КУЗОВ ВАГОНА МЕТРОПОЛИТЕНА
METRO CAR BODY

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к кузовам рельсового транспортного средства, в частности вагона метрополитена.
Известен кузов вагона метрополитена, установленный на раме и содержащий устройство соединения боковой стены с крышей вагона, включающее продольный элемент жесткости крыши, жестко соединенный с образованием замкнутого профиля с продольным элементом жесткости боковой стены, установленным верхней частью внутри продольного элемента жесткости крыши, имеющим ребра жесткости по своей внутренней поверхности (пат. РФ №2249520, МПК B61D 17/04, 10.04.2005).
Известный кузов вагона метрополитена не обеспечивает нормативный срок службы при установке современных систем климатического оборудования и тягового привода для повышения комфорта проезда пассажиров из-за недостаточной прочности кузова.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является кузов вагона метрополитена, содержащий раму со шкворневыми балками с гнездами для установки пневморессор, боковые стенки, выполненные из соединенных между собой вертикальных стоек, подоконных балок, верхнего и нижнего поясов, крышу кузова с нижним поясом (продольный элемент жесткости крыши), установленную на верхнем поясе боковых стенок, и имеющую продольные силовые элементы внутри кузова и обшивочные листы (см. «Механическое оборудование вагонов 81-740.1, 81-741.1 «Русич»» под. ред. В.Н.Гаранина, Учебно-производственный центр Московского метрополитена, М., 2008 г., с.4, 6, 11-18, 22).
Данный кузов вагона метрополитена не обеспечивает современный уровень комфорта проезда пассажиров при увеличении пассажиропотока.
Задачей предлагаемого изобретения является создание кузова вагона метрополитена, позволяющего увеличить срок службы вагона и обеспечить современный уровень комфорта проезда пассажиров при незначительных материальных затратах.
Техническим результатом при осуществлении изобретения является увеличение срока службы кузова при обеспечении современного уровня требований к комфорту проезда пассажиров за счет повышения прочности кузова.
Указанный технический результат достигается тем, что кузов вагона метрополитена, содержащий раму со шкворневыми балками с гнездами для установки пневморессор, боковые стенки, выполненные из соединенных между собой вертикальных стоек, подоконных балок, верхнего и нижнего поясов, крышу кузова с нижним поясом, установленную на верхнем поясе боковых стенок и имеющую продольные силовые элементы внутри кузова и обшивочные листы, кузов снабжен дополнительными продольными силовыми элементами, установленными вдоль верхнего пояса боковых стенок и крышей над дверными проемами, причем нижний пояс крыши выполнен в виде вертикальной полки и расположенных наклонно к ней средней и верхней полок, при этом на средней полке выполнена выштамповка для размещения обшивочных листов, а нижний пояс боковых стенок выполнен в виде неравнополочного уголка, большая полка которого расположена горизонтально, меньшая полка направлена вниз и расположена с внешней стороны боковой стенки, установленной наклонно к раме.
Кроме того, каждое гнездо для установки пневморессоры выполнено в виде заглубленной внутрь балки обечайки с опорной площадкой, при этом нижний лист шкворневой балки по концам имеет расширение для установки гнезда.
На фиг.1 изображен кузов вагона метрополитена, общий вид;
на фиг.2 изображена боковая стенка кузова;
на фиг.3 изображен разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 изображен разрез Б-Б на фиг.2 с наклоном боковой стенки;
на фиг.5 изображен разрез В-В на фиг.2;
на фиг.6 изображен разрез Г-Г на фиг.2;
на фиг.7 изображена рама кузова со шкворневыми балками;
на фиг.8 изображена шкворневая балка, общий вид;
на фиг.9 изображена шкворневая балка, вид Е на фиг.8;
на фиг.10 изображена шкворневая балка, вид Д на фиг.7.
Кузов вагона метрополитена выполнен цельнометаллическим, сварным, содержит раму 1, две боковые стенки 2, головную часть 3, торцевую стенку 4 и крышу 5 (фиг.1).
Боковые стенки 2 кузова жестко установлены на раме 1 и каждая выполнена из соединенных между собой вертикальных стоек 6, горизонтальных подоконных балок 7, вертикальных подоконных балок 8, верхнего пояса 9 и нижнего пояса 10 (фиг.2).
В боковых стенках 2 кузова выполнены оконные проемы 11, которые обрамлены боковыми вертикальными стойками 12, а горизонтальные подоконные балки 7 расположены на высоте h от нижнего пояса 10 боковых стенок 2, и соотношение высоты h с высотой Н расположения верхнего пояса 9 состоит в пропорции «золотого сечения». Под горизонтальной подоконной балкой 7, между вертикальными стойками 6, равномерно расположены четыре вертикальные подоконные балки 8.
Верхний пояс 9 стенки 2 выполнен в виде открытого профиля из неравнополочного швеллера, внутренняя вертикальная полка которого по высоте превышает наружную вертикальную полку и имеет на конце отогнутую часть 13 (фиг.3).
Нижний пояс 10 стенки 2 выполнен в виде неравнополочного уголка, большая полка которого расположена горизонтально, меньшая полка направлена вниз и расположена с внешней стороны боковой стенки 2, наклонно к раме 1, причем угол наклона составляет, примерно, ±3 градуса (фиг.4).
На верхнем поясе 9 стенок 2 установлена крыша 5 с нижним поясом 14, имеющая с обеих сторон внутри кузова продольный силовой элемент 15 в виде открытого профиля, например уголка, установленный в зоне кондиционеров (фиг.5).
Нижний пояс 14 крыши выполнен в виде вертикальной полки и расположенных наклонно к ней средней и верхней полок, при этом на средней полке выполнена выштамповка 16 для размещения обшивочных листов 17 крыши.
Вдоль соединенных между собой верхнего пояса 9 боковых стенок 2 и нижнего пояса крыши 14 с внутренней стороны кузова над дверными проемами установлены дополнительные продольные силовые элементы 18, имеющие, например, форму уголка. Один конец уголка соединен с крышей 5, а другой конец уголка соединен с верхним поясом 9 боковых стенок 2, а именно с внутренней вертикальной полкой (фиг.6).
Для равномерного распределения веса крышевого оборудования, например кондиционеров, на боковые стенки и раму кузова вагона все зоны размещения крышевого оборудования с обеих сторон вагона выбраны таким образом, что внутренний край зоны расположен над вертикальной стойкой 6, внешний край зоны расположен над торцевой стенкой 4, а посередине между вертикальной стойкой 6 и торцевой стенкой 4 установлена еще одна вертикальная стойка 6 (фиг.2).
Рама 1 кузова содержит две шкворневые балки 19 (фиг.7), имеющие гнезда 20 для установки пневморессор (фиг.8). Каждая шкворневая балка 19 состоит из сваренных между собой двух листов: верхнего горизонтального листа 21 и нижнего горизонтального листа 22 и ребер жесткости 23. Концевые части балки 24 выполнены расширенными, причем нижний лист шкворневой балки по сравнению с верхним листом по концам имеет большее расширение для установки гнезда под пневморессору. Гнезда 20 выполнены в виде обечайки 25 с опорной площадкой 26, заглубленной внутрь балки 19. В центре опорной площадки 26 установлен быстроразъемный узел пневматического соединения 27 для подвода сжатого воздуха к пневморессоре, а в ребрах жесткости 23 шкворневой балки 19 выполнены отверстия 28 для подвода трубопроводов 29 к каждому быстроразъемному узлу пневматического соединения 27. Заглубление пневморессоры позволяет уменьшить ступеньку между полом вагона и платформой станции для обеспечения проезда инвалида-колясочника.
Такой конструкционный подход оптимизации прочности конструкции в критических силовых точках позволяет повысить прочностные и жесткостные характеристики кузова в условиях жесткого ограничения веса.
Повышение жесткости кузова обеспечивает увеличение собственной изгибной частоты колебаний кузова, уводя ее из зоны, неблагоприятной для человека, и обеспечивая тем самым повышение комфорта проезда пассажиров.
Кузов вагона метрополитена предназначен для размещения пассажиров при их перевозке с обеспечением необходимого уровня комфорта, и содержит установки климатического, информационного и светового оборудования, ударно-тягового и сцепного оборудования, устройства тормозного, пневматического, электрического оборудования, элементы тягового привода и систем безопасности.
Кузов вагона метрополитена работает следующим образом.
Вследствие извилистого движения экипажа, неровностей рельсового пути и стыков рельс кузов вагона совершает колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях, подвергается скручиванию при прохождении кривых участков пути и испытывает статические и динамические нагрузки от веса пассажиров и оборудования. Для обеспечения длительного срока службы, качества и комфорта движения кузов должен обладать высокой статической прочностью и жесткостью.
Выштамповки 16 для размещения обшивочных листов крыши, продольные силовые элементы 15, дополнительные продольные силовые элементы 18, размещенные по краям в верхней части поперечного сечения кузова, и нижние пояса 10 боковых стенок, размещенные по краям в нижней части поперечного сечения кузова, наиболее эффективно увеличивают момент сопротивления кузова изгибу и, тем самым, повышают прочность и жесткость кузова, при этом продольные силовые элементы 15 и дополнительные продольные силовые элементы 18, размещенные в критических с точки зрения нагруженности кузова местах - зонах установки кондиционеров и над дверными проемами - обеспечивают равномерное распределение жесткости в верхней части кузова, увеличивая тем самым срок службы вагона.