ПРИЦЕПНОЙ ВАГОН ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано для формирования пассажирских составов высокоскоростного железнодорожного транспорта.
Вся история развития железнодорожного транспорта связана со стремлением к повышению рабочих скоростей движения поездов, обеспечению минимального времени нахождения в пути, увеличению использования провозной способности магистралей и повышению комфортабельности пассажиров.
Высокоскоростной наземный транспорт в современном понятии - это железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение поездов со скоростью более 200 км/ч.
Из уровня техники известен прицепной пассажирский вагон, содержащий кузов с боковыми и торцовыми стенами, крышей, поперечными разделительными перегородками, отделяющими тамбуры от остальной части кузова, рамой с полом, соединенной с ними и состоящей из средней и консольных частей, включающих в себя хребтовую и шкворневые балки, балки-раскосы и концевые поперечные связи рамы для крепления на них сцепных устройств вагона, рама кузова размещена между поперечными разделительными перегородками, при этом длина рамы равна расстоянию между этими перегородками, а концевые поперечные связи рамы выполнены в виде поперечных опорных плит, объединенных сверху на уровне пола в одно целое горизонтально-поперечной плитой, и силовых книц, при этом размещенные в плоскостях поперечных разделительных перегородок опорные силовые плиты размещены на расстоянии от продольной плоскости симметрии вагона, обеспечивающем прохождение между ними подвижной части сцепного устройства, и скреплены с балками-раскосами, выполненными сплошными, а силовые кницы размещены в плоскостях вертикальных стенок балок-раскосов и скреплены с опорными плитами и балками-раскосами консольных частей рамы (см. RU 2182871 С2 от 27.05.2002).
Конструкция известного устройства не позволяет развивать значительные скорости из-за большой массы вагона, неэффективной компоновки подвагонного оборудования, большого аэродинамического сопротивления, большого крена при прохождении кривых и больших удельных нагрузок на каждую ось.
Наиболее близкими аналогами можно считать известные из уровня техники прицепной вагон высокоскоростного поезда «Сокол-250» или прицепной вагон высокоскоростного электропоезда ETR-500 железных дорог Италии, каждый из которых содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны и немоторные тележки.
Недостатками прототипов, как и в предыдущем случае, является неэффективная компоновка подвагонного оборудования, большое аэродинамическое сопротивление, большой крен при прохождении кривых и большие удельные нагрузки на каждую ось.
Задачей предлагаемого изобретения является создание прицепного вагона, позволяющего использовать его в составе высокоскоростных пассажирских железнодорожных транспортных средств, способных развивать скорость до 300 км/ч.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в возможности повышения скоростного режима железнодорожного транспортного средства за счет одновременного снижения массы вагона, снижения аэродинамического сопротивления, более эффективного распределения и размещения подвагонного оборудования, а также за счет повышения эффективности восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий.
Указанный технический результат достигается за счет того, что прицепной вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны и немоторные тележки. Новым является то, что каждая немоторная тележка содержит две немоторные колесные пары, каждая из которых содержит ось, два напрессованных на ось колеса, а также установленные на оси три тормозных диска, размещенных на равных расстояниях друг от друга, при этом в рабочей части каждого тормозного диска предусмотрены вентиляционные каналы, образованные ребрами охлаждения, причем в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны, имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова, при этом кузов представляет собой алюминиевую монококовую конструкцию, в качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов предусмотрены алюминиевые профили и алюминиевые листы, пол кузова разделяет прицепной вагон на обитаемую и техническую части, последняя из которых предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой, а на крыше размещены климатическая установка и в зависимости от тягового оборудования вагона, воздухозаборник для тяговой установки, а также токоприемник для контактной сети или тормозное сопротивление.
Предлагаемый вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства предназначен для эксплуатации на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм. Двери выполнены автоматическими, наружными, прислонно-сдвижного типа.
Выполнение кузова монококовым позволяет увеличить его жесткость, повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий, а выбор в качестве основного материала для изготовления вагона алюминия позволяет значительно снизить массу вагона высокоскоростного железнодорожного транспортного средства.
Оснащение немоторной колесной пары тремя вентилируемыми тормозными дисками, расположенными на равном расстоянии друг от друга, позволяет оптимизировать тормозные процессы, повысить эффективность торможения и улучить охлаждение деталей тормозного механизма.
Наличие защитных аэродинамических юбок позволяет надежно защищать подвагонное оборудование и менять его компоновку наиболее оптимальным образом, а также ведет к уменьшению аэродинамического сопротивления, что ведет к повышению скоростного режима.
Наличие жертвенных зон позволяет повысить безопасность вагона и пассажиров в аварийных ситуациях, что диктуется возросшими скоростями движения.
Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы - Фиг.1, 2, 3, на которых изображена принципиальная схема предлагаемого вагона высокоскоростного железнодорожного транспортного средства в вариантах исполнения.
Описываемый в рамках данной заявки вагон будет использован в составе высокоскоростного пассажирского железнодорожного транспортного средства с шириной колеи 1520 мм, для удобства использования и обслуживания которого предполагается, что все вагоны будут иметь унифицированное исполнение в соответствии с типом вагона.
Прицепной вагон 1 высокоскоростного железнодорожного транспортного средства содержит кузов с окнами 2 и дверями 3 с каждой боковой стороны.
В качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов используются алюминиевые профили по технологии непрерывного литья и алюминиевые листы.
Кузов представляет собой легкую алюминиевую монококовую конструкцию с применением крупногабаритных прессованных профилей.
Кузов в области боковых стенок, крыши и торцевых стенок в основном представляет собой наружную оболочку полностью оборудованного вагона и полностью защищен от коррозии.
Боковые стенки с вертикальными стойками оконных проемов изготавливаются в виде заключенных между слоями наружной и внутренней обшивки сотовых конструкций с усиливающими элементами, крыша - из полых конструкций с встроенными проемами для воздуховодов системы кондиционирования воздуха.
Монококовая конструкция, помимо простоты изготовления и надежности, позволяет увеличить жесткость кузова, повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий.
Алюминиевые материалы позволяют значительно облегчить сборочные и ремонтные процессы, уменьшают массу вагона высокоскоростного железнодорожного транспортного средства и полностью исключают его коррозию.
Пол кузова разделяет прицепной вагон на обитаемую и техническую части. Техническая часть предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой 4.
Для изготовления настила пола использованы полые экструдированные профили, укладываемые на продольные балки. С нижней стороны настила имеются направляющие, к которым крепятся модульные блоки подкузовного оборудования.
Аэродинамическая юбка 4 защищает подвагонное оборудование и позволяет менять его компоновку наиболее оптимальным образом. Помимо этого, упомянутая юбка 4 способствует значительному уменьшению аэродинамического сопротивления, что ведет к повышению скоростного режима.
Для повышения способности восприятия ударных нагрузок при столкновении в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны, имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова. Эти части при аварийных соударениях вагонов, начиная деформироваться, гасят значительную часть энергии удара, что повышает безопасность пассажиров во время удара.
Наличие жертвенных зон обусловлено требованиями техники безопасности и технического регламента «О безопасности инфраструктуры и подвижного состава высокоскоростного железнодорожного транспорта».
В зависимости от условий эксплуатации, модели моторного вагона и типа контактной сети на предлагаемом вагоне высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может быть установлен токоприемник для контактной сети переменного или постоянного тока.
Исходя из вышеперечисленных условий, на предлагаемом вагоне высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может быть размещен тяговый трансформатор или входной фильтр с дросселями.
Тележки оснащены системой активного в поперечном направлении рессорного подвешивания. Эта система обеспечивает центрирование положения кузова относительно тележек даже при прохождении кривых с высоким поперечным ускорением, что повышает уровень комфорта для пассажиров. Для этого на каждой тележке установлены два расположенных по диагонали демпфера, перемещающих кузов в поперечном направлении.
Для уменьшения аэродинамического сопротивления, а также для повышения уровня комфорта двери 3 выполнены автоматическими, наружными, прислонно-сдвижного типа.
На крыше размещены климатическая установка 5, и в зависимости от тягового оборудования вагона, воздухозаборник для тяговой установки 7, а также токоприемник 8 или тормозное сопротивление 6.
Прицепной вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства опирается на две немоторные тележки 7.
Каждая немоторная тележка 7 содержит две немоторные колесные пары.
Каждая немоторная колесная пара содержит ось, два напрессованных на ось колеса, а также установленные на оси основной тормозной диск и два дополнительных тормозных диска, размещенных по обе стороны от основного тормозного диска на равных расстояниях от него. Ступицы всех тормозных дисков напрессованы на ось, рабочая часть каждого тормозного диска съемно крепится к ступице при помощи крепежных элементов и в рабочей части каждого тормозного диска предусмотрены вентиляционные каналы, образованные ребрами охлаждения.
Вынос тормозных дисков в пространство между колесами и расположение их на равном расстоянии друг от друга позволяет снизить динамические и температурные нагрузки на колеса и элементы тормозной системы и более эффективно распределять и использовать тормозные силы, значительно уменьшая тормозной путь высокоскоростного железнодорожного транспортного средства.
Таким образом, предлагаемые конструкция и компоновка заявляемого прицепного вагона позволяют использовать его в составах высокоскоростных пассажирских железнодорожных транспортных средств за счет одновременного снижения аэродинамического сопротивления, снижения массы вагона, возможности более эффективного распределения и размещения подвагонного оборудования, а также за счет повышения эффективности восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий.