История развития конструкции вагона

Введение.

Роль железной дороги в нашей  жизни важна т. к транспортная трасса постоянного действия, отличающаяся наличием пути (или путей) из закрепленных рельсов, по которым ходят поезда, перевозящие пассажиров, багаж, почту и различные грузы. Понятие "железная дорога" включает в себя не только подвижной состав (локомотивы, пассажирские и грузовые вагоны и т.п.), но и полосу отчуждения земли со всеми сооружениями, постройками, имуществом и правом провоза товаров и пассажиров по ней.

Она необходима для прохождения поездов. До появления телеграфа управление движением поездов на железных дорогах осуществлялось на основе расписания и правил, предписанных линейной администрацией. Этими правилами устанавливались распорядок преимущественного пропуска поездов различных классов и минимальный интервал от 5 до 10 минут между поездами, идущими в одном направлении. Кроме того, специальные дежурные сигнальщики отвечали за безопасность состава, который в случае остановки отправлялся только после поднятия ими флажков, разрешающих начало движения. С введением телеграфа была создана диспетчерская служба управления движением поездов, что позволило вносить изменения в расписание и правила линейной администрации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.История развития конструкции вагона. 

          Зарождение вагоностроения в России и за рубежом уходит вглубь веков и связано с появлением необходимости транспортировки грузов, объемы которых возрастали в связи с развитием цивилизации народов. Прообразами вагонов считаются древние безрельсовые повозки, транспортируемые упряжными животными. 

          Рельсовый вагонный парк появился вместе с возникновением железных дорог. Первые конструкции пассажирских вагонов напоминали кареты или почтовые дилижансы постройки предшествующих лет по форме кузова и устройству ходовой части (рис. 2.4 и 2.5), а колеса стали делать с ребордой (гребнем) (рис 2.6). 

 

          Для Царскосельской железной дороги вагоны закупались за рубежом. Имея внешние формы, напоминающие повозки разных видов, их называли «шарабанами», «дилижансами», «каретами». Официально словом вагон (англ. waggon) были названы повозки, предназначенные для движения по рельсам. Ко дню открытия на Царскосельскую дорогу поступило 44 пассажирских и 19 товарных (грузовых) вагонов. 

 

 

           Вагоны были двухосные с деревянными рамами, оси колесных пар стальные, колеса чугунные со стальными бандажами, буксы имели устройства для смазки подшипников. Ходовые части и рамы вагонов изготавливались в Англии, кузова в Бельгии и в России. Отопление в пассажирских вагонах отсутствовало. На деревянной раме грузовых вагонов размещался открытый (типа платформы) или крытый кузов. 21 мая 1838 г. произошло крушение поезда из-за излома оси, поэтому в дальнейшем и до настоящего времени уделяется особое внимание проблеме прочности и надежности ходовых частей вагонов, обеспечению безопасности движения поездов.

Транспортёр (вагон)

Транспортёр — специальный грузовой вагон, предназначенный для перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов (трансформаторы большой мощности, части гидравлических турбин, статоры и роторы генераторов, колонны, станины), которые по своим размерам и (или) массе не могут быть перевезены в других вагонах. 

                           

Типы транспортёров

Различают следующие типы транспортёров:

площадочные

платформенные

колодцевые

сцепные

сочленённые

Конструктивные  особенности

305 мм орудие на железнодорожном транспортёре

Площадочные транспортёры имеют главную несущую балку в форме изогнутого бруса, в нижней части которого расположена погрузочная площадка. Главная балка оборудована пятниками (обычно сферическими), опирающимися на вспомогательные (соединительные) балки или непосредственно на ходовые части транспортёра. Грузоподъёмность площадочных транспортёров от 55 до 220 тонн (в зависимости от числа осей, длины погрузочной площадки и её высоты от головки рельса).

Платформенные транспортёры отличаются от площадочных прямой формой главной балки (рамы).

Колодцевые транспортёры имеют главную несущую балку, которая в средней межтележечной части образует нишу («колодец») между двумя боковыми элементами. В нижней части «колодца» расположены передвижные балки для опирания груза. Транспортёры колодцевого типа имеют грузоподъёмность 60—120 тонн.

Сцепные транспортёры состоят из двух несущих платформ (секций) с турникетами для опирания и закрепления длинных тяжеловесных грузов и промежуточных платформ, служащих для увеличения длины и для связи секций транспортёров. Секции транспортёров соединены укороченными автосцепками без поглощающих аппаратов. Основные типы сцепных транспортёров — 12-осный вагой (грузоподъёмность 120 тонн), 16-осный транспортёр (240 тонн) и 32-осный транспортёр (480 тонн).

32-осный транспортёр в Германии

Сочленённые транспортёры состоят из двух секций, имеющих главные несущие элементы в виде консолей, которые через систему балок опираются на ходовые части. Груз располагают между двумя консолями обычно на вспомогательных несущих балках (иногда без них). В нижней части груз (или вспомогательные балки) соединяют с консолями при помощи проушин и валиков. Вверху груз (или балки) защемляется между упорами консолей под действием силы тяжести. Сочленённые транспортёры оборудованы системой гидравлических подъёмников для погрузки-разгрузки и поддержания консолей при разведении секций транспортёра. Используются 16-осные транспортёры (грузоподъёмность 220 тонн), 20-осные (300 тонн), 28-осные (400 и 500 тонн).

Для ходовой части транспортёра используют типовые двухосные тележки (специальные) или тележки с уменьшенной  базой. Транспортёры оборудуются автосцепкой  и типовым автоматическим тормозом.

 

2. Общие сведения о конструкции железнодорожного пути.

Трасса железнодорожной  линии характеризует положение  в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость  называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.  
Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода.  
Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.

Профиль железнодорожной линии

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения  и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий выбирают радиусы кривых, в зависимости от категории железнодорожных линий.  
Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l, т. е. равна тангенсу угла наклона, а элемента профиля к горизонту.

От крутизны уклона зависит масса  поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить, возможно, меньшее ее значение.  
Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.

2.1. Конструкции нижнего строения пути.

Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки  поверхности земли и предназначенных  для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и  защиты его от воздействия атмосферных  и грунтовых вод. Непосредственно  на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.  
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.  
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку.  
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 8. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

На двух- и многопутных линиях ширина основной площадки увеличивается  на расстояние между осями крайних  путей (на двухпутных линиях — на 4,1 м, а на трехпутных — на 9,1 м).  
Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна, а откоса с основанием — подошвой откоса. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси.  
Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется с помощью продольных водоотводных канав шириной (по дну) и глубиной не менее 0,6 м, которые при поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон, а при большем уклоне — только с нагорной стороны.  
Если насыпь возводится из местного грунта, находящегося рядом с ней, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее 0,002.  
Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Со стороны будущего второго пути на однопутных линиях ширина бермы составляет не менее 7,1 м, а с противоположной стороны — не менее 3 м. Для обеспечения отвода воды от насыпи берма имеет уклон 0,02 ...0,04.  
Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис.9. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002.  
Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву.

В неустойчивых грунтах, а также  в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.

Насыпь - сооружение из насыпного грунта, получаемого обычно при разработке выемок или забираемого из карьеров и резервов. Насыпь - это основной вид земляного полотна железной дороги. Центральная часть насыпи, на которой укладывают железнодорожный  путь, называемая ядром насыпи, ограничена по бокам откосами.  
 
Ширина насыпи зависит от числа путей, ширины междупутий, предполагаемых скоростей движения и др. Высота в зависимости от грунта и рельефа местности может достигать 12-20 метров. Для укрепления поверхности откосов на них высевают травы.  
 
Вдоль насыпи устраивают водоотводные канавы и различные защитные сооружения. Когда железнодорожная линия проходит близко от берега моря по затопляемым местам, возникает необходимость создания фильтрующей насыпи. В ее основании лежат крупные каменные глыбы - объемом до кубометра. Впервые в нашей стране такая насыпь была сооружена при строительстве Мурманской железной дороги через Кандалакшский залив в 1916 году. Проект и строительство осуществлены под руководством инженера Василия Петровича Ивашова, внука декабриста. Уникальное сооружение стало памятником строительного искусства русских инженеров железных дорог.

2.2. Конструкция верхнего строения пути.

Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный  для пропуска по нему поездов с  установленной скоростью. От состояния  пути зависят непрерывность и  безопасность движения поездов, а также  эффективность использования технических  средств железных дорог.  
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции.  
Путевое хозяйство — одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.  
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.  
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно ПТЭ все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.  
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.