8. Освещение пассажирских вагонов

Освещение пассажирских вагонов осуществляется днем естественным светом через окна и искусственным электрическим светом в вечернее и ночное время.

Для обеспечения необходимой освещенности в вагоне выбираются количество и размеры окон, а также необходимое количество источников электрического света соответствующей мощности и их размещение в вагоне.

Электрическое освещение вагонов бывает:

общим, зажигаемым в вечернее время в пассажирских купе, коридорах, туалетах и в тамбурах;

местным, зажигаемым пассажиром по мере необходимости в районе спальных мест;

дежурным, включаемым в ночное время;

служебным, предназначенным для освещения котельных, ступенек вагона, для осмотра ходовых частей, автосцепки и другого оборудования вагона.

При электрическом освещении вагонов используются специальные железнодорожные лампы накаливания и люминесцентные лампы. Для рационального использования светового потока лампы заключают в светильники, которые обеспечивают необходимую освещенность и равномерное ее распределение на освещаемой площади. При размещении светильников руководствуются назначением источника света, особенностями помещения и мощностью ламп, необходимых для получения заданной освещенности. Такое устройство вагонного освещения обеспечивает пассажирам максимальные удобства, способствует лучшему выполнению обязанностей обслуживающим персоналом, позволяет иметь необходимую освещенность при минимальном расходе мощности.

Н аибольшее распространение на наших магистральных пассажирских вагонах получила осевая система энергоснабжения, при которой источником электроэнергии являются вагонные генераторы (рис.2.45).

Они размещаются под кузовом вагона. В этом случае приводом генератора является ось колесной пары вагона, что позволяет обходиться без особого двигателя и упрощает использование источника электроэнергии. Так как генератор с приводом от оси колесной пары не обеспечивает энергией приемники поезда при малых скоростях движения (до 16 км/ч) и на стоянках, генератор в этой системе дополняется аккумуляторной батареей, которая при работе генератора заряжается, а при его отключении питает электроприемники вагонов. Аккумуляторная батарея также размещается под кузовом вагона в специальном аккумуляторном ящике. Управление работой электростанции и распределение электроэнергии осуществляется аппаратурой с распределительного щита, устанавливаемого в служебном отделении вагона.

9. Силы, действующие на конструкцию вагона

На вагон воздействует комплекс различного рода нагрузок. При этом под

нагрузками понимаются воздействия, вызывающие изменения напряженно-деформированного состояния конструкций.

Нагрузки различаются:

1. по виду: силы и моменты;

2. по характеру изменения по времени: статические и динамические;

3. по направленности действия: продольные, поперечные, вертикальные и самоуравновешивающиеся;

4. по величине: нормативные (эксплуатационные) и расчетные (предельные).

Сила – это векторная величина, служащая мерой взаимодействия тел. Она может проявляться как при непосредственном контакте тел (например, давление и трение), так и между удаленными телами через посредство создаваемых ими полей. Сила характеризуется модулем, направлением в пространстве, точкой приложения и линией действия (прямой, вдоль которой направлена сила). Единица измерения силы – ньютон (Н).

Момент силы – это механическая величина, характеризующая внешнее воздействие на тело (или систему тел) и определяющая изменение вращательного движения тела. Это векторная величина произведения вектора силы на радиус-вектор относительно полюса поворота. Единица измерения – ньютон на метр (Н м).

Силы бывают сосредоточенными, распределенными и сплошными. Сосредоточенные силы прикладываются к весьма малой площадке (в точке), а распределенные – прикладываются ко всей поверхности (линии) или части ее. Распределенная нагрузка равной интенсивности называется равномерно распределенной нагрузкой, а непостоянной интенсивности – неравномерно распределенной нагрузкой. Сплошной считается такая нагрузка, точки приложения которой непрерывно заполняют всю данную площадь (отрезок).

Моменты сил бывают изгибающими и крутящими. Изгибающий момент характеризуется искривлением оси деформируемого объекта под воздействием нагрузок. Момент кручения характеризуется относительным поворотом поперечных сечений деформируемого объекта по длине под влиянием моментов, действующих в плоскости этих сечений.

Статическая нагрузка – это нагрузка, значение, направление и место приложения которой изменяется столь незначительно, что при расчете конструкции их принимают не зависящим от времени и поэтому пренебрегают влиянием вил инерции, обусловленных такой нагрузкой (собственный вес конструкции, снеговая нагрузка и т.п.).

Постоянная статическая нагрузка – такая, которая при расчете данной конструкции принимается неизменной по значению, направлению действия и месту приложения.

Подвижная нагрузка – такая, место приложения и направление действия которой могут изменяться в процессе эксплуатации. При этом в зависимости от скорости перемещения этой нагрузки она может быть принята в качестве временной статической или динамической.

Временные подвижные статические нагрузки – это такие, которые действуют как статические на конструкцию в течение времени меньшем, чем «жизнь» самой конструкции.

Динамическая нагрузка – нагрузка, характеризующаяся быстрым изменением во времени ее значения, направления или точки приложения. К динамическим нагрузкам можно отнести: нагрузки, передающиеся ударно-тяговыми устройствами вагонов, давление ветра, нагрузки, зависящие от состояния рельсового пути, формы поверхности катания колес, а также нагрузки, возникающие в результате колебательного движения обрессоренных частей вагона.

Продольные нагрузки действуют в направлении продольной оси конструкции, вызывая напряжения растяжения-сжатия. Поперечные (боковые) – это такие нагрузки, которые действуют перпендикулярно продольной оси в горизонтальной плоскости; они вызывают напряжения среза. Вертикальные нагрузки действуют перпендикулярно продольной оси в вертикальной плоскости; они также вызывают напряжения среза. Самоуравновешивающиеся нагрузки – это симметричные нагрузки, действующие на конструкцию (давление сыпучего груза на кузов, давление жидкости в котле цистерны и т.п.).

Представленные выше нагрузки действуют на вагон и его элементы в различных сочетаниях по величине и направлению и с различной частотой. Возможные сочетания этих нагрузок в зависимости от их величины и повторяемости следующие:

1) постоянные, состоящие из тары вагона и усилий, вызванных технологическими причинами (прессовой или горячей посадкой, натяжениями при сборке и сварке и т.п.);

2) нормальные эксплуатационные, состоящие из постоянных нагрузок, полезной нагрузки и часто повторяющихся комбинаций динамических нагрузок;

3) максимальные эксплуатационные, состоящие также из постоянных нагрузок, наибольшей полезной нагрузки и наиболее невыгодных, редко встречающихся комбинаций динамических нагрузок;

4) нагрузки, возникающие в процессе обслуживания вагона, его загрузки, выгрузки, ремонта, зависящие от способа проведения этих работ. Нагрузки этой группы, так же как и нагрузки второй и третьей групп, сочетаются с постоянными нагрузками первой группы.

Величина тары вагонов различных конструкций, применяемых на отечественных железных дорогах приведена в справочной литературе (например, альбом-справочник «Грузовые железнодорожные вагоны колеи 1520 мм»). Данные по оценке нагрузок технологического характера (например, от горячей и прессовой посадок при формировании колесных пар,) имеются с специальной литературе, связанной с расчетом на прочность элементов вагонов. Напряжения от сварки и сборки, от усадки в литье при остывании и т.п. обычно не учитываются при расчетах вагонов на прочность, так как в процессе проектирования и изготовления вагонов предусматриваются конструктивные и технологические меры для максимального снижения этих напряжений.

Нормальные эксплуатационные нагрузки наиболее полно отражают длительные условия работы вагона. К большому числу факторов, обуславливающих эти нагрузки, относятся разнообразные состояния отдельных участков пути, по которым движется вагон, различные скорости движения и характер их изменения, зависящие от плана и профиля пути, а также типа локомотива; тип, конструкция и состояние самого вагона (особенно его ходовых частей, рессорного подвешивания и ударно-тяговых устройств), расположение вагона в поезде, род перевозимого груза и ряд других. При этом род перевозимого груза (объемный вес, конфигурация) влияет не только на характер его распределения в вагоне и величину полезной нагрузки, но и на величину динамических нагрузок, связанных с колебаниями на рессорном подвешивании, так как эти динамические нагрузки зависят от величины массы и моментов инерции обрессоренных частей вагона. При этом под нормативными нагрузками понимаются наибольшие нагрузки, отвечающие нормальным условиям эксплуатации конструкций.

В практике вагоностроения максимальные эксплуатационные нагрузки принимаются за основной вид расчетных нагрузок и ведут расчет на прочность от действия их наиболее невыгодного возможного сочетания. При этом из-за того, что совместное действие максимальных нагрузок возможно чрезвычайно редко, обычно в расчетах вагонов эти нагрузки рассматриваются приложенными статически. Величина и значение этих нагрузок приведены в «Нормах расчета механической части на прочность грузовых вагонов колеи 1520 мм». При этом под расчетными нагрузками понимаются наибольшие нагрузки на конструкцию, определяемые с учетом возможных отклонений от заданных условий их нормальной эксплуатации. Их определяют с учетом коэффициента запаса прочности/ устойчивости (коэффициента «незнания»).

Механическое напряжение – мера внутренних сил, возникающих в теле (в элементах сооружений и машин) под влиянием внешних воздействий (нагрузок, температуры и пр.). Напряженное состояние тела характеризуется совокупностью всех векторов механического напряжения для всевозможных его частей. Единица измерения механического напряжения – паскаль (Па).

Деформация – изменение формы или размеров тела (либо части тела) под воздействием внешних сил, при нагревании или охлаждении, изменении влажности и других воздействиях, вызывающих изменение относительно положения частиц тела. В твердых телах различают упругую деформацию (исчезающую после устранения воздействия, вызвавшего деформацию) и пластическую (остающуюся после удаления нагрузки). Простейшими видами деформаций являются растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.