книги из ГПНТБ / Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах

Рис. 1. Крыша, воздуховоды и защитные кожухи, выполненные из стекло­ пластика, на вагонах электропоездов железных дорог Японии

10

Рис. 3. Автомотриса с головной частью и куполом, выполненными из стеклопластика в процессе монтажа (Франция)

И

Рис. 4. Несущий каркас панорамного купола крыши автомотрисы, выпол­ ненный из стеклопластика

В вагоностроении Японии широко распространено использование стеклопластиков с сокращенным наименованием FRP. Их применяют для изготовления многих деталей и элементов конструкций подвиж­ ного состава. В зависимости от содержания связующего они подраз­ деляются по японскому стандарту на 7 классов: FRP-1, FRP-2, FRP-3 и т. д. В табл. 4 приведена краткая характеристика стеклопластиков этих марок.

Лобовые стены и кабины управления дизельного и электроподвиж­ ного состава. На некоторых зарубежных железных дорогах и метропо­ литенах эксплуатируются электро- и дизельные поезда с головными вагонами, у которых торцовые стены выполнены из стеклопластиков. Средние части кузовов этих вагонов построены из стали или алюми­ ниевых сплавов. Такие вагоны производят в США, Японии, Англии, во Франции, в ФРГ, ЧССР.

Как правило, стеклопластиковые элементы торцовых стен головных вагонов вместе с кабиной управления монтируются на металлический

12

кузова (рис. 5). В некоторых случаях стеклопластик является наруж­ ной обшивкой и функции несущей конструкции выполняет частично. Подобное использование стеклопластика позволяет на 40—50% сни­ зить вес конструкции вагона по сравнению с металлической. Например, построенные в 1960 г. в США вагоны для метрополитена Филадельфии благодаря использованию стеклопластика имеют вес на 2,7 т меньше аналогичных конструкций вагонов с цельнометаллическим кузовом. В торцовых стенах этих вагонов применен трудно возгораемый стекло­ пластик, связующие которого содержат хлорсодержащий антипирен. Фирменное название материала хетрон.

Опыт постройки вагонов смешанной конструкции в США оказался удачным. В 1963 г. была построена серия из 270 вагонов, имеющих торцовые стены из стеклопластика, сопряженные со стальной частью кузова, выполненной из нержавеющей стали. Эксплуатация этих вагонов также подтвердила целесообразность сочетания стеклопласти­ ка с металлом в конструкции кузова вагона (рис. 6). Вагоны подоб­ ной конструкции строят и в других странах. В ФРГ построены и эксп­ луатируются с 1968 г. вагоны метрополитена во Франкфурте, имею­ щие лобовые стены и большое количество других деталей внутренней облицовки из стеклопластика марки лекувал. Этим достигнуто значи­ тельное снижение веса тары вагона.

13

В Чехословакии на заводе «Татра» в 1963 г. построено несколько' электросекций типа ТЗ, которые имеют передние и задние стенки ку­ зова из стеклопластика.

Отмечается, что в случаях сложной, обтекаемой формы торцовых стен стоимость изготовления и монтажа их из стеклопластика ниже металлических. При этом подчеркивается, что стеклопластик не под­ вергается ни атмосферной, ни электрической коррозии, не требует ок­ раски в течение 10—12 лет и менее подвержен деформациям от удар­ ных нагрузок. Одновременно обращается внимание на некоторую сложность сопряжения стальных элементов конструкции с элементами из стеклопластика из-за различных коэффициентов теплового расши­ рения, затрудняющих создание надежных соединений этих материалов. Для повышения долговечности их рекомендуется элементы конструк­ ции из стеклопластика соединять с металлическими элементами конст­ рукции кузова клееболтовым способом с заполнением швов клеящей мастикой. Заклепочные соединения применять не рекомендуется. Вместе с тем считается, что по простоте придания лобовым стенам головных вагонов сложной, обтекаемой формы этот материал является незаменимым.

В США для высокоскоростных (до 240 км/ч) поездов «Метролайнер» на магистрали Нью-Йорк—Вашингтон построены вагоны длиной 25,9 мг шириной 3,2 м, весом тары 33,5 т. Торцовые стены головных вагонов этих поездов выполняются из стеклопластика и имеют обтекаемую' форму. Остальная часть кузова этих вагонов выполнена из нержавею­ щей стали. Первая партия таких вагонов находится в эксплуатации- с 1967 г. [131.

Вследствие хороших звуко- и виброгасящих свойств стеклопласти­ ков применение их для изготовления кабин управления, кроме сни­ жения веса и уменьшения расходов на монтаж и эксплуатацию, дает возможность улучшить условия труда локомотивных бригад. Одно­ временно повышается стойкость кабин к ударным воздействиям.

С 1971 г. в пригородных поездах Неаполя эксплуатируется 70 головных вагонов трехвагонных электропоездов вместимостью 292 человека. Кабины управления их выполнены сборными из стекло­ пластика [И]. Эти вагоны рассчитаны для скоростей 90 км/ч.

В США в последние годы серийно выпускаются вагоны электро­ поездов с пластмассовыми торцовыми стенами. Вагоны этих электро­ поездов имеют среднюю часть кузова из стали, а передние и задние торцовые стены — из стеклопластика толщиной 3 мм. Стоимость их ниже, чем вагонов, построенных целиком из металла.

На участке порт Офорити—Трэне Гудзон железных дорог США эксплуатируются пригородные электропоезда, кузова вагонов кото­ рых изготовлены из алюминиевого сплава, а лобовые части с кабинами управления — из стеклопластика.

В Японии вагоны некоторых серий электропоездов дальнего сле­ дования также выполняются с торцовыми стенами из стеклопластиков толщиной до 5 мм, а в местах усиления конструкции — до 8 мм. На рис. 7 показана торцовая часть с кабиной управления головного вагона поезда Новая Токайдо, выполненная из стеклопластика.

4

личным агрессивным средам. Использование их для полов и стен, выполненных за одно целое в единой конструкции санузлов, позволяет обеспечить надежную изоляцию сопрягающихся металлических эле­ ментов кузова вагона, особенно пола, от проникновения воды и агрес­ сивных жидкостей, предохраняя тем самым металл в этих местах от коррозионного разрушения. Металлическая обшивка пола сануз­ лов обычных цельнометаллических вагонов из-за увлажнения и после­ дующей коррозии нередко требует замены через 4—8 лет эксплуата­ ции, в то время как срок службы кузова рассчитан на 40—50 лет.

Кабины санузлов могут быть и сборными из нескольких элементов, которые при монтаже в вагоне соединяют с сопрягающимися элемен­ тами конструкции кузова клееболтовым способом. Например, в Япо­ нии при строительстве вагонов электропоездов кабины санузлов уста­ навливают в готовом виде через крышевые люки (рис. 9). Толщина стен кабин из стеклопластика на основе полиэфирных смол в вагона^,

виде целых блоков, установлены в каждом вагоне электропоездов даль­ него следования на линии Осака—Хаката [10] и в вагонах серии 581, работающих на постоянном и переменном токе [91].

В 1968—1969 гг. в США построены 620 вагонов новой конструкции для электропоездов пригородных линий Нью-Йорка. Санузлы в этих вагонах снабжены туалетным оборудованием авиационного типа, выполненным из стеклопластика. Они имеют горячее и холодное водо­

15

снабжение и систему химической обработки фекальных сбросов с ре­ циркуляцией смывных вод [12]. В Голландии, Швеции серийно вы­ пускаются и устанавливаются в вагонах стеклопластиковые поддоны в туалетных помещениях [5]. В Англии, на заводе по производству подвижного состава в Дерби, начиная с 1963 г., санузлы вагонов так­ же изготовляют из стеклопластика. Их выполняют в виде четырех крупногабаритных элементов, собираемых в блок перед установкой и монтажом в пассажирских вагонах I и II классов восьмивагонных поездов.

В ФРГ, начиная с 1963 г., при строительстве пассажирских ваго­ нов также применяют для полов, стен и потолков санузлов стекло­ пластик. При этом кабины монтируются из нескольких крупных, предварительно изготовленных элементов.

Широко распространено применение стеклопластиков для отделки и облицовки стен вагонных санузлов обычной конструкции, а также для поддонов и полов.

Водяные резервуары. Резервуары для холодной воды из стекло­ пластиков в системе водоснабжения пассажирских вагонов широко применяют на железных дорогах ФРГ, Франции, ГДР, Италии, Гол­ ландии, Швейцарии, Швеции, Англии [5, 14] и др.

Использование стеклопластика в данном случае диктуется сооб­ ражениями не только снижения веса, но и увеличения срока службы водяных баков, так как стальные быстро выходят из строя вследствие коррозии. Кроме того, оказалось, что баки из стеклопластика в слу-

16

нов выполнены также трехслойной конструкции типа «сэндвич» с пенопластовым заполнителем и стекло-

пластиковыми оболочками [5]. Большое распространение стеклопласти­ ковых дверей в зарубежном вагоностроении объясняется, помимо ука­ занных преимуществ, еще и меньшей трудоемкостью их изготовления.

Разные элементы и детали внутреннего оборудования. В пасса­ жирских вагонах зарубежных железных дорог в больших количест­ вах изготовляют и применяют оконные рамы и наличники, выполнен­ ные из стеклопластиков. В отличие от обычных деревянных, чрезвы­ чайно восприимчивых к воздействию влаги стеклопластиковые окон­ ные обвязки, рамы и наличники не подвергаются гниению, сохраняют свои размеры при увлажнении и не требуют ремонта или замены в те­ чение длительного времени. Такие детали из пластика хорошо себя за­ рекомендовали за время длительной эксплуатации [5].

Из стеклопластика изготовляют также жесткие диваны в вагонах пригородных поездов, откидные полки для лежания в спальных ваго­ нах, каркасы кресел и мягких диванов [3]. В вагонах электропоездов класса 581 Японских железных дорог, например, места для сидения могут переоборудоваться в спальные. Верхние и средние полки в этих вагонах сделаны из стеклопластика трехслойной конструкции с запол­ нением промежуточного слоя бумажнослоистым пластиком на основе фенолоформальдегидной смолы, изготовленным в виде крупноячеисто­ го сотообразного пласта [3, 19].

19