Вагоны

Вагон

ВАГОНЫ для перевозки пассажиров и грузов по рельсовым путям могут быть по своему типу разделены на две группы: вагоны железнодорожные и вагоны трамвайные.

I. Вагоны железнодорожные.

Железнодорожные вагоны делятся на два главных разряда: пассажирские и товарные вагоны, из которых каждый в свою очередь состоит из множества типов, приспособленных для разных условий пассажирского транспорта и для разных специальных грузов. Первые железнодорожные вагоны были двухосными, причем для большей устойчивости колеса стали насаживать наглухо на ось. С увеличением размеров и веса вагона стали подкатывать и третью ось, что, однако, затрудняло проход вагонов в кривых частях железнодорожного пути и поэтому не получило особого развития. Гораздо рациональнее оказалось расположение вагона на четырех осях, скомбинированных в две поворотных тележки. Так как размеры и веса вагонов продолжают расти, то многие типы вагонов приходится располагать на двух трехосных тележках - таковы большие пассажирские вагоны американских и европейских дорог, достигающие 26 м длины, и товарные угольные или рудные полувагоны американских дорог, поднимающие до 110 тонн груза. Для перевозки особенно тяжелых грузов (орудий крупных калибров и больших машин) применяются особые платформы с тележками на четырех осях и более. Части вагонов, общие для всех типов, суть: кузов, рама, рессоры, буксы, оси с колесами и сцепные приборы. Кузов и рама в устаревших вагонах были деревянные, в современных тяжелых вагонах их делают из стали. Для смягчения толчков от неровностей пути необходимой принадлежностью вагонов являются рессоры, опирающиеся на осевые буксы. Размеры вагонов ограничены, во-первых, габаритом, а во-вторых, допускаемой на каждую ось нагрузкой. Предельные размеры пассажирских вагонов: длина 25—27 м, ширина 3—3,5 м, высота (кузова) 2,5—3 м, нагрузка на ось 12—14 т; товарных вагонов: длина 15 м, ширина 3,0—3,5 м, высота (кузова) 2,5—3 м. В Европе допускается нагрузка на ось 15—18 т, в Америке - 29 т.

А. Пассажирские вагоны. К пассажирским вагонам предъявляются два главных, но довольно трудно примиримых требования: минимум веса, приходящегося на одно пассажирское место, и максимум удобств для пассажиров, соответственно продолжительности пути. Если в городском и пригородном движении пассажир может примириться с тем, что ему приходится стоять, то в вагонах дальнего следования пассажиру обязательно должна быть предоставлена возможность лежать. Этим требованием определяются различия между видами пассажирских вагонов.

1) Вагоны городского сообщения (метрополитена) имеет максимальное число мест для стояния, и потому большая часть скамей располагается вдоль наружных стен, остальное пространство предназначается для стояния. Вместимость такого вагона: 70 мест для сидения, 150 - для стояния. Для возможно более быстрой посадки и высадки вагон снабжается тремя дверями в каждой продольной стенке. Вопрос о температуре здесь не имеет значения, так как метрополитен на протяжении большей части своего пути проходит под землей и не нуждается в отоплении. Вагон метрополитена строится целиком из стали, а для удешевления тоннелей стремятся сообщить вагонам меньшие поперечные размеры по сравнению с вагонами надземных железных дорог: ширина их не более 2,5 м, высота кузова не более 2,2 м; вес, приходящийся на одного пассажира (сидящего и стоящего), 0,15—0,20 т.

2) Вагоны пригородного сообщения. В них пассажир пребывает в среднем около часа, поэтому при нормальных условиях все пассажиры должны сидеть; однако при расчете ходовых частей предусматривается необходимость некоторого числа добавочных мест для стояния. В четырехосном вагоне электрифицированных пригородных участков дорог СССР имеются 108 мест для сидения и 52 места для стояния; проходы и двери рассчитаны на пропуск двух человек сразу; ширина доведена до 3,48 м, что дает возможность поместить 6 человек в поперечном ряду. Вес пригородного вагона на одно место для сидения составляет, в среднем, 0,3 т. На фиг. 1 изображен пригородный вагон американской дороги.

Пригородный вагон американской дороги

3) Вагоны местного сообщения. За границей при сравнительно коротких расстояниях и большой скорости движения вагонов местного сообщения имеют лишь жесткие скамьи или мягкие диваны без подъемных спинок. На наших железных дорогах скамьи снабжены подъемными спинками, которые образуют места второго яруса для лежания. Наш стандартный двухосный вагон местного сообщения имеет 40 мест для сидения и 30 для лежания; вес вагона на одно место для сидения 0,6 т.

4) Вагоны дальнего сообщения строятся по коридорной системе с отдельными, могущими закрываться, купе на 4 или даже на 2 человек. Здесь всем пассажирам обеспечиваются места для спанья и, кроме того, существуют купе для проводников и помещения для спальных принадлежностей. На фиг. 2 показан стандартный тип такого 4-осного вагона дальнего следования с коридором и купе.

Стандартный тип 4-осного вагона дальнего следования с коридором и купе

Вес на одно место - 1,5 тонны. В так называемых мягких вагонах пассажирам предоставляется больше места. Спальные вагоны европейских дорог в общем сходны с этими вагонами, на американских же дорогах резко отличаются от этих типов. Американский пульмановский спальный вагон представляет ряд поперечных диванов с проходом по середине, причем на каждый диван полагается по одному пассажиру. На ночь противоположные сидения раздвигаются и образуют продольную постель для одного пассажира. Другому пассажиру отводится верхняя продольная постель, которая на шарнире спускается с потолка. Сверху же спускаются занавески, которые изолируют каждое спальное место. Это изолирование представляет единственное преимущество американской системы перед европейской; в остальном она гораздо сложнее, дороже и даже менее удобна для пассажиров, особенно для верхних, которые без помощи проводников не могут спускаться со своей постели.

К парку пассажирских вагонов причисляются и другие вагоны, имеющие обращение в пассажирских поездах, как-то: багажные, почтовые, вагоны-рестораны, вагоны для арестованных и служебные вагоны разного рода.

На фиг. 3 представлен план американского вагона-ресторана:

План американского вагона-ресторана

А - столовая, В - кухня, 1 - стол, 2 - шкаф для напитков, 3 - буфет, 4 - шкаф для белья, 5 - шкаф для вещей служащих, 6 - умывальник, 7 - холодильник, 8 - ящик для провизии, 9 - плита, 10 - раковина для слива воды, 11 - раковина для мойки посуды, 12 - столы, 13 - кладовая, 14 - холодная кладовая, 15 - шкаф для хранения фруктов.

Конструкция пассажирских вагонов. Кроме безопасности и прочности от вагонов требуются: спокойный, без тряски, ход, защита от холода, хорошая вентиляция и освещение. Спокойный ход достигается применением сложной комбинации рессор и пружин. Для превращения резких толчков в плавные мало ощутимые качания рессора д. б. возможно мягче, т. е. давать возможно больший прогиб под грузом. Так как эта величина ограничивается допускаемым напряжением материала на изгиб (60—80 кг/мм2) и размерами рессоры, то для получения желаемой стрелы прогиба и надлежащей мягкости рессорного подвешивания применяют две или три группы рессор или пружин, расположенных в последовательном порядке. Примером одиночного подвешивания может служить рессора товарного вагона, прогиб которой под грузом равен 30 мм. Тележка 20-т пассажирского четырехосного вагона имеет тройную рессорную подвеску, состоящую из боковых пружин, листовых рессор и эллиптических поперечных рессор между люлечным и шкворневым брусами. Общий прогиб всего рессорного устройства в этом вагоне равен 240 мм, т. е. в 8 раз больше, чем в товарном. Большие тележечные 4- и 6-осные вагоны имеют гораздо более мягкий, плавный и бесшумный ход по сравнению с двухосными, так как благодаря большему моменту инерции масс качания тяжелых вагонов совершаются медленнее, т. е. более плавно. В тележке устраивается люлечная подвеска, дающая возможность кузову плавно качаться в поперечном направлении; наконец тележка, передающая вес вагона в одной точке (через шкворень), при восхождении переднего колеса на препятствие высотой а вследствие вращения вокруг точки касания второго колеса с рельсом поднимает кузов (допуская, что рессоры не успели прогнуться) лишь на величину а/2, т. е. уменьшает вдвое толчки от тележки к кузову без воздействия рессор. Четырехосный тележечный вагон гораздо плавнее и свободнее проходит кривые, ибо тележка, вращающаяся на шкворне, имеет базу всего в 2,5 м вместо 8—9 м базы двухосных вагонов. Наконец тележки, соединяясь с кузовом лишь в двух точках (шкворнях), гораздо меньше передают шум вагона и гул движения внутрь вагона.

Кузов вагона состоит в большинстве случаев из деревянного остова, обшитого с внутренней и наружной стороны тонкими досками с прокладкой из теплоизолирующих материалов (пробки, войлока). Кузов опирается на сильную металлическую раму, передающую вес на колеса и воспринимающую все внешние толчки и усилия. Такая конструкция опасна при сходах с рельс и крушениях, так как в этих случаях сильная рама одного вагона разрушает деревянный кузов соседнего; поэтому 20 лет тому назад в Америке и сравнительно недавно в Европе стали строить кузов пассажирских вагонов из стали. Такая конструкция утяжеляет вагон, но значительно повышает безопасность движения, т. к. металлический вагон не разбивается в куски, а получает лишь местные деформации, хотя иногда и весьма значительные. Наши дороги также приступают к введению вагонов с металлическим кузовом (на первых порах - для электрифицированного пригородного движения). На фиг. 4 представлен стальной кузов американского пассажирского вагона, по типу которого строят и наш.

Стальной кузов американского пассажирского вагона

Окна наших вагонов, в отличие от заграничных, снабжаются двойными рамами для предупреждения сильного обмерзания окна и порчи вагонов при оттаивании их. Оконные рамы в заграничных вагонах ставят металлические, у нас - деревянные.

Освещение вагонов бывает свечное, газовое и электрическое. Свечное освещение, несмотря на свою примитивность и недостаточность, оказывается наиболее дорогим. Наиболее дешевым является газовое освещение, при котором применяется весьма теплотворный нефтяной светильный газ, нагнетаемый под давлением 7 atm в реципиенты под вагонами. Через особый регулятор, понижающий давление до 1—1,5 м водяного столба, газ подводится к горелкам с сетчатыми колпачками, дающими силу света до 50—70 свечей. Присутствие под вагонами нескольких реципиентов сжатого газа представляет известную опасность пожара при крушениях; поэтому, в связи с некоторыми другими недостатками, газовое освещение вытесняется электрическим, при котором энергия получается от генератора постоянного тока, вращаемого ремнем от вагонной оси. Непременной частью электрического освещения является аккумуляторная батарея, заряжаемая тем же генератором и дающая ток для освещения во время стоянок и на малых скоростях движения. Один агрегат, состоящий из генератора и батареи, достаточен для освещения 10 вагонов, поэтому лишь 1/7—1/10 часть вагонов снабжается генераторами. Расход энергии на освещение поезда совершенно незаметен, тем не менее стоимость электрического освещения довольно высока благодаря значительным затратам на первоначальное оборудование и высоким расходам по содержанию оборудования, особенно батареи.

Отопление. Простейшим прибором для отопления служит чугунная печь. Удобства его - простота и дешевизна оборудования; недостатками этого отопления являются крайняя неравномерность температуры в вагоне, особенно при наличии перегородок, негигиеничность и опасность в пожарном отношении. На европейских и американских дорогах применяется паровое отопление, причем пар берется от паровоза. Отопление состоит из сети ребристых или, лучше, гладких труб, располагаемых вдоль наружных стен вагона или под диванами, и магистральной трубы, расположенной под вагоном и питающей отопительную сеть. Эта система хорошо работает в мягком климате 3ападной Европы, но не вполне подходит к нашим суровым условиям, т. к. у нас вагоны сильно остывают в то время, когда состав находится без паровоза. Поэтому у нас вагоны отапливаются паром не от паровоза, а от специальных вагонов-паровиков. По такой системе производится у нас отопление пригородных поездов. Для дальнего же беспересадочного сообщения, при котором поезда комбинируются на пути из разных вагонов, каждый вагон в отдельности снабжается паровым котлом или печью водяного отопления. Особенно удобным оказалось водяное отопление по легкости ухода и малому расходу топлива. Расположение труб при водяном отоплении то же, что и при паровом; циркуляция воды в сети обеспечивается разницей удельных весов горячей (прямой) и охлажденной (обратной) воды в трубах.

Вентиляция. От вентиляции пассажирских вагонов требуется, чтобы содержание углекислоты в воздухе составляло не более 1 : 10000. Вентиляция осуществляется установкой на крыше вагонов вентиляторов в виде вытяжных труб с такими наконечниками, которые под влиянием ветра или движения поезда обеспечивали бы достаточное высасывающее действие. На фиг. 5 показан такой вентилятор, которым оборудовано большинство наших пассажирских вагонов.

Вентилятор, которым оборудовано большинство наших пассажирских вагонов

Для достаточной вентиляции необходим 10—15-кратный обмен воздуха в час. В наших вагонах предусмотрена только вытяжная вентиляция, так как предполагается, что, благодаря неплотности стенок вагона и частому открыванию дверей, будет подводиться достаточное количество свежего воздуха. В 3ападной Европе и особенно в Америке, кроме вытяжных устройств, в общем не отличающихся от наших, предусматривается еще впуск свежего воздуха особыми каналами. Одно из таких устройств показано на фиг. 6.

Впуск свежего воздуха в вагон особыми каналами

Воздух, засасываемый раструбом 1, опускается по трубе 2 в пространство 3, откуда через отверстия 4 входит внутрь вагона. Устройство должно допускать регулирование вентиляции соответственно переменным условиям службы вагона (жара, холод, ветер, различная скорость, различное число пассажиров).

Б. Товарные вагоны. Группа товарных вагонов обнимает целый ряд типов; главные из них: крытые вагоны, платформы, полувагоны, цистерны и изотермические вагоны.

1) Крытые вагоны являются основным, универсальным типом вагонов и служат у нас для перевозки всевозможных грузов, в отличие от европейских и американских железных дорог, где такие массовые грузы, как уголь, руда, кокс, перевозятся всегда в специальных вагонах. Эта универсальность дает значительно лучшее по сравнению с заграницей использование вагонов, т. е. более высокий суточный пробег при общем меньшем порожнем пробеге. Крытые вагоны составляют 70% общего состава наших товарных вагонов и представляют собой поставленные на железную раму ящики, стенки и крыша которых составлены из деревянной обшивки, толщиной от 20 до 35 мм. В боковых стенках имеется по одной задвижной двери и по два люка, расположенных в верхней части стенок. Обшивка крыши покрыта кровельным железом или просмоленной парусиной. Пол настилается из досок толщиной 50 мм.

Товарный вагон должен: 1) быть прочным, 2) быть настолько плотным, чтобы не давать потери груза, погруженного насыпью, 3) иметь возможно меньшее отношение тары (веса порожнего вагона) к весу груза, 4) обеспечивать груз от похищения и, наконец, 5) давать возможно больший вес на погонную единицу пути. Большая часть нашего крытого вагонного парка состоит из вагонов «нормального типа», спроектированного в 1892 году для подъемной силы 12,5 т (750 пудов), затем повышенной до 16,5 т (1000 пудов) без существенного усиления основных его частей. Этот тип вагонов удовлетворяет третьему и четвертому условию, но не удовлетворяет первому, второму и пятому. При проектировании нового товарного вагона особое внимание было обращено на усиление его и на замену, где это возможно, деревянных частей металлическими. Наиболее серьезным является вопрос о числе осей, т. е. о выборе между европейскими и американскими системами. Европейский крытый вагоны - двухосный, невысокой подъемной силы (15—20 т), но большого объема (около 2,5—3 м3 на тонну подъемной силы); он, следовательно, приспособлен для легкого и громоздкого груза. В Америке же применяется четырехосный вагон большой подъемной силы (40—50 т), но малого объема (около 1,75—2 м3 на тонну), приспособленный для массового тяжелого груза (фиг. 7).

В Америке применяется четырехосный вагон большой подъемной силы (40—50 т), но малого объема, приспособленный для массового тяжелого груза

Большегрузный вагон обладает следующими техническими преимуществами: а) число вагонов в поезде уменьшается в 2—3 раза, вследствие чего набегание вагонов друг на друга значительно меньше; благодаря этому стяжные приборы испытывают меньшие усилия, и, следовательно, поезд легче и безопаснее обслуживается паровозом; б) длина поезда уменьшается на 30%, что облегчает его обслуживание на станциях и сокращает на 30% расходы по постройке станционных путей; в) большегрузный вагон при одинаковой с малогрузным вагоном подъемной силе и прочности имеет меньший вес (отношение тары к подъемной силе в американском вагоне составляет 0,45—0,50, а в европейском - 0,55—0,60); г) поезд из большегрузных вагонов имеет на 5% меньшее сопротивление движению, чем поезд той же грузоподъемности из малогрузных вагонов.

С точки зрения эксплуатации надо отметить следующие преимущества большегрузных вагонов: а) маневры сокращаются и ускоряются в 2—3 раза, так как в 2—3 раза уменьшается в поезде число вагонов; б) число документов, выписываемых на поезд, также уменьшается, что сокращает конторский труд; в) облегчается надзор за сохранностью груза.

Большегрузные вагоны имеют большое значение для дальнейшего развития нашего железнодорожного хозяйства, как показывает следующий расчет. Предельным числом вагонов в поезде надо считать 75, и, следовательно, наибольшим возможным весом поезда при двухосных вагонах надо считать около 1500 т; при большегрузных же вагонах вес поезда может быть, как показывает опыт дорог США, свыше 3000—4000 т. Предельная пропускная способность однопутной линии - 16 пар. Поэтому при малогрузных вагонах на линиях, где густота движения достигла 16 пар, необходимо строить вторые пути, покилометровую стоимость которых надо считать около 60000 р. При введении большегрузных вагонов с сильными сцепными приборами эта необходимость отсрочивается на много лет, а увеличение пропускной способности достигается развитием станционных путей, что обходится в несколько раз дешевле, чем постройка второго пути.

Однако, несмотря на такие очевидные преимущества большегрузных вагонов, введение их встречает большие затруднения, во-первых, вследствие неприспособленности наших заводов к их изготовлению, во-вторых, вследствие некоторых неудобств при погрузке и выгрузке, а главным образом вследствие неприспособленности наших элеваторов и портовых устройств к таким большим вагонам. В нашем государственном хозяйстве отправители и получатели являются настолько крупными организациями, что накопление грузов в 40—50 т не должно представлять особенных трудностей. Тем не менее необходимо считаться с тем обстоятельством, что в течение переходного периода использование большегрузных вагонов будет недостаточно полно и неизбежны будут поэтому разные тарифные льготы, чтобы приохотить клиентуру к новым вагонам.

Большегрузный вагон спроектирован универсальным, на стальном остове, с достаточно прочными рамой и обшивкой для погрузки и перевозки таких грузов, как уголь, чугун, соль и т. п. Стальной остов вагона имеет вид фермы с раскосами, работающими на растяжение. В каждой боковой стенке имеется одна дверь, но для облегчения нагрузки и выгрузки предполагается строить также вагоны с двумя дверями в каждой боковой стенке. Рама вагона приспособлена для постановки центрального автоматического сцепного прибора и состоит из двух хребтовых балок, воспринимающих все продольные усилия. Для передачи усилий от боковых буферов предусмотрены весьма сильные буферные брусья. Сцепной прибор - несквозной, с винтовой «объединенной» стяжкой, который в будущем, без всякой переделки рамы вагона, м. б. заменен сильной автосцепкой. Вагон опирается своими шкворневыми пятниками на две тележки американского типа. Оси - типа «Д», рассчитанные для нормальной нагрузки в 18 т, что соответствует действительности, т. к. при таре вагона в 22 т и грузе в 50 т полный вес вагона составляет 72 т. Отношение тары к подъемной силе равно 0,44. Для всех типов большегрузных вагонов (угольных, платформ, цистерн и т. п.) обязательны стандартные шкворни, оси, буксы, подшипники, тормозные башмаки и тормозные колодки. Все большегрузные вагоны снабжаются автоматическим тормозом.

В виду того, что наши заводы до окончания своего переоборудования не могут перейти исключительно на производство большегрузных вагонов, они еще продолжают строить двухосные 20-т вагоны, представляющие улучшенный и усиленный тип нашего нормального вагона, и имеющие следующую характеристику: тара тормозного вагона 12 т, нетормозного - 9,4 т; отношение тары к подъемной силе 0,47—0,56; объем на тонну подъемной силы 2,27 м3.

2) Платформы. Следующей по своему количественному значению в нашем парке является вагон-платформа; она используется главным образом для перевозки леса и поэтому должна проектироваться применительно к перевозке такого груза. Громоздкость лесных грузов заставила даже при двухосном вагоне увеличить длину платформы с 6,4 до 9 м, чтобы лучше использовать подъемную силу платформы. Т. к. на платформах кроме лесных грузов перевозятся еще сыпучие грузы, то платформа имеет борта высотой 0,23 м. Однако эти борта имеют столь малую высоту, что при погрузке такого сравнительно, тяжелого груза, как уголь, на платформе нельзя поместить больше 10 т угля, т. е. можно использовать всего 0,6 подъемной силы. Особенность перевозок: с севера на юг (в Донецкий бассейн) - леса, который можно перевозить только на платформах, а с юга на север - угля, который с полным использованием можно перевозить лишь в крытых или специальных вагонах, поставили на очередь вопрос о приспособлении платформы к перевозке угля. Для этого необходимо бортам платформы дать такую высоту, которая позволяла бы грузить уголь до полной подъемной силы платформы. Однако это представляет довольно трудную конструктивную задачу, а главное - увеличивает мертвый вес (тару) вагона на 0,5—1,0 т. В конструктивном отношении платформа представляет собой вагон без кузова; к полу приделаны откидывающиеся борта, и кроме того в полу имеются гнезда для установки временных стоек, служащих для упора и увязки такого громоздкого материала, как лес, хлопок, сено, пакля и т. п. Отношение тары к подъемной силе для платформ, вследствие большей их длины, такое же, как и в крытых вагонах.

3) Полувагоны. Перевозить в крытых вагонах такой массовый груз, как каменный уголь, неудобно, т. к. механическая погрузка и выгрузка для крытого вагона затруднены; поэтому во многих случаях уголь выгоднее перевозить в специальных открытых (без крыши) вагонах, называемых полувагонами. В полувагоне легко устроить саморазгрузочные приспособления, и кроме того вследствие меньшего объема отношение тары к подъемной силе благоприятнее, чем для крытого, колеблясь в пределах 0,27—0,45. Полувагоны европейских дорог строятся двухосными, с торцевыми стенками, могущими вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей по верху полувагона. Для разгрузки употребляется приспособление, приподнимающее один конец полувагона; на другом конце торцевая стенка поворачивается, и груз высыпается через образовавшуюся щель. Американские полувагоны, отличающиеся от европейских величиной, имеют подъемную силу от 47 до 110 т и строятся трех типов: а) простой вагон без разгрузочных приспособлений, наиболее мощный и легкий, с отношением тары к подъемной силе 0,27—0,35, предназначенный для экспортного угля и разгружающийся опрокидыванием;

Вагон, разгружающийся вдоль длины

б) разгружающийся вдоль длины (Gondola Саг), изображенный на фиг. 8, и в) разгружающийся посередине (Hopper Саг), изображенный на фиг. 9.

Вагон, разгружающийся посередине

Применение второго или третьего типа зависит от рода разгрузочных устройств у получателя груза. Объем на тонну подъемной силы делается около 1 м3. Нагрузка на ось от 18 до 26 т; нагрузка на погонный метр от 5 до 9 тонн. Для перевозки руды применяются вагоны такого же типа, но более короткие и менее емкие вследствие большого удельного веса груза. В этих вагонах объем на 1 т подъемной силы - около 0,38 м3, а нагрузка на погонный метр доходит до 13 т.

4) Вагоны-цистерны. Для перевозки жидких грузов применяются вагоны-цистерны, состоящие из горизонтального цилиндрического котла, расположенного на двухосной или четырехосной раме. В зависимости от перевозимых грузов цистерны можно разделить на три группы: 1) цистерны с малыми котлами - для тяжелых жидкостей (кислот, соляных растворов), 2) обычные цистерны со сливными приборами в дне - для нефтяных грузов (нефть, мазут, смазочные масла, керосин) и 3) цистерны для легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, газолин, бензол), снабженные предохранительными клапанами и сетками, чтобы воспрепятствовать скоплению и воспламенению газов; цистерны этого рода не имеют сливных приборов и опоражниваются сифонным приспособлением через колпак. Наша большегрузная цистерна, емкостью в 50 м3, в 3,3 раза больше средней двухосной цистерны. Длина поезда из таких большегрузных цистерн в 2,2 раза меньше длины поезда той же емкости из двухосных цистерн. Отношение тары к подъемной силе в большегрузной тормозной цистерне такое же, что и в нетормозной двухосной цистерне (0,45), но при этом большегрузная цистерна гораздо прочнее. На фиг. 10 дан чертеж американской большегрузной цистерны с котлом в 37,5 м3 (10000 американских галлонов).

Чертеж американской большегрузной цистерны

При перевозке застывающих жидкостей (парафинистая нефть, растительные масла) в холодное время должны применяться при выгрузке разогревающие приспособления в виде змеевиков, по которым пропускается дар. Если же груз пробегает не очень большое расстояние, то предпочтительнее давать котлу цистерны тепловую изоляционную оболочку, чтобы груз, налитый в цистерну горячим, не застывал до прихода на место назначения.

5) Изотермические вагоны. В изотермическом вагоне для перевозки скоропортящихся грузов отношение тары к подъемной силе (считая только полезный груз) составляет 1,0 и даже 1,25, что объясняется, во-первых, особою тяжеловесностью этих вагонов благодаря устройству изоляции, а во-вторых, легковесностью грузов. Естественно, что при такой высокой таре и больших накладных расходах тариф на скоропортящиеся грузы в изотермических вагонах значительно выше, чем в обыкновенных.

При развитии каких-либо особых перевозок бывает целесообразно применять специальные вагоны. Так, существуют специальные вагоны для перевозки крупного и мелкого скота, птицы, лошадей, кокса, спирта и т. п. Необходимо упомянуть еще об одном специальном типе перевозок, - о перевозках в стандартных ящиках, устанавливаемых на приспособленные платформы; эти перевозки приобретают серьезное значение для перевозки дорогих грузов в связи с развитием автотранспорта. Этот способ, при котором товар от отправителя до получателя не подвергается ни нагрузке, ни выгрузке, т. к. ящики поднимаются целиком при помощи кранов, наиболее гарантирует сохранность и целость груза, а также скорость доставки. Кроме того, существует еще целый ряд специальных служебных вагонов, как-то: динамометрические, испытательные тормозные, измерительные путевые, теплотехнические.

В. Технические условия. На постройку вагонов всех наименований НКПС выработал специальные технические условия (812 ТУ 25). В табл. 1 приведен список наиболее важных деталей вагонов с указанием материалов, из которых они изготовляются, и технических условий, которым они должны удовлетворять.

Технические условия на материалы для постройки вагоновТехнические условия на материалы для постройки вагонов

 

II. Вагоны трамвайные.

Трамвайные вагоны предназначены для перевозки пассажиров и ручного багажа по городским и, часто, пригородным железным дорогам, приспособленным для электрической тяги. Прототипом трамвайных вагонов были вагоны с конной тягой, часть которых впоследствии была переделана на электрическую тягу.

Первый трамвайный вагон с электрической тягой был построен в 1834 г. в Америке по идее кузнеца Томаса Девенпорта. Вагон был снабжен электродвигателем, приводимым в движение батареей гальванических элементов. После этого на протяжении более чем 40 лет производились лишь отдельные, не совсем удачные попытки устройства вагонов с электрической тягой. Первый электрический трамвай, протяжением 2,45 км, был построен в Гросс-Лихтерфельде под Берлином в 1881 году; циркулировавшие вагоны, весом около 5 т, питались энергией от электрической станции. В США первый электрический трамвай был построен в 1888 г. протяжением в 19,2 км; 40 вагонов этой линии имели по 2 мотора нормальной мощности в 7 л. с. В России сооружение первого трамвая относится к 1891 г. (Киев).

Основной тип трамвайного вагона в Западной Европе и СССР - пассажирский; вагоны специального назначения: почтовые, грузовые, ремонтные платформы, снегоочистители применяются в сравнительно небольшом количестве.

Нормальные вагоны электрических трамваев подразделяются на моторные и прицепные. Размер тех и других определяется числом мест для сидения (иногда числом всех вмещаемых пассажиров). Вагоны на 16—20 мест для сидения имеют длину 7—8 м; вес их без электрического и пневматического оборудования от 6 до 7,5 т. Вагоны с числом мест свыше 20 имеют длину около 9 м и более, и вес их без оборудования от 8 до 10 т. Наиболее распространены вагоны вместимостью по числу мест для сидения в 24—26 мест. В Америке, где получили сильное распространение пригородные и междугородные электрические железные дороги, применяются преимущественно большеместные вагоны с числом мест для сидения 40 и более. Ширина вагонов снаружи варьирует в пределах 2020—2300 мм; американские большеместные вагоны имеют ширину 2500—2600 мм. Высота вагона от головки рельса 3050—3400 мм.

Помимо общих с железнодорожными вагонами частей - кузова с рамой, тележки с осями, колесами, буксами и рессорами и тягового прибора, - трамвайные вагоны имеют электрическое и тормозное оборудование, предохранительные щиты и сетки и пр. Вагоны прежних типов имели закрытый кузов и открытые по концам площадки; открытые площадки теперь выходят из употребления, и наиболее широкое распространение получил тип вагонов с закрытым кузовом и полуоткрытыми площадками (фиг. 11).

Вагон с закрытым кузовом и полуоткрытыми площадками

В последнее время начали применять вагоны с концевыми площадками закрытого типа с дверями; эти вагоны лучше предохраняют от холода и сквозняков вагоновожатого и пассажиров, находящихся на площадках. За границей существуют вагоны, имеющие одну центральную площадку по середине вагона (вагоны со средним входом), а также с площадками и посередине, и по концам вагонов. Вагоны со средним входом без концевых площадок представляют известные удобства для едущих, но при большой скученности пассажиров создаются затруднения при обмене пассажиров на стоянках; кроме того, каждая половина вагона должна быть обслуживаема особым кондуктором. Такие вагоны у нас не получили распространения и лишь несколько таких вагонов имеются в инвентаре московского трамвайного парка. В Америке ограничиваются иногда одной площадкой посередине вагона и одной на конце.

Недостаточная вентиляция закрытых вагонов, особенно в жарком климате, делает их не удовлетворяющими условиям летнего движения. Это обстоятельство вызвало применение вагонов открытого типа как моторных, так и прицепных. Такие вагоны обычно снабжаются сидениями во всю ширину вагона и сплошными подножками вдоль вагона с каждой стороны. Последнее обстоятельство служит причиной несчастных случаев с кондукторами во время сбора денег, и поэтому у нас эта конструкция вагона выходит из употребления. К более совершенному типу открытого вагона относится вагон, имеющий открытый кузов посередине и полуоткрытые площадки по концам, причем сидения располагаются в нем, как в закрытом. На фиг. 12 изображен такой 26-местный вагон тифлисского трамвая, постройки Мытищинского завода 1925/26 г.

26-местный вагон тифлисского трамвая, постройки Мытищинского завода 1925/26 г.

Существуют т. н. «обратимые» вагоны (Convertible Cars), в которых стенки могут разбираться на летнее время; вследствие технических трудностей изготовления подобных вагонов они применяются довольно редко.

Каркас, или скелет кузова, трамвайных вагонов строится в 3ападной Европе и у нас преимущественно из дерева, представляя собой систему взаимно соединенных стоек и продольных и поперечных брусьев (на фиг. 13 изображен каркас кузова прицепного вагона ленинградского трамвая).

Каркас кузова прицепного вагона ленинградского трамвая

Основные элементы каркаса выполняются из дуба, второстепенные части и половой настил - из сосны. В плоскостях продольных стенок кузова ставятся металлические шпренгеля, скрепляемые с подстенными продольными балками рамы кузова и предохраняющие кузов от расшатывания при продольной качке во время движения. Рама, составляющая нижнюю часть кузова, состоит из продольных и поперечных балок, обычно из швеллерного железа. Для придания каркасу большей прочности при меньшем весе, для повышения срока службы вагона и уменьшения опасности при пожарах в последние годы часто применяется конструкция стального каркаса. В таких случаях рама и кузов иногда соединяются в одну систему с железным остовом, причем вагонную раму заменяет обшивочный лист во всю высоту подоконной части, усиленный внизу и вверху угловым железом; к листу прикрепляются стойки из таврового железа, которые наверху переходят в дуги сообразно очертанию крыши вагона (шпангоуты). Боковые стенки соединяются поперечными балками из корытообразного железа.

Схема металлического каркаса кузова вагона постройки завода «Красный путиловец» 1926/27 г.

На фиг. 14 приведена схема металлического каркаса кузова вагона постройки завода «Красный путиловец» 1926/27 г.; здесь вагонная рама заменена подоконной фермой раскосной системы, и обшивочный лист получил меньшую толщину. На случай аварий, приходящихся главн. обр. на лобовые части вагона, площадки устраиваются так, чтобы их можно было отделять от кузова для замены поврежденных частей. Крыша в трамвайных вагонах более ранних типов обыкновенно устраивалась со световым фонарем. В более поздних конструкциях световой фонарь изъят, и крыше придается дугообразное очертание, чем упрощается самая конструкция крыши и достигаются большие удобства потолочной армировки и больший простор внутри вагона. Крыша имеет наружную обшивку из дерева; поверх обшивки накладывается толстая парусина, тщательно прокрашенная. Между крышей и потолком прокладывается пробковая изоляция; сам потолок - из дерева высокого качества или березовой фанеры, или из американского картона. Стенки кузова обшиваются листовым железом толщиной 1,5—3,2 мм в зависимости от конструкции каркаса.

Внутри трамвайные вагоны имеют изящную отделку: оконные и дверные рамы и панели - из дуба, тисса или красного дерева; сидения - из лакированных реек тех же пород дерева или мягкие (заграничные вагоны); все приборы - из белого металла или бронзы; окна, опускные или подъемные, - из зеркального или бемского стекла, причем в вагонах, предназначенных для теплого климата, иногда устраиваются также жалюзи. Скамьи располагаются или вдоль стенок вагона или поперек с числом мест 2+1, а при ширине вагона свыше 2300 мм - с числом мест 2+2, либо часть вдоль и часть поперек.

Некоторые из возможных случаев расположения сидений на одной и той же полезной площади внутри вагона

Некоторые из возможных случаев расположения сидений на одной и той же полезной площади внутри вагона приведены на фиг. 15, где I - продольные сидения (24 места), II - поперечные сидения (22 места), III - смешанный тип (24 места), IV - смешанный тип (26 мест). Размеры сидения на человека варьируют в пределах 410—500 мм. В потолке вагона располагаются вытяжные вентиляторы и осветительные плафоны с лампочками. По обеим сторонам потолка пропускается ремень от кондукторского звонка и обычно подвешиваются держалки для стоящих пассажиров; в некоторых конструкциях держалки в виде скоб из металла прикрепляются к стенкам вагона и к спинкам сидений. Устраиваемые по концам вагона площадки снабжаются приборами для управления, верхними звонками для кондуктора и ножными звонками для вагоновожатого. Площадки отделяются от средней части кузова поперечными стенками с устроенными в них задвижными дверями на роликах. В некоторых конструкциях американских вагонов с площадками закрытого типа, площадки не отделяются от остальной части кузова, что делает возможным устройство в них сидений для пассажиров. Длина площадок 1450—1800 мм, а в американских вагонах - больше. Число входных ступеней обыкновенно не более двух.

По конструкции ходовых частей трамвайные вагоны могут быть двухосные и четырехосные последние - при желании иметь возможно большую вместимость. Вагоны двухосные наиболее распространены у нас и в Западной Европе. В Америке, при большом развитии сети междугородных и пригородных электрических железных дорог, во многих городах утратилось различие между ними и собственно городскими железными дорогами, что привело к сближению типов подвижного состава и оборудования. В этих случаях применяются вагоны преимущественно большеместные, четырехосные. Московский трамвай в настоящее время также производит опыт применения четырехосных вагонов. База двухосного вагона, т. е. расстояние между осями, имеет размер 2000—3600 мм; этот размер определяется условиями прохождения по кривым участкам пути с малыми радиусами закруглений. В средних условиях размер жесткой базы, в зависимости от наименьшего радиуса R рельсовой кривой, равен R/7 или несколько больше. В городах CCCP R=16—20 м, что в средних условиях дает базу 2,3—2,85 м. Особенное значение приобретает отношение полной длины вагона (с площадками) к базе; для достижения более спокойного хода вагона это отношение д. б. ≤3,5.

В двухосных трамвайных вагонах применяются: 1) две оси с жесткой базой, или 2) две одноосные тележки типа Нюрнберга-Беккера и др. (фиг. 16), или же 3) две свободные оси для прицепных вагонов (фиг. 17).

Одноосные тележки типа Нюрнберга-Беккера

Боковины тележек обыкновенно штампуются из листового железа (10 мм); для поперечных балок, соединяющих боковины тележки, применяется преимущественно коробчатое железо. Металлическая конструкция тележки служит вместе с тем основой для укрепления моторов и компрессора тормозного оборудования.

Свободные оси для прицепных вагонов

Для поддержки кузова и для предохранения пассажиров от толчков служат подкузовные рессоры, располагаемые по ширине вагона так, чтобы поддерживать кузов вблизи его края. Для защиты пути от ударов со стороны вагона служит вторая система рессор, посредством которых тележка опирается на осевые буксы. Колеса вагонов, дисковые или спицевые, делают преимущественно из стали. В американских трамваях находят широкое применение чугунные колеса, отливаемые особым образом из чугуна высокого качества (см. Вагонные колеса). Сталь для колес должна иметь (по нашим условиям) временное сопротивление не менее 36 кг/мм2, при удлинении не менее 16%. Бандажи изготовляются из литой мартеновской стали, однородной во всей массе; сопротивление на разрыв д. б. 60—70 кг/мм2, при удлинении не менее 12%. Оси проковываются или прессуются из литой стали и обрабатываются по всей длине. Сопротивление на разрыв д. б. от 50 до 60 кг/мм2, удлинение - не менее 16%. Колесные скаты выделываются соответственно ширине колеи. В наших трамваях колея имеет ширину 1524 мм (нормальная) и 1000 мм (узкая); исключение составляет ростовский трамвай с колеей в 1435 мм. За границей ширина колеи 1435 и 1000 мм. Главнейшие размеры ходовых частей нормализованы Всесоюзным трамвайным съездом (1925 г.): диаметр оси в междуступичной части, в зависимости от нагрузки, 110 и 120 мм; то же в ступице колеса 120 и 130 мм; диаметр шейки 90 и 95 мм; длина оси (полная) 2070 мм для колеи в 1524 мм и 1685 мм для колеи в 1000 мм; наружный диаметр колес по кругу катания 850 и 880 мм; наружный диаметр колесных центров 740 мм; высота бандажа для двух переточек 70 мм; для одной переточки 55 мм; ширина бандажа 83 мм. В конструкциях вагонов более современных типов применяются колеса диаметром 760, 720 и 660 мм.

Четырехосные вагоны в большинстве случаев снабжаются двумя двухосными тележками с жесткой базой в 1600—1800 мм; база вагона 6000 мм и более. На фиг. 18 представлен четырехосный моторный вагон московского трамвая постройки Коломенского завода 1926/27 г.: число сидений 38, кузов металлический, моторы мощностью около 30 л. с.; полный вес вагона 21,2 т.

Четырехосный моторный вагон московского трамвая постройки Коломенского завода 1926/27 г.

В зависимости от характера оборудования электромоторами одна из тележек м. б. ведущей, другая - поддерживающей. Тележки имеют по отношению к кузову свободу поворота в горизонтальной плоскости, чем облегчается вписывание ходовой части вагона на кривых участках пути. В США размеры четырехосного трамвайного вагона городской сети стандартизированы Комитетом по стандартизации Американской ассоциации железных дорог. Эти размеры указаны в табл. 2:

В США размеры четырехосного трамвайного вагона городской сети стандартизированы Комитетом по стандартизации Американской ассоциации железных дорог

Переходным типом от двухосного вагона к четырехосному является тип четырехосного вагона так наз. «максимальной тяги». Это - вагон с двухмоторным оборудованием, на двух двухосных тележках с колесами различных диаметров; опоры кузова помещаются возможно ближе к ведущим осям; отношение нагрузок не более 7:3. Вагон максимальной тяги не нашел широкого распространения гл. обр. вследствие неполного использования сцепного веса вагона. В Англии применяется также конструкция трехосного трамвайного вагона с одной двухосной поворотной тележкой и другой жестко закрепленной осью. По сравнению с вагоном максимальной тяги этот тип допускает более полное использование сцепного веса.

Электрическое оборудование двухосных моторных вагонов составляют: два электромотора с зубчатой передачей на ось вагона, укрепляемые на раме тележки, два контроллера, токоприемник (дуговой или роликовый), комплект сопротивлений, предохранителей, выключателей, медных изолированных кабелей и лампочек для освещения. Моторы подвешены в пространстве, ограниченном полом кузова, колесами и мостовой, и упираются при помощи подвесных болтов с пружинами на траверсы тележки вагона. Шестерня зубчатой передачи на оси вагона заключена в железный или стальной кожух. Для осмотра моторов, шестерен и других частей в полу вагона устраиваются люки с деревянными крышками. Контроллеры прикрепляются в стоячем положении к полу площадок вагона. В последнее время за границей стал находить применение способ прикрепления моторов непосредственно к раме кузова вагона с передачей движения осям посредством кардана. Цюрихское трамвайное общество выпустило в последние годы вагон, моторы которого расположены на отдельной вспомогательной тележке, помещенной между главными осями; диаметр колес этой тележки меньше диаметра колес главных осей (фиг. 19); передача от моторов - карданная; расстояние между главными осями 5200 мм; подвеска кузова - при помощи листовых рессор.

Вагон, моторы которого расположены на отдельной вспомогательной тележке, помещенной между главными осями

Этой конструкцией, при сравнительно большом размере базы двухосного вагона, достигается возможность вписываться в кривые весьма малого радиуса.

Трамвайные вагоны снабжаются ручным и пневматическим или электрическим тормозами. Наиболее распространенный тип тормоза - с колодками, по две колодки на каждое колесо. Интересной новостью в деле устройства тормозов трамвайных вагонов является сконструированный для прицепных вагонов в Германии «щипцовый» тормоз с передачей торможения на особый диск, насаживаемый на ось вагона (фиг. 20).

«Щипцовый» тормоз с передачей торможения на особый диск, насаживаемый на ось вагона

Подобной конструкцией тормоза достигается значительное сбережение бандажей и рельсов и быстрое торможение.

К принадлежностям оборудования трамвайных вагонов относятся также тяговые и буферные приборы, предохранительные щиты для защиты движущихся частей, автоматические подвагонные сетки (как наиболее распространенный способ предохранения от тяжелых увечий) и воздушно-сифонные, клапанные или другие песочницы. Приборы для отопления вагонов пока еще не относятся к числу обязательного оборудования и потому применяются не во всех случаях.

Прицепные вагоны по принципам своего устройства в общем не отличаются от моторных, но конструкция их ходовых частей вообще более легкая, чем моторных вагонов, т. к. отсутствуют нагрузки, вызываемые двигателями. Прицепные вагоны снабжаются приборами для освещения, ручным и автоматическим тормозами и другими принадлежностями второстепенного оборудования. Прицепные вагоны употребляются в меньшем количестве, чем моторные; в инвентаре союзных трамвайных линий они составляют около 30% общего количества вагонов. Вопрос о применении прицепных вагонов решается гл. обр. с точки зрения расходов по содержанию персонала для обслуживания, организации движения (коммерческая скорость, расход энергии, длина перегонов) и веса вагонов.

По развитию трамвайного вагоностроения Америке принадлежит первое место. Уже в начале 1892 г. сеть американских трамваев и электрических железных дорог определялась в 6534 км с 8892 вагонами, а к 1897 г. протяжение сети достигло около 23000 км, а число вагонов и электрических локомотивов - 39748 единиц. В Европе развитие трамвайных сообщений шло медленнее: к 1898 г. насчитывалось 2259 км пути и 4514 вагонов. В СССР в настоящее время трамвайным сообщением пользуются 41 город. По протяжению сети и количеству вагонов первое место занимает Москва - 396,8 км одиночного пути и 991 вагон (по статистическим сведениям 1925/26 г.). За нею следуют: Ленинград - 295,4 км и 996 вагонов, Киев - 299,7 км и 302 вагона, Одесса - 226 км и 307 вагонов. Общее инвентарное число вагонов на 1925/26 год составляло 4062 единицы.

В дореволюционной России трамвайное вагоностроение не получило широкого развития: около 40% всего инвентаря ввозилось из-за границы. Значительная часть электрических трамваев России находилась в руках бельгийских концессионеров, которые были заинтересованы в заграничных вагоностроительных и электромеханических заводах и совершенно не обращались к услугам русской промышленности; этому способствовали также низкие таможенные тарифы на трамвайные вагоны. Поэтому трамвайное вагоностроение не могло развиваться так, как, например, производство вагонов для паровых железных дорог. Русские заводы начали изготовлять трамвайные вагоны лишь тогда, когда городские управы стали сами строить трамваи, и только благодаря застою в вагоностроительном деле ряд заводов приступил к изготовлению трамвайных вагонов: Брянский, Коломенский, Мытищинский, Путиловский, Петербургский вагоностроительный, Русско-Балтийский, Сормовский, Тверской, «Двигатель» и «Феникс». Все указанные заводы выпустили по 1914 год около 2400 единиц, из которых около 75% было изготовлено в период 1908—1914 гг. Выпуск трамвайных вагонов за этот период по заводам показан в табл. 3.

Выпуск трамвайных вагонов по заводам

После Октябрьской революции, по мере начавшегося восстановления трамваев, трамвайное вагоностроение получило некоторое развитие, сосредоточившись на заводах Мытищинском, Коломенском, Сормовском, «Красный путиловец» и в небольших размерах на заводе им. А. Марти в Николаеве, причем оно выполняется теми же вагоностроительными цехами, которые организованы для производства вагонов паровых железных дорог. В процессах изготовления частей для трамвайных вагонов наибольшее участие принимают мастерские: механическая, швеллерная, столярная, кузнечная, столярно-сборочная, жестяночная и малярная; меньшее - чугунолитейная, меднолитейная, деревообделочная, обойная, инструментальная и модельная. Начиная с 1925/26 г., русское трамвайное вагоностроение вырабатывает в целях нормализации новые типы вагонов, приближая их к бытовым условиям нашей страны и переходя на конструкции, допускающие массовый порядок производства.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.