Пасажирські вагони. Особливості будови і технічні пристрої забезпечення комфорту для пасажирів

ЛЕКЦІЯ № 4

Пасажирські вагони. Особливості будови і технічні пристрої забезпечення комфорту для пасажирів.

  1. Загально техніко-економічні параметри пасажирських вагонів.

На залізницях використовуються пасажирські вагони з локомотивною тягою, які мають конструктивну швидкість до 44 м/с (160 км/год), наступних типів:

  • вагони відкритого типу (ПВ) з кріслами для сидіння, вони застосовуються для перевезення пасажирів з перебуванням у дорозі не більш як сім годин, переважно у денний час;
  • не купейні (ПН) із спальними місцями;
  • купейні (ПК);
  • вагони з поліпшеними умовами комфорту (СВ).

Вагони спроектовані по габариту 1-ВМ.

Перевезення пасажирів у вагонах (ПН), (ПК) і (СВ) не обмежені часом перебування їх у дорозі.

Сучасні пасажирські вагони побудовані на базі уніфікованого кузова суцільнометалевої конструкції (рисунок 1 ), в яких рама (1), стіни(2) і покрівля(3) так з'єднані між собою, що утворюють тонкостінну оболонку, що добре витримує експлуатаційні навантаження.

Рисунок 1 – Кузов пасажирського вагона в середній зоні

Такі вагони мають принципово однакові по конструкції і експлуатаційним властивостям системи вентиляції, опалення, водозабезпечення освітлення, енергозабезпечення а, також однотипні візки, ударно-тягові пристрої і гальмове обладнання. Загальні для усіх сучасних пасажирських вагонів геометричні параметри слідуючи (усі розміри дано в міліметрах).

Довжина вагона

по осям зчеплення 24537

по кузову зовні 23600

Ширина кузова

по бокам зовні „..,,,. ,.,,,.' - -3106

всередині 2923

Висота вагона від рівня головки

до верха даху 4377

до осі автозчепу - .,,1060

Висота пола у тамбурі від рівня головок рейок 1390

База вагона ...1700

Стеля в пасажирських приміщеннях сучасних вагонів закриває повітря прохід, який проходе у повздовж кузова вагона під дахом і має грати для подачі свіжого повітря у вагон. Для цього над робочим тамбуром розташовані допоміжні грати, фільтри, електричний вагон-вентилятор і калорифер.

Пасажирські вагони (Рисунок 1а) оснащено системами водозабезпечення і опалення, а більш комфортні вагони обладнані кондиціонерами. Опалення більшості вагонів водяне з вогневим, або електричним нагрівачем.

Вікна вагонів, бувають опускні, відкриваючі або глухі шириною приблизно 1000 мм в пасажирських приміщеннях і 800 мм в купе відпочинку провідників в службових приміщеннях. Опускні і відкриваючі вікна відчиняються приблизно на 1/3 частинах висоти.

Рисунок 1а - Загальний вид пасажирського (купейного) вагона:

1 - дефлектор; 2 - кузов з термоізоляцією; 3 - суфле перехідних площадок: 4 - буфера: 5- акумуляторна батарея; 6 - ящики для білизни; 7- компресорний агрегат установки кондиціонування повітря: 8 - конденсаторний агрегат: 9 - приладовий ящик низької напруги: 10 - випрямляч: 11- трансформатор: 12 - підвагонний генератор потужністю 32 кВт: 13 - підвагонний ящик приладів високої напруги: 14 - привод генератора; 15 - візок: 16 - автозчеп; 17 - міжвагонне високовольтне з'єднання

Конструкції, кузовів вагонів виготовляються із вогнестійких матеріалів. Тара сучасних пасажирських вагонів 40 - 60 т.

Прагнення зменшити тару вагонів підвищити стійкість кузова, його надійність і довговічність, естетичний вигляд спонукають вагонобудівників знаходити нові матеріали і відповідні їм конструктивні форми. До таких матеріалів належать алюмінієві сплави, леговані та нержавіючі сталі, різноманітні типи пластмас та ін.

  1. Класифікація та планування пасажирських вагонів.

Парк пасажирських вагонів повністю складається з суцільно металевих вагонів, з яких 86% призначені для перевезення пасажирів і 14% парку вагонів – для додаткового призначення (вагони-ресторани, багажні, поштові, поштово-багажні та службові).

Вагони класифікуються на :

  • Не купейні (моделі 61-821);
  • Купейні на 36 пасажирів (тип 47, побудови Германії);
  • Купейні на 32 пасажирів (2-х та 4-х купе);
  • Вагон відкритого планування (на 68 місць);
  • Поштовий вагон (тип ПП моделі 61-514);
  • Поштовий вагон (тип ПП-1);
  • Багажний вагон (моделі 61-517)
  • Багажно-поштовий вагон;
  • Вагон ресторан.

2.1 Не купейні вагони

Пасажирське приміщення не купейних вагонів (рисунок 2) на 54 спальних місць розділено перегородками на дев'ять відкритих шестимісних відділень (6), у яких у два яруси (внизу і зверху) розташовано шість спальних місць - чотири у поперек вагона і два вздовж нього це бокові місця відносно проходу. Над кожною парою спальних місць розташована третя полиця - багажна. Під вікном, проміж поперечних спальних місць закріплено столик.

Вагони мають службове приміщення (4), купе для провідників (5) котельне відділення (2) два туалети (7), два тамбури (1) , два малих коридори (3) і (8) .

Рисунок 2 - Планування не купейного вагона

2.2 Купейні вагони

Для забезпечення комфортабельних умов пасажирам створюються купейні вагони. Більшістю вони мають по дев'ять чотири- (рисунок 3а) , три- , або двомісних купе (рисунок 3в). Деякі більш комфортні вагони мають збільшені розміри купе, у них вісім двомісних купе з м'якими місцями і умивально-душеві відділення на кожну пару суміжних купе (рисунок 3б).

Міжнародні перевезення в країнах Західної Європи і Азії здійснюються у високо комфортабельних вагонах розміри поперечного обрису якого відповідають габариту 03-ВМ (РПД- Ріс Regolamento Internationale carrzee**).

** РІЦ - Міжнародна згода про взаємне користування пасажирськими і багажними вагонами в міжнародному сполучені.

а) з чотиримісними купе і напівжорсткими місцями

б) з м'якими місцями

в) з двомісним купе

Рисунок 3 - Планування купейного вагона

2.3 Відкриті вагони

Особливістю вагонів відкритого типу (рисунок 4) є те, що у салоні для кожного пасажира встановлено м'які зручні крісла (6) на 68 місць з механізмом, який забезпечує досить зручну змінну кута фіксації положення спинки. На кожній спинці крісла з повздовж усього салону, вище вікон, встановленні полки для багажу. В кузові розташовано два тамбура (2), два туалети (3) (по кінцях вагона), службове (4) і пасажирське (5) приміщення, а також котельне відділення (1). В службовому приміщені розташовано крісло, стіл і щит електрообладнання. У деяких вагонах, обладнаних електричним опаленням, на місці котельного відділення, розташовано приміщення для миття посуду. Частина таких вагонів має буфетне відділення, в якому розташовано електричне обладнання для підігріву води, їжі, варіння сосисок, кофе і інше обладнання. У таких вагонів зменшена кількість пасажирів.

Рисунок 4 - Планування вагона відкритого типу з кріслами для сидіння

2.4 Спеціальні вагони пасажирських поїздів

В пасажирських перевезеннях використовуються багажні і поштові вагони, вагони-ресторани і вагони-буфети та ін.

5.1.1 Поштовий вагон типа ПП моделі 61-514 (рисунок 5а) має дві комори, одна з них трактова комора (1) і призначена для розміщення посилок, які вивантажуються на проміжних станціях, друга - транзитна комора (7), зали (5) для сортування листів та кореспонденції, купе (8) для відпочинку працівників, службове відділення (4) для провідників, туалет (3) з душем, котельне відділення (10), малий (6) і великий (9) коридори, один тамбур (2).

Сортувальний зал обладнано столами для обробки пошти, шафами розділеними на комори для сортування кореспонденції різних видів, тумбочками з лотками для листів.

Вантажопідйомність поштового вагона 20 т.

Рисунок 5 - Планування поштовик вагонів

2.4.1 Поштовий вагон типа ПП-1 (рисунок 5б) має один тамбур (2) в кінці кузова, битовий відсік, що складається з туалету (3), купе (8) для відпочинку працівників, котельного відділення (13), роздільних коридорів (9), а також приміщення для оператора (11), та вантажної комори (12) площею 53,5 м2 .

2.4.2 Багажний вагон з поліпшеним плануванням (рисунок 6а)має велику багажну комору (6), купе (5) для роздавальників багажу, службове відділення (4) , туалет з душем (2), котельне відділення (7), коридор (3) і один тамбур (1).

Службові приміщення аналогічні приміщенням пасажирських вагонів других типів.

Багажна комора обладнана підйомними полками і настінними консольним поворотним краном и електричним рушієм вантажопідйомністю 5 кН (0,5 т). В кожній повздовжній стіні багажної комори є двохстулкові двері, які запираються з середини, а відкриваються на зонні боки вагона.

У цьому вагоні тільки побутові приміщення забезпеченні опалювальними приладами. Опалювальне відділення обладнано водяним котлом, кип'ятильником і плитою для приготуванні їжі.

Вантажопідйомність багажного вагона 26т.

2.4.3 При малих, об'ємах багажних і поштових перевезень застосовують багажно-поштові вагони( рисунок 6б). Вони мають багажну (6), поштову (10) комори, в кожну з яких можна розмістити 10 т вантажу , сортувальний зал (8), купе (9) для відпочинку бригади, купе (5) для роздавальників вантажу, котельне відділення (7), туалет (2), коридори і один тамбур (1).

Рисунок 6 – Планування вагонів: а)- багажний; б)- багажно-поштовий; в)- вагон-ресторан

2.4.4 Вагон ресторан (рисунок 6в) має салон для приймання їжі (13) на 48 посадочних місць, буфетне відділення (14), кухню (15), комору для продуктів (16), купе (12) для обслуговуючого персоналу, умивальне відділення (11), котельне відділення (7), малий коридор(3) і два тамбури (1).

Кухня обладнана трьохкомфорочною плитою з витяжним зонтом, окремими раковинами для посуду і продуктів, а також трьома холодильниками.

У вагоні установлено ще два холодильних апарати в буфетному відділенні. Під вагоном розташовано потужну морозильну камеру для зберігання заморожених продуктів.

Сучасні вагони-ресторани обладнані системою кондиціювання повітря і комбінованим водяним опаленням.

2.5 Вагони швидкісного сполучення

Для швидкості руху більш, як 55 м/с (200 км/год) необхідно використовувати спеціальні пасажирські вагони Які конструктивно розраховані на такі швидкості. Такі вагони будуються з урахуванням аеродинамічних дій, оскільки швидкісний рух викликає різке збільшення основного опору руху і головним чином його складову частину - повітряного опору який при швидкостях 28, 56 і 34 м/с (100, 200 і 300км/год )складає відповідно 35, 65 і 80 % загального опору рухові.

Аеродинамічні характеристики швидкісних вагонів покращуються за рахунок перекриття міжвагонного простору на вишині бокових стін спеціальним еластичним з’єднанням, закриття візків і міжвізкового простору металевими обтікачами, за рахунок невеликого нахилу бокових стін, малого заглиблення вікон, ці особливості показані на рисунку 7.

150 75

Рисунок 7 – Поперечний переріз швидкісного вагона

Швидкісний рух потребує застосування спеціальних ходових частин і гальмового обладнання.

В порівнянні із звичайними швидкісні вагони мають зменшену висоту, знижений центр ваги, покрашену герметизацію кузова, та ін. Вони розраховані на перевезення пасажирів переважно а денний час. В пасажирському салоні (2) (рисунок 8) встановлено поворотні (повертаються в напрямку рухові) м'які крісла з регулюванням кута нахилу спинок. Передбачено службове (1) і туалетне (2) приміщення.

Такий вагон обладнано електричним опаленням, пристроями кондиціювання повітря, холодним і гарячим водозабезпеченням, охолоджувачем питної води, швидкісними візками на повітряній подушці, дисковим електропневматичним і магніторейковим гальмом.

Вагон розраховано на 76 пасажирів і має вагу тари приблизно 42 т.

Рисунок 8 - Планування вагону швидкісного поїзда РТ-200

3 Особливості конструкції кузовів пасажирських вагонів

Кузов пасажирських вагонів по конструкції та розмірам основних типів уніфікований. Він виготовляється суцільнометалевим, зварним, несучої конструкції типу замкнутої оболонки з віконними та дверними проймами в сінах, довжиною 23,6 м. Такі суцільнометалеві кузова пасажирських вагонів найбільш раціональні, так як при мінімальній масі вони забезпечують необхідну міцність, стійкість та довговічність.

В практиці вагонобудування кузова пасажирських вагонів мають два різновиди:

- з наскрізною (русс. сквозной) хребтовою балкою;

- з хребтовою балкою тільки в консольних частинах рами, так звані кузови без хребтової балки.

3.1 Металоконструкція кузова не купейного спального вагона, моделі 61-821 (рисунок 9), складається з рами (9) з наскрізною (русс. сквозной) хребтовою балкою та металевим настилом підлоги (14), бокових (2) та торцевих (5) стін та даху (1). В бокових стінах (2) кузова передбачені прорізи (3) для вікон та дверей (12), обладнані підніжками (11) та поручнями (13). Під полом кузова розташований ящик (8) для зберігання постільної білизни, що було у використанні. На торцевих стінах кузова також є прорізи (7) для переходу пасажирів з вагону в вагон. Ззовні по контуру прорізу (7) встановлена металева рамка (6) для кріплення на ній ущільнюючого елементу (суфле) пружної перехідної площадки. Для підйому на дах на торцевій стіні з котлової сторони вагону встановлена відкидна драбина (4). Для з”єднання кузова з візками передбачені п”ятники (10). Природна вентиляція приміщення вагона проводиться через дефлектори (15).

Огородження кузова без хребтової балки складається з рами, бічних і торцевих стін і даху. У зв'язку з тим, що рама в середній частині не має хребтової балки, посилені консольні частини, а також поздовжні бічні балки й елементи, що зв'язують поздовжні балки між собою в середній частині кузова. Консольні частини перекриті гладким листом, що є одним з елементів настилу підлоги.

Рисунок 9- Кузов пасажирського вагона з наскрізною хребтовою балкою

3.2 Рама кузова (рисунок 10) складається із хребтової 10, двох шворневих 11, двох кінцевих (буферних) 6 і трьох поперечних проміжних балок, розташованих між шворневими. Основною частиною рами є хребтова балка 10, що сприймає поздовжні поштовхи та тягові зусилля, а також вертикальні навантаження від ваги вагона і пасажирів. У перших конструкціях ЦМВ хребтова балка виготовлялася із двотаврових балок № 30с. Згодом для зниження ваги вагона двотаври були замінені швелерами №30а (ОСТ 10017-39) перетином 300х85х7,5 мм (вага одного 1 р. м двотавра №30 зі становить 57,4 кг. а швелера №30а - 34,4 кг).

З 1962 т. конструкція хребтової балки була знову змінена.

Для збільшення товщини стінок у місцях кріплення опорних кронштейнів (по кінцях балок) швелери хребтової балки виконували складовими із трьох частин - по кінцях на довжині 5 м зі швелера № 30в (ГОСТ 5267-63) перетином 300х87х9.5 мм. по середині - зі швелера № 30 (ГОСТ 8240-56) перетином 300х100х6,5 мм.

Хребтова балка 10 виконана зі швелерів № 30, які в середній частині по всій своїй довжині зв'язані між собою поперечними діафрагмами 15, по кінцях вони з'єднані задніми 4 і передніми 2 упорами автозчепів, об'єднаними з розеткою 1. З метою обмеження переміщення тягового хомута нагору до хребтової балки зверху приварені планки 17, а між упорами 2 і 4 до вертикальних стінок швелерів установлені планки 3, що захищають від стирання швелера поглинаючими апаратами. На ділянках між задніми упорами і шворневими балками хребтова балка посилена листами 16.

Окремі частини балок з'єднуються між собою за допомогою дугового електрозварювання.

Рисунок 10 -Рама кузова пасажирського вагона із хребтовою балкою

Шворнева балка, призначена для передачі навантаження від кузова на візок. Вона зварна коробчатого перетину, складається із двох вертикальних 12, нижнього 11 і верхнього горизонтального листів. Причому, ближче до кінців шворневі балки зменшуються в розмірах. У перетинанні із хребтовою балкою до нижніх листів шворневих балок на болтах кріпляться п'ятники 5, а з боків - ковзуни, у зоні розміщення яких приварені посилюючі ребра 13. Ковзун складається зі сталевої литої плити, привареної до листа і змінної накладки, прикріпленої до плити за допомогою болтів. Змінні накладки виготовляються зі сталі марки 45, гартуються і шліфуються. Надп'ятникові зони укріплені хрестовинами 14, діафрагмами 21 і ребрами 22. Кожна з кінцевих балок 6 виконана із двох швелерів № 30, з'єднаних із хребтовою балкою ударною розеткою 1 автозчепів, а знизу вони зв'язані фігурним листом 9, що має відбортовку 18. У місцях постановки буферних комплектів ці зони посилені ребрами жорсткості 8, 19, 20 до планками 7.

Рисунок 10а -Рама кузова пасажирського вагона без хребтової балки

3.2 Рама кузова без хребтової балки (рисунок 10а) відрізняється тим, що виключена хребтова балка з середньої частини рами, зроблено необхідне підсилення її консольної частини та бокових балок, а також зв”язок між повздовжніми боковими балками в середній частині. Тому в консольну частину рами додатково введені розкоси (3) та поперечні балки (2). Кінцева (1) та шворнева (4) балки зверху та знизу перекриті листами металу товщиною 10мм. Листи мають вирізи , форма яких відповідає конфігурації елементів консольної частини рами. Бокові повздовжні балки (5) рами посиленої конструкції – кутником 160х160х14 мм, а не Z –подібний профіль 100х75х6,5мм., як у кузова з хребтовою балкою. В середній частині вони додатково пов”язані поперечними балками (6). Укорочені хребтові балки (7) та шворневі (4) замкнутого коробчатого перетину, з листів 10мм та посилені діафрагмою в зоні їх з”єднання.

3.3 Металева підлога 2 (рисунок 11) у консольних частинах рами виконана із гладкого листа вуглецевої конструкційної сталі марки 15 товщиною 3 мм, а на ділянках між шкворневими балками 3 - з гофрованого 4 товщиною 2 мм. З'єднані зварюванням у єдину конструкцію листами підлоги 2 і 4, кінцевих 1, шкворневих 3, хребтової, основних 8 і допоміжних поперечних, а також бічних поздовжніх 6 балок і підкріплювальних балок 5 і 13, забезпечується необхідна міцність кузова при дії експлуатаційних навантажень. Допоміжні балки: 7 служить для кріплення гальмового обладнання, 9 - для високовольтного контакторного ящика, 10 - для білизняного ящика та ін., балки 11 призначені для кріплення котла опалення. Підлога в тамбурах покритий гладким фігурним листом 12 з вирізами для розміщення підніжок, простір над підніжками на рівні підлоги перекривається кришками, що відкидаються.

Рисунок 11 -Рама пасажирського вагона з настилом підлоги

До 1960 р. листи підлоги на ділянці між шворневими балками ставилися плоскими. Із впровадженням у конструкцію підлоги гофрованих листів замість плоских значно підвищилася працездатність підлоги і кузова вагона в цілому, тому що плоска форма не може сприяти істотному сприйняттю підлогою основних навантажень вагона (раціонально використається тільки 30% металу підлоги ).

3.4 Бічна стіна (рисунок 12) кузова складається з металевої обшивки, виконаної гофрованими листами, підкріпленими із внутрішньої сторони каркасом. Обшивка надвіконного пояса 3 має товщину 2 мм, а підвіконного 5 і міжвіконних простінків 4 - 2,5 мм.

Каркас бічної стіни утворений набором стійок 2 (Z 55x65x40x3 мм) і поздовжньої верхньої 1 (Z 70x50x20x3 мм) і нижньої 6 (Z 100x75x6 мм) обв'язок. Дверні стійки зварені, виконані із двох Z-подібних профілів № 6,5 і планок, образуя -образний профіль перетином 200x55x65x3 мм. По висоті стійок приварено по трьох коротких кутника, а над віконними прорізами до обшивка - по трьох Z-подібних елемента для приєднання дерев'яних брусів, призначених для кріплення внутрішньої обшивки стін кузова.

Рисунок12 - Бічна стіна кузова пасажирського вагона

3.5 Торцева стіна (рисунок 13) гальмівного кінця вагона виконана із двох бічних гофрованих листів 7 товщиною 2 мм і наддверний листи товщиною 1,4 мм. Із внутрішньої сторони листи підкріплені ребрами 8 товщиною 2 мм, крайки яких відбортовані на висоту 20 мм. Знизу листи 7 приварені до обв'язки 10 товщиною 2 мм, а зверху - до дуги 2 кутового профілю 60 х 50 х 2 мм і по краях- до обшивки, підкріпленої стійками 13 і 14 Z-подібного гнутого профілю перетином 55x40x30x3 мм. У зоні дверного прорізу торцева стіна посилена двома потужними стійками із двотавра № 27, призначеними для захисту кузова від можливих ударів з боку сусідніх вагонів при впливі у випадку аварійних ситуацій. Ці стійки знизу приварені до кінцевої (буферної) балки 9 рами, а зверху - до потужної поперечної балки 6, виконаної зі швелера № 30.

Рисунок 13 - Торцева стіна кузова пасажирського вагона

Таким способом утвориться конструкція, що забезпечує твердий зв'язок стін і даху. До стійок 11 приварена П-подібна рамка для кріплення ущільнення (суфле) пружної площадки. Ця рамка складається зі стійок 12 і балки 14, над якою розташований елемент 3, службовий для кріплення козирка суфле. Балки 3, 4 і 12 виконані з Z-подібних профілів товщиною 1,4 мм. Зовнішня полиця профілю 12 по висоті підкріплена ребрами 19. Для зберігання вугілля у вагоні є спеціальні ємності, розташовані між зовнішнім обшивкою 7, спеціальним листом 17, привареним з боку тамбура до елементів 15 і 18 і листу 16, що утворить дно. У стіні передбачені три вирізи 5, призначені для сигнальних ліхтарів, а для безпеки підйому на дах - поручні 1.

3.6 Дах (рисунок 14) складається з металевого каркаса, що обшитий зовні в середній частині листами 1 товщиною 1,5 мм із гофрами, розташованими уздовж вагона, а на скатах - гладкими листами 2 товщиною 2 мм. Зварений каркас даху утворений бічними поздовжніми обвязками 4 кутникового профілю 56x56x3 мм і дугами 3 Z-подібні профілі 45x65x40x2,5 мм. По кінцях поздовжні обв'язки зварені з поперечними балками 6, виконаними зі швелера № 30, кінцеві дуги 5 виготовлені із гнутих куточків 60х60х2 мм. У даху передбачені отвори для дефлекторів, посилені армуванням, а також армовані люки для монтажу і демонтажу котла опалення, калориферів, баків для води і вентиляційного агрегату.

Рисунок14 - Дах кузова пасажирського вагона

Рама з настилом підлоги, бічні і торцеві стіни, дах зварюються, утворюючи замкнуту оболонку. Причому підкріплюючі підлогу поперечні балки, стійки стін і дуги даху розташовуються в одній площині, забезпечуючи найбільшу працездатність металоконструкції кузова при мінімальній масі.

Щоб забезпечити необхідну корозійну стійкість кузова, місця прилягання до нього елементів покривають струмопровідним ґрунтом. Стіни, підлогу і дах ретельно очищають від іржі, окалини і зварювальних бризів, знежирюють, просушують і покривають ґрунтовкою ФЛ-0Зк або подібної їй. Найбільш корозійні місця, що виявляються в експлуатації, покривають ґрунтом ВЛ-02 або ВЛ-08, а потім антикорозійними мастиками №213 або №579.

Пасажирські вагони. Особливості будови і технічні пристрої забезпечення комфорту для пасажирів