МОТОРНЫЙ 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 рельсовый моторный вагон для перевозки пассажиров с, по меньшей мере, одним кузовом, боковые стенки которого имеют окна, а также входные участки с дверьми, причем кузов вагона имеет корытообразную форму, в которой к днищу кузова примыкают боковые стенки решетчатой конструкции, образованные из стоек боковых стенок, нижних продольных балок и верхних продольных поясов, причем верхние продольные пояса двусторонне опираются посредством соединительных балок, а стойки боковых стенок соединены с нижними продольными балками и верхними продольными поясами с обеспечением жесткости на изгиб и служат несущими элементами для укрепленных на них окон и элементов боковой облицовки, при этом на входном участке предусмотрены вертикальные дверные стойки, которые также соединены с нижними продольными балками и верхними продольными поясами и, по меньшей мере, охватывают закрываемое дверьми входное отверстие (см. RU 2162804 С2 от 10.02.2001).
Однако конструкция известного устройства не позволяет развивать значительные скорости из-за неэффективной компоновки тягового 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 моторный вагон высокоскоростного поезда «Сокол.- 250» или моторный вагон высокоскоростного электропоезда ETR-500 железных дорог Италии, каждый из которых содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны, моторные тележки с продольно расположенными тяговыми двигателями, а также установленный на крыше токоприемник.
Недостатком прототипов, как и в предыдущем случае, является неэффективная компоновка тягового оборудования, большое аэродинамическое сопротивление, большой крен при прохождении кривых и большие удельные нагрузки на каждую ось.
Задачей предлагаемого изобретения является создание моторного 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 моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны и моторные тележки с тяговыми двигателями. Новым является то, что каждая моторная тележка содержит две моторные колесные пары, каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем, расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, для связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями, 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 конструкцивэ, в качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов предусмотрены алюминиевые профили и алюминиевые листы, пол кузова разделяет моторный 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 воздухозаборник тяговой установки и климатическая установка.
Предлагаемый вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства предназначен для эксплуатации на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм.
В качестве тяговых могут быть установлены асинхронные тяговые двигатели, например, четырехполюсные асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, бескорпусным статором и принудительным воздушным охлаждением.
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.
Выполнение моторных тележек с двумя моторными колесными парами, каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем, расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, а также осуществление связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором посредством зубчатой муфты с дуговыми зубьями, позволяет значительно повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий, что, в совокупности с применением асинхронных тяговых двигателей, ведет к повышению скоростного режима, увеличению мощности при сокращении потерь, увеличению К.П.Д. и более эффективному распределению и компоновке тягового оборудования, т.е. снижению нагрузки на оси.
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, на которых изображена принципиальная схема предлагаемого вагона.
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.
Моторный вагон 1 электропоезда 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 головной 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».
Исходя из вышеперечисленных условий, на предлагаемом вагоне высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может быть размещен тяговый преобразователь.
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, помимо воздухозаборника 6 тяговой установки, установлена также климатическая установка 7 в аэродинамическом корпусе.
Моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства опирается на две моторные тележки 8.
Каждая моторная тележка 8 содержит две моторные колесные пары.
Каждая моторная колесная пара содержит ось, одноступенчатый осевой редуктор, два напрессованных на ось колеса, каждое из которых имеет на дисковой части два тормозных диска и два буксовых узла, каждый из которых оснащается температурным датчиком.
Каждая моторная колесная пара связана с одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем, расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки. Для связи упомянутого редуктора с тяговым двигателем предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями.
Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность передачи крутящего момента за счет повышения К.П.Д. зубчатой передачи и уменьшения потерь на трение.
В качестве тяговых двигателей могут быть использованы асинхронные двигатели, например, четырехполюсные асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, бескорпусным статором и принудительным воздушным охлаждением, что позволит повысить К.П.Д. и мощность тягового привода и снизить его потери.
Таким образом, предлагаемые конструкция и компоновка заявляемого моторного 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.