автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Технические решения по механике пассажирских вагонов

\

На правах рукописи

Светлов Виктор Иванович

Технические решения по механике пассажирских

вагонов. Методы обоснования.

Специальность 05.22.07 "Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация"

Автореферат монографии, представленной на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2003

Работа выполнена в ОАО "Тверской вагоностроительный завод" и ЗАО НО "Тверской институт вагоностроения".

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор

Хохлов Александр Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Лукин Виктор Васильевич

доктор технических наук Лозбинев Федор Юрьевич

Ведущая организация - Всероссийский научно-

исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖГ)

Защита состоится «_»_2003 года

в_час._мин. на заседании диссертационного совета Д 218.005.01

при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТе) по адресу: 127 994, г. Москва, ул. Образцова, 15, ауд._

С монографией можно ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_2003 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять в адрес Ученого Совета университета.

Ученый секретарь Диссертационного совета, Д.т.н., профессор

Г.Й. Петров

у 4 оо

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Начиная с 1995 года, акционерное общество "Тверской вагоностроительный завод" (ОАО "ТВЗ") но инициативе МПС России проводило интенсивные работы по созданию отечественных пассажирских вагонов для скоростного движения. Эти работы включали пред-проектные исследования, проектирование и обоснование проектных решений, изготовление образцов новой техники. Автор монографии был руководителем проекта и обеспечивал его реализацию на всех этапах создания конструкции. Обобщение опыта этих работ по основным узлам вагона представляет большой интерес для специалистов транспортного машиностроения и железнодорожного транспорта, осуществляющих проектирование и заказы вагонов, отработку и совершенствование конструкций, научные изыскания.

Это обобщение содержит основные этапы технологии проектирования, ориентацию этих этапов на достижение параметров, определённых нормативной документацией, эскизные оценки характеристик конструкции. влияющих на безопасность движения по прочности несущих узлов и ходовым качествам.

Поскольку отечественное вагоностроение испытывает существенную перестройку, освещение опыта создания в современных условиях нового подвижного состава представляется актуальным.

Цель работы. Содержание монографии ориентировано на раскрытие этапов проектирования и отработки конструкции пассажирского вагона для скоростного движения, эскизных приёмов моделирования работы узлов для предварительных оценок соответствия их нормативным требованиям.

Общая методика научного обоснования базируется на фундаментальных принципах механики и методах их прикладного применения.

Научная новизна заключается в построении алгоритма проектирования с учётом расчётного обоснования принимаемых проектных решений, с целью достижения всего спектра показателей качества конструкции. О монографии приводится ряд новых методик моделирования работы несущих узлов вагона, приемлемых на стадиях их эскизных проработок.

Практическая ценность и реализация работы обусловлена созданием

! РОС. НАЦ.»4»ЯА.!»ЬНАЛ | I БИБЛИОТЕКА I

нагона, отличающегося повышенными технико-экономическими нокачате-лими, возможностью обеспечения различных планировочных решений, постановкой этого вагона на производство п выпуском в эксплуатацию на сеть железных дорог. Конструкция вагона прошла государственные испытания.

Апробация материалов монографии осуществлялась при обсуждении этапов создания вагона в отраслевых НИИ и ведомственных организациях. Отдельные положения опубликованы в научных изданиях, учебной литературе. Содержание монографии прошло научное рецензирование.

Объём и структура монографии. Объём монографии составляет 24,3. условных печатных листа. Структура её определяется тринадцатью главами, в которых последовательно, в соответствии со схемой разработки проектных решений, рассматриваются эти решения и методы их эскизного обоснования. Содержательной части предшествует введение. В монографии имеются библиографические сведения.

Во введении отмечается, что перевозки пассажиров по железным дорогам относятся к особой области транспортной работы.

Это, прежде всего, обусловлено тем, что удовлетворение потребностей населения в транспортных услугах в современном мире имеет очень заметное социально-экономическое значение. В условиях России железные дороги предоставляют основной массе населения заметную, по сравнению с другими видами транспорта, долю транспортных услуг.

Безопасность пассажирских перевозок по железным дорогам находится на высоком уровне, в любых погодных условиях достаточно чётко выполняется расписание движения пассажирских поездов, постоянно повышаются качество обслуживания и комфортабельность условий проезда.

На железнодорожном транспорте решение проблемных вопросов в области пассажирских перевозок напрямую связано с качеством пассажирских вагонов.

В среднесетевых условиях пассажирские вагоны подвергаются более интенсивному использованию, энергетические затраты на единицу пассажирских перевозок на 20+30% больше по сравнению с грузовыми, средняя цена пассажирского вагона примерно в 6 раз выше, чем грузового. Это со-

пряжено не только с внутренним обустройством и системами жизнеобеспечения, создающими необходимые комфортные условия для пассажиров, но и с более дорогими техническими решениями, относящимися к области механики вагона, с существенно большим расходом материалов на изготовление несущих узлов конструкции.

Механика пассажирского вагона включает вопросы выбора линейных . размеров несущих узлов вагона, оценки прочности и жёсткости этих узлов, а также определения нагруженности и ходовых качеств конструкции.

Все перечисленные вопросы, как известно, сопряжены с безопасностью движения.

Себестоимость пассажирских перевозок во многом определяется комфортабельностью конструкций. Так, если за 100 % взять себестоимость перевозок в плацкартном вагоне пассажирского поезда при электрической тяге, то в мягком вагоне она составит 180 %, а в общем - 74 %.

Однако, если принять во внимание возрастающую конкуренцию всех других видов транспорта на рынке транспортных услуг, есть прямая необходимость решать проблему повышения комфортабельности современных пассажирских вагонов и создавать конструкции, пригодные для безопасной эксплуатации при высоких скоростях движения.

ОАО "Тверской вагоностроительный завод" (ТВЗ) совместно с Тверским институтом вагоностроения и другими организациями достигли заметных успехов в разработке и производстве современных пассажирских вагонов. В монографии дано обобщенное представление технических решений, получивших реализацию при создании вагонов пассажирского парка для скоростного движения, а также методов, использованных при обосновании этих решений.

Первая глава посвящена общим сведениям об этапах развития конструкций пассажирских вагонов для скоростного движения.

В ней отмечается, что новое направление в развитии парка пассажирских вагонов получило своё начало в пятидесятых годах прошлого столетия. Оно было обусловлено проектированием и освоением в серийном производстве отечественных конструкций с металлическими цельнонесу-щими кузовами. Такие вагоны позволяли осуществлять пассажирские перевозки на тележках ЦМВ в диапазоне скоростей до 80 км/ч, а на тележках КВЗ-5 - до 130 км/ч.

Резко возрастающие пассажиропотоки, обусловленные хорошей экономической ситуацией в стране, требовали повышения скоростей движения.

Исследования, проведенные ЦНИИ МПС, показали, что повышение технических скоростей прямых пассажирских поездов иа основных железнодорожных магистралях протяженностью около 20 тыс. км с 65 до 90+100 км/ч позволяет сэкономить только на эксплуатационных расходах около 8 млн. руб. в год (в ценах 60-х годов). Для решения этой проблемы началась дальнейшая модернизация и разработка подвижного состава. В начале шестидесятых годов прошлого столетия (1963) на производство была поставлена более совершенная тележка КВЗ-ЦНИИ, обеспечивающая на хороших путях увеличение скорости движения до 140 ^160 км/ч. В опытных поездках с вагонами на этих тележках была достигнута скорость 170 км/ч.

Совет Министров СССР для поддержания престижа страны, как железнодорожной державы, в конце 1963 года принял постановление о развитии скоростного железнодорожного транспорта. В соответствии с этим постановлением ЦНИИ МПС и Всесоюзным научно-исследовательским институтом вагоностроения. (ВНИИВ) был выполнен большой объём работ и подготовлены технические требования на скоростные вагоны.

Основные позиции этих требований таковы:

■ вагон предназначен для эксплуатации- в составе скоростного поезда специального формирования с локомотивной тягой;

к вагон вписывается в габарит О-Т ГОСТ 92238-59, рассчитывается на скорость движения 225 км/ч;

■ ходовые части обеспечивают прохождение кривых радиусом R-150 м. Каждая тележка должна иметь двойное подвешивание. При этом прогиб центрального подвешивания должен быть не менее 200 +220 мм, прогиб буксового подвешивания - не менее 50*60 мм;

" вагон оборудуется установкой кондиционирования воздуха, местами для сидения с поворотными креслами, термоизолированным баком для сбора дренажа, системой отопления от электрокалорифера и электропечей;

• все оборудование вагона должно работать в диапазоне температур от -50 до +5(fC, а по прочности, устойчивости, безопасности движения отвечать требованиям "Норм для расчёта и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) "

Работы по созданию первого отечественного скоростного поезда были поручены Министерством тяжелого и транспортного машиностроения Калининскому вагоностроительному заводу и Калининскому филиалу ВНИИВ.

Специалистами завода и института с привлечением других организаций (МИИТа, ЛИИЖТа, ЦНИИ ЖГ, БИТМа. ЦНИИ МПС и т.д.) в 1966-1969 годах был выполнен большой комплекс теоретических и экспериментальных исследований на моделях и натурных образцах по выбору материала для кузова, планировочных решений, основных размеров кузова и формы поперечного сечения, конструкции ходовых частей, конструкторских решений для систем жизнеобеспечения (отопления, водоснабжения, вентиляции и других). На каждом этапе работ проводились соответствующие технико-экономические расчеты и технико-экономический анализ. Согласно этим ■ расчетам были установлены такие линейные размеры, как длина вагона по осям сцепления 27.15 м, по буферным балкам 26,35 м, ширина-3,052 м.

В конце 1971 года Калининским вагоностроительным заводом по документации, откорректированной на основании результатов испытаний кузова, узлов тележки и систем внутреннего оборудования, был изготовлен опытный вагон поезда РТ-200. Масса тары вагона составляла 44,7 т. Завершающим этапом работ по созданию скоростного вагона были ударные и ходовые динамические испытания.

Ходовые динамические испытания проводились специалистами КФ ВНИИВ, ЦНИИ МПС, ЛИИЖТа на участке Ленинград - Чудово Октябрьской железной дороги в июне-июле 1973 года.

Опытный поезд состоял из локомотива ЧС-2М, двух вагонов-лабораторий и опытного вагона. Было совершено шесть поездок. Максимальная скорость при испытаниях составила 220 км/ч. Результаты испытаний подтвердили правильность выбранных конструкторских решений.

В 1974 году заводом был изготовлен весь скоростной поезд, включающий восемь пассажирских вагонов, вагон-бар с купе, оборудованным радиоустановкой. Регулярная эксплуатация поезда РТ-200 началась в 1975 году на Октябрьской железной дороге.

В 1969 году авиационное конструкторское бюро под руководством генерального конструктора A.C. Яковлева выступило с инициативой по использованию реактивной тяги для движения пассажирских поездов. Для проверки этой идеи сотрудниками бюро совместно с отделом главного конструктора Калининского вагоностроительного завода был разработан технический проект по переоборудованию прицепного вагона электропоезда под скоростную вагон-лабораторию, оснащенную двумя газовыми турбинами. В 1970 году Калининским вагонзаводом такой вагон был изготовлен. Кузов вагона устанавливался на тележки КВЗ-ЦНИИ, имеющие в

центральной ступени подвешивания вместо винтовых пружин пневматические рессоры.

Испытания вагона проводились в конце 1971 и первой половине 1972 годов специалистами бюро Яковлева, Днепропетровского института инженеров транспорта (ДИИТа), ВНИИВ и ЦНИИ МПС на одном из участков Московской железной дороги. Было сделано несколько поездок и в одной из них достигнута скорость 270 км/ч. В то время такой результат представлял рекорд скорости на железных дорогах (в феврале 1972 года в Японии на линии Сан Осака - Окаяма была достигнута скорость 286 км/ч).

Результаты испытаний подтвердили принципиальную возможность использования реактивной тяги на железнодорожном транспорте. Однако, по экологическим соображениям (большой шум), а также в связи со значительным расходом топлива на 1 км пройденного пути работы в этом направлении дальнейшего развития не получили.

В 1989-1992 годах Тверским вагоностроительным заводом по инициативе МПС был разработан и изготовлен вагон модели 61-838 (с местами для сидения) для скоростей движения до 200 км/ч.

Кузов этого вагона выполнен из коррозионно-стойкой безникелевой стали 10Х13Г18Д (ДИ-2), для рамы использована низколегированная сталь марок 09Г2Д и 09Г2.

Кузов устанавливали на принципиально'новые скоростные тележки модели 61-810, спроектированные специалистами завода, Калининского филиала ВНИИВ и ЦНИИ МПС. Особенностью их является центральное без-люлечное подвешивание, включающее. комплект высоких пружин, с помощью которых реализуется суммарный статистический прогиб подвешивания до 300 мм.

Длина вагона по осям сцепления 27,43 м, по буферным балкам 26,8 м, база 19,25 м, ширина 3,05 м. Масса тары равна 48,3 т. На каждой боковой стене для обеспечения выхода пассажиров в аварийных ситуациях устроен аварийный выход (дверь-люк).

Вагон прошел весь комплекс испытаний, включая ходовые при скоростях 200 км/ч, и были получены положительные результаты. Однако его не приняли к серийному производству по ряду причин, основная из которых заключалась в сложной экономической ситуации, сложившейся в стране в 90-х годах.

В 1995 году по инициативе МПС акционерным обществом "Тверской вагоностроительный завод" (ОАО "ТВЗ") и рядом других организаций был начат очередной этап работ по созданию отечественного скоростного по-

езда. IIa базе тележки моделей 61-4075, 01-4076 были проведены нормативный испытания отдельных узлов и в 1996 г. изготовлен один вагоно-комилект таких тележек.

Эта тележка безлюлечного типа, с двойным рессорным подвешиванием, с буксами на подшипниках качения кассетного тина, с гидравлическими гасителями колебаний в центральном и буксовом подвешивании. В буксовом и центральном подвешивании применены цилиндрические пружины. Буксовые пружины опираются на потолочную часть корпуса буксы.

Работы над проектированием кузова, пригодного для установки на вышеназванные тележки, были начаты в конце 1996 года. При этом, помимо реализации требований, предъявляемых к вагонам скоростных поездов, возникла необходимость выполнения следующих условий, исходивших от МПС, а именно:

■ более полное использование габаритных размеров по длине и ширине вагона без больших капитальных вложений в технологические линии сборочных и ремонтных производств;

■ возможность реализации различных планировочных решений при изготовлении вагонов;

■ максимальное обеспечение принципа блочио-людульной сборки вагона, повышение срока службы.

В августе 1998 года к 100-летию Тверского вагоностроительного завода была завершена сборка такого вагона. За основу принята планировка купейного вагона, имеющего 48 мест для сидения. Практически все технические решения, используемые в его конструкции, вобрали в себя самые передовые инженерно-технические и технологические достижения в вагоностроении. На вагоне установлены задвижные двери фирмы Bode (ФРГ). Внутренняя облицовка боковых стен выполнена из формовочного трудногорючего пластика. Применены негорючая теплоизоляция типа «Исовер» и окна новой конструкции с алюпластовыми рамами и трехкамерными стек-лопакетами. Вагон оборудован установкой кондиционирования воздуха, выполненной в моноблочном подкрышевом исполнении. Система отопления - электрическая с жидкостным незамерзающим теплоносителем. Система водоснабжения обеспечивает приготовление горячей и кипяченой воды, её охлаждение, обеззараживание питьевой воды. В вагоне применены экологически чистые замкнутые туалетные системы, что позволяет пользоваться ими в пригородных зонах и во время стоянок.

Система энергоснабжения вагона - централизованная со статическим преобразователем. Подвагонное пространство закрыто фальшбортами.

В целях повышения уровня комфорта пассажиров в вагоне предусмотрены аудио-, видео-, информационная системы. Масса тары оборудованного вагона равна 58,5 т.

Вагон прошел весь цикл испытаний - статистических, теплотехнических, ударных, вибрационных, ходовых, динамических. Результаты испытаний показали, что по прочности, изгибной жесткости, ходовым качествам данный скоростной вагон превосходит серийные вагоны на 20 + 25 %. Плавность хода вагона при эксплуатационных скоростях движения составляет 2,5 + 2,7. Такой показатель достигнут в отечественном вагоностроении впервые.

Межведомственной комиссией на основании результатов испытаний вагон рекомендован к серийному производству.

Вторая глава посвящена обзорной информации о содержании технических условий на новые конструкции пассажирских вагонов.

В ней отмечается, что технические условия на новую конструкцию пассажирских вагонов разрабатываются заводом-изготовителем с последующим согласованием головным заказчиком и рядом его подразделений, представляющих отраслевое научное обеспечение, санитарный, противопожарный и социальный надзор.

Содержание технических условий отражает технические требования на конструкцию вагона в целом и отдельные его элементы, правила приёмки, методы контроля, указания по эксплуатации и транспортированию, гарантии изготовления. В технических условиях дана сфера их применения, а также имеются приложения, часть которых относится к обязательным, а другие - к рекомендуемым и справочным. К обязательным, например, относятся планировка вагона, перечень образцов, необходимых для сравнения с техническими данными продукции (образцы отделочных материалов для внутреннего оборудования вагона, образцы цветов окраски вагона).

Рассмотренный документ представляет достаточно подробную программу работы по созданию конструкции, основанную на результатах предпроектных исследований и содержании нормативных документов различных уровней.

а при 1,<.х<.1,

(з)

где

е.- вынос внутрь кривой;

Е,— вынос во внешнюю сторону кривой;

Я-радиус кривой;

I,-длина половины базы вагона;

Ьр — длина половины рамы вагона.

Эти формулы обеспечивают получение точного результата, и построение их более логичное, чем известных зависимостей, используемых в инструкциях или учебой литературе.

Простые приближенные формулы можно получить из выражения (2) или (3), принимая во внимание, что Я >>Ьр. Для этого надо воспользоваться разложением в ряд Маклорена и удержать в нём два первых члена ряда.

Тогда

О £ дг

(4)

При известной таре вагона и его населенности оценивается лимитная цена проектируемой конструкции и выполняются расчёты по определению её экономической эффективности.

В монографии приводится пример такого расчёта.

Выбор линейных размеров кузова скоростного вагона учитывал необходимость отыскания такого решения, которое бы обеспечивало универсальность кузова при реализации в нём различных планировочных решений.

Выбранные в конструкции размеры, приближая её к оптимальной, дали возможность гибко менять планировку салонной части и шаг оконных проёмов в зависимости от типа и классности вагонов скоростного поезда.

В четвертой главе монографии помещены схемы и описание планировочных решений, выполненных на базе модульной конструкции кузова с учётом назначения и классности вагонов. В планировочных решениях отражаются современные требования к комфорт)' и безопасности пассажирских перевозок.

Пятая глава раскрывает особенности технических решений в несущей металлоконструкции кузова пассажирского вагона для скоростного движения. В этой главе перечисляются материалы, из которого изготовлены элементы кузовов.

Принятые технические решения отражают требования дизайна, особенности скоростного движения, нормативы прочности и жёсткости, технологические ограничения.

Особое место в монографии занимают шестая и седьмая главы. Автор монографии счёл необходимым поместить материал этих глав потому, что в практике проектирования несущих узлов современных вагонов всё больше и больше используют промышленные программные средства. Зачастую инженеры, применяющие такой программный продукт-в моделировании задач механики вагонов, имеют слабое представление о фундаментальных основах расчётных средств, скрытых в мощных программных комплексах. Механическое применение программных средств не способствует глубокому пониманию расчётной информации. Поэтому в шестой главе сделана попытка в достаточно популярной форме изложить фундаментальные основы моделирования процессов механики вагонов. Содержание этой главы ориентировано на изложение вариационных принципов механики и особенно тех из них, которые привели к появлению наиболее популярного в настоящее время средства моделирования - метода конечных элементов. В материале этой главы подчёркивается единство уравнений, моделирующих задачи динамики вагонов как систем с сосредоточенными массами, с уравнениями равновесия - в перемещениях, моделирующих задачи прочности несущих элементов конструкции, представляющих континуальные объекты. Этот вопрос в литературе по вагонам как-то оставался незамеченным, а его следует иметь в виду, чтобы успешнее решать задачи расчётной оценки качества вагонов.

В седьмой главе приводятся примеры применения вариационных методов, показанных в предыдущем разделе, в задачах строительной механики вагонов. Учитывая большой объём главы и различные обсуждаемые варианты моделирования, автор счёл необходимым представить структуру изложения в виде отдельных параграфов.

Оценка прочности элементов конструкции вагонов производится по допускаемым напряжениям, которые устанавливаются для расчётных режимов нагружения - двух основных и одного дополнительного. Режимы предусматривают определённые виды нагрузок, их сочетания и уровень. Они отражают условия эксплуатации вагонов. На эти нагрузки рассчитываются несущие узлы. При расчётах определяется напряжённо-деформированное состояния таких узлов, показатели их жесткостных свойств - частоты собственных колебаний, уровень критических сил.

Естественно, что все расчётные оценки основываются на достижениях фундаментальных наук - теории упругости, строительной механики, ■сопротивлении материалов, механики разрушения. Специфика конструкций вагонов, особенности нагружения их узлов, наработанные многолетние традиции способствовали тому, что в отрасли вагоностроения формируются собственные подходы к применению положений базовых наук. Такие подходы обусловливают постепенное развитие направления, которое можно обозначить как строительная механика вагонов.

Как объекты строительной механики большинство несущих узлов вагонов представляются стержневыми конструкциями, или тонкостенными пространственными системами, в которых используются пластины и оболочки без подкреплений или имеющие стержневые подкрепления различной ориентации. Ряд несущих узлов (пятники, подпятники, корпуса автосцепок и т.д.) следует относить к массивным, объемным деталям.

В этом разделе выбор примеров не ограничивается конструкциями одних пассажирских вагонов.

Автор считал, что в книге целесообразно поместить сводку уравнений, которыми моделируется работа стержневых, пластинчатых и оболо-чечных элементов конструкций вагонов и с учётом этого разобрать несколько примеров моделирования работы узлов вагонов, испытывающих нагружения.

Поскольку приведённые примеры имеют цель показать технологию применения различных методов, базирующихся на вариационных принци-

пах, к анализу работы узлов вагонов, в книге рассмотрены простейшие расчётные схемы этих узлов.

В частности, рассматривается задача оценки напряженно-деформированного состояния люка полувагона от нагрузок, нормальных к его поверхности. Поведение люка описывается уравнением изгиба пластин, которое решается с помощью метода Бубнова-Галёркина.

Уравнения плоского напряженного состояния в частных производных в упрощённом варианте применены к расчёту обшивки боковых стен вагона. В их решении использован метод Канторовича-Власова и благодаря этому получены легко интегрируемые уравнения в обыкновенных производных. Показаны приёмы обработки решений, упрощающие процесс учёта сложных граничных условий и условий сопряжения.

В книге приведены матричные операции, иллюстрирующие эту обработку. Они позволяют представить решение в форме метода начальных параметров или метода конечных элементов.

Использование метода Ритца показано на примере моделирования работы котла цистерны, заполненного жидкостью. Динамические характеристики этого объекта отыскиваются на основе применения принципа Гамильтона, Естественно, все эти операции показаны на упрощённой расчётной схеме и определённых упрощающих предположениях.

Далее в реферируемой главе рассмотрен пример формирования расчётных моделей механики вагонов с использованием принципа Лагранжа, вариационных уравнений Эйлера и Лагранжа.

Этот пример связан с моделированием работы кузовов вагонов для перевозки автомобилей и пассажирских вагонов. При разработке расчётных моделей учитываются особенности архитектуры этих конструкций. Они обусловлены тем, что их несущая часть формируется из продольных поясов, расположенных друг под другом и объединённых различными связями. Для оценки общего напряженно-деформированного состояния расчётная схема таких кузовов может быть представлена в виде пятислойной или трёхслойной балки. Уравнения, описывающие работу таких конструкций, в случае статического нагружения выводятся на основе принципа Лагранжа, приводящего к уравнениям Эйлера, а в случае динамического нагружения — с помощью принципа Гамильтона. В книге приводится подробный вывод этих уравнений. Эти уравнения для случая пассажирского вагона и статического нагружения имеют вид:

е,1, 0 0 0

0 0 0

0 0 АЛ 0

0 0 0 ад

¿У, л4

а\

Ах1

¿х' ¿'и,

¿X1

О О

о

-(гл+е1ги)

-Оп +е1гч) О

-(г<1 +<Уи)

?н 0 9а 0 ' »"1 9|

0. +1| 0 + Пз и,

+ X +

я» 0 9а 0 >"з 7з

0 +»31 0 Из "з

= 0.

Ё-Ш

Лхг О

(/У,

¡¡х1 О

¿и»,

¿7

л

"¿Г

</к,

Их

(5)

и>, — вертикальные прогибы поясов; и, - продольные перемещения поясов;

гч - элементы матриц реакций связей, отнесённые к длине кузова; д„п, — соответственно, распределенные вертикальные и продольные нагрузки;

Е1„ЕР, - соответственно, жесткости на изгиб и растяжение поясов.

В случае динамических воздействий уравнения дополняются слагаемым:

В главе приводится пример расчёта усилий в боковой раме тележки грузового вагона от вертикальной нагрузки на основе применения вариационного принципа Кастильяно. В принятой расчётной схеме отражены особенности работы этого узла и особенности геометрии сечений стержневых элементов, из которых состоит рама. Идея такого моделирования существенно упрощает расчёт, уточняя его за счёт учёта особенностей конструкции. Рассматривается алгоритм применения метода конечных элементов в классической форме перемещений к расчёту стержневой рамы кузова вагона.

В следующей восьмой главе монографии обсуждаются нагрузки, воспринимаемые несущей металлоконструкцией кузовов пассажирских вагонов, расчётные режимы и простейшие методы моделирования их напря-женно-деформнрованного состояния, пригодные на этапе эскизной проработки конструкторских решений. Приведенные методы отличаются новизной.

Согласно установившейся практике оценки прочности несущих узлов вагонов, обобщенной в нормативной документации, при расчёте кузовов должны учитываться: собственная сила тяжести и сила тяжести груза, т.е. пассажиров и багажа, предметов экипировки вагона; инерционные силы, обусловленные колебаниями вагона на рессорах при движении; силы, обусловленные особенностями движения по кривым и стрелочным переводам; аэродинамические силы; силы взаимодействия между единицами подвижного состава в поезде.

Все перечисленные силы приводятся в расчётных схемах к нагрузкам, ориентированным по направлениям и обозначаемым как вертикальная, боковая и продольная. Все эти нагрузки, за исключением сил тяжести, отно-

еятея к киачиоатическим. В расчётах принимается наиболее неблагоприятное их сочетание по результатам воздействий (напряжениям, критическим сигам, запасам усталостной прочности). Предполагается, что ч расчётах допустимо исиольчоват ь принцип наложения результатов о г отдельных нагрузок (суперпозиция), т.е. рассматривается линейная задача.

Как известно. «Нормы» рекомендуют осуществлять опенку прочности по двум основным расчётным режимам и по одному дополнительному, если он установлен техническим заданием. Критерием оценки служат допускаемые напряжения.

При расчёте по режиму I, отражающему воздействие редкого сочетания нагру.юк, допускаемые напряжения устанавливаются близкими к пределу текучести. Цель расчёта заключается в том, чтобы выяснить, не будут ли в ■элементах конструкции появляться остаточные деформации в этих редких ситуациях.

Режим III имитирует такую пагруженность элементов нагона, которая должна соответствовать нормальной его эксплуатации в сосите поезда. Поэтому допускаемые напряжения устанавливаются близкими к пределу усталостной прочности материала элемента конструкции.

В этом разделе книги достаточно подробно разбирается порядок установления величин расчётных нагрузок, предусмотренных нормативной документацией.

Известно, что современные расчетные средства, в которых используется метод конечных элементов, могут быть применены при решении задач расчёта состояния кузовов вагонов любых типов. Однако, на стадии при-кндочных оценок общего напряжённо-деформированного состояния, целесообразно применять более простые, малотрудоёмкие подходы к составлению расчётных моделей и анализу их.

В главе рассмофены два варианта таких методов моделирования, основанных на том, что кузов пассажирского вагона имеет жёсткий контур поперечного сечения и большую длину. Приближенно он представляет балку, на двух опорах, сечения которой осложнены достаточно регулярно расположенными оконными вырезами. Естественно, наличие вырезов оказывает влияние на распределение внутренних усилий в конструкции при её на-гружениях. Можно предложить уточнённую балочную схему моделирования, отражающую влияние сдвиговой жёсткости межоконных простенков. В этой схеме кузов рассматривается как трёхслойная балка со средним слоем, податливым на сдвиг. Описание такого подхода к моделированию (на основе принципа Кастильяно) нагруженности кузова приводится в од-

но» из книг, изданной с участием автора этой монографии, и с некоторыми дополнениями излагается в этом разделе.

Расчётная схема такой балки приемлема для всех погружений кузова, предусмотренных «Нормами», исключая виды нагрузок, ориентированных поперёк продольной оси кузова, и кручение.

Показано, что в этом случае дополнительное продольное усилие А', . обусловленное наличием конечной жёсткости на сдвиг межоконных простенков в плоскости боковой стены, определяется из решения уравнения

= ~тМ,, (7)

dx

где

х - продольная координата;

г и т - коэффициенты, зависящие от жёсткостных характеристик элементов кузова (в книге даётся расшифровка коэффициентов); Мр - изгибающий момент от нагрузок в сечениях кузова.

Основная сложность, связанная с интегрированием уравнения (7), обусловлена видом правой части. Эпюра моментов Мр на участках длины строится по различным аналитическим выражениям и потому при решении "в лоб" надо учитывать условия сопряжения участков. Это требование исключается, если разложить нагрузку в тригонометрический ряд. В книге приводятся расчётные зависимости для такого варианта получения интеграла уравнения (7), представляющего дополнительное усилие Л'.

При учёте действия продольных сил эпюра Мр непрерывна и в монографии для такого нагружения получена формула, определяющая дополнительное усилие:

г

еп-п .

(8)

где

О - продольная сила на упорных угольниках автосцепиого оборудования;

/;«- расстояние между центральными осями сечений продольных поя сов расчетной схемы кузова; 2L - длина кузова вагона.

Рассмотренным алгоритм балочного моделирования реализует метод сил строительной механики. В нём затруднительно найти решение для динамических нагружений. Последние легко учитываются, если воспользоваться уравнениями (5), в которые должно быть включено слагаемое (6). В монографии подробно обсуждаются возможные схемы решения уравнений (5), не требующие больших трудозатрат при эскизной оценке прочностных характеристик кузова.

В книге рассмотрен один из возможных вариантов выбора геометрических характеристик сечений антителескопических стоек торцевых стен кузова. В этом подходе считается, что кинетическая энергия удара

т - масса ударяющего объекта; V - скорость соударения, должна быть меньше или равна потенциальной энергии изгиба антителескопических стоек П при нормируемой величине их максимального прогиба IV

: - координата по оси стойки, отсчитываемая от одного из её концевых сечений;

У - суммарный момент инерции сечений стоек при изгибе их в плоскости торцевой стены; в общем случае он зависит от г ; Е—модуль упругости материала стойки; Н— высота стойки.

Форма прогиба и» неизвестна. В приближенных прикидках её можно задать как

где

ч' = И', БШ — ,

Н

т.е. принять, что концевые сечения поворачиваются свободно, но не смещаются по оси кузова.

При не зависящем от г постоянном по высоте моменте инерции У получено:

Следует иметь в виду, что это значение J включает все изгибаемые из плоскости торцевой стены её элементы. Кроме того, в этой формуле не учитывается влияние поглощающих устройств автосцепного оборудования, упругих площадок. В формуле для П энергетические составляющие этих элементов должны быть в правой части с отрицательным знаком.

Обращается внимание на то, что целесообразно воспользоваться упрощёнными оценочными зависимостями для подкрепляющих элементов, которые удерживают контур поперечного сечения кузова. Результаты расчётов по этим зависимостям обычно создают значительный запас, т.к. в них не учитывается упругое взаимодействие шпангоутов каркаса с другими несущими элементами-стрингерами, обшивкой.-

Несмотря на это, полезно, используя эти зависимости, выполнить расчёты элементов шпангоутов (простенок с участками верхних и нижних поясов), попадающих в опорную зону, т.е. в сечение шкворневой балки.

После эскизной проработки кузова пассажирского вагона с оценками показателей прочности на стадии окончательного оформления конструкторских решений желательно обратиться к расчётам по методу конечных элементов.

Эти расчёты, во-первых, уточнят вопросы, связанные с оценкой местной прочности (например, опорных зон кузова, зон поддомкрачивания, участков сложной конфигурации и т.д.), а во-вторых, они могут подсказать решения по дальнейшему снижению тары вагона. Современные программные средства становятся всё более доступными, а упрощенные методы расчёта кузовов, о которых говорилось выше, представляют интерес при адаптации универсальных комплексов к конкретным отраслевым задачам.

Следующая девятая глава монографии посвящена описанию материалов, применяемых для оборудования пассажирских помещений в кузовах скоростных вагонов, и их испытаниям на пожарную безопасность.

Хотя эти сведения и не относятся к механике вагонов, они рассматриваются в монографии потому, что в литературе практически не отражается такая важная информация. В то же время, безопасность перевозок пассажиров, напрямую и в большей степени связана с тем, что изложено ниже. В автореферате этот раздел представляется подробнее других.

Внутреннее оборудование скоростного вагона обеспечивает удобное размещение пассажиров, комфортные условия, удобства для труда и отдыха обслуживающего персонала. Оно должно отвечать санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям в любых условиях эксплуатации вагонов.

При выборе материалов для элементов внутреннего оборудования, их отделки, декоративных деталей и т.д. основное внимание уделялось обеспечению пожаробезопасности, долговечности, снижению массы оборудования, вопросам эргономики и эстетики.

Помещения вагона разделены перегородками, в конструкции которых применена огнезащищенная.фанерная плита. ■

Пассажирское помещение от коридора тормозного конца и служебного купе отделено противопожарной огнезадерживающей перегородкой, состоящей из двух щитов, без фрамуги и доведенной до металлической обшивки кузова по контуру «крыша - боковые стены». Каждый щит представляет собой конструкцию из двух слоев огнезащищенной фанерной плиты, облицованной с двух сторон бумажно-слоистым огнестойким пластиком толщиной 1,3-1,5 мм.

Перегородки между пассажирскими купе-противопожарные, из-двух слоев огнезащищенной фанеры толщиной по 10 мм каждый, облицованы с двух сторон бумажно-слоистым пластиком «Манминит». Кроме того, над большим коридором между вторым и третьим, а также между четвертым и пятым купе с продлением по коридору установлены огнезадерживаюшие фрамуги, разделяющие запотолочное пространство большого коридора на три замкнутые зоны. Материал фрамуг тот же - огнезащищенная фанера толщиной 20 мм.

Перегородка и створки бойлерного отделения выполнены из металлических панелей с толщиной листа 2 мм.

Потолки всех помещений вагона металлические. С нелицевой стороны

нее листы и панели потолков коридоров, пассажирских отделений, купе проводника и служебного отделения оклеены шумовибропоглощающим волокнистым материалом толщиной 5 мм. Ведутся исследования нового волокнистого рулонного огнезаинпиенного материала на базальтовой основе.

«Плавающий» пол вагона выполнен из трудногорючей фанерной плиты . в оболочке из стеклопластика. Плиты уложены на опорные балки из алюминиевого профиля, заполненные пластмассой для теплоизоляции и увеличения долговечности элементов, которые, в свою очередь, опираются на резиновые амортизаторы с металлическими кольцами (инерционными насадками) для гашения вибрации. Покрытие пола - трудногорючпй поливи-нилхлоридный линолеум «Транелнн» толщиной 3 мм. Пол туалетных помещений выполнен из трудногорючего стеклопластика на полиэфирной смоле.

Облицовка боковых стен вагона выполнена цельными панелями из трудногорючего стеклопластика толщиной 4 мм с направляющими для светомаскировочных штор и наличников окон.

Стыки между панелями и перегородками закрыты декоративными наличниками также из трудногорючего стеклопластика, прикрепленными к панелям на застежке.

Надоконные и наддверные карнизы вагона изготовлены из того же трудногорючего стеклопластика.

Аналогичные противопожарные требования предъявляются и к дверям внутреннего оборудования. Так. дверь пассажирского помещения с тормозного конца вагона - противопожарная, двухслойная из трудногорючей фанерной плиты, облицованная с двух сторон трудногорючим пластиком.

Дверь пассажирского помещения с нетормозного конца вагона состоит из алюминиевого каркаса и закаленного травмобезопасного стекла. Двери пассажирских купе каркасные, стеклянные.

Двери из тамбура в вагон - каркасные, заполнены теплоизоляционным материалом, обшитым со стороны тамбура бумажно-слоистым пластиком и теплостойкой стеклотканью ТАФ, и облицованы стальным листом толщиной 1,4 мм, со стороны коридора - трудногорючей плитой ПФА толщиной 10 мм и облицованы трудногорючим бумажно-слоистым пластиком.

Двери туалетов выполнены из фанерных трудногорючих плит ПФА-Т толщиной 10 и 15 мм, облицованных трудногорючим бумажно-слоистым пластиком.

Обивка кресел и диванов спальных мест выполнена из огнезащищенной

обивочной ткани внпнлнскожа.

Тепло- и звукоизоляция кузова вагона выполнена из огнезащищенных стекловолокнистых матов URSA толщиной 40-100 мм объемной массой 35 кг/м1.

В целом внутреннее оборудование скоростного вагона полностью соответствует требованиям «Норм пожарной безопасности». Выполнение этих «Норм» для строящихся вагонов потребовало проведения обширного комплекса конструкторских и исследовательских мероприятий, результатом которых явились разработки огнезадерживающих перегородок, глубокая (автоклавная) обработка антипиреном деревянных закладных и обре- 1 шетчатых деталей, создание облицовочного декоративного бумажно-слоистого пластика с медленным распространением пламени по его поверхности, огнезащищенной искусственной кожи, материала для изоляции г кузова, огнезащищенных трудногорючих перегородок, облицовок, дверей, мебели и настила пола.

Кроме того, в огнезашищенном варианте реализованы конструкции рундуков, каркасы диванов, полок и др. Вагоны оборудуются установками пожарной сигнализации НПО «Комета» (г. Ульяновск), системой автоматического пожаротушения.

Пожарная опасность материалов для вагоностроения характеризуется горючестью, скоростью распространения пламени, дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения. В Тверском институте вагоностроения на базе лаборатории противопожарной безопасности экспериментально исследуются все применяемые для вагонов материалы с определением показателей пожарной опасности по методикам ГОСТ12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

Определение группы трудногорючих и горючих материалов осуществляется на установке ОТМ (рис. 1), в которой создаются температурные условия до 260°С, способствующие горению образцов размером 60x150 мм толщиной до 30 мм. В зависимости от времени и температуры в камере определяется потеря массы образца, которая является исходной характеристикой для классификации материала: трудновоспламеняемый, средней воспламеняемости и легковоспламеняемый.

Рис. ¡.Установка для исследования материалов на горючесть

Для определения способности материала воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло проводятся испытания по определению индекса распространения пламени - условно безразмерного показателя (рис. 2). Испытаниям подвергаются образцы размером 140x320 мм толщиной до 20 мм. Отделочные, облицовочные материалы, а также лакокрасочные и пленочные покрытия испытываются нанесенными на ту же основу, которая принята в реальной конструкции. Индекс распространения пламени определяется по эмпирической формуле в зависимости от времени горения, расстояния распространения фронта пламени и времени достижения максимальной температуры.

по поверхности материала

¡-стойка;

2-электрическая радиационная панель;

3-рамка держателя образца;

4-вытяжной зонт;

5-запалъиая горелка

На специальной установке (рис. З) определяется коэффициент дымооб-разования - показатель, характеризующий фактическую плотность дыма, образующегося при пламени горения определенного количества материала - образцов размером 40x40 мм толщиной до 10 мм (пенопластов - до 15 мм). Коэффициент дымообразования вычисляется по эмпирической формуле в зависимости от массы образца, длины пути луча светопропускания.

В соответствии с «Нормами пожарной безопасности» базовая модель вагона скоростных поездов должна подвергаться натурным огневым испытаниям, при этом «Нормами» допускается проведение таких испытаний на макете вагона.

Уровень противопожарной защиты вагона оценивался по характеру развития пржара в купе и времени достижения опасными факторами пожара (ОФП) критических значений на путях эвакуации.

Рис. 3. Установка для определения коэффициента дымообразования при сжигании материала:

1-камера сгорания;

2-держатель образца;

3-окно из кварцевого стекла; 4,7-клапаны продувки;

5-приемник света;

6-камера измерений; 8-кварцевое стекло;

9-источник света;

10-предохранительная мембрана; И-вентилятор;

12-направляюший козырек;

13-запальная горелка;

14-вкладыш;

15-электронагревательная панель

Для оценки опасности газовой среды при огневых испытаниях использовались следующие данные предельно допустимых значений ОФП:

■ по температуре - 60°С;

а по концентрации наиболее токсичных веществ в продуктах горения:

■ для окиси углерода — 600 мг/м3;

■ для хлористого водорода - 45 мг/м3;

■ для цианистого водорода - ¡6 мг/м3.

В процессе испытаний определялись параметры, характеризующие развитие пожара в вагоне - температура в зоне очага загорания и на путях эва-

эвакуации, состав продуктов горения, а также оценивалась эффективность работы установки пожарной сигнализации.

Испытаниям подвергался пассажирский отсек вагона, представляющий собой натурный блок из трех купе, смонтированный на необорудованном кузове вагона (рис. 4). Материалы и конструкции внутреннего обустройства полностью соответствовали технической документации на вагон.

\ Л -

Рис. 4. Пассажирский отсек вагона, представляющий собой натурный блок из трех купе

Огневые испытания проводились в естественных атмосферных условиях. Дверь аварийного купе после поджога закрывалась и через 2,5 мин открывалась. Двери остальных купе и в перегородке 5 оставались открытыми, а в перегородке 2 закрытой. Форточки окон во всех купе были закрыты.

Измерение температуры при опыте осуществлялось самопишущими многоточечными потенциометрами типа КСП-4 в комплекте с хромель-алюминиевыми термопарами, схема расстановки которых показана на рис. 5.

Отбор проб осуществлялся в купе, смежном с очагом пожара, а.та"кже в коридоре напротив 2-го и 3-го купе.

Визуальное наблюдение за появлением дыма и пламени, изменением интенсивности и направления развития горения и т.д. велось снаружи через окна купе с двух сторон вагона.

В качестве источника зажигания использовались пакеты МСЖД из газетной бумаги массой 100 г в количестве 1, 3 и 5 шт. соответственно проводившимся трем опытам.

Результаты натурного эксперимента показали, что наличие в купе вагона источника зажигания, эквивалентного горению 100-300 г газетной бумаги, не приводит к опасности развития пожара.

А .

—

! В

р ; Щ ;

чит

А

-«12 ' ' •

"" - • А

... /

А-А

В-В

' Аг «з

.01!

•I I : I

Ц №00

85

7.8,9 :

•10.12

'■».5,6' '.

I ! •

Рис. 5. Схема расстановки термопар на макете вагона модели 61-4170 1-Ш-пассажирские купе; №1-!2-местаустановки термопар Рз -место очага пожара

При наличии в купе вагона источника зажигания, эквивалентного 500 г газетной бумаги, пути эвакуации блокируются (по концентрации СО) на 10-й минуте. Материалы, использованные во внутреннем обустройстве скоростного вагона, препятствуют развитию пожара. Развитие пожара ограничивалось местным выгоранием в зоне, примыкающей к очагу пожара, - кресел, декоративного пластика и фанерной плиты межкупейной перегородки.

Распространения горения по материалам внутренней отделки купе и выхода огня в коридор не отмечено.

Наиболее опасным был третий опыт при зажигании 500 г газетной бу-

Контроль величин испытательных нагрузок производился тарирован-иой месдозой, помешенной на штоке гидроцилиндра стенда, и дублировался показателями манометра. Вертикальная распределенная нагрузка создавалась системой пневмоцилиндров, равномерно размешенных по площади пола.

Деформация элементов конструкции регистрировалась тензодатчиками с базой 10 мм и цифровыми измерителями деформаций ИДЦ-1. Тензодат-чики размещались в девяти поперечных сечениях кузова по всему периметру оболочки.

В книге приводятся схемы установки датчиков и других измерительных приборов.

Для получения стабильных показаний нагружение всеми видами испытательных нагрузок производилось троекратно.

Оценку прочности кузова выполняли путем: сопоставления допускаемых напряжений с суммарными напряжениями, возникающим и в измеряемых зонах при наиболее неблагоприятном сочетании эксплуатационных нагрузок, в соответствии с расчетными режимами, предусмотренными «Нормами».

Результаты статических испытаний кузова скоростного вагона показали, что в исследованных сечениях элементов конструкции не зарегистрировано напряжений, превышающих допускаемые при наиболее тяжелом режиме I.

При оценке напряженно-деформированного состояния кузова под действием нагрузок режима III выявлено, что местная погибь обшивки боковых стен не снижает общей прочности несущей конструкции кузова. Наиболее неблагоприятной, с точки зрения образования погиби, является нагрузка, возникающая в кузове при подъемке его по диагонали.

При этом в обшивке боковой стены в зоне шкворневых балок над продольной балкой рамы отмечена местная потеря устойчивости обшивкой с образованием погиби до 5-6 мм.

В то же время установлено, что при испытаниях и в ходе многолетней эксплуатации серийных пассажирских вагонов с гофрированной обшивкой боковых стен кузова местной потери устойчивости в зонах боковых стен над шкворневыми балками, а также на других участках обшивки отмечено не было.

Вибрационные испытания кузова необорудованного пассажирского купейного вагона с креслами для сидения модели 61-4170 проводились Твер-

скмм институтом вагоностроения с целью определения собственных частот н'И'пбных колебаний кузова.

Испытания проводились в двух режимах:

/ - на штатных тележках модели 68-4075 и 68-4076 си спитыми гидрогасителями центрального подвешивания для повышении точности нахождения резонансной частоты и уменьшения искаж ения форм изогнутой оси кузова;

И - на жестких опорах.

Изгибные колебания кузова возбуждались вибромашиной ВМ-10, которая устанавливалась под консольной частью тормозного конца вагона и жестко соединялась с хребтовой балкой и лобовым брусом.

Вагон подвергался воздействию возмущающего синусоидального по форме усилия ступенями с шагом 0,8 Гц в диапазоне частот от 5 до 19 Гц с последующим понижением частоты с 19 до 5 Гц с тем же шагом.

Результаты испытаний показали, что частоты первого тона колебаний неэкипированного кузова вагона массой 40,47 т, установленного на штатных тележках и на жестких опорах, не отличаются друг от друга и составляют 8,89 Гц. При пересчете с учетом нагрузки брутто (47,99 т) значение первого тона колебаний составило 8,16 Гц, что удовлетворяет требованиям «Норм».

Одиннадцатая глава содержит описание технических решений по ходовым частям пассажирских вагонов для скоростного движения.

Для обеспечения высокоскоростного комфортного и безопасного движения пассажирских вагонов нового поколения Тверским вагоностроительным заводом в сотрудничестве с Тверским институтом вагоностроения разработаны новые тележки модификации 68-4075 и 68-4076, принципиально отличающиеся от предшествующих конструкций тележек.

Новая тележка - двухосная, безлюлечная с двойным рессорным подвешиванием, с буксами на подшипниках качения кассетного типа, с гидравлическим гасителем колебаний в центральном и буксовом

подвешиваниях. В буксовом и центральном подвешиваниях применены цилиндрические пружины. Эта тележка показана на рис. 6. Она предназначена для подкатки под вагоны, эксплуатирующиеся со скоростями до 200 км/ч.

Основные технические данные тележек следующие.

База по осям колесных пар. мм -2500

Поперечное расстояние по осям рессорного подвешивания, мм:

■ буксового 2036

■ центрального - 2470

Диаметр колес по кругу катания, мм -957

Наибольшая длина телео/ски, мм - 3465

Наибольшая ширина, мм — 3048

Нагрузка от брутто кузова, кН, не более - 238

Суммарный статический прогиб под весом брутто вагона, мм:

■ 260 (мод. 68-4075) « 280 (мод. 68-4076)

Масса, кг, не более - 7300 Назначенный срок службы, лет — 28

Тележка мод. 68-4075 конструктивно отличается от тележки мод. 684076 отсутствием привода ручного тормоза 8, включающего рычаги и тяги привода, а также кронштейны их крепления на раме тележки.

Рама 1 тележки через буксовые пружины, поводки 2 и гидравлические гасители колебаний связана с двумя колесными парами 3 и 4. На пружины центрального подвешивания 5, установленные в поддонах рамы, опирается надрессорный брус 6, связанный с рамой в продольном направлении диагонально расположенными поводками 7, а в поперечном направлении стабилизируется горизонтальной жесткостью пружин, гидравлическими гасителями колебаний и упругими упорами. На поперечных балках рамы закреплены по два тормозных блока 9 с клещевыми механизмами и тормозными цилиндрами со встроенным регулятором выхода штока.

Пневматические цилиндры тормозных башмаков магниторельсового тормоза подвешены к кронштейнам, расположенным с внутренней стороны продольных балок рамы тележки.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетервург 09 100 «кт

сттжхгс

1 /

Рис. 6. Новая тележка - двухосная, безлюлечная с двойным рессорным подвешиванием, с буксами на подшипниках качения кассетного типа, с гидравлическим гасителем колебаний в центральном и буксовом подвешиваниях

Далее приводится описание отдельных узлов тележки и подробный алгоритм эскизного расчётного обоснования принимаемых решений. Критерии оценки качества - допустимый уровень коэффициентов динамики, амплитуд ускорений, коэффициента плавности хода, коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса. При расчёте последнего предлагается применять простую формулу, но более информативную, чем предложенную Марье и используемую в отечественной литературе. Вывод этой формулы приводится в книге. Он основан на том, что при вкатывании колеса должна быть совершена работа, равная потенциальной энергии, связанной с подъёмом груза, приходящегося на это колесо, на высоту гребня.

Формула имеет вид:

V - скорость движения вагона; ■.а— угол набегания колеса на головку рельса;

р - угол наклона рабочей поверхности гребня к горизонтальной плос-• кости;

Я - радиус круга катания;

г.. - радиус колеса по вершине гребня;

А - высота гребня;

- вертикальная нагрузка на вкатывающееся колесо; Рк - вертикальная нагрузка на второе колесо; Рй- боковая сила на вкатывающееся колесо; р— коэффициент трения между колесом и рельсом.

В книге рассматриваются вопросы оценки прочности несущих элементов тележки, колёс и осей колёсных пар и установления долговечности подшипников буксовых узлов. Кроме того, достаточно подробно рассмотрены материалы по ходовым испытаниям, в которых регистрировались:

■ ускорения на полу вагона в зоне пятников в вертикальной и гори-

Б1П" £*С05"

■Р +/>,)<!.

(10)

В ней

занкишышй, поперечной плоскостях в середине вагона в вертикальной плоскости:

■ ускорения в вертикальной и горизонтальной поперечных плоскостях на раме иетормозной тележки;

• напряжения в продольных балках рамы тележки для определения горизонтальных сил:

■ напряжения в продольных балках рамы тележки и среднем сечении иадрессорного бруса от вертикальных сил;

• вертикальные прогибы центрального подвешивания:

■ горизонтальные поперечные перемещения надрессорного бруса относительно рамы тележки:

• вертикальные прогибы буксового подвешивания тележки нетормозного конца вагона;

■ горизонтальные поперечные и продольные перемещения буксового подвешивания тележки нетормозного конца вагона;

■ напряжения в поводках, связывающих надрессорный брус с рамой тележки.

Двенадцатая глава монографии посвящена ударно-тяговым приборам и переходным устройствам скоростных вагонов.

Роль и значение ударно-тяговых приборов в обеспечении нормального состояния вагонов в эксплуатации хорошо отражена в литературе и известна из опыта эксплуатации. Помимо проблем, связанных с обеспечением безопасности движения, сохранности конструкций и грузов от повреждений и защиты пассажиров при аварийных ситуациях, в пассажирских вагонах выбор и работоспособность ударно-тяговых приборов оказывает влияние на уровень комфорта.

Конструкции упругих площадок не только обеспечивают проход, пассажиров между вагонами. Они должны выбирать все свободные в продольном направлении зазоры в элементах ударно-тяговых устройств. Эти зазоры всегда имеются между сопрягаемыми поверхностями у деталей. Кроме того, они возникают в процессе износов.

Наличие зазоров оказывает отрицательное влияние на продольную динамику поезда, ухудшает плавность хода при переходных режимах движения поезда, создает значительные шумовые эффекты.

В этом разделе приводятся нормативные требования к ударно-тяговым приборам, описание устройств и обсуждаются возможные варианты эскизной оценки их качеств на основе расчётного моделирования.

11роцесс проектирования должен завершаться дополнительными оценками безопасности движения скоростных вагонов. Такие оценки можно'выпол-нить, когда конструкция уже полностью определена по основным своим параметрам. Этому посвящена тринадцатая глава монографии.

Возможны ситуации, когда вагон для скоростного движения может . быть включен в состав грузового поезда. Поэтому надлежит выполнить проверки по обеспечению безопасного движения в этих условиях. Они могут привести к тому, что при действии продольной сжимающей силы N на автосцепки вагона возможно его "выжимание ".

Суть выжимания заключается в том, что при определенных условиях и названном виде нагружения может возникнуть такая обезгрузка колесных пар, при которой произойдет' вкатывание колеса на головку рельса. Этот процесс, главным образом, зависит от размерных параметров кузова вагона — базы 21, длины по упорным плитам автосцепок 21., длины по осям сцепления — 2ЬС. Кроме того, на устойчивость от выжимания влияют длина а корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика (для автосцепки СА-3 а = 1 м), высота /;„ от головки рельса до опорнь1х плоскостей сколь-зунов, И3 — до оси автосцепки, Ьи — до центра тяжести кузова, возвышение /;р наружного рельса в кривой, радиус кривой Л (принимается Л = 250 м), расстояние между кругами катания колес 25 (25 = 1,58 м), суммарный' поперечный разбег рамы кузова вагона относительно оси пути в шкворневом сечении 280 (для пассажирских на тележках с люлькой - 0,09 м, этот размер можно принять для прикидочных расчетов и у безлюлечных конструкций).

Помимо геометрических характеристик, на устойчивость влияют величины вертикальных нагрузок от тележки на путь с учетом обезгрузки от сил инерции РТ, вертикальная статическая нагрузка от тележки на путь Рт, расчетные продольные усилия, действующие на автосцепки вагона N (принимаются для порожнего 4-осного вагона - 0,5 МН). В формулу для оценки устойчивости входят и характеристики жесткости рессорного подвешивания одной тележки (вертикальная св и горизонтальная сг). От этих жест-костей зависят силы Л^ и — продольные критические силы, приводящие к относительному перекосу вагонов и осей автосцепок в плане.

В "Нормах" оценка коэффициента £ус запаса устойчивости колесной пары при продольных сжимающих силах названа вторым расчетным случаем (первый рассмотрен выше и обусловлен вертикальной и горизонтальной динамикой).

13 монографии приводятся известные расчётные зависимости, которые обеспечивают решение задачи оценки соответствия вагона нормативным требованиям по показателям устойчивости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в монографии обобщается опыт работы по созданию отечественного, отвечающего современным требованиям, пассажирского вагона для скоростного движения. Материалы монографии отражают последовательность этапов проектирования узлов механики вагона, содержательную часть каждого этапа, включающую нормативные требования, средства расчётного моделирования для прогноза качества принимаемых технических решений, сами технические решения.

В монографии сделан акцент на реализацию схем эскизных расчётных оценок, в развитие которых внесён определённый вклад. Эти оценки очень полезны при общей компоновке узлов механики вагонов. Они наглядно демонстрируют взаимодействие узлов и их взаимосвязи.

Можно определённо утверждать, что в литературе по вагоностроению до недавнего времени не было изданий с подробным представлением технологии проектирования вагона.

Светлов Виктор Иванович

Техническое решение по механике пассажирских вагонов. Методы обоснования.

Специальность 05.22.07 - "Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация"

Автореферат

монографии, представленной на соискание ученной степени доктора технических наук

Подписано в печать- /й, С2.С-3.

Печать офсетная.

Тираж 100 экз. Заказ Ш37-5".

Типография МИИТ, 127994. г. Москва, ул. Образцова, 15

Усл.-печ.л. 1,85 Формат 60*84 1/16

40 0

2.00? -4

j4oo

9 ВВЕДЕНИЕ . 3

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ ДЛЯ СКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ 5

2. ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О СОДЕРЖАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ 13

3. СХЕМА ВЫБОРА ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ КУЗОВОВ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ 15

4. ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ 27 a 5. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В НЕСУЩЕЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ КУЗОВОВ СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 37

6. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИКИ ВАГОНОВ 47

7. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВАРИАЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ЗАДАЧАХ СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ ВАГОНОВ 71

8. НАГРУЗКИ, ВОСПРИНИМАЕМЫЕ НЕСУЩЕЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЕЙ КУЗОВОВ, РАСЧЁТНЫЕ РЕЖИМЫ И ПРОСТЕЙШИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИХ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ 117 a 9. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ В КУЗОВАХ СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ, И ИХ ИСПЫТАНИЯ НА ПОЖАРНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ 135

10. ИСПЫТАНИЯ КУЗОВОВ СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ 143

11. ХОДОВЫЕ ЧАСТИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ ДЛЯ СКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ 149

12. УДАРНО-ТЯГОВЫЕ ПРИБОРЫ И ПЕРЕХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ 179

13. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ СКОРОСТНЫХ ВАГОНОВ 193

ВВЕДЕНИЕ

Перевозки пассажиров по железным дорогам относятся к особой области транспортной работы.

Это, прежде всего, обусловлено тем, что удовлетворение потребностей населения в транспортных услугах в современном мире имеет очень заметное социально-экономическое значение. В условиях России железные дороги предоставляют основной массе населения заметную, по сравнению с другими видами транспорта, долю транспортных услуг.

Безопасность пассажирских перевозок по железным дорогам находится на высоком уровне, в любых погодных условиях достаточно чётко выполняется расписание движения пассажирских поездов, постоянно повышаются качество обслуживания и комфортабельность условий проезда.

На железнодорожном транспорте решение проблемных вопросов в области пассажирских перевозок напрямую связано с качеством пассажирских вагонов.

В среднесетевых условиях пассажирские вагоны подвергаются более интенсивному использованию, энергетические затраты на единицу пассажирских перевозок на 20 +30% больше по сравнению с грузовыми, средняя цена пассажирского вагона примерно в 6 раз выше, чем грузового. Это сопряжено не только с внутренним обустройством и системами жизнеобеспечения, создающими необходимые комфортные условия для пассажиров, но и с более дорогими техническими решениями, относящимися к области механики вагона, с существенно большим расходом материалов на изготовление несущих узлов конструкции.

Механика пассажирского вагона включает вопросы выбора линейных размеров несущих узлов вагона, оценки прочности и жёсткости этих узлов, а также определения нагруженности и ходовых качеств конструкции.

Все перечисленные вопросы, как известно, сопряжены с безопасностью движения.

Себестоимость пассажирских перевозок во многом определяется комфортабельностью конструкций. Так, если за 100 % взять себестоимость перевозок в плацкартном вагоне пассажирского поезда при электрической тяге, то в мягком вагоне она составит 180%, а в общем-74%.

Однако, если принять во внимание возрастающую конкуренцию всех других видов транспорта на рынке транспортных услуг, есть прямая необходимость решать проблему повышения комфортабельности современных пассажирских вагонов и создавать конструкции, пригодные для безопасной эксплуатации при высоких скоростях движения.

ОАО "Тверской вагоностроительный завод" (ТВЗ) совместно с Тверским институтом вагоностроения и другими организациями достигли заметных успехов в разработке и производстве современных пассажирских вагонов. В монографии дано обобщенное представление технических решений, получивших реализацию при создании вагонов пассажирского парка для скоростного движения, а также методов, использованных при обосновании этих решений.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ Д ЛЯ СКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ

Новое направление в развитии парка пассажирских вагонов получило своё начало в пятидесятых годах прошлого столетия. Оно было обусловлено проектированием и освоением в серийном производстве отечественных конструкций с металлическими цельнонесущими кузовами. Такие вагоны позволяли осуществлять пассажирские перевозки на тележках ЦМВ в диапазоне скоростей до 80 км/ч, а на тележках КВЗ-5 - до 130 км/ч.

Резко возрастающие пассажиропотоки, обусловленные хорошей экономической ситуацией в стране, требовали повышения скоростей движения.

Исследования, проведенные ЦНИИ МПС, показали, что повышение технических скоростей прямых пассажирских поездов на основных железнодорожных магистралях протяженностью около 20 тыс. км с 65 до 90+100 км/ч позволит сэкономить только на эксплуатационных расходах около 8 млн. руб. в год. Для решения этой проблемы началась дальнейшая модернизация и разработка подвижного состава. В начале шестидесятых годов прошлого столетия (1963) на производство была поставлена более совершенная тележка КВЗ-ЦНИИ, позволяющая на хороших путях увеличить скорость движения до 140 4-160 км/ч. В опытных поездках с вагонами на этих тележках была достигнута скорость 170 км/ч.

В 1965 году на таких тележках был пущен в эксплуатацию пассажирский поезд "Аврора", включающий вагоны с местами для сидения (рис. 1.1) и обеспечивающий маршрутную скорость движения на отдельных перегонах до 160 км/ч. Необходимо отметить, что поездки в этом первом скоростном поезде в России пользовались и пользуются в настоящее время большим спросом у пассажиров.

Раньше, чем в СССР, в середине пятидесятых годов скоростное железнодорожное движение начало развиваться в странах Европы (Франция, ФРГ, Австрия) и в Японии. В Японии был пущен поезд на линии Токио-Осака, максимальная скорость которого при испытаниях составила 256 км/ч.

Совет Министров СССР для поддержания престижа страны, как железнодорожной державы, в конце 1963 года принял постановление о развитии скоростного железнодорожного транспорта. В соответствии с этим постановлением ЦНИИ МПС и Всесоюзным научно-исследовательским институтом вагоностроения (ВНИИВ) был выполнен большой объём работ и подготовлены технические требования на скоростные вагоны.

Рис. 1.1. Пассажирский поезд «Аврора».

Основные позиции этих требований таковы: вагон предназначен для эксплуатации в составе скоростного поезда специального формирования с локомотивной тягой; вагон вписывается в габарит О-Т ГОСТ 92238-59, рассчитывается на скорость движения 225 км/ч; ходовые части обеспечивают прохождение кривых радиусом R=150 м. Каждая тележка должна иметь двойное подвешивание. При этом прогиб центрального подвешивания должен быть не менее 200+220 мм, прогиб буксового подвешивания не менее 50+60 мм; вагон оборудуется установкой кондиционирования воздуха, местами для сидения с поворотными креслами, термоизолированным баком для сбора дренажа, системой отопления от электрокалорифера и электропечей; все оборудование вагона должно работать в диапазоне температур от -50 до +50°С, а по прочности, устойчивости, безопасности движения отвечать требованиям "Норм для расчёта и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) "[1].

Работы по созданию первого отечественного скоростного поезда были поручены Министерством тяжелого и транспортного машиностроения Калининскому вагоностроительному заводу и Калининскому филиалу ВНИИВ.

Специалистами завода и института с привлечением других организаций (МИИТа, ЛИИЖТа, ЦНИИ ЖГ, БИТМа, ЦНИИ МПС и т.д.) в 1966-1969 годах был выполнен большой комплекс теоретических и экспериментальных исследований на моделях и натурных образцах по выбору материала для кузова, планировочных решений, основных размеров кузова и формы поперечного сечения, конструкции ходовых частей, конструкторских решений для систем жизнеобеспечения (отопления, водоснабжения, вентиляции и других). На каждом этапе работ проводились соответствующие технико-экономические расчеты й технико-экономический анализ. Согласно этим расчетам были установлены такие линейные размеры, как длина вагона по осям сцепления 27,15 м, по буферным балкам 26,35 м, ширина —3,052 м.

У вагона имелись два тамбура, служебное отделение, два туалетных помещения. В пассажирском салоне устанавливалось 38 двухместных поворотных кресел по схеме 2+2 (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Пассажирский салон вагона с 38 двухместными поворотными креслами

Необходимо отметить, что поезду с такими вагонами было дано название "Русская Тройка" РТ-200.

Кузов вагона выполнялся с рамой без хребтовой балки, имел меньшую высоту по сравнению с серийными вагонами, пониженный центр тяжести. С целью уменьшения аэродинамического сопротивления каждая боковая стена имела наклон к центру, равный 2° 52'. Подвагонное пространство на длине 8,16 м между шкворневыми балками перекрывалось несущим кожухом-обтекателем, повышающим изгибную жесткость вагона и уменьшающим также воздушное сопротивление.

При изготовлении кузова были использованы алюминиевые сплавы 0915Т для элементов жесткости, прессованных профилей и АМГ6 для обшивки. Применительно к вагону была спроектирована тележка ТСК-1 (рис. 1.3) с двойным подвешиванием: буксовое из витых пружин и центральное безлюлечное из упругих пневматических элементов диафрагменного типа с резинокордной оболочкой. Кузов опирался на тележки через скользуны. Над рессорный брус тележки связывался с рамой продольными поводками, имеющими резинометаллические упругие элементы по концам. В буксовых узлах использовались по три подшипника: два роликовых для восприятия радиальных и один шариковый — для восприятия осевых сил. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тормоз снабжался электронным противоюзным устройством.

В конце 1971 года Калининским вагоностроительным заводом по документации, откорректированной на основании результатов испытаний кузова, узлов тележки и систем внутреннего оборудования, был изготовлен опытный вагон поезда РТ-200 (рис. 1.4). Масса тары вагона составляла 44,7 т. Завершающим этапом работ по созданию скоростного вагона были ударные и ходовые динамические испытания.

Ходовые динамические испытания проводились специалистами КФ ВНИИВ, ЦНИИ МПС, ЛИИЖТа на участке Ленинград - Чудово Октябрьской железной дороги в июне-июле 1973 года.

Опытный поезд состоял из локомотива ЧС-2М, двух вагонов-лабораторий и опытного вагона. Было совершено шесть поездок. Максимальная скорость при испытаниях составила 220 км/ч. Результаты испытаний подтвердили правильность выбранных конструкторских решений.

Рис. 1.3. Тележка ТС К-1

Рис. 1.4. Салон вагона поезда РТ-200

В 1974 году заводом был изготовлен весь скоростной поезд, включающий восемь пассажирских вагонов, вагон-бар с купе, оборудованным радиоустановкой. Регулярная эксплуатация поезда РТ-200 началась в 1975 году на Октябрьской железной дороге. Через три года эксплуатации поезд был отставлен на ремонт, т.к. требовалась замена пневморессор и части другого оборудования. Из-за определенных трудностей с получением ряда узлов поезд РТ-200 для перевозки пассажиров больше не использовался.

В 1969 году авиационное конструкторское бюро под руководством генерального конструктора А.С. Яковлева выступило с инициативой по использованию реактивной тяги для движения пассажирских поездов. Для проверки этой идеи сотрудниками бюро совместно с отделом главного конструктора Калининского вагоностроительного завода был разработан технический проект по переоборудованию прицепного вагона электропоезда под скоростную вагон-лабораторию, оснащенную двумя газовыми турбинами. В 1970 году Калининским вагонзаводом такой вагон был изготовлен (рис. 1.5).

Кузов вагона устанавливался на тележки КВЗ-ЦНИИ, имеющие в центральной ступени подвешивания вместо винтовых пружин пневматические рессоры.

Рис. 1.5. Скоростной вагон-лаборатория, оснащенный двумя газовыми турбинами.

Испытания вагона проводились в конце 1971 и первой половине 1972 годов специалистами бюро Яковлева, Днепропетровского института инженеров транспорта (ДИИТа), ВНИИВ и ЦНИИ МПС на одном из участков Московской железной дороги.

Было сделано несколько поездок и в одной из них достигнута скорость 270 км/ч. В то время такой результат представлял рёкорй скорости на железных дорогах (в феврале 1972 года в Японии на линии Сан Осака - Окаяма была достигнута скорость 286 км/ч).

Результаты испытаний подтвердили принципиальную возможность использования реактивной тяги на железнодорожном транспорте. Однако, по экологическим соображениям (большой шум), а также в связи со значительным расходом топлива на 1 км пройденного пути работы в этом направлении дальнейшего развития не получили.

Постоянно растущие скорости движения на железнодорожном транспорте Европейских стран (эксплуатация скоростных поездов TGV во Франции, ICE в Германии и т.д.) побуждали Министерство пу тей сообщения и отечественных вагоностроителей возвращаться к проблеме увеличения скоростей пассажирских поездов. В 1989-1992 годах Тверским вагоностроительным заводом по инициативе МПС был разработан и изготовлен вагон модели 61-838 (с местами для сидения) для скоростей движения до 200 км/ч.

Кузов этого вагона выполнен из коррозионно-стойкой безникелевой стали 10Х13Г18Д (ДИ-2), для рамы использована низколегированная сталь марок 09Г2Д и 09Г2.

Кузов устанавливали на принципиально новые скоростные тележки модели 61-810, спроектированные специалистами завода, Калининского филиала ВНИИВ и ЦНИИ МПС. Особенностью их является центральное безлюлечное подвешивание, включающее комплект высоких пружин, с помощью которых реализуется суммарный статистический прогиб подвешивания до 300 мм.

В пассажирском салоне расположено 68 кресел для пассажиров. Длина вагона по осям сцепления 27,43 м, по буферным балкам 26,8 м, база 19,25 м, ширина 3,05 м. Масса тары равна 48,3 т. На каждой боковой стене для обеспечения выхода пассажиров в аварийных ситуациях устроен аварийный выход (дверь-люк).

Вагон прошел весь комплекс испытании, включая ходовые при скоростях 200 км/ч, и были получены положительные результаты. Однако его не приняли к серийному производству по ряду причин, основная из которых заключалась в сложной экономической ситуации, сложившейся в стране в 90-х годах.

В начале 90-х годов, после образования Российского государства, рядом ученых, специалистов, руководителей правительства был поднят вопрос о строительстве высокоскоростной магистрали от Москвы до Санкт-Петербурга, обеспечивающей движе-иис пассажирских поездов со скоростью до 300 км/ч. Предполагалось, что в перспективе эта дорога должна быть связана со скоростными дорогами Европейских стран. Рядом организаций были проведены поисковые исследования и начаты работы по проектированию подвижного состава, подготовке наземной инфраструктуры магистрали.

Руководство МПС в то время придерживалось несколько иной точки зрения и считало, что наиболее целесообразно провести реконструкцию Октябрьской железной дороги, построить новый подвижной состав и организовать на дороге регулярное скоростное движение поездов.

В 1995 году по инициативе МПС акционерным обществом "Тверской вагоностроительный завод" (ОАО "ТВЗ") и рядом других организаций был начат очередной этап работ по созданию отечественного скоростного поезда. На базе тележки моделей

• .*. ■ . - .-f ' «'*• ' .'r-, * ■ Jil ,.- „ J к .'n't , rt t, K»' >i 11 «.i .й i-. St ».*,». 4S «fSs,,^ 4 ft,»»u:'. - ,

1. Нормы для расчёта и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ВНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 320 с.

2. Вагоны/Под ред. проф. JI.A. Шадура. М.: Транспорт, 1980. - 440 с,

3. ГОСТ 9238-73 Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520(1524) мм. ГруппаЖ-83.

4. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука,1965.-616 с.

5. Эльсгольц Л.Э, Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1965.-424 с.

6. Смирнов А.Ф., Александров А.В., Лащенников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика (динамика и устойчивость сооружений). М.: Стройиздат,1984. -416 с.

7. Пратусевич Я.А. Вариационные методы в строительной механике. М.: Гостехиз-дат, 1948.-400 с.

8. Александров А.В., Потапов В,Д. Основы теории упругости и пластичности. М,: Высшая школа, 1990. - 400 с.

9. Рекач В.Г. Руководство к решению задач теории упругости. М.: Высшая школа,1966.-228 с.

10. Вершинский С.В., Данилов В.А., Хусидов В.Д. Динамика вагона. М.: Транспорт, 1991.-360 с.

11. Воронков И.М. Курс теоретической механики. М.: Гостехиздат, 1957. - 596 с.

12. Никольский ЕЛ. Оболочки с вырезами типа вагонных кузовов. М.: Машгиз, 1963.-312 с.

13. Расчёт вагонов на прочность/Под ред. проф. Л.А. Шадура. М.: Транспорт, 1971. -432 с.

14. Филин А.П. Прикладная механика твёрдого деформируемого тела, том II. М.: Наука, 1978.-616 с.

15. Власов В,3. Общая теория оболочек. М.: Издательство тех. теор. литературы, 1949. - 784 с.

16. Годунов С,К. Уравнения математической физики. М.: Физматиздат, 1971. - 416 с.

17. Колкунов Н.В. Основы расчёта упругих оболочек. М.: Высшая школа, 1963. -278 с.

18. Натушкин В.Ф. Влияние жидкости на свободные колебания цилиндрических оболочек. Избранные главы по строительной механике оболочек. Харьков: ХВАИВУ, 1964, - 164 с. , . . .7 » • •• i- • •> „ К •

19. Александров Е.В. Напряжённо-деформированное состояние кузовов вагонов для перевозки автомобилей. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: МИИТ, 2001, - 20 с.

20. Вагоны. Схемы оценки проектных решений /Под ред. д-ра техн. наук проф. В.Н. Котуранова. М.: МИИТ, 1999. - 188 с.

21. Ведомственные нормы пожарной безопасности. Вагона пассажирские. Требования пожарной безопасности ВНТБ-97 М.: МПС РФ, 1997. - 59 с.

22. Никольский Е.Н. Расчёт кузовов на прочность. Тула: Тульский политехнический институт, 1978. - 48 с.

23. Никольский Е.Н. Расчёт кузовов вагонов на прочность. Брянск: БИТМ, 1983. -98с.

24. Кобищанов В.В. Расчёт кузовов вагонов на прочность. Брянск: БИТМ, 1987. - 80 с.

25. РД 24050.37-91 "Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества". М.: МПС, 1985. - 49 с.

26. Вагоны грузовые и пассажирские колеи 1520. Типовая методика статических испытаний на прочность. М.: ВНИИЖТ, МПС РФ, ИЦЖТ, 1994.-39 с.

27. Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ/В.В. Хусидов, А.А. Хохлов, Г.И. Петров, В.Д. Хусидов. -М.: МИИТ, 2001. * 164с.

28. ОСТ 24.050. 16-85 Вагоны пассажирские. Методика определения плавности хода. М.: Госстандарт, МПС, 1987. - 15 с.

29. Конструирование и расчёт вагонов/Под ред. д.т.н., проф. В.В. Лукина. М.: УМК МПС, 2000. - 728 с.

30. Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава/В.В. Коломий-ченко, НА. Костина, В.Д. Прохоренков, В Л Бимеев. М.: Транспорт, 1991. - 232 с,

31. Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г., Амортизаторы удара подвижного состава. М.: Машиностроение, 1986. - 144 с.

32. Блохин Е.П, Мамошин Л.А. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания). М.: Транспорт, 1982. - 224 с. .г