HOLLOW LEAD BEAM (VERSIONS), BOGIE (VERSIONS) AND ROLLING STOCK (VERSIONS)

Группа изобретений относится к высокоскоростным транспортным системам, предназначенным преимущественно для сообщения между населенными пунктами, в частности к региональной транспортной инфраструктуре.
Известен транспортный комплекс, включающий монорельсовую транспортную систему с ходовой балкой на опорах, перемещающимся по балке подвижным составом, стрелочными переводами и эстакадой, при этом стрелочные переводы монорельсовой транспортной системы установлены в концах трассы за конечными станциями (см. патент на изобретение РФ №2181328, В61В 13/04, опубл. в 2002 г.). В этом транспортном комплексе ходовая балка выполнена в виде полого короба прямоугольного сечения. Этот комплекс с тихоходным подвижным составом предназначен для условий эксплуатации в городе, поэтому направлен на решение проблем безопасности движения и стыковки с объектами инфраструктуры города.
Известна монорельсовая транспортная система, включающая ходовую балку, расположенную на опорах и выполненную Т-образного поперечного сечения, а также вагоны, содержащие опорные колеса для опоры на рельс, боковые колеса для ограничения поперечного смещения, и оппозитно размещенные опорным дополнительные колеса доя ограничения вертикального смещения, при этом нижняя поверхность вагонов выполнена профилированной (см. патент на изобретение РФ №2327585, В61В 13/04, опубл. в 2008 году). В этом устройстве приводы движения выполнены в виде электродвигателей с редукторами, а в вагонах установлены маховики с преобразователями движения. Вагоны перемещаются с использованием энергии маховиков, установленных в вагонах, а маховики раскручивают, приводя в сцепление с приводами на станциях во время остановок. Такой достаточно технически сложный способ приведения поезда в движение может быть использован как запасной, дополнительный вариант привода, а в единственном виде он может допускать перебои в движении поездов. Кроме того, тяжелая металлоемкая конструкция Т-образного монорельса значительно снижает его эффективность.
Известна тележка монорельсового транспорта, включающая раму и смонтированные на своих осях приводные пары колес, установленные с возможностью взаимодействия с вертикальными стенками монорельса, и несущие пары колес, установленные с возможностью взаимодействия с дорожным полотном, причем оси соседних приводных и несущих колес связаны двуплечими Г-образными рычагами, шарнирно установленными на кронштейнах рамы (см. полезную модель РФ №99407, В61В 13/04, опубл. в 2010 г.). Это техническое решение имеет отношение к монорельсовому транспорту со сложным сечением монорельса, представляющим собой перевернутый тавр, полки которого в верхней зоне скошены под углом к центральной стойке. Такая конструкция монорельса позволяет использовать в тележке помимо основных несущих колес, взаимодействующих с вертикальной стойкой монорельса, еще и упорные ролики, взаимодействующие с наклонными полками тавра. Однако основным недостатком такой тележки является ее недостаточная устойчивость на высоких скоростях.
Известна высокоскоростная разветвленная транспортная система для индивидуального перемещения пассажиров, содержащая полый путепровод с главными секциями и примыкающими к ним переходными секциями, малогабаритные, функционирующие с секундными интервалами кабины, бортовые части которых расположены над центральной продольной щелью путепровода, а ходовые части с роторными элементами левосторонних и правосторонних линейных электродвигателей, направляющими или опорными колесами и роликами боковой стабилизации - в его внутренней полости, оборудованной статорными элементами линейных электродвигателей, маршрутные электромагнитные переключатели, при этом маршрутные электромагнитные переключатели установлены на ходовых частях кабин с возможностью притягивания к выполненным с ферромагнитными участками статорным элементам линейных электродвигателей соответствующей стороны при движении упомянутых малогабаритных кабин по переходным секциям путепровода с выключенными линейными электродвигателями на противоположной стороне, причем опорные колеса установлены спереди и сзади ходовых частей кабин с возможностью перемещения по направляющим уголкам путепровода и снабжены смягчающими полиуретановыми шинами (см. патент на изобретение РФ №2106450, Е01В 25/00, опубл. в 1998 году). Эта достаточно сложная конструкция монорельса целесообразна для применения в регионах с мягким климатом, а в условиях средней полосы России и стран с похожим климатом такой монорельс будет зимой забиваться снегом.
Известна монорельсовая система скоростного типа Скайуэй для междугородных линий пассажирских перевозок, представляющая собой спаренную дорогу, расположенную на опорах и снабженную двумя ходовыми балками для движения скоростных троллейбусов с электрической тягой в противоположных направлениях (см. патент № ЕА 200800744, МПК В61В 13/04, опубл. в 2009 году). В этом высокоэкологичном техническом решении не рассмотрены варианты выполнения монорельсов, обеспечивающих надежное сцепление с дорогой, ровный ход ходовой тележки.
Известна транспортная система с двухопорными стойками и боковым расположением поезда, причем в верхней зоне опоры расположен верхняя ходовая балка для ведущих колес ходовых тележек поезда, а в нижней зоне опоры нижняя ходовая балка для опорных роликов (см. патент Великобритании № GB 2401089, МПК В61В 3/02, oпубл. в 2003 году). Это достаточно громоздкое и нескоростное устройство не обеспечивает достаточной надежности и устойчивости поезда при высоких скоростях.
Известна рама тележки железнодорожного вагона, выполненная в виде сварной коробчатой конструкции из листового проката и состоящая из двух продольных и жестко соединенных с ними двух поперечных балок, причем продольные балки в центральной части имеют выгибы в вертикальном направлении с вваренными в них консольно-вынесенными в поперечном направлении поддонами для установки пружин центрального подвешивания, а по концам снабжены опорами для установки пружин буксового подвешивания в виде опор-втулок, имеющих сварное соединение с рамой, при этом концы продольных рам выполнены с цилиндрическими выемками для установки опор-втулок, каждая из опор-втулок для установки пружин буксового подвешивания выполнена удлиненной, так что ее высота превышает соответствующий размер рамы - расстояние между верхним и нижним листами коробчатого профиля рамы, имеет буртик снаружи и опорную поверхность внутри, снабжена донышком, установленным на опорной поверхности внутри втулки и жестко соединенным, например, сваренным с опорой-втулкой, сварное соединение каждой опоры-втулки с рамой выполнено на готовой раме с установленными кронштейнами снаружи по периметру поверхности примыкания втулки к цилиндрической выемке коробчатой конструкции продольной балки рамы (см. патент на полезную модель РФ №41689, B61G 9/12, опубл. в 2004 году). Это техническое решение направлено на повышение прочности и упрощения конструкции сборной рамы ходовой тележки, однако не предусматривает расширения ее функций, в частности для использования стабилизационных колес.
Известен кузов двухэтажного пассажирского вагона, содержащий раму с концевыми хребтовыми балками, с пониженной средней частью, с продольными обвязками консольной части рамы, с продольными обвязками пониженной части рамы, боковины с обшивкой и продольными обвязками перекрытия, соединенными концами с поперечными профилями и подкрепляющими стойками, каждая из которых соединена на уровне межэтажного перекрытия с концом продольной обвязки перекрытия и с концом верхнего раскоса, торцевые стены, крышу, причем продольные обвязки пониженной части рамы и обвязки перекрытия соединены с продольными обвязками консольных частей рамы раскосами, расположенными в плоскости боковины, а каждая концевая хребтовая балка соединена с пониженной средней частью рамы брусом переходной зоны, обеспечивающим передачу продольных усилий от концевой хребтовой балки консольной части на продольные обвязки средней части рамы, отличающийся тем, что на внутренних сторонах продольных обвязок перекрытия закреплены попарно рассредоточенные вдоль боковин кронштейны, соединенные жестко с поперечными профилями, продольные обвязки перекрытия соединены с противостоящими друг другу торцами верхних и нижних боковых стоек и с наружной обшивкой своей продольной стенкой, каждая подкрепляющая стойка опирается на узел соединения обвязки пониженной средней части рамы с концевой поперечной балкой пониженной части рамы (см. патент на изобретение РФ №2408484, МПК B61D 1/00, опубл. в 2011 г.). Сложная конструкция данного кузова обладает повышенной металлоемкостью и материалоемкостью, но при этом недостаточна для обеспечения необходимой прочности кузова и его надежности при эксплуатации в условиях высоких скоростей.
Наиболее близким техническим решением к заявленной группе изобретений является монорельсовая транспортная система, включающая трассу, выполненную в виде установленной на опорах полой ходовой балки с контактными поверхностями, расположенными в разных плоскостях, и рельсовый транспорт, выполненный в виде поезда с приводом и поперечным контуром в нижней зоне, копирующим форму ходовой балки, и снабженного ходовыми тележками с ходовыми колесными парами и парными стабилизационными системами, расположенными в разных плоскостях ходовой тележки (см. патент на изобретение РФ №2180295, МПК В61В 13/04, опубл. в 2002 г.). Известное техническое решение направлено на повышение надежности работы транспортной системы при облегченной конструкции ходовой балки. Но оно не решает задачу совершенствования конструкции ходовой балки. Т.к. при сложных погодных и климатических условиях ходовая балка коробчатого сечения подвергается сильному изгибающему воздействию и вибрационному воздействию в процессе эксплуатации, то задача ее упрочнения становится особенно актуальной в зонах сейсмической активности, сильных ветровых нагрузок и ледяного дождя.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи: повышения надежности и эксплуатационных характеристик транспортной системы при увеличении жесткости и прочности ходовой балки, расширения технических возможностей конструирования монорельсового транспорта при универсальной структуре ходовой балки, увеличения быстроходности транспортной системы при повышении рабочих характеристик ходовых тележек и рельсового транспорта.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в высокоскоростной транспортной системе, включающей трассу, выполненную в виде установленной на опорах полой ходовой балки с контактными поверхностями, расположенными в разных плоскостях, и подвижный состав с приводом, снабженный ходовыми тележками, выполненными с поперечным контуром, частично копирующим форму ходовой балки, и с ходовыми колесными парами и парными стабилизационными системами, расположенными в разных плоскостях ходовой тележки, полая ходовая балка выполнена в сечении треугольной формы, образованной тремя поперечно гофрированными листами, расположенными друг к другу под острыми углами, жестко связанными между собой в вершинах треугольника посредством продольно расположенных несущих профилей, причем контактные поверхности расположены на несущих профилях. Гофрированные листы и несущие профили, расположенные в местах стыка гофрированных листов ходовой балки, выполнены металлическими. Гофры гофрированных листов ходовой балки выполнены по синусоиде. Гофры гофрированных листов ходовой балки выполнены угловыми. Гофры гофрированных листов ходовой балки в сечении выполнены трапециевидными, направленными вершинами в противоположные стороны. Несущий профиль выполнен в виде фасонной трубы. На не менее чем одном профиле закреплен рельс. Ходовая балка выполнена составной из секций, связанных посредством пазов на одном конце каждого несущего профиля секции и выступов на другом его конце, причем не менее чем один несущий профиль секции снабжен центрирующим штифтом.
А также тем, что в полой ходовой балке, выполненной в сечении треугольной формы и образованной тремя гофрированными листами, жестко связанными между собой в вершинах треугольника посредством продольно расположенных несущих профилей с контактными поверхностями, треугольник, образующий сечение балки, расположен вершиной вниз, а на двух верхних поверхностях несущих профилей закреплены рельсы, причем контактные поверхности расположены на боковых сторонах верхних несущих профилей.
В полой ходовой балке треугольник, образующий сечение балки, расположен вершиной вверх, причем на верхнем профиле закреплен рельс, а боковые поверхности нижних профилей выполнены контактными.
В полой ходовой балке треугольник, образующий сечение балки, расположен вершиной вверх, причем верхний профиль выполнен с боковыми контактными поверхностями, а на горизонтально выступающей части двух нижних профилей закреплены рельсы, при этом боковые поверхности нижних профилей выполнены контактными.
В полой ходовой балке треугольник, образующий сечение балки, расположен вершиной вверх, причем все контактные поверхности выполнены в виде отбортовок на несущем профиле, при этом отбортовки несущих профилей выполнены двухсторонними с контактными поверхностями, расположенными с обеих сторон отбортовок, и предназначены для движения подвижных составов вдоль обеих наклонных граней ходовой балки.
А также тем, что в ходовой тележке, включающей раму с ходовыми колесными парами и парными стабилизационными системами, расположенными в другой плоскости вращения относительно ходовых колесных пар, рама снабжена расположенной сверху траверсой со средствами соединения с подвижным составом, связанной с рамой ходовой тележки посредством амортизирующих элементов и шкворня, причем каждая ходовая колесная пара снабжена электродвигателем, расположенным на общей с колесами оси, а парные стабилизационные системы снабжены упорными роликами с вертикальной осью вращения.
В ходовой тележке, включающей раму с ходовыми колесными парами и парными стабилизационными системами, расположенными в другой плоскости вращения относительно ходовых колесных пар, рама снабжена расположенной сверху траверсой со средствами соединения с подвижным составом, связанной с рамой ходовой тележки посредством амортизирующих элементов и шкворня, причем первая ходовая колесная пара снабжена электродвигателем, ось вращения которого расположена параллельно оси ходовой колесной пары и связана с нею посредством не менее чем одного редуктора, при этом электродвигатель закреплен на раме ходовой тележки посредством кронштейнов, причем вторая ходовая колесная пара снабжена установленными на ее оси тормозными колодками с тормозными дисками, а парные стабилизационные системы снабжены упорными роликами с вертикальной осью вращения. Первая ходовая колесная пара снабжена дополнительным электродвигателем, расположенным параллельно основному электродвигателю между корпусами двух редукторов и связанного с ними посредством дополнительных зубчатых колес. Электродвигатель первой ходовой колесной пары установлен непосредственно на раме ходовой тележки и связан с редуктором посредством карданного вала.
В ходовой тележке, включающей раму с ходовыми колесными парами и парными стабилизационными системами, расположенными в другой плоскости относительно ходовых колесных пар, рама снабжена расположенной сверху траверсой со средствами соединения с подвижным составом, связанной с рамой ходовой тележки посредством амортизирующих элементов и шкворня, причем ходовые колесные пары снабжены электродвигателями с осями, расположенными перпендикулярно осям ходовых колесных пар, причем оси ходовых колесных пар снабжены редукторами, связанными с осями электродвигателей посредством карданного вала, при этом обе ходовые колесные пары снабжены тормозными дисками и тормозными колодками, а парные стабилизационные системы снабжены упорными роликами с вертикальной осью вращения.
В ходовой тележке, включающей раму с расположенными на параллельных осях двумя ходовыми колесами, каждое из которых снабжено расположенным перпендикулярно оси колеса электродвигателем и связано с ним посредством редуктора, и четырьмя стабилизационными системами с вертикальными осями вращения, расположенными в другой плоскости относительно осей ходовых колес, рама снабжена расположенной сверху траверсой со средствами соединения с подвижным составом, связанной с рамой ходовой тележки посредством амортизирующих элементов и шкворня, причем верхние стабилизационные системы расположены на раме ходовой тележки, а рама ходовой тележки снабжена двумя наклонно установленными с обеих ее сторон в нижней зоне подрамниками, при этом нижние стабилизационные системы и амортизаторы расположены на наклонно расположенных подрамниках в их нижней зоне, при этом стабилизационные системы снабжены упорными роликами с вертикальной осью вращения.
В ходовой тележке, включающей раму с попарно расположенными в ее нижней зоне на параллельных осях четырьмя ходовыми колесами и четырьмя стабилизационными системами, оси которых расположены в другой плоскости относительно осей ходовых колес, рама снабжена расположенной сверху траверсой со средствами соединения с подвижным составом, связанной с рамой ходовой тележки посредством амортизирующих элементов и шкворня, причем верхние стабилизационные системы предназначены для работы с контактной поверхностью верхнего несущего профиля ходовой балки и расположены в верхней зоне рамы ходовой тележки, при этом нижние стабилизационные системы предназначены для работы с контактной поверхностью нижнего несущего профиля ходовой балки и расположены в нижней зоне рамы ходовой тележки, при этом нижние стабилизационные системы снабжены упорными роликами с вертикальной осью вращения. Упорные ролики стабилизационных систем снабжены нижними ребордами, выступающими за габариты упорных роликов. Оси нижних упорных роликов снабжены генераторами, связанными с ними посредством электрической муфты.
В ходовой тележке, включающей наклонно расположенную раму с установленными на параллельных осях двумя наклонно расположенными ходовыми колесами, снабженными общим электродвигателем, и четырьмя стабилизационными системами, расположенными в другой плоскости относительно осей ходовых колес, причем две верхние стабилизационные системы, выполненные спаренными и предназначенные для работы с контактными поверхностями отбортовки верхнего несущего профиля ходовой балки при движении подвижных составов со стороны обеих наклонных граней, расположены на раме ходовой тележки в ее верхней зоне, а две нижние стабилизационные системы, выполненные спаренными и предназначенные для работы с контактными поверхностями отбортовки нижнего несущего профиля ходовой балки, расположены на раме ходовой тележки в ее нижней зоне, при этом стабилизационные системы снабжены упорными роликами, а оси упорных роликов не менее чем одной стабилизационной системы снабжены генераторами.
А также тем, что в подвижном составе, включающем корпус с оконными проемами и не менее чем одной дверью, потолком, полом, оснащенным элементами стыковки с ходовой тележкой, не менее чем одной кабиной управления, и расположенным внутри корпуса салоном для пассажиров, салон выполнен двухэтажным, снабжен не менее чем одной лестницей, причем ходовые тележки размещены внутри торцевых зон корпуса, пол которых выполнен с отверстиями для прохода колес и упорных роликов.
В подвижном составе, включающем корпус с оконными проемами и не менее чем одной дверью, потолком, полом, оснащенным элементами стыковки с ходовой тележкой и копирующим форму ходовой балки, не менее чем одной кабиной управления, и расположенным внутри корпуса салоном для пассажиров, при этом салон выполнен двухэтажным, снабжен лестницами, причем верхняя часть ходовых тележек размещена внутри торцевых зон корпуса, а пол салона в своей продольной центральной части выполнен с углублением треугольной формы в сечении, вершиной, обращенной вверх, при этом нижний этаж салона расположен по разные стороны углубления в полу. Корпус выполнен составным из передней, задней, верхней и двух нижних частей.
В подвижном составе корпус выполнен ассиметричным, одна боковая сторона установлена наклонно с возможностью копирования наклонной грани ходовой балки, а вторая боковая сторона и потолок выполнены совмещенными с выпуклой криволинейной поверхностью, на которой расположены окна и двери, а наклонной боковой стороне корпуса расположены ходовые тележки.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид ходовой балки на опорах (треугольник острием вниз), в изометрии. На фиг.2 - ходовая балка (треугольник острием вниз), поперечное сечение. На фиг.3 - то же, кромки гофра синусоидальной формы, в изометрии. На фиг.4 - то же, гофр ломаной формы с зубчатыми кромками, в изометрии. На фиг.5 - то же, кромки гофра трапециевидной формы, в изометрии. На фиг.6 - ходовая балка с опорой перед стыковкой продольных фрагментов, в изометрии. На фиг.7 - то же, после стыковки продольных фрагментов, в изометрии. На фиг.8 - ходовая тележка с двумя электродвигателями, предназначенная для езды по ходовой балке, развернутой острым углом вниз), вид сбоку. На фиг.9 - то же, поперечное сечение. На фиг.10 - ходовая тележка с одним электродвигателем и двумя редукторами, в изометрии. На фиг.11 - то же, вид с переднего торца. На фиг.12 - то же, вид с заднего торца. На фиг.13 - то же, вид снизу. На фиг.14 - ходовая тележка со спаренными электродвигателями на одну колесную пару, в изометрии. На фиг.15 - то же, вид снизу. На фиг.16 - то же, вид с торца. На фиг.17 - ходовая тележка с электродвигателем на раме и карданным валом, в изометрии. На фиг.18 - то же, вид снизу. На фиг.19 - то же, вид с торца. На фиг.20 - ходовая тележка с двумя продольно расположенными электродвигателями, в изометрии. На фиг.21 - то же, вид снизу. На фиг.22 - то же, вид с торца. На фиг.23 - транспортная система, включающая ходовую балку, развернутую острым углом вниз, и транспортное средство, продольное сечение. На фиг.24 - то же, кабина транспортного средства, поперечное сечение. На фиг.25 - ходовая балка, развернутая острием вверх, на опорах, в изометрии. На фиг.26 - то же, поперечное сечение. На фиг.27 - то же, перед стыковкой продольных фрагментов. На фиг.28 - то же, после стыковки продольных фрагментов. На фиг.29 - ходовая тележка, предназначенная для движения по ходовой балке с острием, направленным вверх, и с четырьмя системами стабилизационных колес, в изометрии. На фиг.30 - то же, поперечное сечение. На фиг.31 - то же, конический редуктор со снятой крышкой. На фиг.32 - то же, вид снизу. На фиг.33 - ходовая тележка с нижними ходовыми колесами, предназначенная для передвижения по ходовой балке с верхним острием. На фиг.34 - то же, поперечное сечение. На фиг.35 -транспортная система, включающая ходовую балку с верхним острием и транспортное средство с двухэтажным салоном, вид сбоку. На фиг.36 - то же, поперечное сечение. На фиг.37 - то же, продольное сечение. На фиг.38 - двухэтажный салон транспортного средства в момент вертикального монтажа. На фиг.39 - то же, после вертикального монтажа. На фиг.40 -транспортная система с боковым расположением транспортных средств на ходовой балке. На фиг.41 - то же, поперечное сечение. На фиг.42 - ходовая тележка для бокового транспортного средства. На фиг.43 - то же, поперечное сечение.
Высокоскоростная транспортная система «Метробус» включает трассу, выполненную в виде установленной на опорах 1 полой ходовой балки 2, выполненной в сечении треугольной формы, образованной тремя поперечно гофрированными листами 3, расположенными друг к другу под острыми углами, жестко связанными между собой в вершинах треугольника посредством продольно расположенных несущих профилей 4. Полая ходовая балка 2 может быть расположена либо острой вершиной вниз, либо вверх, при этом ее несущие профили 4 могут быть выполнены в сечении разной конфигурации. На фиг.1-10 изображена ходовая балка 2 треугольного сечения с острой вершиной, направленной вниз, при этом на двух ее верхних полых несущих профилях 4 сверху закреплены рельсы 5, а боковые стороны этих профилей 4 снабжены вертикально расположенными контактными поверхностями 6. Причем рельсы 5 и контактные поверхности 6 расположены в разных плоскостях относительно профиля 4. На фиг.25-30 изображена полая ходовая балка 2 треугольного сечения с вершиной, ориентированной вверх, на которой расположен верхний фасонный про4)иль 7 с закрепленным сверху рельсом 8 и боковыми контактными поверхностями 9. Нижние фасонные профили выполнены в виде фасонной трубы 10 и снабжены боковыми контактными поверхностями 11. На фиг.33 и 34 изображена полая ходовая балка 2 треугольного сечения с вершиной, ориентированной вверх, на которой расположен верхний фасонный полый профиль 12 с боковыми контактными поверхностями 13. Внизу расположены два полых фасонных профиля 14 с установленными на верхних площадках этих профилей 14 рельсами 15 и боковыми контактными поверхностями 16. На фиг.40, 41, 42 изображена полая ходовая балка 2 треугольного сечения с вершиной, ориентированной вверх, на которой установлен верхний фасонный полый профиль 17 с наклонно расположенными отбортовками 18, имеющими контактные поверхности 19 и 20 с обеих сторон. В нижней зоне балки 2 расположены два полых фасонных профиля 21 с наклонно установленными рельсами 22 и двумя наклонно расположенными в разных плоскостях боковой наклонной контактной поверхностью 23 и нижней наклонной контактной поверхностью 24.
Современные автоматизированные и роботизированные сварочные технологии и наличие особопрочных металлических сплавов позволяют изготавливать полую ходовую балку 2 прочной и достаточно легкой. Однако, разработанные в последние годы неметаллические очень прочные материалы, например углеволокно, также могут быть использованы для изготовления ходовой балки 2. Гофры гофрированных листов 3 ходовой балки 2 могут иметь разную форму, например синусоидальную (см. фиг.3), угловую (зубчатую) (см. фиг.4) или трапециевидную с направленными в противоположные стороны вершинами (см. фиг.5). Основную функцию, которые выполняют гофры листов 3 балки 2 - повышение жесткости и прочности конструкции.
На фиг.23 изображена транспортная система, включающая ходовую балку 2, развернутую острым углом вниз, и подвижный состав, выполненный в виде двухэтажного поезда 25 с приводом. Поезд 25 включает корпус 26, ходовые тележки 27, выполненные с поперечным контуром, частично копирующим форму ходовой балки 2. Ходовые тележки 27 имеют две ходовые пары с колесами 28 с горизонтальной осью вращения и две стабилизационные системы 29, снабженные упорными роликами 30 с вертикальной осью вращения и нижними ребордами 31, выступающими за габариты упорных роликов 30. Ходовые колеса 28 предназначены для движения по рельсам 5, а стабилизационные системы 29 с поверхностью качения, расположенной в другой плоскости вращения, - для движения вдоль контактных поверхностей 6, удержания поезда 25 от боковых смещений и стабилизации его при действии опрокидывающих моментов, действующих на криволинейных участках трассы и от ветровых нагрузок. Поезд 25 выполнен с окнами 32, дверями 33, потолком 34, полом 35. Корпус 26 и пол 35 оснащены элементами стыковки с ходовыми тележками 27, размещенными в торцевых зонах корпуса 26, пол 35 которых выполнен с отверстиями для прохода колес 28 и упорных роликов 30. Поезд 25 имеет как минимум одну кабину 36 управления, и расположенный внутри корпуса 26 двухэтажный салон для пассажиров. Верхний этаж 37 связан с нижним входным этажом 38 не менее чем одной лестницей 39. Кабина 36 управления оснащена лестницей 40 креслами 41 лобовым стеклом 42 и приборной панелью (на рисунке не показано). Таким подвижным составом можно управлять посредством автоматической системы (на рисунке не показано), предназначенной для регулирования работы всей транспортной системы. Привод поезда 25 может включать дизель-генератор 43. Поезд 25 предназначен для движения по ходовой балке 2 с нижним расположением острия треугольника.
Поезд 44 (фиг.35-39) предназначен для движения по ходовой балке 2 с верхним расположением острия треугольника. Пол 35 салона в своей продольной центральной части выполнен с наклонными панелями 45 в сечении, копирующими профиль балки 2, а нижний этаж 46 салона расположен по разные стороны наклонных панелей 45 в полу 35. Корпус 26 поезда 44 выполнен составным и включает переднюю часть 47, заднюю часть 48, верхнюю часть 49 и две нижние части 50.
Для движения по боковым граням треугольной ходовой балки 2, обращенной вершиной вверх, предназначены подвижные составы, выполненные в виде поездов 51 ассиметричного типа (фиг.40-41). Поезд 51 включает корпус 26 с окнами 32 и дверями 33. Пол 35 поезда 51 оснащен ассиметрично расположенными элементами стыковки с ходовыми элементами. Корпус 26 поезда 51 снабжен либо одной кабиной 36, либо двумя кабинами 36 управления. Внутри ассиметричного корпуса 26 расположен одноэтажный салон для пассажиров. Одна боковая сторона 52 корпуса 26 установлена наклонно с возможностью копирования наклонной грани ходовой балки 2, а вторая боковая сторона 53 и потолок 54 выполнены совмещенными с выпуклой криволинейной поверхностью, на которой расположены окна 32 и двери 33. На наклонной боковой стороне 52 корпуса 26 расположены ассиметрично выполненные ходовые тележки 55.
Поезд 25 (фиг.23-24) содержит ходовые тележки 27 с рамами 56, ходовыми колесными парами, включающими колеса 28, расположенные вертикально на горизонтальной оси и предназначенные для движения по рельсам 5, и стабилизационными системами 29, расположенными горизонтально на вертикальной оси и предназначенными для перемещения вдоль контактных поверхностей 6 посредством упорных роликов 30 с ребордами 31. Рама 56 снабжена расположенной сверху траверсой 57 со средствами соединения с подвижным составом. Корпус 26 поезда 25 связан с рамой 56 ходовой тележки 27 посредством амортизирующих элементов 58 и шкворня 59 с вертикальной осью вращения. Каждая ходовая колесная пара снабжена электродвигателем 60, расположенным на общей с колесами 28 оси (см. фиг.8). Упорные ролики 30 снабжены расположенными сверху генераторами 61.
Поезд 25 может быть оснащен ходовой тележкой 62, включающей раму 56 с ходовыми колесами 28 и стабилизационными системами 29, у которой первая ходовая колесная пара 63 снабжена электродвигателем 60 с осью вращения, расположенной параллельно оси ходовой колесной пары 63, и связана с нею посредством не менее чем одного редуктора 64 (см. фиг.10-13). Электродвигатель 60 закреплен на раме 56 ходовой тележки 62 посредством кронштейнов 65. Вторая ходовая колесная пара 66 снабжена установленными на ее оси тормозными колодками 67 с тормозными дисками 68. Электродвигатель 60 первой ходовой колесной пары 63 может быть установлен непосредственно на раме 56 ходовой тележки 62 и связан с двухступенчатым редуктором 64 посредством карданного вала 69 (см. фиг.17-19). Для повышения мощности ходовой тележки 62 ее первая ходовая колесная пара 63 снабжена дополнительным электродвигателем 70, который расположен параллельно основному электродвигателю 60 между корпусами двух редукторов 64. Редукторы 64 связаны с электродвигателями 60 и 70 посредством основного зубчатого колеса 71 колесной пары 63 и дополнительных зубчатых колес 72 (см. фиг.14-16).
Нижнее продольное расположение электродвигателей 73 и 74 ходовой тележки 62 позволяет увеличить их безопасность при высокой мощности и ходовых качествах (см. фиг.20-22). Оси электродвигателей 73 и 74 расположены перпендикулярно осям ходовых колесных пар с колесами 28. Оси ходовых колесных пар снабжены редукторами 75, связанными с осями электродвигателей 73 и 74 посредством карданного вала 76. Редукторы 75 могут быть выполнены коническими. Обе ходовые колесные пары с колесами 28 снабжены тормозными дисками 68 и тормозными колодками 67.
Ходовая тележка 77, предназначенная для движения поездов 44 по ходовой балке 2 с острием треугольника, направленным вверх (см. фиг.29-32). Тележка 77 включает раму 78 с расположенными на параллельных осях двумя ходовыми колесами 79 с горизонтальной осью вращения, каждое из которых снабжено расположенным перпендикулярно оси колеса 79 электродвигателем 80 и связано с ним посредством редуктора 81. Рама 78 снабжена расположенной сверху траверсой 82 со средствами соединения с подвижным составом, амортизирующими элементами 83 и шкворнем 84. Тележка 77 имеет две верхние стабилизационные системы упорных роликов 85 с вертикальными осями вращения для движения по контактным поверхностям 9 и две нижние стабилизационные системы упорных роликов 86 с вертикальными осями вращения для движения по контактным поверхностям 11. Верхние ролики 85 расположены на раме 78 ходовой тележки 77. Рама 78 ходовой тележки 77 снабжена двумя наклонно установленными с обеих ее сторон в нижней зоне подрамниками 87. Нижние ролики 86 и амортизирующие элементы 83 расположены на наклонно расположенных подрамниках 87 в их нижней зоне.
Для поездов 44 также предназначен другой вариант ходовой тележки 88 (см. фиг.33, 34), включающей раму 89 с попарно расположенными в ее нижней зоне на параллельных осях четырьмя ходовыми колесами 90 с горизонтальной осью вращения для движения по рельсам 15. Две верхние парные стабилизационные системы 91 с вертикальной осью вращения предназначены для движения по контактным поверхностям 13. Две нижние парные стабилизационные системы 92 с вертикальной осью вращения предназначены для движения по контактным поверхностям 16. Рама 89 снабжена расположенной сверху траверсой 93 со средствами соединения с подвижным составом, амортизирующими элементами 94 и шкворнем 95.
Для движения поездов 51 ассиметричного типа с низким центром тяжести предназначены ассиметричные ходовые тележки 55 (см. фиг.42, 43) с низким центром тяжести, включающие наклонно расположенную раму 96 с расположенными на параллельных осях двумя наклонно расположенными ходовыми колесами 97, снабженными общим электродвигателем 98. Две верхние парные стабилизационные системы 99 симметрично распложенных относительно отбортовки 18 несущего профиля 17 упорных роликов 100 и 101 предназначены для движения по контактным поверхностям 19 и 20 отбортовки 18. Одна пара упорных роликов 102 с расположенными над ними генераторами 103 предназначена для движения по контактной поверхности 23, а другая пара упорных роликов 104 предназначена для движения по контактной поверхности 24. Ходовые колеса 97, упорные ролики 100, 101, 102 и 104 имеют наклонные оси вращения, находящиеся в разных плоскостях. Это обеспечивает дополнительную устойчивость поезда 51 на боковой грани ходовой балки 2. Такая конструкция поезда 51 и ходовых тележек 55 позволяет в два раза увеличить проходимость ходовых балок 2.
Высокоскоростная транспортная система «Метробус» работает следующим образом. При монтаже составной ходовой балки 2, выполненной из секций 105, связанных посредством пазов 106 на одном конце каждого несущего профиля 4 секции 105 и выступов 107 на другом его конце, выступы 107 вставляют в пазы 106, а посредством центрирующих штифтов 108 и противоположно расположенных отверстий 109 в секции 105 добиваются идеальной стыковки секций 105 между собой. Причем закрепленные посредством, например болтовых соединений 110, рельсы 5, 8, 15 и 22 на идеально выровненной поверхности несущих профилей 4 обеспечивают практически бесшумное движение подвижных составов и имеет очень низкий коэффициент трения. Бесшумность трассы повышает то, что рельсы 5 также выполнены составными с пазами 111 и выступами 112. Изготовление подвижного состава из современных композитных материалов, вмотанных в каркас 113 кузова, обеспечивает значительное уменьшение веса состава при повышении его прочности, износостойкости и ударостойкости. Выполнение упорных роликов 30, 85, 86, 100, 101, 102 и 104 из полиуретана не только увеличивает их срок эксплуатации, но и значительно улучшает бесшумность движения подвижного состава, уменьшая коэффициент трения качения. Трасса, расположенная вверху, собранная из быстровозводимой конструкции ходовой балки 2, освобождает поверхность земли под возведение инфраструктуры. Именно такое расположение ходовой балки 2 позволяет собрать выровненную по высоте трассу с абсолютно ровной поверхностью рельсовых путей.
Варианты выполнения ходовой балки 2 треугольного сечения с острой вершиной, направленной либо вниз, либо вверх, дают возможность, сохраняя достоинства самой балки 2, использовать ее для решения разных задач. Для усовершенствования традиционных двухрельсовых трасс, повышения скорости и безопасности транспортных систем используют балку 2 с вершиной, направленной вниз (см. фиг.1-9). Для модернизации монорельсовых систем используют полую ходовую балку 2, изображенную на фиг.25-30, с вершиной, направленной вверх, на несущем профиле 7 которой закреплен рельс 8. Вариант выполнения такой балки 2, но с двумя рельсами 15, расположенными на нижних несущих профилях 14 (см. фиг.33-34), дает возможность сочетать преимущества двухрельсовой и монорельсовой трассы с надежной посадкой поезда 44, пол 35 которого облегает ходовую балку 2 с обеих сторон, обеспечивая высокую устойчивость подвижного состава на криволинейных участках. Оригинальное решение транспортной системы, изображенной на фиг.40 и 41, позволяет в два раза повысить пропускную способность трассы при уменьшении общей материалоемкости системы, поскольку не требуется удвоение ходовой балки 2 и опор 1 для движения подвижного состава в противоположную сторону.
При движении поезда 25 (см. фиг.23) по двухрельсовой трассе ходовой балки 2 ходовые колеса 28 движутся по рельсам 5, а неприводные полиуретановые упорные ролики 30 перемещаются вдоль контактных поверхностей 6 несущего профиля 4. При этом их реборды 31 предназначены для дополнительной страховки подвижного состава от боковых и угловых смещений и при движении не касаются несущего профиля 4. В случае небольшого смещения ходовой тележки 27 реборда 31 упрется снизу в профиль 4 и предотвратит дальнейшее смещение. Подвижный состав с приводом от дизеля-генератора 43 обеспечивает подачу крутящего момента на ходовые колеса 28 посредством электродвигателей 60. Использование электродвигателей 60 значительно повышает КПД ходовой тележки 27, упрощает ее изготовление и эксплуатацию. При торможении поезда 25 начинают заряжаться генераторы, что позволяет значительно уменьшить расход электроэнергии на движение поезда 25. Для реверсивного движения по одной трассе можно использовать подвижный состав с кабинами 36 по его торцам (на рисунке не показано). Трассу в этом случае выполняют с маневровыми карманами на станциях для разводки встречных подвижных составов. Это упрощает их маневровые манипуляции и позволяет несколько снизить материалоемкость проекта. Двухэтажный салон для пассажиров целесообразно использовать для перемещения на достаточно большие расстояния, повышая вместимость подвижного состава почти в два раза. Размещение ходовых тележек 27 в торцевых зонах подвижного состава таким образом, что снаружи корпуса 26 находятся только нижняя часть ходовых колес 28 и упорных роликов 30, дает возможность увеличить шумоизоляцию подвижного состава и уменьшить сопротивление встречному воздушному потоку за счет идеальной обтекаемости корпуса 26.
Выполнение ходовой тележки 77 (см. фиг.29) с верхними и нижними парами упорных роликов 85 и 86, а тележки 88 (см. фиг.33) с верхними и нижними стабилизационными системами 91 и 92, расположенными в другой плоскости вращения, чем ходовые колеса 79 и 90, значительно повышает безопасность движения подвижных составов и дает возможность увеличения их скоростей перемещения по трассе. Составная конструкция поезда 44 (см. фиг.38, 39) модульного типа, состоящая из пяти элементов: передней части 47, задней части 48, верхней части 49 и двух нижних частей 50, упрощает монтаж его унифицированных узлов, причем нижние части 50, копирующие своим полом 35 форму ходовой балки 2 с верхним расположением вершины треугольника, используются либо как дополнительный салон, либо как багажное отделение.
Предназначенные для движения по наклонной плоскости балки 2 ходовые тележки 55 (см. фиг.41-43) имеют несколько уровней безопасности: развернутые под положительным углом к горизонтали оси ходовых колес 97; развернутые под положительным углом к вертикали оси упорных роликов 100 и 101 верхних спаренных стабилизационных систем 99, копирующих наклонно расположенную отбортовку 18 с обеих сторон; причем нижние парные упорные ролики 104 развернуты относительно упорных роликов 102 таким образом, чтобы поддерживать тележку на обратной стороне нижней отбортовки 21. Такое многоуровневое расположение упорных роликов 100, 101, 102 и 104 обеспечивает скоростное безопасное движение ассиметричного поезда 51 по наклонной плоскости балки 2.
Универсальная конструкция полой ходовой балки 2, обладающая высокой прочностью и жесткостью, легко изготавливается в условиях как единичного, так и серийного производства с использованием современной элементной базы, новейших конструкторских материалов. Такая трасса легко и быстро монтируется в любых климатических зонах. Выбор формы ходовой балки 2, развернутой вершиной вниз или вверх, обусловлен местными условиями технического производства и условиями эксплуатации трассы и подвижного состава. Такую трассу несложно поддерживать в работоспособном состоянии в условиях снежной зимы и жаркого лета, в регионах с сильной ветровой нагрузкой.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения, заключается в повышении надежности и улучшении эксплуатационных характеристик транспортной системы при увеличении жесткости и прочности ходовой балки, расширении технических возможностей конструирования монорельсового транспорта при использовании универсальной структуры ходовой балки, увеличении быстроходности транспортной системы при повышении рабочих характеристик ходовых тележек и рельсового транспорта.