Високошвидкісний залізничний пасажирський состав

1. Високошвидкісний залізничний пасажирський состав, що складається з двох ідентичних тягових секцій, кожна з яких містить комплект тягового електрообладнання, який відрізняється тим, що кожен комплект тягового електрообладнання розподілений по трьох вагонах тягової групи, яка складається з головного моторного вагона, проміжного причіпного вагона, в якому встановлений тяговий трансформатор, і ще одного моторного вагона з тяговим перетворювачем, при цьому головні моторні вагони вільні від струмоприймачів і розміщені по краях состава, який доповнюється щонайменше двома додатковими причіпними вагонами. 2. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що його можна поєднувати з ідентичним в один состав з керуванням за системою багатьох одиниць. 3. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що передбачена його експлуатація на залізницях з шириною колії 1520 мм. 4. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що на кожній тяговій секції передбачено принаймні один струмоприймач для контактної мережі змінного струму. 5. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що на кожній тяговій секції передбачено принаймні один струмоприймач для контактної мережі постійного струму. 6. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що на кожній тяговій секції передбачено принаймні один струмоприймач для контактної мережі змінного 2 (19) 1 3 67377 4 13. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що передбачена активна система нахилу кожного вагона з гідравлічним приводом. 14. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що двері кожного вагона виконані автоматичними, зовнішніми, притульно-зсувного типу. 15. Состав за п. 1, який відрізняється тим, що тягові двигуни моторних вагонів є асинхронними. 16. Состав за п. 15, який відрізняється тим, що асинхронні двигуни моторних вагонів є чотириполюсними асинхронними двигунами трифазного струму з короткозамкненим ротором, безкорпусним статором і примусовим повітряним охолодженням. Корисна модель належить до рейкового транспорту і може бути використана для формування пасажирських потягів високошвидкісного залізничного транспорту. Вся історія розвитку залізничного транспорту пов'язана з прагненням до підвищення робочих швидкостей руху поїздів, забезпечення мінімального часу перебування в дорозі, збільшення використання провізної спроможності магістралей і підвищення комфорту пасажирів. Швидкісний наземний транспорт в сучасному розумінні - це залізничний транспорт, що забезпечує рух поїздів зі швидкістю понад 200 км/годину. З рівня техніки відомі високошвидкісні потяги «Сокіл - 250» залізниць Росії або ETR-500 залізниць Італії, кожен з яких складається з двох головних, моторних і причіпних вагонів. Компонування відомих потягів і конструкційні особливості їх вагонів не дозволяють розвивати значні швидкості через неефективне компонування тягового обладнання, великий аеродинамічний опір, великий крен при проходженні кривих і велике питоме навантаження на кожну вісь. Найбільш близьким аналогом можна вважати состав швидкісного пасажирського електропоїзда, що складається з двох ідентичних тягових секцій, кожна з яких включає головний пасажирський вагон з тяговими перетворювачами і кабіною машиніста, дросельний пасажирський вагон зі струмознімачем, проміжний пасажирський вагон з тяговими перетворювачами і пасажирський вагон з акумуляторними батареями, при цьому в кожній секції між дросельним пасажирським вагоном і проміжним пасажирським вагоном з тяговими перетворювачами розміщений додатковий пасажирський вагон з трансформатором і струмознімачем змінного струму, а дросельний пасажирський вагон оснащений мережевими фільтрами і резервним струмознімачем постійного струму. Недоліком прототипу, як і в попередньому випадку, є неефективне компонування тягового обладнання, великий аеродинамічний опір, великий крен при проходженні кривих і великі питомі навантаження на кожну вісь. В основу корисної моделі поставлена задача створення високошвидкісного залізничного пасажирського состава, здатного розвивати швидкість не менше 300 км / годину. Технічний результат, що досягається при реалізації пропонованої корисної моделі, полягає в можливості підвищення швидкісного режиму залізничного транспортного засобу за рахунок одночасного зниження маси вагонів, зниження загального аеродинамічного опору, більш ефективного розподілу і розміщення підвагонного обладнання, підвищення К.К.Д. тягового приводу, а також за рахунок підвищення ефективності сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль. Вказаний технічний результат досягається за рахунок того, що високошвидкісний залізничний пасажирський потяг складається з двох ідентичних тягових секцій, кожна з яких містить комплект тягового електрообладнання. Новим є те, що кожен комплект тягового електрообладнання розподілений по трьох вагонах тягової групи, яка складається з головного моторного вагона, проміжного причіпного вагона, в якому встановлений тяговий трансформатор, і ще одного моторного вагона з тяговим перетворювачем, при цьому головні моторні вагони вільні від струмоприймачів і розміщені по краях состава, який доповнюється щонайменше двома додатковими причіпними вагонами. Розподіл тягового електроустаткування практично по всій довжині состава і більш ефективний розподіл моторних вагонів дозволяє підвищити швидкісний режим і ефективність сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль, а також значно знизити навантаження на кожну вісь. Залежно від умов експлуатації запропонований состав можна поєднувати з ідентичним в один состав з керуванням за системою багатьох одиниць, при цьому передбачена його експлуатація на залізницях з шириною колії 1520 мм. На кожній тяговій секції передбачено принаймні один струмоприймач для контактної мережі змінного струму та/або принаймні один струмоприймач для контактної мережі постійного струму, при цьому принаймні один додатковий причіпний вагон оснащений акумуляторними батареями, що дозволяє використовувати запропонований состав на залізничних гілках з різним електропостачанням. Кузов кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу є алюмінієвою монококовою конструкцією, як несучі і з'єднані з кузовом конструкційні елементи передбачені алюмінієві профілі та алюмінієві листи, а підлога кузова кожного вагона поділяє його на жилу і технічну частини, остання з яких призначена для розміщення підвагонного обладнання і закрита з боків аеродинамічною захисною юбкою, що дозволяє збільшити жорсткість вагонів, підвищити ефективність сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль, зменшити аеродинамічний опір, а вибір як основного матеріалу для виготовлення вагонів алюмінію дозволяє значно знизити їх масу. 5 Для можливості збільшення швидкості руху в кривих передбачена активна система нахилу кожного вагона з гідравлічним приводом. Двері кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу виконані автоматичними, зовнішніми, притульно-зсувного типу для поліпшення аеродинамічних показників. Для підвищення ефективності сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль, а також для скорочення втрат і підвищення К.К.Д., кожен моторний вагон оснащений двома моторними візками, кожний з яких містить дві моторні колісні пари, кожна з яких оснащена одноступінчастим осьовим редуктором і тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка, а для зв'язку тягового двигуна з одноступінчастим осьовим редуктором передбачена зубчаста муфта з дуговими зубцями, при цьому тягові двигуни моторних вагонів є чотириполюсними асинхронними двигунами трифазного струму з короткозамкненим ротором, безкорпусним статором і примусовим повітряним охолодженням. З цією же метою кожен немоторний вагон оснащений двома немоторними візками, кожний з яких містить дві немоторні колісні пари, кожна з яких містить вісь, два напресованих на вісь колеса, а також встановлені на вісь три гальмівних диски, розміщених на рівних відстанях один від одного, при цьому в робочій частині кожного гальмівного диска передбачені вентиляційні канали, які утворені ребрами охолодження. Для підвищення безпеки пасажирів кожний головний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу оснащений креш-системою, яка містить енергопоглинаючі елементи у вигляді циліндричних деталей, що деформуються керовано, з сумарним енергопоглинанням верхнього пояса, бічних креш-елементів і автозчеплення не менше 2 МДж, а в районі тамбура кожного вагона передбачені жертовні зони, що мають знижену міцність у порівнянні з основною частиною кузова. Далі запропонована корисна модель буде розкрита більш детально, з посиланням на графічні матеріали, на яких: фіг. 1 - зображена принципова схема головного вагона, фіг. 2 - зображена принципова схема моторного вагона, фіг. 3 - зображена принципова схема додаткового причіпного вагона. Описуваний в рамках цієї заявки состав буде використовуватися, переважно, на залізницях з шириною колії 1520 мм, для зручності його використання і обслуговування передбачається, що всі вагони будуть мати уніфіковане виконання відповідно до типу вагона. Пропонований состав є, по суті, високошвидкісним електропоїздом з розподіленою тягою, виконаним за технологією моторвагонних електропоїздів. Основною характерною рисою пропонованої корисної моделі є модульний принцип, що належить як до компонування тягового обладнання, так і до формування состава. Кожний комплект електроустаткування виконаний у вигляді окремих блоків, розподілених по трьох вагонах. Можна гнучко 67377 6 змінювати кількість вагонів у потягу, включаючи до состава причіпні вагони додатково до основних тривагонних груп, а також об'єднувати кілька потягів, для чого головні вагони оснащені автозчепленням зі з'єднанням ланцюгів керування і пневматичних магістралей. Можна, зокрема, формувати "гібридні" поїзди. В основному варіанті виконання запропонований состав включає не більше десяти вагонів. На кінцях состава розташовані так звані тягові групи з трьох вагонів кожна, між якими можуть бути включені додаткові причіпні вагони. Кожен комплект тягового електрообладнання розподілено на три вагони тягової групи, яка складається з головного моторного вагона, проміжного причіпного вагона, в якому встановлений тяговий трансформатор, і ще одного моторного вагона з тяговим перетворювачем. Головний моторний вагон 1 утворює обтічну голову состава і містить кузов з вікнами 2 та дверима 3 з кожної бічної сторони і лобову частину, в якій розташована кабіна управління. Для лобової частині головного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу було необхідно забезпечити поєднання гарних аеродинамічних характеристик, привабливого зовнішнього вигляду і технологічності у виготовленні, для чого лобова частина виконана подовженою, оснащена опуклим лобовим склом 4 і аеродинамічною захисною юбкою 5. Для підвищення здатності сприйняття ударних навантажень при зіткненні в конструкцію лобових частин включена креш-система, яка містить енергопоглинаючі елементи у вигляді циліндричних деталей, що керовано деформуються, з сумарним енергопоглинанням верхнього пояса, бічних крешелементів і автозчеплення не менше 2 МДж. Наявність креш-системи обумовлено вимогами техніки безпеки та технічного регламенту «Про безпеку інфраструктури та рухомого состава високошвидкісного залізничного транспорту», при цьому запропонований спосіб її реалізації та високе енергопоглинання пропонованої креш-системи дозволяють використовувати її на головних вагонах у составах залізничних транспортних засобів, що рухаються зі швидкостями, що значно перевищують 200 км / годину. Аеродинамічна захисна юбка 5, крім функції зменшення опору потоку набігаючого повітря, виконує також роль рельсоочищувача, для чого її нижня частина має U- або V-подібний поперечний переріз. Оскільки в головному вагоні, не дивлячись на те, що він є моторним, відсутній струмоприймач, на даху розміщені повітрозабірник 6 тягової установки і кліматична установка 7, які встановлені в аеродинамічних корпусах. Моторний вагон 8 високошвидкісного залізничного транспортного засобу містить кузов з вікнами 9 і дверима 10 з кожної бічної сторони. Залежно від умов експлуатації, моделі моторного вагона і типу контактної мережі на пропонованому вагоні може бути встановлений струмоприймач для контактної мережі змінного або постійного струму. Щоб запобігти відривам розта 7 шованого на даху струмоприймача 11 від контактного проводу, спирання його виконано так, що нахил кузова не впливає на положення струмоприймача 11. На даху, крім струмоприймача 11, розміщені повітрозабірник 12 тягової установки і кліматична установка 13, які встановлені в аеродинамічних корпусах. Всі моторні вагони високошвидкісного залізничного транспортного засобу спираються кожен на два моторних візки 14. Кожний моторний візок 14 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 гальмівних диски і два буксових вузли, кожен з яких оснащується температурним датчиком. Кожна моторна колісна пара пов'язана з одноступінчастим осьовим редуктором і тяговим двигуном, розташованим перпендикулярно поздовжній осі моторного візка. Для зв'язку згаданого редуктора з тяговим двигуном передбачена зубчаста муфта з дуговими зубами. Запропоноване технічне рішення дозволяє підвищити ефективність передачі крутного моменту за рахунок підвищення К.К.Д. зубчастоїпередачі та зменшення втрат на тертя. Як тягові двигуни можуть бути використані асинхронні двигуни, наприклад чотириполюсні асинхронні двигуни трифазного струму з короткозамкнутим ротором, безкорпусним статором і примусовим повітряним охолодженням, що дозволить підвищити К.К.Д. і потужність тягового приводу і знизити його втрати. Додатковий причіпний вагон 15 містить кузов з вікнами 16 та дверима 17 з кожної бічної сторони. На даху розміщені кліматична установка 18, а також гальмівний опір 19, які встановлені в аеродинамічних корпусах. Кожний причіпний вагон високошвидкісного залізничного транспортного засобу спирається на два немоторних візки 20. Кожний немоторний візок 20 містить дві немоторні колісні пари. Кожна немоторна колісна пара містить вісь, два напресованих на вісь колеса, а також встановлені на осі основний гальмівний диск і два додаткові гальмівних диски, розміщених по обидві сторони від основного гальмівного диска на рівних відстанях від нього. Маточини всіх гальмівних дисків напресованих на вісь, робоча частина кожного гальмівного диска знімною кріпиться до маточини за допомогою кріпильних елементів і в робочій частині кожного гальмівного диска передбачені вентиляційні канали, які утворені ребрами охолодження. Винос гальмівних дисків в простір між колесами і розташування їх на рівній відстані один від одного дозволяє знизити динамічні та температурні навантаження на колеса і елементи гальмівної системи і більш ефективно розподіляти і використовувати гальмівні сили, значно зменшуючи гальмівний шлях рейкового транспортного засобу. 67377 8 Кузови всіх вагонів виконані за схожим принципом. Як несучі і з'єднані з кузовом конструкційні елементи кожного вагона використовуються алюмінієві профілі за технологією безперервного лиття та алюмінієві листи. Кузов кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу являє собою легку алюмінієву монококову конструкцію з застосуванням великогабаритних пресованих профілів. Кузов кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу у зоні бічних стінок, даху і торцевих стінок в основному являє собою зовнішню оболонку повністю обладнаного вагона і повністю захищеного від корозії. Бічні стінки з вертикальними стійками віконних прорізів кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу виготовляються у вигляді укладених між шарами зовнішньої і внутрішньої обшивки стільникових конструкцій з підсилюючими елементами, дах - з порожніх конструкцій з вбудованими прорізами для повітроводів системи кондиціонування повітря. Монококова конструкція, крім простоти виготовлення та надійності, дозволяє збільшити жорсткість кузова, підвищити ефективність сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль. Алюмінієві матеріали дозволяють значно полегшити складальні і ремонтні процеси, зменшують масу вагонів і повністю виключають їх корозію. Підлога кузова поділяє кожний вагон на жилу і технічну частини. Технічна частина призначена для розміщення підвагонного обладнання і закрита з боків аеродинамічною захисною юбкою 21. Для виготовлення настилу підлоги використані екструдовані порожнисті профілі, що укладаються на поздовжні балки. З нижнього боку настилу є напрямні, до яких кріпляться модульні блоки підкузовного обладнання. Аеродинамічна юбка 21 захищає підвагонне обладнання і дозволяє змінювати його компонування найбільш оптимальним чином. Крім цього, згадана юбка 21 сприяє значному зменшенню аеродинамічного опору, що веде до підвищення швидкісного режиму. Для підвищення здатності сприйняття ударних навантажень при зіткненні в кінцевій частині кузова в районі кожного тамбура кожного вагона передбачені жертовні зони, що мають знижену міцність у порівнянні з основною частиною кузова. Ці частини при аварійних зіткненнях вагонів, починаючи деформуватися, гасять значну частину енергії удару, що підвищує безпеку пасажирів під час удару. Наявність жертовних зон обумовлено вимогами техніки безпеки та технічного регламенту «Про безпеку інфраструктури та рухомого состава високошвидкісного залізничного транспорту». З метою компенсації відцентрової сили при великій швидкості руху в кривих у кожному вагоні передбачено пристрій, який нахиляє кузов вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу всередину кривої за допомогою гідравлічної системи. Іншими словами, воно діє як додаткове підвищення зовнішньої рейки. 9 Процес нахилу кузова включається автоматично, при цьому максимальний кут відхилення від вертикалі складає 8°. Таким чином, за рахунок активної системи нахилу при збереженні колишнього рівня безпеки руху та плавності ходу можна значно збільшити швидкість проходження кривих і, отже, підвищити маршрутну швидкість поїздів. Крім механізму нахилу, візки кожного вагона високошвидкісного залізничного транспортного засобу оснащені системою активного в поперечному напрямку ресорного підвішування. Ця система забезпечує центрування положення кузова щодо візків навіть при проходженні кривих з високим поперечним прискоренням, що підвищує рівень комфорту для пасажирів. Для цього на кожному візку встановлені два розташованих по діагоналі пневматичних циліндри, які переміщують кузов в поперечному напрямку. Стиснене повітря подається в циліндри за допомогою пневморозподілювачів з пропорційним керуванням, які контро 67377 10 люються 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 всіх вагонів високошвидкісного залізничного транспортного засобу виконані автоматичними, зовнішніми, притульно-зсувного типу. Таким чином, пропоновані конструкція і компонування заявлюваної корисної моделі дозволяють створити високошвидкісний залізничний пасажирський потяг, здатний розвивати швидкість не менше 300 км/годину за рахунок одночасного зниження маси вагонів, зниження загального аеродинамічного опору, більш ефективного розподілу і розміщення підвагонного обладнання, підвищення К.К.Д. тягового приводу, а також за рахунок підвищення ефективності сприйняття і передачі тягових і гальмівних зусиль. 11 67377 12 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601