Моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства

(51) 61 1/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, для связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями,в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны, имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова, при этом кузов представляет собой алюминиевую монококовую конструкцию, в качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов предусмотрены алюминиевые профили и алюминиевые листы, пол кузова разделяет моторный вагон на обитаемую и техническую части, последняя из которых предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой, а на крыше размещены воздухозаборник тяговой установки, климатическая установка и токоприемник для контактной сети. Технический результат - повышение скоростного режима за счет одновременного снижения аэродинамического сопротивления, снижения массы вагона,возможности более эффективного распределения и размещения подвагонного оборудования, а также за счет повышения эффективности восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий.(72) ГАПАНОВИЧ Валентин АлександровичШИЛКИН Виталий ПетровичКОЧЕРГИН Виктор ВасильевичМАНГЛЕР РюдигерЛИПП Андреас(73) ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИСИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна(54) МОТОРНЫЙ ВАГОН ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(57) Полезная модель может быть использована для формирования высокоскоростных пассажирских железнодорожных составов. Новым является то, что в предлагаемом моторном вагоне каждая моторная тележка содержит две моторные колесные пары,каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем, 740 Полезная модель относится к рельсовому транспорту и может быть использована для формирования пассажирских составов высокоскоростного железнодорожного транспорта. Вся история развития железнодорожного транспорта связана со стремлением к повышению рабочих скоростей движения поездов, обеспечению минимального времени нахождения в пути,увеличению использования провозной способности магистралей и повышению комфортабельности пассажиров. Высокоскоростной наземный транспорт в современном понятии - это железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение поездов со скоростью более 200 км/ч. Из уровня техники известен рельсовый моторный вагон для перевозки пассажиров с, по меньшей мере, одним кузовом, боковые стенки которого имеют окна, а также входные участки с дверьми,причем кузов вагона имеет корытообразную форму, в которой к днищу кузова примыкают боковые стенки решетчатой конструкции, образованные из стоек боковых стенок, нижних продольных балок и верхних продольных поясов, причем верхние продольные пояса двусторонне опираются посредством соединительных балок, а стойки боковых стенок соединены с нижними продольными балками и верхними продольными поясами с обеспечением жесткости на изгиб и служат несущими 2 элементами для укрепленных на них окон и элементов боковой облицовки, при этом на входном участке предусмотрены вертикальные дверные стойки, которые также соединены с нижними продольными балками и верхними продольными поясами и, по меньшей мере, охватывают закрываемое дверьми входное отверстие (см.2162804 С 2 от 10.02.2001). Однако конструкция известного устройства не позволяет развивать значительные скорости из-за неэффективной компоновки тягового оборудования,большого аэродинамического сопротивления,большого крена при прохождении кривых и больших удельных нагрузок на каждую ось. Наиболее близкими аналогами можно считать известные из уровня техники моторный вагон высокоскоростного поезда Сокол.-250 или моторный вагон высокоскоростного электропоезда-500 железных дорог Италии, каждый из которых содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны, моторные тележки с продольно расположенными тяговыми двигателями,а также установленный на крыше токоприемник. Недостатком прототипов, как и в предыдущем случае, является неэффективная компоновка тягового оборудования, большое аэродинамическое сопротивление, большой крен при прохождении кривых и большие удельные нагрузки на каждую ось. Задачей предлагаемой полезной модели является создание моторного вагона,позволяющего использовать его в составе высокоскоростных пассажирских железнодорожных транспортных 2 средств, способных развивать скорость не менее 300 км/ч. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемой полезной модели,заключается в возможности повышения скоростного режима железнодорожного транспортного средства за счет одновременного снижения массы вагона,снижения аэродинамического сопротивления, более эффективного распределения и размещения подвагонного оборудования, а также за счет повышения эффективности восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий. Указанный технический результат достигается за счет того, что моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства содержит кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны и моторные тележки с тяговыми двигателями. Новым является то, что каждая моторная тележка содержит две моторные колесные пары,каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем,расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, для связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями, в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны,имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова, при этом кузов представляет собой алюминиевую монококовую конструкцию, в качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов предусмотрены алюминиевые профили и алюминиевые листы, пол кузова разделяет моторный вагон на обитаемую и техническую части,последняя из которых предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой, а на крыше размещены воздухозаборник тяговой установки,климатическая установка и токоприемник для контактной сети. Предлагаемый вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства предназначен для эксплуатации на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм, при этом предусмотрена активная система наклона кузова с гидравлическим приводом. Двери выполнены автоматическими,наружными,прислонносдвижного типа. В качестве тяговых могут быть установлены асинхронные тяговые двигатели,например,четырехполюсные асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором,бескорпусным статором и принудительным воздушным охлаждением. Выполнение кузова монококовым позволяет увеличить его жесткость, повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий, а выбор в качестве основного материала для изготовления вагона алюминия позволяет значительно снизить массу вагона. Выполнение моторных тележек с двумя моторными колесными парами, каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем,расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, а также осуществление связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором посредством зубчатой муфты с дуговыми зубьями,позволяет значительно повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий, что, в совокупности с применением асинхронных тяговых двигателей, ведет к повышению скоростного режима, увеличению мощности при сокращении потерь, увеличению К.П.Д. и более эффективному распределению и компоновке тягового оборудования, т.е. снижению нагрузки на оси. Наличие защитных аэродинамических юбок позволяет надежно защищать подвагонное оборудование и менять его компоновку наиболее оптимальным образом, а также ведет к уменьшению аэродинамического сопротивления, что ведет к повышению скоростного режима. Наличие жертвенных зон позволяет повысить безопасность вагона и пассажиров в аварийных ситуациях, что диктуется возросшими скоростями движения. Далее предлагаемая полезная модель будет раскрыта более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых изображена принципиальная схема предлагаемого вагона. Описываемый в рамках данной заявки вагон будет использован в составе высокоскоростного пассажирского железнодорожного транспортного средства с шириной колеи 1520 мм, для удобства использования и обслуживания которого предполагается, что все вагоны будут иметь унифицированное исполнение в соответствии с типом вагона. Моторный вагон 1 электропоезда содержит кузов с окнами 2 и дверями 3 с каждой боковой стороны. В качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов используются алюминиевые профили по технологии непрерывного литья и алюминиевые листы. Кузов представляет собой легкую алюминиевую монококовую конструкцию с применением крупногабаритных прессованных профилей. Кузов в области боковых стенок, крыши и торцевых стенок в основном представляет собой наружную оболочку полностью оборудованного вагона и полностью защищен от коррозии. Боковые стенки с вертикальными стойками оконных проемов изготавливаются в виде заключенных между слоями наружной и внутренней обшивки сотовых конструкций с усиливающими элементами, крыша - из полых конструкций с встроенными проемами для воздуховодов системы кондиционирования воздуха. Монококовая конструкция, помимо простоты изготовления и надежности, позволяет увеличить жесткость кузова,повысить эффективность восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий. Алюминиевые материалы позволяют значительно облегчить сборочные и ремонтные процессы,уменьшают массу вагона высокоскоростного железнодорожного транспортного средства и полностью исключают его коррозию. Пол кузова разделяет головной вагон на обитаемую и техническую части. Техническая часть предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой 4. Для изготовления настила пола использованы полые экструдированные профили, укладываемые на продольные балки. С нижней стороны настила имеются направляющие, к которым крепятся модульные блоки подкузовного оборудования. Аэродинамическая юбка 4 защищает подвагонное оборудование и позволяет менять его компоновку наиболее оптимальным образом. Помимо этого, упомянутая юбка 4 способствует значительному уменьшению аэродинамического сопротивления, что ведет к повышению скоростного режима. Для повышения способности восприятия ударных нагрузок при столкновении в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны, имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова. Эти части при аварийных соударениях вагонов, начиная деформироваться,гасят значительную часть энергии удара, что повышает безопасность пассажиров во время удара. Наличие жертвенных зон обусловлено требованиями техники безопасности и технического регламента О безопасности инфраструктуры и подвижного состава высокоскоростного железнодорожного транспорта. С целью компенсации центробежной силы при большой скорости движения в кривых предусмотрено устройство, наклоняющее кузов вагона внутрь кривой при помощи гидравлической системы. Иными словами, оно действует как дополнительное возвышение наружного рельса. Процесс наклона кузова включается автоматически, при этом максимальный угол отклонения от вертикали составляет 8. Таким образом, за счет активной системы наклона при сохранении прежнего уровня безопасности движения и плавности хода можно значительно увеличить скорость прохождения кривых и,следовательно, повысить маршрутную скорость поездов. Чтобы предотвратить отрывы расположенного на крыше токоприемника 5 от контактного провода,опирание его выполнено так, что наклон кузова не влияет на положение токоприемника 5. В зависимости от условий эксплуатации, модели моторного вагона и типа контактной сети на предлагаемом вагоне высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может быть установлен токоприемник для контактной сети переменного или постоянного тока. Исходя из вышеперечисленных условий на предлагаемом вагоне высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может быть размещен тяговый трансформатор или же тяговый преобразователь. Помимо механизма наклона, тележки оснащены системой активного в поперечном направлении рессорного подвешивания. Эта система обеспечивает центрирование положения кузова относительно тележек даже при прохождении кривых с высоким поперечным ускорением, что повышает уровень комфорта для пассажиров. Для этого на каждой тележке установлены два расположенных по диагонали пневматических цилиндра, перемещающих кузов в поперечном направлении. Сжатый воздух подается в цилиндры посредством пневмораспределителей с пропорциональным управлением, контролируемых микропроцессором системы наклона соответствующей тележки. Активное рессорное подвешивание функционирует во всем диапазоне скоростей независимо от системы наклона кузова. Для уменьшения аэродинамического сопротивления, а также для повышения уровня комфорта двери 3 выполнены автоматическими,наружными, прислонно-сдвижного типа. На крыше, помимо токоприемника 5, размещены воздухозаборник 6 тяговой установки и климатическая установка 7, установленные в аэродинамических корпусах. Моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства опирается на две моторные тележки 8. Каждая моторная тележка 8 содержит две моторные колесные пары. Каждая моторная колесная пара содержит ось,одноступенчатый осевой редуктор,два напрессованных на ось колеса, каждое из которых имеет на дисковой части два тормозных диска и два буксовых узла, каждый из которых оснащается температурным датчиком. Каждая моторная колесная пара связана с одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем,расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки. Для связи упомянутого редуктора с тяговым двигателем предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями. Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность передачи крутящего момента за счет повышения К.П.Д. зубчатой передачи и уменьшения потерь на трение. В качестве тяговых двигателей могут быть использованы асинхронные двигатели, например,четырехполюсные асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором,бескорпусным статором и принудительным воздушным охлаждением, что позволит повысить К.П.Д. и мощность тягового привода и снизить его потери. Таким образом, предлагаемые конструкция и компоновка заявляемого моторного вагона позволяют использовать его в составах высокоскоростных пассажирских железнодорожных транспортных средств за счет одновременного снижения аэродинамического сопротивления,снижения массы вагона, возможности более эффективного распределения и размещения подвагонного оборудования, а также за счет повышения эффективности восприятия и передачи тяговых и тормозных усилий. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Моторный вагон высокоскоростного железнодорожного транспортного средства,содержащий кузов с окнами и дверями с каждой боковой стороны и моторные тележки с тяговыми двигателями, отличающийся тем, что каждая моторная тележка содержит две моторные колесные пары,каждая из которых оснащена одноступенчатым осевым редуктором и тяговым двигателем,расположенным перпендикулярно продольной оси моторной тележки, для связи тягового двигателя с одноступенчатым осевым редуктором предусмотрена зубчатая муфта с дуговыми зубьями, в каждой концевой части кузова в районе тамбура предусмотрены жертвенные зоны,имеющие пониженную прочность по сравнению с основной частью кузова, при этом кузов представляет собой алюминиевую монококовую конструкцию, в качестве несущих и соединенных с кузовом конструкционных элементов предусмотрены алюминиевые профили и алюминиевые листы, пол кузова разделяет моторный вагон на обитаемую и техническую части,последняя из которых предназначена для размещения подвагонного оборудования и закрыта с боков аэродинамической защитной юбкой, а на крыше размещены воздухозаборник тяговой установки,климатическая установка и токоприемник для контактной сети. 2. Вагон по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена его эксплуатация на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм. 3. Вагон по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена активная система наклона кузова с гидравлическим приводом. 4. Вагон по п.1, отличающийся тем, что двери выполнены автоматическими,наружными,прислонно-сдвижного типа. 5. Вагон по п.1, отличающийся тем, что тяговые двигатели являются асинхронными тяговыми. 6. Вагон по п.5, отличающийся тем, что асинхронные двигатели являются четырехполюсными асинхронными двигателями трехфазного тока с короткозамкнутым ротором,бескорпусным статором и принудительным воздушным охлаждением.