история техники Кологривая

пряжения высоковольтной магистрали, по которой осуществляется электроснабжение устройств отопления, до напряжения, необходимого для освещения, вентиляции и кондиционирования. Такая система централизованного электроснабжения существует в Европе и Японии и там, где железные дороги электрифицированы по разным системам тока.

Рис. 7.7. Пассажирский вагон ТВ3 2009 г. выпуска

На железных дорогах мира находится в обращении более 5 млн. грузовых вагонов. Конструкция современного грузового вагона совершенствовалась в течение длительного периода (рис. 7.8, 7.9).

Совершенствование грузовых вагонов происходило по нескольким направлениям: повышение грузоподъемности, приспособление конструкций вагонов к перевозкам различных видов грузов, включая создание лучших условий для погрузочно-разгрузочных работ, оснащение вагонов средствами механизации и автоматизации.

Рис. 7.8. Крытый вагон массой 60 тонн

71

таких вагонов, также снижается благодаря тому, что межвагонных промежутков становится меньше. Все это вместе взятое приводит к снижению расхода топлива. Следует назвать ещё ряд преимуществ четырехосных вагонов, например сокращение времени на расформирование и формирование поездов, на взвешивание вагонов и оформление документов и т. д.

Были попытки создания трехосных вагонов, но эти вагоны не получили распространения.

Постоянно проводимые работы по усилению железнодорожного пути позволили к началу XX в. усилить и дополнительную нагрузку на ось до 17 т, а к 40-м гг. – до 20 т. Грузоподъемность четырехосного вагона при массе тары 20–22 т возросла до 60 т.

В СССР создание шестиосных вагонов относится к 1955 г., однако они не получили распространения в основном из-за сложности конструкции трехосной тележки.

В 1969 г. были созданы восьмиосная цистерна и полувагон грузоподъемностью 120–130 т (рис. 7.10). Общая масса такого вагона составляла около 180 т. Цистерна такой грузоподъемности вмещает столько бензина, что его достаточно для заправки 4 тыс. легковых автомобилей.

Наибольшая грузоподъемность вагонов достигнута в США: средняя грузоподъемность одного вагона приближается к 80 т, в бывшем СССР – примерно к 65 т.

Рис. 7.10. Восьмиосная цистерна

73

Для снижения массы тары вагонов используют новые материалы. Всё льшее применение находят алюминиевые сплавы. В США и ряде стран Западной Европы вагоны используют для перевозки угля, зерна, нефтепродуктов, масса тары которых снижена на 4–5 т за счет использования подобных сплавов. В вагонах, строящихся в нашей стране, для этих целей

также используют алюминиевые сплавы.

Сейчас создаются вагоны, у которых некоторые детали даже делают из стекловолокна.

Первые грузовые вагоны были универсальными. Для грузов, боящихся атмосферных осадков, предназначались крытые вагоны, для других грузов – платформы (рис. 7.11, 7.12). Однако при эксплуатационной работе были выявлены преимущества вагонов, специализированных для перевозки отдельных грузов. Процесс насыщения вагонного парка специализированным подвижным составом продолжается в течение всего периода существования железных дорог. Специализированный вагон позволяет вместить больше груза.

Например, для перевозки автомобилей созданы двухъярусные платформы, вмещающие значительно больше автомобилей, чем обычный ва-

гон (рис. 7.13, 7.14).

Для легких, но объемных грузов созданы вагоны с увеличенным объемом кузовов. Объем котла цистерны для перевозки бензина намного больше, чем объем цистерны для перевозки сырой нефти.

Рис. 7.11. Специализированный крытый вагон

74

сохранность грузов. Для ценных хрупких грузов, которые боятся резких ударов, налажен выпуск вагонов с мощными амортизирующими устройствами (подвижная хребтовая балка), которые гасят удары, неизбежно возникающие при движении поезда и маневровых передвижениях на станциях.

Множество специализированных вагонов задействовано для перевозки наливных грузов, количество видов таких грузов постоянно растёт. Сначала это была сырая нефть, затем появились многочисленные продукты её переработки и различные химические грузы. В специализированных цистернах перевозится много пищевых продуктов – молоко, живая рыба, растительное масло, спирт.

Особый вид подвижного состава для перевозки более тяжелых грузов представляют транспортеры. Это 8-, 12- и 16-осные вагоны, позволяющие перевозить грузы массой до 500 т (рис. 7.16, 7.17, 7.18).

Доля специализированных вагонов в ряде стран достигает 80–90 % вагонного парка.

Рис. 7.16. 8-осный транспортёр, модель 14-6045

76

Первые тормоза рельсового транспорта в XVIII в. (еще до того, как он стал железнодорожным) были ручными. В действие они приводились тормозильщиками. Грузовые вагончики с деревянными колесами были тогда малы, двигались с использованием конной тяги, а для эффективного торможения достаточно было прижать к полотну дороги, сбоку от рельсового пути, заостренный железный брус, укрепленный на вагонной раме. Другой вариант тормозного устройства тех времен – рычаг, вручную прижимаемый к колесу вагона; в отпущенном состоянии он подвешивался на цепи к кузову.

По такому же принципу приводились в действие и первые тормоза пассажирских поездов с паровой тягой. Однако именно применение силы пара дало толчок к быстрому развитию тормозной техники в XIX в. Новые условия работы (поезд, а не отдельные вагоны) потребовали, прежде всего, чтобы при разрыве или другом случайном разъединении поезда его тормоза автоматически срабатывали и вызывали остановку разъединившихся частей. Именно этого главного свойства, получившего название автоматичности действия, не могли обеспечить ручные тормоза. Кроме того, каждый ручной тормоз требовал отдельного управления, в единую (непрерывную) систему они не связывались. Поэтому значительным шагом вперед явилось создание в середине XIX в. нескольких систем тормозов, которые были уже и автоматическими, и непрерывными. Один из таких тормозов приводился в действие энергией больших спиральных пружин на торцовых стенках вагонов. Специальные тормозильщики заводили эти пружины на станции отправления, а для торможения машинист тянул за веревку, привязанную к каждой пружине вдоль всего поезда. Тормоза срабатывали быстро и через систему рычагов – тормозную рычажную передачу – прижимали колодки к ободам колес.

Имелись и другие конструкции механических тормозов, наряду с ними совершенствовали и ручные. Однако они были громоздки, требовали большой численности обслуживающего персонала, да к тому же длина поезда ограничивалась физическими возможностями машиниста и прочностью веревки.

К середине XIX в. появились новые тормозные системы, приспособленные к работе в более длинных поездах. Вначале это был паровой тормоз Стефенсона, передающий давление пара от небольшого парового цилиндра через рычажную передачу на тормозные колодки и колеса(1833 г.). Затем почти одновременно была создана конструкция тормоза, основанная на использовании действия разреженного (вакуумные) или сжатого (пневматические) воздуха.

78

Пневматический тормоз, предложенный в 1869 г. известным английским изобретателем и промышленником Дж. Вестингаузом, не обладал вначале столь важным и уже заложенным ранее в механических тормозных системах свойством автоматичности действия. Однако он был настолько удачен принципиально и конструктивно, что к началу XX в. нашел широкое применение на многих железных дорогах. Представим себе небольшой воздушный насос, установленный сбоку паровоза и приводимый в действие паром. Насос качает воздух в находящийся там же резервуар, а из этого резервуара по всему поезду проходит труба воздухораспределителя с гибкими соединительными рукавами на концах каждого вагона. Получается непрерывная тормозная система, в которую входят: чугунные цилиндры с уплотненными поршнями – на вагонах и трехходовой кран – на паровозе. Машинист, управляя этим краном, пропускает сжатый воздух из резервуара через воздухопровод в тормозные цилиндры. При перемещении поршней тормозных цилиндров штоки через рычажную передачу прижимают к колесам тормозные колодки. Тем же краном воздух из тормозного цилиндра и воздухопровода выпускается в атмосферу, и отпуск тормозов совершается. Отсоединяя воздухопровод не только от резервуара, но и от атмосферы, машинист регулирует количество сжатого воздуха, а следовательно, и соответствующее тормозное усилие.

Для отдельно взятого вагона или паровоза такой тормоз подходил как нельзя лучше, но в поездах он грозил полным отказом в самые опасные моменты – при разрыве поезда, разъединении тормозных рукавов, поломке тормоза и т. п. Поэтому его заменил автоматический пневматический тормоз Вестингауза. Следует, однако, заметить, что и сегодня тормоза, работающие по такой схеме, широко используются на локомотивах и подвижном составе железных дорог – это так называемый вспомогательный тормоз.

Первый пневматический тормоз (середина XIX в.) представлял собой тормозную систему (которой были оснащены уже железнодорожные поезда), включающую: компрессорную и насосную установки для питания тормозов сжатым воздухом и управления ими; механическую часть в виде тормозной рычажной передачи и тормозных колодок; воздухопровод с тормозными цилиндрами и арматурой, а также важнейшим прибором, непосредственно осуществляющим торможение – воздухораспределителем. Сегодня под словом «тормоз» во многом подразумевается именно тип применяемого воздухораспределителя. Появилось и новое устройство управления пневматическими тормозами – кран машиниста, заменивший первоначальный простой трехходовой кран (рис. 7.19).

79