7. Сочлененные вагоны

Принцип сочленения широко используется в жизни, технике, технологиях и, конечно же, на транспорте, том числе, железнодорожном при создании различных составов и поездов. Поэтому можно утверждать, что это естественный способ образования сложных структур из элементарных.

Сочленения могут образовываться естественным образом, как, пример, скелетно-мышечные группы у животных, так и создаваться искусственно, например, при передаче мощности через валы Дж. Кардана. Цели их создания разнообразны. Но в любом случае при этом преследуется одна главная цель – создание такой конструкции больше отвечает насущным потребностям и более выгодно, чем работа каждого из составляющих элементов в отдельности.

Под термином «сочленение» (от лат. articulatio – сочленение) понимается одна из разновидностей подвижных соединений, которая объединяет отдельные элементы подвижного состава в единую «жизнеспособную» конструкцию. При этом составляющие элементы не могут автономно выполнять функции сочлененной конструкции. Поэтому правильнее говорить не о сочлененных вагонах, а о сочлененных поездах или секциях.

Как известно, грузовые поезда создаются из отдельных вагонов, соединенных с локомотивом. Это необходимо, так как такой поезд существует в неизменно соединенном состоянии недолго. К нему в пути следования постоянно подсоединяются новые вагоны с грузами и отцепляются – те, которые достигли станции назначения. Для таких поездов соединять вагоны в виде сочленений для традиционной технологии перевозок невыгодно.

Напротив, есть много видов поездов, которые в неизменном виде существуют достаточно долго. Это пригородные электро- и дизельпоезда, пассажирские, рефрижераторные и контейнерные секции и поезда, поезда городского транспорта и метро, различные специальные маршрутные поезда и др. Такие поезда и секции подолгу не расцепляются, составляют единый «организм» и даже в ремонт одного из вагонов, все вагоны направляются в ремонтное предприятие вместе. Для таких поездов вырисовываются определенные преимущества использования соединений вагонов в виде сочленений.

7.1. Преимущества сочленения вагонов

Существующее разнообразие сочлененных поездов объясняется стремлением получить положительные результаты. Наиважнейшие из них следующие:

- улучшение динамики движения;

- преодоление кривых участков пути без выноса наружу концевых частей вагонов;

- лучшее вписывание тележек в кривые участки пути;

- создание единой архитектуры поезда;

- меньшее количество ходовых, ударно-тяговых и тормозных частей на поезд такой же длины, но соединенных по традиционной схеме;

- более простая коммуникация вагонов в поезде;

- меньшее число соединений и разъединений поезда;

- более рациональное использование допускаемых нагрузок на колесные пары и путь;

- создание большего внутреннего объема вагона для пассажиров и полезной нагрузки;

- увеличение населенности вагонов;

- улучшенный переход пассажиров из вагона в вагон;

- рациональное использование внутреннего объема вагона.

Улучшение динамики при использовании сочленения достигается тем, что между вагонами исчезают зазоры, которые присутствуют в соединении обычных вагонов. Несвязанные колебания каждого вагона исчезают, а инерционная масса поезда, а не вагона, успокаивающе действуют на колебательный процесс, как в продольном, так и вертикальном направлениях.

Как известно, при вписывании вагона в кривой участок пути, не имеют бокового смещения только направляющие сечения, расположенные в местах пересечений осевых линий пути и вагона. Части вагонов, расположенные между этими сечениями, выносятся внутрь кривой, а вне них, в концевых частях – наружу. При этом с первыми,- примирились, а вторые, - стараются ограничить, устраивая скругления, скосы-скулы или, оповещая о них, нанося соответствующие надписи на вагонах.

При сочленении на тележке консольные части вагонов отсутствуют. Тележка свободно вращается, легко преодолевая кривой участок пути. Для опорных частей кузова вагона на тележку не нужны соединения со сложной конструкцией опор.

Хотя дизайн (от англ. desing – проектировать, конструировать) и стайлинг (от англ. stailig – создание стиля) напрямую к вагонам и поезду могут быть применимы с большой натяжкой, так как наблюдение (обзор) людей за ними довольно редки (за исключением городского транспорта), говорить о них приходится. Любое искусственное творение (вагон) в своей заключительной части предполагает придание ему соответствующей внешней формы: ибо «красивый вагон или поезд – поедет!». В этом заключается степень качества инженерного труда (ремесла) в перефразированной формуле известного авиационного конструктора А.Н.Туполева. Поэтому хорошо спроектированный и в едином стиле выполненные вагоны и поезд будут иметь более привлекательный и законченный вид. Поэтому заботиться о внешней и внутренней архитектуре вагонов и поездов необходимо, особенно если они представляют собой единую конструкцию. Все это легче выполнить в сочлененных поездах.

Промежуточные вагоны сочлененных поездов располагаются на одной тележке, уменьшается также количество тормозных и ударно-тяговых устройств. В сопоставлении с обычными поездами здесь следует ожидать некоторый экономический эффект.

Для управления работой поезда важным является наличие и целостность системы передачи управленческих действий и команд – сочлененные вагоны позволяют сделать подобную сеть проще и более надежно работающей. Все соединения будут иметь привычный вид и не вызывать появлений каких-либо неожиданных проблемных решений.

Использование постоянных составов, в том числе и из-за сложности их разъединения, заставляют повышать техническую культуру работы с ними, повышать техническую, технологическую и организационную дисциплину, создавать более надежные и качественные соединения. Все это в конечном итоге сокращает время на процессы, не связанные с перевозками, и ускоряют перевозку пассажиров.

Мы при анализе тяжеловесных перевозок рассматривали допускаемые нагрузки на путь и на колесную пару (см.п. 10). По возможностям пути нагрузка на колесную пару при нормальных скоростях должна составлять 36 т/ось. Как известно, сейчас она составляет 23,5 т/ось и в перспективе предполагается поднять ее до 25-30 т/ось. При использовании сочленений у промежуточных вагонов можно при прочих равных условиях повысить допустимую нагрузку вдвое, или при той же нагрузке увеличить скорость движения. Для концевых вагонов можно сделать то же самое, но это увеличение достигнет только 25%.

Проблема перехода из вагона в вагон неоднозначная. С одной стороны - это возможность лучшего распределения пассажиров по вагонам при свободном размещении, возможность предоставить достойное питание за счет создания специальных вагонов-ресторанов, кафе, бистро и т.п., развлечения в виде выделения специальных вагонов для просмотра видио, - кинофильмов и многое, многое другое. С другой стороны – наоборот, постоянное хождение по вагонам, дополнительный шум, нарушение спокойной обстановки нахождения пассажира в обстановке небольшого транспортного «мирка», возможность появление криминальных ситуаций и т.п. отрицает саму идею перемещения пассажиров по вагонам. Нам, представляется, что легче предупредить негативные элементы от перемещения пассажиров по вагонам, чем исключить такую возможность вовсе. В этом случае сочленение позволяет сделать такой переход из вагона в вагон практически незаметным и безопасным.

Условно внутренняя часть вагона разделяется на полезное (для пассажиров), служебное (для обслуживания пассажиров) и дополнительное (для вспомогательных целей) пространство. Естественно, что под первое, - выделяется большая, обычно лучшая часть. Это пространство вагона размещается в средней части между направляющими сечениями. Оно занимает около 42% объема вагона; над тележками расположено около 20%, а в концевых частях – до 38% объема вагона. В последних, - располагать пассажиров нежелательно из-за шума от ходовых частей и неудобств от их размещения.

При использовании сочленения для концевых вагонов в секциях или поездах удается увеличить в каждом пассажирское помещение на 14-15%, а в каждом промежуточном вагоне – примерно на 29%. Соответственно этому можно либо повысить класс вагона, сохранив количество перевозимых пассажиров, либо увеличить населенность вагона, не меняя условий перевозок.

Улучшить комфорт можно также за счет предоставления некоторых необходимых, но не представляемых сейчас или предоставляемых в недостаточной мере различных удобств, как-то гардероба, багажного отделения для ручной клади, туалетных комнат и пр. Эти ожидания можно осуществить в сочлененных вагонах, размещая их там, где пассажиров разместить не удобно.

Всю совокупность недостатков сочлененных поездов можно свести к следующему:

- сложность конструкции сочленения;

- трудность сцепления и расцепления вагонов;

- трудности использования таких вагонов по схеме моторвагонного подвижного состава;

- невозможность использования поездов в транснациональных беспересадочных маршрутах на железных дорогах с разной шириной колеи (исключение – последняя модель поезда TALGO);

- невозможность использования поездов на трассах с паромными переправами;

- большая начальная стоимость вагонов;

- повышенные эксплуатационные затраты из-за усложненной конструкции вагонов.