Кузов вагона надземной монорельсовой транспортной системы
OVERHEAD MONORAIL TRANSPORT SYSTEM CAR BODY

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к транспортным системам с путевой структурой, родственной путям подвесного и эстакадного типов, и может быть использовано при создании скоростных пассажирских вагонов монорельсовой транспортной системы для больших городов и междугородных сообщений, в том числе в условиях сильнопересеченной местности, гор, пустынь, а также в городских условиях параллельно с существующими видами транспорта.
Известен кузов вагона транспортной системы, в частности, трамвайной, который содержит корпус в виде единого несущего пространственного блока, например в виде призматической пустотелой балки, и включает объединенную с полом несущую платформу пола, монолитно объединенную с корпусообразующими стеновыми ограждениями, включающими имеющие оконные или оконные и дверные проемы боковые стены, крышей, а так же объединенными при изготовлении кузова в совместно работающую пространственную конструкцию элементами ограждений и силовыми элементами, по крайней мере, на части ее площади последовательно расположенными по ее толщине в виде одной из оболочек и образующих скрытый каркас внутренних утолщений и приливов в виде обрамлений технологических и конструкционных проемов, а также скрытых поясов, стоек и раскосов балок и/или ферм скрытого каркаса, монолитно объединенных с другой стороны другой оболочкой корпуса (RU 2294294, B61D 13/00, B61D 17/00, опубл. 27.02.2007).
Данное решение принято в качестве прототипа.
При этом части корпуса, образующие боковые стены, содержат оконные и, по меньшей мере, один дверной проем и выполнены со сломом стены в направлении диаметральной плоскости вагона, обеспечивающим формообразующее заужение его верхней части, преимущественно начиная от нижней границы оконного проема, который выполнен протяженностью не менее половины длины кузова и содержит не менее одного ориентированного по высоте проема силового импоста, монолитно объединенного поверху и понизу с силовым обрамлением проема и через последнее объединен с раскосно-стоечной системой скрытого каркаса и ограждающими оболочками стен.
Крыша кузова выполнена преимущественно в виде сплошной монолитной несущей и ограждающей плиты с рамой и объединена в каждой секции с верхними, по меньшей мере, боковыми обтекателями преимущественно криволинейно отогнутыми в верхней части по направлению к диаметральной плоскости вагона, причем, по крайней мере, крыша выполнена с односторонним или многосторонним уклоном в направлении к внешнему контуру вагона и в зоне соединения с боковыми обтекателями в нижней части последнего снабжена шпигатами, а с внутренней стороны салона вагона крыша снабжена установленной на расстоянии от несущей плиты крыши конструкцией, образующей потолок салона, выполненной преимущественно с повышенной средней частью и криволинейно или ломано в направлении боковых стен понижающимися зонами подволока.
В общем случае, как видно из описания структурная схема известного кузова вагона надземной монорельсовой транспортной системы содержит пространственно развитый каркас, включающий в себя днищевую платформу с полом, крышевую платформу, которая соединена с днищевой платформой стойками, две смежно расположенные из которых со стороны торцевых стенок каркаса формируют дверные проемы, а средняя стойка, расположенная между образующими дверные проемы стойками, связана с этими стойками на среднем уровне высоты каркаса продольным силовым элементом для формирования нижнего контура оконных проемов на боковых стенках каркаса, при этом в зоне крышевой платформы все стойки связаны между собой продольно расположенными силовыми элементами для формирования верхних контуров дверных проемов и окон, при этом стойки, расположенные смежно со средней стойкой, в зоне под нижним контуром оконных проемов соединены с днищевой платформой раскосами.
При создании вагонных кузовов, например, трамвайных, как это показано в прототипе, всегда организуется базовых элемент каркаса, который принимает на себя основные нагрузки и относительно которого выстраивается система кузова (боковые и торцевые стенки и крыша). Базовым элементом принимается тот, который воспринимает внешние нагрузки или имеет непосредственный контакт со средой, создающей эти нагрузки. Для трамвайного кузова таким базовым элементом является днищевая платформа, которая через ходовые тележки связана с опорной внешней системой. Крыша и стенки по отношению к днищевой платформе - это элементы системы ограждения салонного пространства, которые в целом рассчитываются на уровень нагрузок, поступающих от деформаций, колебаний или перемещений днищевой платформы. Главной деформацией днищевой платформы, вызывающей нагрузку на системы ограждения, является изгиб платформы. В связи с этим для исключения или уменьшения изгибных перемещений, как правило, днищевая платформа приобретает массивность из-за конструктивной сложности. Но не следует забывать, что вес от такой платформы и, соответственно, от всего кузова вагона, приходится на землю, как опорную поверхность. В этом плане вес кузова прямо связан с мощностными параметрами ходовых тележек.
Что же касается монорельсового подвесного вагона, ходовые тележки которого либо расположены на рельсе, либо в коробе путевой балки, то мощностные параметры ходовых тележек определены параметрами пути или путевой балки и определяют вес подвешиваемого к этим тележкам пассажирского вагона. Это объясняется тем, что монорельс или коробчатая путевая балка закреплены на стойках-опорах, устанавливаемых в грунт. Поэтому весовая нагрузка приходится не на землю непосредственно, а на эти опоры. Кроме того, в подвешиваемых вагонах базовым элементом каркаса является крышевая платформа, а не днищевая, как в прототипе. Кузов вагона подвешен через систему подвески к отдельным ходовым тележкам и имеет возможность от действия инерционных сил совершать колебания в пределах упругой составляющей пружин и работы амортизаторов, которые гасят часть инерционного воздействия. Но инерционная составляющая в движении подвешенного вагона прямо зависит от веса этого вагона. Инерционное воздействие проявляется при разгоне и торможении и оно не может полностью быть погашенным из-за того, что вагон подвешен в двух точках. По сути получается, что на стороне каждой ходовой тележки на вагон действуют две системы знакопеременных нагрузок. Именно это приводит к появлению изгибных нагрузок на каркасе вагона и основным элементом, который их воспринимает - это крышевая платформа.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении прочностных характеристик каркаса вагона монорельсового транспортного средства за счет повышения его сопротивления изгибным нагрузкам.
Указанный технический результат достигается тем, что в кузове вагона надземной монорельсовой транспортной системы, содержащем пространственно развитый каркас, включающий в себя днищевую платформу с полом, крышевую платформу, которая соединена с днищевой платформой стойками, две смежно расположенные из которых со стороны торцевых стенок каркаса формируют дверные проемы, а средняя стойка, расположенная между образующими дверные проемы стойками, связана с этими стойками на среднем уровне высоты каркаса продольным силовым элементом для формирования нижнего контура оконных проемов на боковых стенках каркаса, при этом в зоне крышевой платформы все стойки связаны между собой продольно расположенными силовыми элементами для формирования верхних контуров дверных проемов и окон, при этом стойки, расположенные смежно со средней стойкой, в зоне под нижним контуром оконных проемов соединены с днищевой платформой раскосами, ширина днищевой платформы выполнена меньше ширины крышевой платформы для формирования в каркасе трапецеидальной формы поперечного сечения с расположением меньшего основания на днищевой платформе, днищевая платформа выполнена одноуровневой и состоит из несущего основания в виде ряда продольно расположенных балок, связанных между собой поверх них расположенными поперечинами, и закрепленного на поперечинах пола из листового материала, при этом по крайней мере к двум продольно расположенным балкам днищевой платформы прикреплены по одной продольно распложенной по длине днищевой платформы пластине в виде ленты, ориентированной перпендикулярно поверхности пола, крышевая платформа включает в себя два расположенных вдоль каркаса лонжерона, которые в каждой зоне торцевых стенок каркаса соединены между собой двумя поперечинами для образования силовых элементов для присоединения систем подвески ходовых тележек, каждый лонжерон выполнен в виде пустотелой балки треугольного сечения, одна из стенок которой, обращенная наружу, выполнена вогнутой внутрь и на этой вогнутой поверхности закреплены поперечно расположенные ребра жесткости в виде пластин, а концевые части балок на торцевых стенках каркаса связаны между собой поперечинами в виде изогнутых по длине пластин.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид каркаса кузова вагона надземной монорельсовой транспортной системы;
фиг. 2 - вид на крышу;
фиг. 3 - вид на днищевую платформу;
фиг. 4 - поперечное сечение каркаса кузова.
Согласно настоящего изобретения рассматривается новое техническое решение конструкции каркаса кузова вагона монорельсовой транспортной системы, состоящей из закрепленных в грунте опорных стоек, преимущественно Г-образной формы, к которым прикреплена путевая балка, предназначенная для перемещения внутри балки полузамкнутого сечения ходовых тележек с подвешенным к ним пассажирским вагоном и которая составлена из последовательно соединенных между собой коробчатых несущих элементов с продольным пазом снизу, несущих металлические пластины, образующие дорожки качения для ходовых колес тележки, по которым катятся опорные колеса и направляющие ролики этой тележки.
Кузов вагона надземной монорельсовой транспортной системы (фиг. 1) представляет собой пространственно развитый каркас, включающий в себя днищевую платформу 1 с полом 2, крышевую платформу 3, которая соединена с днищевой платформой стойками, две 4 и 5 смежно расположенные из которых со стороны торцевых стенок каркаса формируют дверные проемы 6, а средняя стойка 7, расположенная между образующими дверные проемы стойками 5, связана с этими стойками на среднем уровне высоты каркаса продольным силовым элементом 8 для формирования нижнего контура оконных проемов 9 на боковых стенках каркаса.
В зоне крышевой платформы все стойки связаны между собой продольно расположенными силовыми элементами 10 для формирования верхних контуров дверных проемов и силовыми элементами 10 для оконных проемов 9.
Стойки 5, расположенные смежно со средней стойкой 7, в зоне под нижним контуром оконных проемов 9 соединены с днищевой платформой раскосами 11.
Особенностью каркаса кузова является то, что ширина днищевой платформы выполнена меньше ширины крышевой платформы для формирования в каркасе трапецеидальной формы поперечного сечения с расположением меньшего основания на днищевой платформе (фиг. 4). Это позволяет получить конфигурацию кузова с низким расположением центра тяжести (с учетом пассажиров и груза) и обеспечить возможность некоторого углового раскачивания в поперечном направлении (в параметрах системы подвески каркаса к ходовым тележкам) без увеличения дины плеча опорной стойки, на которой закреплена путевая балка. Кроме того, расширение крышевой платформы позволяет повысить ее сопротивление изгибу за счет встраивания в нее продольных балок-лонжеронов 12. При этом за счет уменьшения ширины каркаса кузова в направлении к днищевой платформе возникает возможность придания днищевой части каркаса ту же прочность и деформационную стойкость, как у крыши.
Крышевая платформа (фиг. 2) включает в себя два расположенных вдоль каркаса лонжерона 12, которые в каждой зоне торцевых стенок каркаса соединены между собой двумя поперечинами 13 для образования силовых элементов для присоединения систем подвески ходовых тележек.
Поперечины 13 выполнены выгнутыми наружу от поверхности дна и имеют скобообразную форму, то есть расположены в центральной своей части на расстоянии от наружной поверхности крышевой платформы. Такое выполнение поперечин 13 обеспечивает высокое сопротивление лонжеронов на винтовой изгиб.
Каждый лонжерон 12 выполнен в виде пустотелой балки треугольного сечения (фин. 4), одна из стенок 13 которой, обращенная наружу, выполнена вогнутой внутрь и на этой вогнутой поверхности закреплены поперечно расположенные ребра жесткости в виде пластин 14. При таком исполнении лонжерон приобретает повышенное сопротивление поперечным нагрузкам.
Концевые части балок на торцевых стенках каркаса связаны между собой поперечинами 15 в виде изогнутых по длине пластин. Поперечины выполнены из пластины одна часть которой отогнута от другой на некоторый угол. Таким образом, образуется ребро жесткости, которое способствует лонжеронам сопротивляться кручению крыши как пространственной конструкции. Пространство 16 силовыми поперечинами 13 между лонжеронами 12 и концевыми ребрами жесткости в виде изогнутых пластин закрыто листовым материалом.
Днищевая платформа 1 (фиг. 3) выполнена одноуровневой и состоит из несущего основания в виде ряда продольно расположенных балок 16, связанных между собой поверх них расположенными поперечинами 17, и закрепленного на поперечинах пола из листового материала - пола 2. Таким образом, платформа 1 выполнена по типу решетчатой конструкции. Для повышения ее сопротивления продольным прогибам по крайней мере к двум продольно расположенным балкам 16 днищевой платформы прикреплены по одной продольно распложенной по длине днищевой платформы пластине 18 в виде ленты, ориентированной перпендикулярно поверхности пола. Эти пластины 18 являются ребрами жесткости для днищевой платформы.
Конструкция каркаса при таком исполнении становится прочной не только по механическим связям, но и пространственно устойчивой по форме, имеет высокое сопротивление скручивающим напряжениям, что позволяет использовать облегченные материалы. Каркас обладает одинаковой прочностью по высоте конструкции при дифференциации размеров поперечного сечения.
Настоящее изобретение промышленно применимо и может использоваться для изготовления пассажирских вагонов для подвесной монорельсовой транспортной системы.