2.2.3.2.Вагоны

Пионером вагоностроения в России стал Александровский завод [2.3]. Первые его товарные вагоны были четырехосными тележечными. Грузоподъемность крытого вагона составляла 8,2 т, тара - 7,2 т; длина кузова по раме - 7990 мм, высота внутри - 1785 мм. Строились и четырехосные платформы грузоподъемностью 10 т при таре 4 т. Для Петербурго-Варшавской железной дороги вагоны закупались за границей. Это были двухосные вагоны с центральной винтовой стяжкой и с упругими буферами.

В начале 60-х годов выпуск вагонов в России осуществляли петербургские заводы - Александровский механический и Лейхтенбергский. С 1863 года, кроме Александровского завода, Ковровских мастерских Московско-Нижегородской дороги и мастерских Юго-Западных железных дорог, стали строить вагоны машиностроительные заводы Виллиамса и Бухтеева (с 1865 года), Бремме и Левестама (с 1866 года), Кулешова (с 1869 года), Комиссаровская техническая школа (с 1870 года) в Москве; завод братьев Струве, впоследствии Коломенским завод (с 1863 года); завод Лильпоп и Рау в Варшаве (с 1870 года); Мальцевский завод в Радице, близ Брянска (с 1870 года); завод Шарле и Циппена, в последующем Русско-Балтийский (с 1870 года) и завод Глостера в Риге (с 1871 года); Сампсоньевский завод (с 1871 года), завод Струбинского (с 1873 года), Путиловский завод (с 1874 года) в Петербурге; Сормовский завод (с 1872 года) [2.3].

Сравнение отечественных четырехосных вагонов с двухосными, европейского типа, показало, что на то время двухосные вагоны были лучше. Они имели коэффициент тары (отношение грузоподъемности к собственному весу) 0,79, а у четырехосного – он составлял 0,95. Поэтому за стандарт в нашей стране в дальнейшем были приняты двухосные товарные вагоны.

В начале в России было большое разнообразие в конструкциях и габаритах вагонов. Это усложняло их эксплуатацию. Для унификации вагонного парка в 1875 году было принято решение строить вагоны одинакового размера, грузоподъемности и тары. За стандарт были приняты вагоны грузоподъемность 10 т; тарой тормозного вагона 6,7 т, нетормозного - 6,2 т и с внутренние размерами кузова: длина 6400 мм и ширина 2743 мм; Эти вагоны стали называть "нормальными". Кроме крытых товарных вагонов, платформ и полувагонов в эти годы заводы и мастерские начали выпуск вагонов специального назначения: для перевозки крупного рогатого скота (1860), живой рыбы с водяными резервуарами (1869), пожарные вагоны с оборудованием и обозами для перевозки воды (1870), железные вагоны для особо опасных грузов (1872), вагоны-бани (1874), вагоны-ледники (1895), платформы для перевозки баллонов с газом (1900) и др.

Выпуск вагонов довели в среднем до 6714 штук в год.

В 1892 году в законодательном порядке были установлены единые типы "нормальных" крытых товарных вагонов (рис. 2.9) и платформ грузоподъемностью 12,5 т.

Рис.2.9. Схема нормального крытого товарного вагона

Дальнейшее развитие получила и вагоностроительная промышленность. В 1895-1899 годы в стране возник ряд специализированных вагоностроительных заводов: Мытищинский и Тверской в центре страны, вагоностроительное общество "Феникс" и общество "Двигатель" в Прибалтийском крае, Николаевский и Киевский заводы на юге, Усть-Катавский на Урале, "Товарищество петербургских вагоностроительных заводов" в Петербурге. Большое количество вагонов выпускалось Брянским, Коломенским, Путиловским и Сормовским заводами. В 1898 году постройкой вагонов занимались железнодорожные мастерские. Они выпустили 21 818 товарных и 865 пассажирских вагонов. В 1899 году построено 25 880 товарных вагонов и 934 пассажирских. Импорт вагонов почти прекратился. Так, в 1889 году было ввезено только 135, а в 1890 - 185 вагонов. С 1910 года постройкой вагонов занимались 19 заводов, выпустивших 36 525 (1915 год) товарных и 2251 (1912 год) пассажирских вагонов.

В 1883 году инженер А.К. Константинов создал буксу с механической смазывающей щеткой (рис. 2.10). Аналогичная конструкция появилась позднее у англичан; они назвали ее "польстером" (англ. upholstey, мебельная обивка – устройство в буксе для подачи смазки к шейке оси в буксах вагонов).

Рис. 2.10. Польстер: 1-каркас, 2-щетка, 3-фитили, 4-пружина

В 1911 году были усилены рессоры и ходовые части у двухосных товарных вагонов; их грузоподъемность была увеличена до 16,5 т.

Для перевозок людей нормальный крытый вагон утеплялся. Эти вагоны получили название теплушек.

Конструкция отечественного нормального типа товарного двухосного вагона была хорошо отработана и для того времени была совершенной. Однако со временем становились очевидными преимущества большегрузных четырехосных вагонов. Поэтому в период 1895-1915 годов были построены такие вагоны 15 различных типов. Больше всего строилось полувагонов, цистерн и крытых вагонов. Поперечник кузова большегрузного крытого вагона принимался такими же, как и у нормального вагона, а длина варьировалась от 11,6 до 14,0 м.

В 1908 году в вагонах стали использовать рамы с хребтовыми балками. Они в дальнейшем получили самое широкое распространение. В связи с этим грузоподъемность вагонов была повышена с 25-30 до 37,5 - 50 т. Такие вагоны устанавливались на двухосные тележки.

Первая большегрузная цистерна (25 т) была построена в нашей стране в 1895 году, а три года спустя стали строить цистерны грузоподъемностью 33 т.

До 1917 года почти весь грузовой парк составляли двухосные вагоны. Их число составляло: в 1880 году - 109 550, в 1890 - 141 898, в 1900 - 260 157 и в 1917 году - 568 989 штук.

Первые пассажирские вагоны (как и товарные) были построены на Александровском заводе. Это были четырехосные вагоны, на двух двухосных тележках с центральной ручной сцепкой. Деревянный кузов длиной 17 м, высотой (внутри) 2 м покоился на деревянной раме со швеллерами, усиленными шпренгелями. Вес таких вагонов составлял 22 т. Вагоны III класса имели сквозной проход, по бокам которого располагались жесткие скамейки; всего на 90 мест для сидения. Вагоны II класса – такие же по размерам и конструкции, но имели мягкие (пружинные) диваны и были рассчитаны на 52 места для сидения. Вагоны I класса имели 14 мягких диванов на 28 мест для сидения или на 14 мест для лежания.

В 1850 году на том же Александровском заводе были построены два вагона длиной по 25 м, весом 45 т на двух четырехосных тележках. Эти комфортабельные служебные вагоны имели сухое отопление, вентиляторы и уборные. В том же году завод приступил к строительству почтовых, багажных и арестантских вагонов.

Пассажирские вагоны, которые мы закупали в Германии и Франции. Они были в отличие от отечественных вагонов трехосными, длиной 9-10 м, с деревянным кузовом, без отапливаемых уборных. Входные двери у них располагались на боковых стенах с обеих сторон и отворялись наружу. Вес таких вагонов составлял 9-11 т.

В ходе эксплуатации вагонов отечественной и иностранной конструкций в России были разработаны требования к пассажирским вагонам. Они касались кузовов, оконных рам, входных дверей, отопления, освещения, вентиляции и уборных. В результате, начиная с 1868 года, при очередных ремонтах предписывалось у всех вагонов переоборудовать отопление и уборные.

Еще раньше, в 1865 году, на Александровском заводе инженер К.И. Рехневский впервые оборудовал пассажирские вагоны тележками с двойным рессорным подвешиванием на листовых рессорах в центральной ступени. Этим он обеспечивал вагонам более плавный ход. Такими же тележками были оборудованы впоследствии многие вагоны Николаевской железной дороги.

В 1865-1880 годах в нашей стране были созданы различные конструкции пассажирских вагонов (двух- и трехосные, с деревянными рамами и кузовами). В отличие от зарубежных вагонов входные двери у них устраивались со стороны крытых тамбуров. В вагонах начали использовать водяное отопление в мягких и печное, – в жестких вагонах. Ковровские мастерские в 1866 году первыми изготовили вагон с паровым отоплением. Все пассажирские вагоны оборудовались уборными, использовалась вытяжная вентиляция и газовое освещение.

В 1877 году был создан жесткий четырехосный вагон с деревянной рамой. Его эксплуатация оказалась удачной; поэтому в дальнейшем такие вагоны получили большое распространение.

С 1896 года Ковровские мастерские стали использовать в вагонах металлические рамы. Стандарт вагонов изменился: их внутренняя высота кузова стала 2,65 м, наружная ширина 3 м, а длина – 18 м.

В 1887 году впервые на юго-западных железных дорогах было применено электрическое освещением напряжением 15 В; привод генератора осуществлялся от колесной пары; емкость аккумуляторной батареи составляла 75 - 180 А/час.

Для перевозок переселенцев в Сибирь были созданы вагоны сибирского типа. В начале это были двухосные вагоны длиной 12 м на 40 мест, затем четырехосные - на двух тележках длиной 20 м на 81 мест. Было изготовлено несколько четырехосных двухэтажных вагонов IV класса на 106 сидячих мест.

Интересной была конструкция 1910 года четырехосного вагона I класса Владикавказской железной дороги. Вагон имел стальной раскосно-стоечный каркас, нижняя часть которого до окон была обшита продольными железными листами, а верхняя – обычным кровельным железом. Тележки имели штампованные рамы с тройным подвешиванием на спиральных и листовых рессорах. Это были первые попытки создания вагонов с цельнонесущим кузовом.

В целом с 1895 по 1917 года были разработаны пассажирские вагоны, которые на долгие годы вперед определили направление отечественного вагоностроения.

Возможность увеличения веса поездов и мощностей паровозов в нашей стране долгое время ограничивалась особенностями сцепных приборов. В начале во многих странах использовалась центральная однобуферная ручная сцепка. Ее главный недостаток заключался в том, что при сцеплении необходимо было вручную манипулировать серьгой. Часто это для сцепщика заканчивалось трагически. Поэтому в народе они получили эпитет "человекоубийцы".

Под давлением рабочих организаций, требующих улучшения условий труда на железных дорогах сначала в США, а затем и в других странах были предприняты огромные усилия по переводу подвижного состава на автоматическое сцепление. Начало этому послужило изобретение в 1868 году американцем Эли Дженнем (1831-1912) железнодорожной автосцепки. В 1884 году съезд вагоностроителей и в 1893 году Правительство США приняли решение о переводе всех грузовых вагонов на автосцепку.

На отечественных железных дорогах вопрос о применении автосцепки на подвижном составе впервые обсуждался на XX совещательном съезде представителей служб тяги и движения в 1898 году. Тогда и был объявлен Международный конкурс на проект автоматической сцепки. Однако состоялся он в России только в 1904 году, а практическое решение этой задачи задержалось до 1935 года, когда появились отечественные вагоны с автосцепкой. Решение для железных дорог Европы и Азии по использованию автосцепки принял в 1918 году только что организованный Международный союз железных дорог.

Период с конца XIX и начала ХХ века можно с полным основанием отнести ко времени бурного развития сцепок железнодорожного подвижного состава. Появилось более 100 вариантов американской автосцепки Э. Дженнея (стандартный тип D, Sharon, Pitt, Simplex, Janney X, Gould, Major, Symington, Penn, Tower, Climax и др.), автосцепки: ирландца П.Виллисона, француза Ш. Буаро, немцев И. Шарфенберга и Р. Белея, итальянца Дж. Павиа-Казалиса, русских А.Богданова, И. Касталана, В. Шашкова, Ю. Мирошниченко, И. Новикова, А. Пухова, В. Голованова, С. Дзятко, австрийца Й. Кюртесси, японца Я. Шибота и др. Из всего многообразия предложений проверку временем выдержали автосцепки Дженнея, советский вариант СА-3 автосцепки Виллисона и автосцепка Шарфенберга. Сейчас автосцепка Дженнея применяется в Канаде, Мексике, Японии, Китае, на дорогах Южной Америки, Австралии, Южной Африки, Индии, Новой Зеландии и на Филиппинах. СА-3 - на российском и постсоветском железнодорожном пространстве, а жесткая автосцепка Шарфенберга - на подвижном составе небольшой длины и на городском транспорте.

Развитие сцепок шло в направлении создания автоматического сцепления объединенными тягово-сцепными устройствами центрального нежесткого типа с высокой частотой сцепления-расцепления. В каждой стране были сформулированы свои требования, которым должны были удовлетворять сцепки. Так, например, в СССР они были следующими:

- сцепление должно происходить автоматически при любом соприкосновения вагонов;

- расцепление должно происходить безопасно для человека ручным приводом одного вагона, расположенным сбоку;

- после разведения вагонов сцепки должны быть автоматически готовы к новому сцеплению;

- при специальной установке расцепного привода любое соприкосновение вагонов не должно приводить к их автоматическому сцеплению;

- автоматическое сцепление должно происходить в кривых радиусом не менее 135 м;

- автоматическое сцепление должно происходить при вертикальной несоосности вагонов до 125 мм;

- конструкция автосцепки должна быть простой, по возможности без болтов, шарниров, пружин и работать долго без смены частей, безотказно при любой погоде (дождь, снег, лед, пыль) и иметь минимальное число обработанных деталей;

- автосцепка не должна допускать несанкционированного расцепления вагонов;

- расчетное ударное воздействие на автосцепку 80 т;

- автосцепка должна сцепляться с винтовой стяжкой с помощью простейших приспособлений.

На отечественных железных дорогах автосцепка с 1933 года используется на всех вагонах грузового и пассажирского парков [2.3].

В первой половине XIX века на подвижном составе отечественных железных дорог использовались ручные тормоза. Увеличение весов и скоростей движения поездов требовало совершенствовать тормозные устройства.

Первый патент на воздушный неавтоматический тормоз был получен русским инженером Мартином в 1859 году, а в 1872 году инженеры Путиловского завода Матвеев и Сазонов сконструировали самодействующий механический тормоз. Тормозные передачи вагонов были объединены между собой и паровозом в одну систему; при разрыве поезда тормоза приводились в действие автоматически.

Несмотря на то, что наши изобретатели предлагали свои конструкции воздушных тормозов, на вагонах использовались тормоза американской системы Вестингауза.

Вопрос об автоматических тормозах товарных поездов возник в 1897 году, а в следующем году на Николаевской железной дороге были проведены сравнительные испытания тормозов нашего инженера О.О. Липковского и фирмы Вестингауз. Длительные испытания показали преимущества тормоза Липковского. Поэтому уже с 1898 года он стал использоваться на французских железных дорогах и в 1900 году получил на Всемирной выставке в Париже две золотые медали.

К концу XIX века в России были разработаны не только новые конструкции тормозов, но также создана теория тормозных процессов. В 1878 году была опубликована работа профессора Н. П. Петрова "О непрерывных тормозных системах" - первое теоретическое исследование в области трения элементов тормозов рельсовых экипажей. Этот труд стал классическим. Он был переведен на многие иностранные языки и не потерял своего значения до настоящего времени.

В 1880 году в России раньше, чем в любой другой стране, были созданы инструкции по осмотру, испытанию, приемке и сдаче поездных тормозов.

В 90-х годах инженером Л. М. Леви были проведены большие исследования по усовершенствованию тормозных рычажных передач и определению силы нажатия тормозной колодки.

В 1913 года в Томске была опубликована работа инженера С. П. Гоммели о тормозных колодках. Он предложил автоматически регулировать рычажную передачу с учетом износа тормозных колодок и дал рекомендации по уменьшению влияния износа тормозных колодок на режимы торможения. Это - первая работа в области автоматического регулирования тормозных устройств [2.26].

В 1900 году А. А. Холодковский и В. И. Воронянский получили патенты на две системы воздушных автоматических тормозов, а в 1901 году - на кран машиниста. В 1909 году машинист Ф. П. Казанцев (депо Челкар Ташкентской железной дороги) изобрел двухпроводный воздушный тормоз для пассажирских поездов. Несмотря на вполне удовлетворительные результаты испытаний, тормоз системы Казанцева до революции не получил признания. По-прежнему пассажирские вагоны оборудовались автоматическими тормозами Вестингауза, товарные же вагоны имели исключительно ручные тормоза.