Вагоны нового поколения

Федеральное государственное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ПГУПС-ЛИИЖТ)

---------------------------------------

Факультет «Заочный»

Кафедра «Железнодорожные станции и узлы»

Специальность «Организация перевозок и управление

на транспорте (железнодорожном)».

___________________________________________________________

Вагоны нового поколения

Реферат по Общему курсу  транспорта

Выполнила студентка:

Климова Е.А.

уч.шифр: 09-УППк-4218

Проверил:

Забродин Е.Д.

Санкт-Петербург

2012 г

Содержание

Введение ………………………………………………….…………………….. 3

Типаж и технические  требования к вагонам нового поколения  ……………. 5

Новый тип тележки  …………………………………………………………….. 9

Тележки 18-578 для новых вагонов ……………………………………………12

Новые вагоны со съемным  кузовом …………………………………………... 15

Новые вагоны грузовой компании Railion Deutschland ………………………16

Заключение ……………………………………………………………………... 19

Список используемой литературы ……………………………………………. 21

Введение

Эффективность, функционирование и конкурентоспособность российских железных дорог в решающей мере зависит  от безопасности движения подвижного состава, скорости доставки грузов и  уровня эксплуатационных расходов на тягу поездов. В современных условиях, когда от подвижного состава требуется низкая начальная стоимость, значительное повышение межремонтного пробега и высокая ремонтопригодность, создание системы рессорного подвешивания, обеспечивающей высокие динамические качества железнодорожного экипажа, является главной проблемой для разработчиков транспортных железнодорожных средств.

Разработка и принятие типажа грузовых вагонов - ответственный  и важный этап в решении задач  перспективного развития не только железнодорожного транспорта, но и всего народного хозяйства. Программа обновления парка грузовых вагонов должна быть тесно связана с общими задачами железнодорожного транспорта. При рыночных отношениях повышается заинтересованность в увеличении объема перевозок, высокое качество транспортного обслуживания становится условием экономического благополучия и нормального технического развития железных дорог.

Концепции проведения научно-технической  политики в области создания грузовых вагонов нового поколения предполагает разработку на основе альтернативных подходов с проведением анализа различных вариантов решений, т. е. создание конкурентной среды не только при производстве вагонов, но и на стадии проектных и даже предпроектных работ. Качество новых конструкций оценивается на этапах разработки заводом технического задания на вагон и на этапах выполнения эскизных проектов. При этом используются следующие критерии оценки качества конструкции вагона: уровень безопасности и экологической нагрузки на окружающую среду от единицы подвижного состава, потребительские показатели, стоимость жизненного цикла и коэффициент эксплуатационной готовности.

Применение в вагонах  нового поколения более надежных узлов и деталей позволит прежде всего повысить безопасность движения, а также полностью пересмотреть регламентные работы при техническом обслуживании и плановых ремонтах.

В данный момент тема грузовые вагоны очень актуальна, так как  при рыночных отношениях повышается заинтересованность в увеличении объема перевозок, высокое качество транспортного  обслуживания становиться условием экономического благополучия и нормального технического развития железных дорог.

Типаж и технические  требования к грузовым вагонам нового поколения

Типаж вагонов нового поколения развивается и уточняется на основе проводимых ВНИИЖТом и Гипротранстэи  технико-экономических исследований с учетом анализа структуры и динамики перевозок грузов со специфическими свойствами существующих и перспективных методов выполнения погрузочно-разгрузочных, поездных и маневровых работ.

Типаж парка вагонов  должен соответствовать структуре грузопотока. Под погрузку следует подавать универсальные или специализированные вагоны, в наибольшей степени соответствующие свойствам грузов, обеспечивающие их сохранность, механизированную погрузку и выгрузку с минимальным расходом материалов на крепление, не угрожающие окружающей среде. Парк специализированных вагонов по численности и типажу нужно расширить до технико-экономически обоснованных размеров. На конечной стадии реформирования железнодорожного транспорта примерно половина вагонного парка должна принадлежать владельцам грузов или транспортно-экспедиционным предприятиям.

Разработка типажа вагонов нового поколения предусматривает улучшение их потребительских свойств и технико-экономических параметров. При этом учитываются следующие критерии, обеспечивающие повышение эффективности вагонов:

• соответствие всем действующим нормативным документам заказчика и прогнозам развития экономики в течение назначенного срока службы; удобство пользования, обеспечение сохранности грузов, возможности механизации погрузки и выгрузки;
• статистически значимое (не менее 5%) улучшение показателей производительности (грузоподъемности) в сравнении с лучшими из имеющихся в эксплуатации прототипов;
• применение тележек улучшенной конструкции с усовершенствованными системами рессорного подвешивания и автоматических тормозов, безремонтных конструкций естественных пар трения в течение пробега до капитального ремонта, статистически значимое снижение динамических нагрузок в несущих узлах вагонов и в элементах верхнего строения пути;
• экологическая безопасность, возможность утилизации после окончания назначенного срока службы, предотвращение потерь груза через неплотности кузовов и из-за выветривания с открытой поверхности;
• повышение производительности труда на 25%.

К кузовам вагонов нового поколения предъявляется прежде всего требование повысить прочность и коррозионную стойкость листового проката и профилей за счет применения новых марок сталей. Это позволит снизить массу тары вагона и соответственно увеличить массу перевозимого груза, а также уменьшить расходы на ремонт кузова в эксплуатации и при плановых видах ремонта.

Важное значение, с точки зрения устойчивости вагонов к сходу, имеет  требование понизить их центр тяжести. Из четырех представленных опытных  образцов в наибольшей мере это требование реализовано в конструкциях вагонов для перевозки минеральных удобрений и угля с боковой выгрузкой, изготовленных Брянским машиностроительным заводом.

При создании тележек для вагонов  с повышенными нагрузками необходимо обеспечить следующее важнейшее условие. По уровню динамического горизонтального и вертикального воздействия на путевую структуру вагоны нового поколения не должны превосходить значений, установленных для существующего парка. Это требование реализуется в пружинном комплекте тележки за счет статического и динамического прогиба, а главное в правильном выборе фрикционного узла гашения вертикальных и горизонтальных колебаний.

Технические требования к литым  деталям тележек нового поколения  содержат более жесткие показатели химического состава и прочности благодаря переходу на новую марку стали. Введено требование о заварке дефектов литья только до термообработки. Но даже эти требования разработаны применительно к технологическому процессу, принятому на заводах, в связи с чем ожидать существенного улучшения качества отливок нельзя. Другими словами, при существующем способе получения отливок невозможно добиться служебных характеристик литых деталей, которые должны быть предъявлены к тележкам вагонов нового поколения.

При разработке требований к конструкции перспективной колесной пары были использованы результаты научно-исследовательских работ, выполненные различными отечественными организациями, а также зарубежный опыт применения цельнокатаных колес, кассетных конических подшипников на прессовой посадке с общим наружным кольцом и встроенными уплотнителями. Зоны переходов от ступицы колеса к диску и от диска к ободу выполняются без перегибов для максимального снижения концентраторов напряжений. При этом диск упрочняется наклепом дробью, толщина обода обеспечивает возможность многократного восстановления профиля поверхности катания.

Материал колес обеспечивает твердость  после термообработки, повышенную до 350-380 НВ, что позволяет увеличить  в 1,5-2 раза износостойкость гребня колеса и в 1,5-2 раза снизить выщербинообразование. При обточке колесной пары во всех видах ремонта не требуется демонтировать элементы торцового крепления и буксового узла, центр колесотокарного станка проходит через специальное отверстие в передней крышке узла в торец оси.

Для грузовых вагонов нового поколения (в соответствии с исходными требованиями) разработано автосцепное устройство полужесткого типа с новым механизмом сцепления, исключающим саморасцепы  поездов. Разрабатываемая автосцепка позволит обеспечить сцепление вагонов с разностью между продольными осями автосцепок до 140 мм перед сцеплением, исключить падение автосцепки на путь при обрыве, автоматически соединять тормозные рукава при сцеплении вагонов. Безремонтный срок службы будет увеличен благодаря применению износостойких покрытий в контуре зацепления и на хвостовике автосцепки.

На вагонах с нагрузкой  на ось 25 тс предполагается установить тормозное оборудование в традиционном исполнении - с односторонним нажатием композиционных колодок на колесо или с двумя тормозными цилиндрами, воздействующими на каждую тележку. При нагрузке на ось 30 тс предусматривается колодочный тормоз с двусторонним нажатием колодок на колесо. Для обеспечения отвода колодок при отпущенном тормозе тележки оборудуются новыми устройствами торсионного типа. Крепление тормозных башмаков на триангеле будет осуществляться без применения резьбовых соединений, что существенно снизит затраты на их техническое обслуживание и ремонт. В шарнирных соединениях намечено применить износостойкие втулки, что повысит надежность работы этих узлов и упростит их ремонт.

Основа для разработок новых грузовых вагонов нового поколения - принцип модульной компоновки с  рациональной унификацией базовых  узлов и систем.

Использование унифицированных базовых модулей позволит удешевить стоимость производства вагонов, а также снизить эксплуатационные затраты на их ремонт и техническое обслуживание.  Наличие унифицированных деталей позволит создать в различных регионах России сервисные центры, в которых будет выполняться восстановительный ремонт деталей и узлов вагона, таких как кассетные роликовые подшипники, автосцепка, поглощающие аппараты и др.

Новый тип тележки

Проблемы безопасности движения и эффективности работы подвижного состава, железных дорог  во многом зависят не только от величины общей статической нагрузки на тележки, но и от рационального способа ее распределения относительно линий катания колес на несущие ходовые части. Этот малоизученный фактор открывает новые возможности для решения перечисленных проблем.

С точки зрения механики деформируемого твердого тела именно способ передачи статической нагрузки на особо ответственные  элементы относительно линий катания  колес диктует принципиальную конструктивную схему будущей тележки железнодорожного экипажа, определяет уровень амплитудно-частотных параметров и безопасности движения, динамическое качество и характер взаимодействия пути и подвижного состава. Возможен симметричный способ - совмещение в одной плоскости центров приложения равнодействующих сил опирания надрессорной балки на боковые рамы и средних линий катания колес и несимметричный - несовмещение в одной плоскости центров и средних линий катания колес.

До определенного уровня общей  статической нагрузки на тележки  и скорости движения оба способа конкурентоспособны с позиции надежности и безопасности движения. Поскольку несимметричный способ проще в реализации, чем симметричный, он и был выбран как рациональный для требований сравнительно малых скоростей и нагрузок. Доминирует он и сейчас как наиболее изученный.

При превышении определенного уровня скорости и нагрузок влияние каждого  способа на надежность и безопасность тележки различно. Традиционный несимметричный способ создает условия к повышению  вредной дополнительной динамики, снижению надежности и безопасности движения, становится менее перспективным. Симметричный способ (используя такие индивидуальные особенности, как сохранение круга катания колеса в вертикальной плоскости, более жесткую плоско-пространственную систему боковые рамы - колесные пары с дополнительными связями) создает условия для устранения вредной дополнительной динамики, износов и повышения динамического качества и безопасности движения. Он становится более перспективным для современных условий повышения нагрузок и скорости.

С указанными способами связаны две концепции создания тележек. Первая концепция базируется на продолжении многолетних модернизаций серийной тележки при сохранении несимметричного способа распределения статической нагрузки на ходовые части. Наиболее распространенный вариант такой тележки имеет наружное по отношению к колесам размещение двух буксовых узлов на одной оси. В России это серийная тележка 18-100, в США тележка Barber. Менее распространен второй вариант тележки, имеющей внутренние по отношению к колесам два буксовых узла на одной оси. Например, тележка TF25 компании Power Duffryn, используемая в настоящее время в некоторых европейских странах для большегрузных вагонов.

Вторая концепция основывается на создании тележки принципиально  новой схемы. Конструктивно - силовой особенностью ее является симметричный способ распределения статической нагрузки. На ось колесной пары нагрузка передается через четыре буксовых узла (каждый из которых может содержать по подшипнику), размещенных в четырех сечениях одной оси. Один из вариантов двухосной тележки с передачей нагрузки на четыре буксовых узла одной оси симметрично относительно колеса, пригодный для скоростного экипажа, предложен в Германии. Предварительные результаты исследований показывают определенные преимущества такой схемы в сравнении с традиционной.

Предварительные оценки новой конструктивной схемы тележки  позволяют ожидать повышения  в 4-5 раз ресурса оси колесной пары при одновременно возможном  уменьшении веса каждой оси до 100 кгс, устранения причин ослаблений посадки колеса и буксовых подшипников по фреттинг-коррозии и повреждений торцовых креплений буксовых узлов, повышения в 2-3 раза ресурса элементов колеса, в 3-4 раза элементов буксового узла, боковых рам, надрессорной балки, увеличения устойчивости против схода колеса с рельсов, повышения эксплуатационной живучести и безопасности экипажа, значительного уменьшения воздействия на путь, приобретения свойства повышенной связанности тележки в плане, создания на базе тележки нового типа российской альтернативы тележке с раздвижными колесными парами и конкурентоспособного по мировым стандартам тяжелогрузного и скоростного подвижного состава.

Тележки 18-578 для новых  вагонов

Учитывая тенденции  мирового вагоностроения в направлении повышения надежности и межремонтных пробегов, Департаментом вагонного хозяйства ОАО «РЖД», ВНИИЖТом и ФГУП ПО «Уралва-гонзавод» были проведены работы по созданию тележки новой конструкции. При этом поставлена задача максимально сохранить положительные качества тележки 18-100. С 2004 г. Уралвагонзавод начал производство тележки 18-578 с осевой нагрузкой 23,5 тс. Ее конструкция рассчитана на повышение межремонтных пробегов грузовых вагонов до 500 тыс. км и увеличение гарантийного срока эксплуатации до 4 лет.

Несущие элементы тележки (боковые рамы и надрессорная балка), изготовленные литьем из низколегированной  стали марки 20 ГЛ, имеют повышенный до 1,8 коэффициент запаса усталостной  прочности, что достигнуто не только повышением качества литья. Для повышения износостойкости трущихся рабочих поверхностей между клином и боковой рамой установлена составная фрикционная планка из стали 30ХГСА, а в буксовом узле - съемные накладки с креплением в технологическое отверстие. В подпятнике устанавливается съемная износостойкая чаша из стали ЗОХГСА с использованием смазки из композиционного твердосмазочного материала (КТСМ). Центральное рессорное подвешивание тележки состоит из комплекта пружин и фрикционных клиновых гасителей колебаний, однако оба эти элемента имеют качественные отличия от тележки 18-100. Комплект пружин имеет линейную вертикальную силовую характеристику, обеспечивающую увеличенный до 68 мм прогиб под массой груженого вагона. Минимальный прогиб под массой порожнего вагона составляет 13 мм, что улучшает показатели вертикальной динамики и безопасности движения. Фрикционные клинья выполнены из высокопрочного термоупрочненного чугуна ВЧ-120. Для защиты от износа наклонной поверхности надрессорной балки на клине установлена сменная износостойкая полимерная накладка. Упругая связь клиньев с надрессорной балкой обеспечивает исключение контакта «металл по металлу» и в сочетании с оптимально выбранной жесткостью пружинного комплекта стабилизирует работу гасителей колебаний, на 15-20% улучшаются показатели вертикальной и горизонтальной динамики вагона, существенно снижается воздействие на путь. На надрессорной балке предусмотрена установка упруго-катковых скользунов постоянного контакта, которые снижают не только боковые силы, действующие на рельсы, но и нагрузки на подпятник.

Колесные пары сформированы из колес повышенной твердости с  твердостью на глубине 30 мм от поверхности  катания 320 - 360 НВ и дробенаклепанными  дисками, что гарантирует от изломов  дисков колес и увеличивает срок их службы не менее чем в 2 раза.

Тормозная рычажная передача обеспечивает одностороннее нажатие  на каждую колесную пару и оборудована  триангелями с безрезьбовыми  креплениями тормозных башмаков и торсионным устройством отвода колодок от колес при отпущенном тормозе.

В настоящее время тележка 18-578 адаптирована только к полувагону 12 - 132 - 03. Для ее постановки под вагонами других типов необходимо провести расчеты их динамических качеств с подтверждением ходовыми динамическими испытаниями и испытаниями по воздействию на путь.

ФГУП «ПО Уралвагонзавод» разработал и запустил в серийное производство тележку 18-578 с нагрузкой от оси на рельсы 23,5 тс. Ряд новых технических решений позволяют рассматривать ее как перспективную модель для грузовых вагонов. Ее техническая характеристика приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Техническая  характеристика тележки 18 – 578

Новый вагон со съемным  кузовом

В международных грузовых перевозках в странах Северной Америки и Европы (кроме стран СНГ) получили широкое распространение вагоны-платформы с обменными кузовами. Технология использования таких кузовов, имеющих много общего с контейнерами, предусматривает их механизированную перегрузку с вагона на вагон при следовании по линиям разной колеи, а также снятие с рамы и размещение на площадках грузовых дворов в ожидании разгрузки или дальнейшего следования на раме другого вагона.

Съемные кузова вагонов  имеют как определенные преимущества перед контейнерами, так и недостатки. В частности, съемные кузова не приспособлены для многоярусного складирования, не обеспечивают погрузку и выгрузку грузов на существующих погрузочно-выгрузочных комплексах, имеют меньшую из-за особенностей конструктивной схемы полезную грузовместимость в сравнении со стандартными кузовами.

Предложена конструктивная схема нового вагона со съемным кузовом, которая, с одной стороны, обеспечивает стандартные процедуры погрузки и выгрузки грузов на существующих погрузочно-выгрузочных комплексах и, с другой стороны, позволяет быстро снимать и складировать съемные кузова в несколько ярусов, что значительно сокращает простой вагонов под погрузкой и выгрузкой, а также в ремонте.

Применение съемных  кузовов позволит значительно сократить простой вагонов под погрузочно-разгрузочными операциями и в ремонте, а также расширить номенклатуру грузов, перевозимых на одних и тех же вагонах-платформах.

Новые вагоны грузовой компании Railion Deutschland

В последние годы компания Railion Deutschland, как и другие компании, входящие в состав холдинга железных дорог Германии (DBAG), постоянно обновляет парк грузовых вагонов за счет ввода в эксплуатацию новых вагонов, в основном специализированных, предназначенных для перевозки грузов горнодобывающей, автомобильной и химической промышленности. Новый подвижной состав используется для замены менее эффективных вагонов старой конструкции и способствует удовлетворению требований клиентуры на новом уровне и с большей эффективностью, чем при смешанных перевозках.

• вагоны для перевозки автомобилей и их компонентов

После закупки в недавнем прошлом новых вагонов для  перевозки автомобилей и их компонентов Railion обладает в настоящее время  самым современным подвижным  составом в этом секторе рынка транспортных услуг. Благодаря внутренней высоте погрузки, равной 3,05 м, эти вагоны имеют явные преимущества перед конкурирующим автомобильным транспортом.

С 2000 г. парк подвижного состава  для перевозки автомобилей пополнился 850 трехосными двухъярусными вагонами Laes 559 с регулируемым по высоте верхним уровнем погрузки. Погрузочные уровни этих вагонов могут устанавливаться в 10 различных положений, за счет чего обеспечиваются оптимальное использование имеющегося габарита и гибкость применения для перевозки автомобилей разных размеров.

Неоднократно рассматривавшаяся  в различных публикациях четырехвагонная  закрытая секция Hcceerrs 330, предназначенная  для перевозки автомобилей, сконструирована  специально для компании Daimler-Chrysler (в 2003 г. заказано 68 ед.). Она оборудована гидравлическим приводом для смещения крыши (при погрузке), а также торцовыми дверями и внутренним освещением. Такая секция обеспечивает сохранную доставку автомобилей непосредственно с завода заказчику (в том числе за рубежом).

Компания Railion эксплуатирует модернизированную платформу Sdgkms 707 для перевозки контейнеров. Этой модификации присвоено обозначение Sgkkmss 698. За счет уменьшения погрузочной высоты на 330 мм появилась возможность перевозить на ней также обменные кузова, в которых преимущественно транспортируются автомобильные запасные части. Новый профиль этих платформ еще больше расширяет возможности смешанных перевозок. Применение съемных рам позволяет применять горизонтальную перегрузку обменных кузовов.

• вагоны для перевозки продукции сельского хозяйства и лесной промышленности

В 2000 г. введены в эксплуатацию специализированные платформы Roos-t 645 для  перевозки леса, построенные на базе стандартной четырехосной платформы. На них смонтированы две высокие  и прочные торцовые стенки, а также боковые карманы вдоль бортов, куда вставляются стойки, удерживающие груз.

Значительное повышение  грузоподъемности по сравнению с  эксплуатировавшимися до сих пор  двухосными вагонами для перевозки  насыпных грузов обеспечат новые  четырехосные вагоны Tagnoos898 с полезным объемом 90 м³. Эти специализированные вагоны для перевозки зерна и кормов имеют кузов из нержавеющей стали с центральным размещением разгрузочного люка, обеспечивают оптимальное качество перевозки и удобство очистки. Они преимущественно включаются в поезда, идущие из сельскохозяйственных областей к морским портам или мукомольным предприятиям.

• Грузовые вагоны универсального применения

В качестве одной из наиболее значительных новых разработок следует  назвать четырехосный вагон Habbiins 344 с раздвижными боковыми стенками. Эти грузовые вагоны, первоначально предназначавшиеся для перевозки бумаги в ролях, в дальнейшем стали универсальными. Наряду с оптимальным использованием погрузочного объема вагоны Habbiins 344 обеспечивают сохранную перевозку. Применение специальных регулируемых башмаков, препятствующих смешению ролей, на порядок сокращает затраты времени на погрузку бумаги.

Заключение

Как видно из рассмотренных  примеров, внедрение новшеств на грузовом транспорте происходит разными способами, но, как правило, с множеством проблем. Разумеется, внедрение новых разработок не всегда приводит к улучшению экономической ситуации в грузовых перевозках. Коренного улучшения от внедрения отдельных инноваций здесь вообще не может быть, поскольку процесс сокращения доли железных дорог на рынке грузовых перевозок идет уже давно.

Несмотря на разработку многообещающих проектов, для которых  изыскиваются значительные средства, часто с участием железнодорожной  промышленности, широкого внедрения их не происходит. Новые разработки, которые не реализуются в эксплуатации, невыгодны для всех участвующих сторон, например: для промышленности, выделившей разовый кредит, для компаний-перевозчиков, принявших финансовое участие в проекте, а также для непосредственного заказчика в случае неудовлетворительного выполнения поставленных требований.

Если даже новая разработка и будет сочтена рентабельной, экономическая эффективность инвестиций не будет достигнута в полном объеме и в заданные сроки. В поисках решения проблемы железнодорожная промышленность готова идти путем внедрения инноваций вместе со всеми заинтересованными сторонами и прежде всего компаниями-перевозчиками, но это должна быть совместная работа. При определении характера такого взаимодействия необходимы:

• четкое определение стратегии, которое предусматривает разработку общих условий, действительных для более продолжительного промежутка времени, что обеспечит надежность и высокое качество проектирования, необходимые для крупных и долгосрочных опытно-конструкторских проектов;
• новый взгляд на проблему совместимости систем, которая должна оцениваться не как препятствие, а как преимущество исходной базы, способствующее оптимизации технических решений;
• комплексное рассмотрение сценариев внедрения новых технологий.
• учет тенденции в вопросе принятия решений о создании нового подвижного состава, предусматривающей ориентирование не на общий объем капиталовложений, а на затраты жизненного цикла LCC;
• разработка механизма компенсации для случая, когда выгоды от реализации новшества получает не та сторона, которая финансировала проект;
• использование опыта других железнодорожных, а также промышленных отраслей в области оценки общих условий и влияния отдельных факторов с целью обеспечения успешного внедрения новых технологий;
• учет законодательства, например, в отношении безопасности (особенно при транспортировке опасных грузов) или уровней шума, излучаемого на железной дороге.
• при этом следует учитывать, что принимаемые в связи с этим меры не должны быть связаны с большими дополнительными затратами, удорожающими грузовые железнодорожные перевозки.