Головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу

1. Головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу, що містить моторні візки, кузов з вікнами та дверима з кожної бічної сторони та лобову частину, у якій розташована кабіна керування, який відрізняється тим, що кожен моторний візок містить дві моторні колісні пари, кожна з яких оснащена одноступінчатим осьовим редуктором та тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка, для зв'язку тягового двигуна з одноступінчатим осьовим редуктором передбачена зубчаста муфта з дуговими зубцями, при цьому C2 2 (19) 1 3 Вся історія розвитку залізничного транспорту пов'язана із прагненням до підвищення робочих швидкостей руху поїздів, забезпечення мінімального часу перебування у дорозі, збільшення використання перевізної спроможності магістралей і підвищення комфортабельності пасажирів. Високошвидкісний наземний транспорт у сучасному розумінні - це залізничний транспорт, який забезпечує рух поїздів зі швидкістю понад 200 км/годину. З рівня техніки відомий головний вагон електропоїзда типу ЭР2, що містить кузов та лобову частину напівкруглої форми, яка має більш ніж два лобових стекла (див. Цукало П.В. та ін. Электропоезда ЭР2 и ЭР2Р. Видавництво "Транспорт", Москва, 1986р., стор. 4). Однак конструкція відомого пристрою не дозволяє розвивати значні швидкості через великий аеродинамічний опір і великі питомі навантаження на кожну вісь. Найбільш близьким аналогом можна вважати головний вагон електропоїзда, що містить кузов із вікнами та дверима з кожної бічної сторони та лобову частину з металевою рамою та прожектором, лобовим склом, під яким розташовано лобовий щит, автозчеплення та відбійний щит, при цьому лобове скло виконане плоским прямокутної форми, багатошаровим і забезпечено внутрішнім електрообігріванням, при цьому воно закріплене в металевій рамі методом вклеювання та забезпечене склоочисником з подачею рідини, що омиває, безпосередньо на кожну щітку, бічні частини металевої рами виконані у вигляді виступаючих щодо лобового скла овальних ребер, при цьому вагон обладнано двома захисними юбками, розташованими по його боках на рівні відбійного щита, кожні двері кузова виконані притульно-зсувними, на даху кузова встановлені N кондиціонерів, де N - ціле число не більше 10, вікна кузова виконані у вигляді єдиної віконної лінійки, що складається зі склопакетів та черноглянсового фальш-скла, які встановлені урівень із металевою обшивкою вагона, кузов виконаний із зовнішньої сторони гладким без гофрів (див. RU39553U1 від 10.08.2004). Недоліком прототипу, як і у попередньому випадку, є неможливість розвитку значних швидкостей через великий аеродинамічний опір і великі питомі навантаження на кожну вісь. Задачею запропонованого винаходу є створення головного вагона, що дозволяє використати його у складі високошвидкісних пасажирських залізничних транспортних засобів. Технічний результат, що досягається при реалізації запропонованого винаходу, полягає у можливості підвищення швидкісного режиму залізничного транспортного засобу за рахунок одночасного зниження аеродинамічного опору, зниження ваги вагона, більш ефективного розподілу та розміщення підвагонного устаткування, а також за рахунок підвищення ефективності сприйняття та передачі тягових та гальмівних зусиль. Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу містить моторні візки, кузов із вікнами та дверима з кожної 95359 4 бічної сторони та лобову частину, у якій розташована кабіна керування. Новим, згідно з даним винаходом, є те, що кожен моторний візок містить дві моторні колісні пари, кожна з яких оснащена одноступінчатим осьовим редуктором та тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка, для зв'язку тягового двигуна з одноступінчатим осьовим редуктором передбачена зубчаста муфта з дуговими зубцями, при цьому запропонований вагон оснащений креш-системою, що містить енергопоглинаючі елементи у вигляді циліндричних деталей, що керовано деформуються, із сумарним енергопоглинанням верхнього пояса, бічних креш-елементів та автозчепом не менш 2 МДж, причому кузов являє собою алюмінієву монококову конструкцію, як несучі та з'єднані з кузовом конструкційні елементи передбачені алюмінієві профілі та алюмінієві аркуші, підлога кузова розділяє головний вагон на населену та технічну частини, остання з яких призначена для розміщення підвагонного устаткування та закрита з боків аеродинамічною захисною юбкою, лобова частина виконана подовженою, оснащена опуклим лобовим склом та аеродинамічною захисною юбкою, що має в нижній частині, яка виконує роль рейкоочисника, U- або Vподібний поперечний переріз, а на даху відсутній струмоприймач, що дозволяє розмістити повітрозабірник тягової установки та кліматичну установку. Запропонований вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу призначений для експлуатації на залізницях із шириною колії 1520 мм, при цьому передбачена активна система нахилу кузова із гідравлічним приводом. Двері виконані автоматичними, зовнішніми, притульнозсувного типу. Як тягові можуть бути встановлені асинхронні тягові двигуни, наприклад чотириполюсні асинхронні двигуни трифазного струму з короткозамкненим ротором, безкорпусним статором та примусовим повітряним охолодженням. Виконання лобової частини подовженої, з опуклим лобовим склом, а також наявність аеродинамічних захисних юбок дозволяє значно знизити аеродинамічний опір. Виконання моторних візків із двома моторними колісними парами, кожна з яких оснащена одноступінчатим осьовим редуктором та тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка, а також здійснення зв'язку тягового двигуна з одноступінчатим осьовим редуктором за допомогою зубчастої муфти з дуговими зубцями, дозволяє значно підвищити ефективність сприйняття та передачі тягових і гальмових зусиль, що, у сукупності із застосуванням асинхронних тягових двигунів, призводить до підвищення швидкісного режиму, збільшення потужності при скороченні втрат, збільшення ККД і більш ефективному розподілу та компонуванню тягового устаткування, тобто зниженню навантаження на осі. Наявність креш-системи дозволяє підвищити безпеку вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу та пасажирів в аварійних 5 ситуаціях, що диктується зрослими швидкостями руху. Виконання кузова монококовим дозволяє збільшити його жорсткість, підвищити ефективність сприймання та передачі тягових і гальмових зусиль, а вибір як основного матеріалу для виготовлення вагона алюмінію дозволяє значно знизити масу вагона. Наявність захисних аеродинамічних юбок дозволяє надійно захищати підвагонне устаткування та міняти його компонування найбільш оптимальним чином, а також веде до зменшення аеродинамічного опору, яке приводить до підвищення швидкісного режиму. Перенесення струмоприймача та, відповідно, тягового трансформатора та тягового перетворювача в інші вагони дозволяє більш рівномірно та доцільно розподіляти тягове устаткування, тобто регулювати навантаження на осі. Далі запропонований винахід буде розкрито більш докладно, з посиланням на графічні матеріали, на яких зображено принципову схему запропонованого вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу. Описуваний у рамках даної заявки вагон буде використаний у складі високошвидкісного пасажирського залізничного транспортного засобу із шириною колії 1520 мм, для зручності використання та обслуговування якого передбачається, що всі вагони будуть мати уніфіковане виконання відповідно до типу вагона. Головний вагон 1 високошвидкісного залізничного транспортного засобу електропоїзда утворює обтічну голову поїзда та містить кузов з вікнами 2 та дверима 3 з кожної бічної сторони та лобову частину, у якій розташовано кабіну керування. Як несучі та з'єднані з кузовом конструкційні елементи використано алюмінієві профілі за технологією безперервного лиття та алюмінієві листи. Кузов являє собою легку алюмінієву монококову конструкцію із застосуванням великогабаритних пресованих профілів. Кузов у зоні бічних стінок, даху, торцевих стінок та головної частини в основному являє собою зовнішню оболонку повністю обладнаного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу та повністю захищений від корозії. Бічні стінки з вертикальними стійками віконних прорізів виготовляються у вигляді розташованих між шарами зовнішньої та внутрішньої обшивки стільникових конструкцій з посилюючими елементами, дах - з порожнистих конструкцій з вбудованими прорізами для повітроводів системи кондиціонування повітря. Монококова конструкція, крім простоти виготовлення та надійності, дозволяє збільшити твердість кузова, підвищити ефективність сприймання та передачі тягових і гальмових зусиль. Алюмінієві матеріали дозволяють значно полегшити складальні та ремонтні процеси, зменшують вагу вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу та повністю виключають його корозію. Підлога кузова розділяє головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу 95359 6 на населену та технічну частини. Технічна частина призначена для розміщення підвагонного устаткування та закрита з боків аеродинамічною захисною юбкою 4. Для виготовлення настилу підлоги використані порожнисті екструдовані профілі, що укладають на поздовжні балки. З нижньої сторони настилу є напрямні, до яких кріпляться модульні блоки підкузовного устаткування. Аеродинамічна юбка 4 захищає підвагонне устаткування та дозволяє міняти його компонування найбільш оптимальним шляхом. Крім цього, згадана юбка 4 сприяє значному зменшенню аеродинамічного опору, що веде до підвищення швидкісного режиму. Для лобової частини головного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу було необхідно забезпечити сполучення кращих аеродинамічних характеристик, привабливого зовнішнього вигляду та технологічності у виготовленні, для чого лобова частина виконана подовженою, оснащена опуклим лобовим склом 5 та аеродинамічною захисною юбкою 6. Для підвищення здатності сприймання ударних навантажень при зіткненні в конструкцію лобових частин включена креш-система, що містить енергопоглинаючі елементи у вигляді циліндричних деталей, що керовано деформуються, із сумарним енергопоглинанням верхнього пояса, бічних креш-елементів та автозчеплення не менш 2 МДж. Наявність креш-системи обумовлена вимогами техніки безпеки та технічного регламенту "Про безпеку інфраструктури та рухомого составу високошвидкісного залізничного транспорту", при цьому запропонований спосіб її реалізації та високе енергопоглинання запропонованої креш-системи дозволяють використати її на головних вагонах у составах високошвидкісних залізничних транспортних засобів, що рухаються зі швидкостями, які значно перевищують 200 км/годину. Аеродинамічна захисна юбка 6, крім функції зменшення опору потоку повітря, що набігає, виконує також роль рейкоочисника, для чого її нижня частина має U- або V-подібний поперечний переріз. З метою компенсації відцентрової сили при великій швидкості руху в кривих передбачено пристрій, що нахиляє кузов вагона усередину кривої за допомогою гідравлічної системи. Іншими словами, він діє як додаткове підвищення зовнішньої рейки. Процес нахилу кузова включається автоматично, при цьому максимальний кут відхилення від вертикалі становить 8°. Таким чином, за рахунок активної системи нахилу при збереженні колишнього рівня безпеки руху та плавності ходу можна значно збільшити швидкість проходження кривих та, відповідно, підвищити маршрутну швидкість високошвидкісних залізничних транспортних засобів. Крім механізму нахилу, візки оснащені системою активного у поперечному напрямку ресорного підвішування. Ця система забезпечує центрування положення кузова щодо візків навіть при проходженні кривих з високим поперечним прискорен 7 95359 ням, що підвищує рівень комфорту для пасажирів. Для цього на кожному візку встановлені два розташованих по діагоналі пневматичних циліндри, що переміщають кузов у поперечному напрямку. Стиснене повітря подається у циліндри за допомогою пневморозподільників із пропорційним керуванням, які контрольовані мікропроцесором системи нахилу відповідного візка. Активне ресорне підвішування функціонує у всьому діапазоні швидкостей незалежно від системи нахилу кузова. Для зменшення аеродинамічного опору, а також для підвищення рівня комфорту двері 3 виконані автоматичними, зовнішніми, притульнозсувного типу. Оскільки в головному вагоні високошвидкісного залізничного транспортного засобу, незважаючи на те, що він є моторним, відсутній струмоприймач, на даху розміщено повітрозабірник 7 тягової установки та кліматична установка 8, установлена в аеродинамічних корпусах. Головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу спирається на два моторні візки 9. Кожен моторний візок 9 містить дві моторні колісні пари. Кожна моторна колісна пара містить вісь, одноступінчатий осьовий редуктор, два напресованих на вісь колеса, кожне з яких має на дисковій частині два гальмові диски та два буксові вузли, Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 кожний з яких оснащується температурним датчиком. Кожна моторна колісна пара пов'язана з одноступінчатим осьовим редуктором та тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка. Для зв'язку згаданого редуктора з тяговим двигуном передбачено зубчасту муфту з дуговими зубцями. Запропоноване технічне рішення дозволяє підвищити ефективність передачі крутного моменту за рахунок підвищення ККД зубчастої передачі та зменшення втрат на тертя. Як тягові двигуни можуть бути використані асинхронні двигуни, наприклад, чотириполюсні асинхронні двигуни трифазного струму з короткозамкненим ротором, безкорпусним статором та примусовим повітряним охолодженням, що дозволить підвищити ККД та потужність тягового привода та знизити його втрати. Таким чином, запропоновані конструкція та компонування головного вагона, що заявляються, дозволяють використати його у составах високошвидкісних пасажирських залізничних транспортних засобів за рахунок одночасного зниження аеродинамічного опору, зниження маси вагона, можливості більш ефективного розподілу та розміщення підвагонного устаткування, а також за рахунок підвищення ефективності сприймання та передачі тягових і гальмових зусиль. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601