МОТОРНАЯ ТЕЛЕЖКА НИЗКОПОЛЬНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
MOTOR BOGIE OF LOW-FLOOR RAILWAY CAR

Изобретение относится к моторной тележке низкопольного железнодорожного вагона.
Моторная тележка, в частности, предназначена для пассажирского железнодорожного вагона с двухэтажным кузовом. Обычно два этажа проходят вдоль центральной части А кузова вагона, расположенной между двумя тележками (фиг. 6).
Двери, позволяющие пассажирам легко входить в вагон с железнодорожной платформы или выходить из него на платформу, также расположены между двух тележек. Поскольку стандартная тележка является достаточно высокой, невозможно расположить входную дверь над такой тележкой, т.к. в таком случае высота двери не будет совпадать с высотой платформы. Таким образом, двери обычно располагаются рядом с тележками железнодорожного вагона.
Такое расположение дверей не всегда бывает приемлемым. Действительно, в таком случае центральная часть двухэтажного кузова оказывается ограниченной тележками и дверьми. Салон с одним этажом обычно расположен по одной линии с тележками, но такой салон может вместить небольшое количество пассажиров.
Задачей изобретения является, в частности, устранение указанной проблемы посредством создания моторной тележки, позволяющей увеличить количество пассажиров, перевозимых в железнодорожном вагоне.
Поставленная задача решается в моторной тележке для железнодорожного вагона, содержащей
- раму, включающую в себя две балки, проходящие параллельно друг другу и продольному направлению; две поперечины, опирающиеся на балки и проходящие параллельно друг другу и поперечному направлению, перпендикулярному продольному направлению; и две опоры, каждая из которых поддерживается двумя поперечинами;
- две осевые конструкции, каждая из которых содержит две буксы, соединенные с соответствующей балкой, и поперечную ось, проходящую в поперечном направлении между двумя концами, опирающимися на соответствующие колеса, определяющие внутреннее пространство между ними, ограниченное в поперечном направлении колесами одной оси, а в продольном направлении - двумя осями;
- по меньшей мере один электродвигатель, опирающийся на одну из поперечин рамы, расположенный в ограниченном колесами внутреннем пространстве и содержащий соединительный вал;
- по меньшей мере один редуктор, обеспечивающий механическое соединение соединительного вала электродвигателя и одной из поперечных осей.
Согласно изобретению тележка включает в себя средства первичного подвешивания, содержащие первые элементы подвешивания, расположенные между поперечинами и балками рамы, редуктор расположен снаружи внутреннего пространства, а соединительный вал электродвигателя проходит от электродвигателя к редуктору, выходя за пределы одной из соответствующих балок.
В известной тележке средства первичного подвешивания расположены снаружи внутреннего пространства, а редуктор - внутри. Такой редуктор является громоздким, в частности, по высоте, которая задает нижний предел расстояния от опорной поверхности колес до поддерживаемого тележкой железнодорожного вагона.
В соответствии с изобретением конструкция средств первичного подвешивания, первых элементов подвешивания, которые расположены во внутреннем пространстве, позволяет освободить место снаружи внутреннего пространства.
Кроме того, возможно размещение редуктора снаружи внутреннего пространства, так что этот редуктор больше не находится на одной линии с кузовом железнодорожного вагона. В результате редуктор не влияет на минимальное расстояние между опорной поверхностью колес и кузовом железнодорожного вагона.
В тележке в соответствии с изобретением упомянутое минимальное расстояние определяется наивысшей точкой букс, высота которых меньше высоты редуктора. Таким образом, в соответствии с изобретением минимальное расстояние между опорной поверхностью колес и кузовом железнодорожного вагона меньше, чем расстояние, определяемое конструкцией известной тележки.
Поскольку кузов опущен ниже, то появилась возможность расположения двери над тележкой, и такая дверь может быть расположена над платформой. Это позволяет увеличить длину центральной части кузова, имеющей два этажа. Длина двух этажей увеличивается, вследствие чего возрастает вместимость кузова.
В соответствии с изобретением моторная тележка может обладать одной или несколькими из следующих особенностей, которые могут использоваться по отдельности или в любой технически возможной комбинации:
- каждая осевая конструкция соединена с одной из соответствующих балок посредством шарнирного соединения, ось которого параллельна поперечному направлению, а средства первичного подвешивания для каждой осевой конструкции содержат по меньшей мере один второй элемент подвешивания, расположенный между осевой конструкцией и балкой;
- тележка содержит расположенные поперечно по меньшей мере частично снаружи внутреннего пространства средства вторичного подвешивания, выполненные с возможностью опирания на каждую из опор рамы и включающие в себя несущие средства для кузова железнодорожного вагона;
- каждый первый элемент подвешивания выполнен из упругого материала, имеет форму кольца и вставлен радиально между одной из поперечин рамы и краями отверстия, выполненного в одной из балок;
- каждый первый элемент подвешивания выполнен из резины;
- каждый первый элемент подвешивания имеет форму кольца, при этом разность между внутренним и внешним диаметрами этого кольца по существу равна 100 мм;
- каждый второй элемент подвешивания выполнен в виде соединительной тяги.
Изобретение также относится к железнодорожному вагону, содержащему кузов и описанную выше тележку.
Предпочтительно кузов содержит по меньшей мере одну входную дверь, совпадающую по расположению с тележкой.
Предпочтительно расстояние между входной дверью и опорной поверхностью колес в вертикальном направлении, перпендикулярном продольному и поперечному направлениям, не превышает 850 мм.
Изобретение станет более понятным из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показана рама тележки железнодорожного вагона в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 2 - тележка железнодорожного вагона, содержащая раму, представленную на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 3 - тележка, представленная на фиг. 2, вид сверху;
на фиг. 4 - известная тележка, вид сбоку;
на фиг. 5 - тележка, представленная на фиг. 2, вид сбоку;
на фиг. 6 схематично показан известный железнодорожный вагон;
на фиг. 7 схематично показан железнодорожный вагон с тележками, аналогичными представленным на фиг. 2.
В дальнейшем понятия «вертикальный» и «горизонтальный» используются в их обычных значениях по отношению к тележке, установленной в железнодорожном вагоне. Таким образом, горизонтальная плоскость по существу параллельна плоскости, в которой проходят оси тележки, а вертикальная плоскость по существу параллельна плоскости, в которой проходят колеса тележки.
Понятие «продольный» используется в обычном значении применительно к направлению, в котором проходит железнодорожный вагон в горизонтальной плоскости, а понятие «поперечный» - в обычном значении применительно к направлению, по существу перпендикулярному продольному направлению в горизонтальной плоскости.
На чертежах продольное направление обозначено координатой X, поперечное направление - координатой Y, а вертикальное направление, перпендикулярное продольному и поперечному направлениям X и Y, обозначено координатой Z.
Кроме того, понятия «передний» и «задний» используются в обычных значениях по отношению к направлению перемещения железнодорожного вагона в продольном направлении X. Условно считается, что на чертежах понятие «передний» соответствует левой части чертежа, а понятие «задний» - правой его части. Следует отметить, что железнодорожный вагон может двигаться в двух противоположных направлениях, поэтому понятия «передний» и «задний» меняются при изменении направления движения.
На фиг. 2 показана моторная тележка 10 железнодорожного вагона, например, предназначенная для низкопольного регионального скоростного поезда (Трансъевропейской железной дороги). На фиг. 1 показана рама такой тележки 10.
Тележка 10 содержит две пары 12 колес 14, расположенных спереди и сзади тележки 10. Колеса 14 каждой пары 12 соединены друг с другом посредством осевой конструкции 30, относящейся к соответствующей паре 12.
Каждая осевая конструкция 30 имеет две буксы 32, т.е. по одной буксе для каждого колеса 14, а также ось 34, проходящую в поперечном направлении Y между двумя своими концами, каждый из которых выполнен с возможностью опоры на соответствующее колесо 14.
Колеса 14 в поперечном направлении и оси 34 в продольном направлении ограничивают пространство, которое в дальнейшем определяется как внутреннее пространство I.
Осевая конструкция 30 поддерживает раму 15 посредством шарнирных соединений 36 и средств 40 первичного подвешивания, которые будут описаны ниже.
Рама 15 содержит две продольные балки 16 балансирного типа, каждая из которых проходит параллельно продольному направлению X, две поперечины 17, каждая из которых проходит параллельно поперечному направлению Y, т.е. поперек продольных балок 16, и две опоры 18 консольного типа, на которых размещается кузов железнодорожного вагона.
Каждая балка 16 соединена одним своим концом с соответствующей буксой 32 посредством соответствующего шарнирного соединения 36.
Каждое шарнирное соединение 36 включает в себя, например, закрепленный на конце соответствующей балки 16 стержень, ось которого параллельна поперечному направлению Y, взаимодействующий с ответным элементом, закрепленным на буксе 32. Этот ответный элемент закреплен на буксе 32 в вертикальном направлении Z ниже ее наивысшей точки, так что балка 16 проходит ниже наивысшей точки буксы 32.
В частности, указанная наивысшая точка буксы 32 задает минимальную высоту, на которой может быть установлен поддерживаемый тележкой 10 кузов 60 железнодорожного вагона. Иными словами, минимальное значение показанного на фиг. 5 расстояния D между опорной поверхностью колес 14 и несущими средствами 52 кузова 60 железнодорожного вагона задается высотой буксы 32.
Следует отметить, что в известном вагоне, как показано на фиг. 4, минимальное значение расстояния D' между опорной поверхностью колес 14' и несущими средствами 52' кузова 60' железнодорожного вагона определяется высотой наивысшей точки редуктора. Таким образом, расстояние D' в известной тележке 10' больше, чем расстояние D в тележке согласно изобретению.
Упомянутые средства 40 первичного подвешивания включает в себя первые элементы 42 подвешивания, расположенные между поперечинами 17 и балками 16 и обеспечивающие соединение их между собой.
В частности, в балках 16 выполнены первые поперечные отверстия 19 для размещения в них поперечин 17. Предпочтительно первые поперечные отверстия 19 имеют сечение, по существу идентичное форме сечения поперечин 17, например, круглое сечение. Каждая поперечина 17 проходит через одно из соответствующих поперечных отверстий 19 в каждой балке, так что каждая поперечина 17 выходит вбок за пределы балок 16. Две упомянутые поперечины 17 совместно, каждая своими концами, поддерживают одну из опор 18, выполненную для опоры кузова 60 железнодорожного вагона.
В описанном примере диаметр каждой поперечины 17 меньше диаметра отверстий 19, так что между поперечинами 17 и балками 16 имеется свободное кольцевое пространство.
Как упоминалось ранее, первые элементы 42 подвешивания предпочтительно расположены в свободном кольцевом пространстве между поперечинами 17 и балками 16.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, каждый из первых элементов 42 подвешивания имеет по существу кольцевую форму и образует упругое соединение между одной из балок 16 и одной из поперечин 17, соответственно.
Внешний и внутренний диаметры кольцевого элемента 42 подвешивания лежат в плоскости X-Z с продольным направлением X и вертикальным направлением Z.
Разность между этими внешним и внутренним диаметрами предпочтительно составляет 100 мм, что по существу соответствует разности диаметров поперечины 17 и соответствующего отверстия 19. Кроме того, в поперечном направлении Y размер элемента 42 подвешивания составляет от 100 до 150 мм. Первые элементы 42 подвешивания выполнены из упругого материала, например, из резины.
Следует отметить, что указанные первые элементы 42 подвешивания меньше смещены относительно центра тележки, чем стандартные средства первичного подвешивания. В частности, расстояние между первыми элементами 42 подвешивания и центром С (фиг. 3) тележки, принимая за центр С тележки точку, расположенную в продольном направлении посередине между осями 30, а в поперечном направлении - посередине между плоскостями колес 14, меньше, чем расстояние между стандартными средствами первичного подвешивания и центром С в известной тележке. Таким образом, когда тележка проезжает над дефектами рельсового пути (также называемыми «волнистостью»), вертикальное перемещение первых элементов 42 подвешивания меньше, чем вертикальное перемещение стандартных средств подвешивания. В виду того, что первые элементы 42 подвешивания выполнены с возможностью вертикального перемещения, размеры упомянутых первых элементов 42 подвешивания в вертикальном направлении Z уменьшены по сравнению с размерами стандартных средств первичного подвешивания.
Средства 40 первичного подвешивания также включают в себя вторые элементы 44 подвешивания, расположенные между балками 16 и буксами 32. Как показано на фиг. 1, каждый второй элемент 44 подвешивания расположен между концом одной из соответствующих балок 16 и одной из букс 32. При этом вторые элементы 44 подвешивания выполнены с возможностью демпфирования относительного вращательного перемещения балок 16 и соответствующей буксы 32 вокруг шарнирного соединения 36.
Каждый второй элемент 44 подвешивания, например, включает в себя рычаг, проходящий по существу в продольном направлении X от конца соответствующей балки 16 до соответствующей буксы 32, с которой он соединен поворотным звеном. Каждый второй элемент 44 подвешивания, например, расположен в вертикальном направлении Z ниже шарнирного соединения 36, поддерживаемого тем же концом балок 16.
Каждый второй элемент 44 подвешивания может быть выполнен в виде соединительной тяги.
На фиг. 3 показаны два электродвигателя 20, каждый из которых опирается на соответствующую поперечину 17. Эти электродвигатели расположены во внутреннем пространстве I, ограниченном колесами 14. Каждый электродвигатель является электродвигателем «скоростного» типа, т.е. имеет высокую частоту вращения (число оборотов в минуту) и, соответственно, уменьшенные размеры.
Обычно каждый электродвигатель 20 соединен с по меньшей мере одной парой 12 колес 14 посредством соединительного вала 22 и редуктора 24. Соединительный вал 22 электродвигателя 20 проходит сквозь балку 16 через отверстие 21.
Таким образом, соединительный вал 22 выходит за пределы внутреннего пространства I наружу. Соединительный вал 22 может иметь зубчатое соединение.
Предпочтительно редуктор 24 соединен с опорой 18 рамы 15 посредством соединительной тяги 25, стабилизирующей редуктор 24 в вертикальном направлении на соединительном валу 22 электродвигателя.
Тележка 10 также включает в себя средства 50 вторичного подвешивания, опирающиеся на опоры 18 рамы 15 по меньшей мере частично снаружи внутреннего пространства I. В частности, средства 50 вторичного подвешивания расположены снаружи внутренней зоны, ограниченной в поперечном направлении Y балками 16.
Предпочтительно наивысшая точка средства 50 вторичного подвешивания находится в вертикальном направлении Z ниже наивысшей точки колес 14, как это показано на фиг. 5. Высота упомянутой наивысшей точки средств 50 вторичного подвешивания относительно опорной поверхности колес 14, например, по существу равна 700 мм.
Средства 50 вторичного подвешивания оборудованы несущими средствами 52 для кузова 60 железнодорожного вагона, выполненными с возможностью восприятия всех вертикальных усилий, действующих на установленный на тележке 10 кузов 60.
При сравнении фиг. 4, на которой показана известная стандартная тележка 10' с фиг. 5, на которой показана тележка 10 согласно изобретению, видно, что конструкция тележки 10 позволяет установить средства 50 вторичного подвешивания на меньшей высоте, чем в известной тележке.
Благодаря уменьшению высоты появилась возможность размещения входной двери 62 кузова над тележкой 10.
Таким образом, кузов 60 железнодорожного вагона может иметь по меньшей мере одну входную дверь 62, совпадающую с тележкой 10 (фиг. 7). Максимальная высота пола внизу двери, измеренная от опорной поверхности колес 14 (т.е. от рельсов), составляет 850 мм. В результате высота расположения двери 62 сравнима с высотой стандартной железнодорожной платформы, что обеспечивает простоту входа и выхода пассажиров.
При сравнении фиг. 6, на которой показан обычный железнодорожный вагон, с фиг. 7, на которой показан железнодорожный вагон, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, видно, что продольное расположение дверей 62 над тележками 10 (фиг. 7) позволяет создать центральную двухэтажную часть В большей длины по сравнению с центральной двухэтажной частью А стандартного железнодорожного вагона (фиг. 6). Железнодорожный вагон, выполненный в соответствии с изобретением, имеет два более длинных этажа, и поэтому способен перевозить большее количество пассажиров.
Следует отметить, что изобретение не ограничено вышеописанным вариантом его осуществления, и возможны различные альтернативные варианты его осуществления, не выходящие за объем, определенный формулой изобретения.
В частности, изобретение может применяться для несущих тележек, не оснащенных электродвигателем.
Более того, шарнирные соединения 36 между балками 16 и буксами 32 могут иметь конструкцию, отличную от описанной выше.
Тележка 10 в соответствии с изобретением может использоваться в любом железнодорожном вагоне, отличном от вагона регионального скоростного поезда, например, в трамвае, вагоне метро или в поезде дальнего следования.