Требования к габаритным размерам вагонов

Возможные размеры вагонов зависят от установленных на же­лезных дорогах габаритов. Смысл габаритных ограничений со­стоит в обеспечении безопасности работы железнодорожного транс­порта. Для этого, в частности, необходимо, чтобы исправный под­вижной состав во всех случаях не мог войти в соприкосновение с различными стационарными сооружениями, построенными вблизи железнодорожного пути, или с другим подвижным составом, рас­положенным на параллельном пути.

Габариты приближения строений и подвижного состава маги­стральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм для линий, ско­рости движения на которых не превышают 160 км/ч, установлены ГОСТ 9238—73. Для линий и участков железных дорог, на кото­рых реализуются скорости свыше 160 км/ч, эти габариты уста­навливают согласно дополнительным указаниям МПС. Габаритом подвижного состава железных дорог называют предельное попе­речное перпендикулярное оси пути очертание, в котором, не вы­ходя наружу, должен помещаться установленный на прямом го­ризонтальном пути как в порожнем, так и в нагруженном состоя­нии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые допуски и износы, за исклю­чением бокового наклонения на рессорах. Пространство (зазор) между контурами габарита приближения строений и габарита подвижного состава предназначено для компенсации возможных ^в эксплуатации смещений, колебаний и наклонений подвижного состава. Требования ГОСТ 9238—73 обязательны как при по­стройке нового подвижного состава, так и при его модернизации. ГОСТ 9238—73 предусматривает шесть габаритов (рис. 1—4) Для подвижного состава различного назначения.

Рис. 1. Габариты подвижного состава (верхние очертания):

о — габарит Т; б — габарит 1-Т

Наибольшие размеры площади поперечного сечения (рис. 1, а) имеют вагоны, эксплуатируемые на отдельных реконструирован­ных участках сети железных дорог СССР и МНР. В частности, по очертаниям основного контура этого габарита строят вагоны пригородных электропоездов, грузовые вагоны отдельных типов для магистрального и промышленного транспорта. По очертаниям, показанным штриховыми линиями (аа-^бвг; аа^, б^г; д^ и е-^жзи, рис. 1, а), вагоны этого габарита можно строить только по осо­бому разрешению МПС, а вагоны промышленного транспорта— по разрешению соответствующего ведомства, согласованному с МПС. При постройке подвижного состава по очертанию д, е его строительная ширина в интервале высот от 330 (340) до 1270 мм, считая от головки рельса, не должна быть более 3250 мм. При по­стройке вагонов по очертанию д₁е₁ их строительная ширина в ин­тервале высот от 340 (350) до 1370 мм, считая от головки рельса, не должна быть более 3600 мм. Если при расчетах соответствую­щие размеры получились менее 3250 или 3600 мм, то их принимают

за строительные.

Габарит 1-Т (рис. 1, б) предназначен для подвижного состава, допускаемого к обращению по всей сети железных дорог СССР и МНР. При этом по контуру аа₁бвг и ежк_ги подвижной состав можно строить в каждом отдельном случае только по разрешению МПС или соответствующего ведомства. Строительная ширина ва­гонов по габариту 1-Т в интервале высот от уровня головки рельса от 330 (340) до 1270 мм не должна быть более 3250 мм. Если при расчетах ширина вагона в этой зоне получится менее 3250 мм, то в качестве строительного размера принимают расчетный.

Габарит 0-Т (рис. 2, а) применяют для вагонов и локомотивов, обращающихся по всем железным дорогам СССР и МНР, а также по отдельным реконструированным линиям других стран—участ-

Рис. 2. Габариты подвижного состава (верхние очертания):

а — габарит 0-Т; б — габарит 01-Т

ниц. Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД). По классификации ОСЖД габарит 0-Т обозначают 1-ВМ. Строи­тельная ширина подвижного состава габарита 0-Т в интервале высот от 430 до 1160 мм, считая от уровня головки рельса, не должна превышать 3250 мм. Если при расчетах она получится менее 3250 мм, то в качестве строительного размера принимают расчетный.

Габарит 01-Т (рис. 2, б) предусмотрен для подвижного состава, предназначенного для эксплуатации на всех линиях железных дорог стран ОСЖД (кроме второстепенных участков). Этот габарит по классификации ОСЖД обозначают 0-ВМ. Габарит 02-Т (рис. 3, а) предусмотрен для подвижного состава, обращающегося по всем без исключения линиям железных дорог стран ОСЖД, а также железным дорогам ФРГ, Австрии, СФРЮ, Греции и евро­пейской части Турции. Габарит 03-Т (рис. 3, б) предназначен для локомотивов и вагонов, допускаемых к обращению по железным

Рис. 4. Габариты подвижного состава (нижние очертания):

а — габарит Т; б —- габарит 1-Т

дорогам всех стран Европы и Азии. Очертания этого габарита практически совпадают с общим габаритом грузовых вагонов, установленным в рамках МСЖД *.

Нижние части габаритов подвижного состава имеют несколько контуров очертаний в зависимости от предъявляемых к вагону требований по проходу путей сортировочных горок, вагонных за­медлителей и других путевых устройств. Кроме того, нижняя часть всех габаритов имеет три предельные линии: для подрессо­ренных частей кузова — сплошная линия, для подрессоренных частей тележки — штриховая линия и для неподрессоренных ча­стей — штрихпунктирная линия. На чертежах нижних очертаний габаритов Т и 1-Т размеры по вертикали, показанные в скоб­ках (рис. 4), принимают только для пассажирских вагонов, ваго­нов электропоездов и дизель-поездов (кроме почтовых, багажных и двухэтажных). На чертежах нижних очертаний габаритов 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т размеры в скобках указаны для подвижного состава железных дорог колеи 1435 мм. Углубление по линии лмн допускается только для предохранительных скоб тормозных тяг (центральная часть нижних очертаний габаритов).

* МСЖД — Международный союз железных дорог — организация, объ­единяющая железные дороги многих стран Европы, Африки и Азии.

Приведенные на рис. 4, 5 и 6 схемы определяют наиболее жесткие требования к габаритным размерам нижней части подвиж­ного состава, эксплуатируемого на железных дорогах СССР и дру­гих стран, с учетом путей механизированных сортировочных горок (при любом положении вагонных замедлителей), а также путей с устройствами для перемещения вагонов. При прочих равных условиях целесообразно проектировать подвижной состав по наи­более просторному габариту, допустимому для предполагаемой сферы обращения, так как это позволит обеспечить более выгод­ные технико-экономические характеристики вагонов.

Для проверки вписывания проектируемого вагона в габарит определяют строительное очертание подвижного состава, под ко­торым понимают поперечное перпендикулярное к пути очертание. Из этого очертания не должна выступать ни одна часть вновь по­строенного подвижного состава, стоящего в порожнем состоянии на прямом горизонтальном пути, при совмещении продольной пло-

Рис. 6. Габариты подвижного состава (нижние очертания):

а — габарит 02-Т; б — габарит 03-Т

скости симметрии экипажа с осью пути. Вертикальные размеры габарита подвижного состава поверху являются одновременно и максимальными допустимыми строительными размерами, кото­рые может иметь проектируемый вагон в ненагруженном состоя­нии. Для изотермических (рефрижераторных) вагонов, пассажир­ских вагонов и отдельных специализированных вагонов под нена-груженным понимают такое состояние, когда отсутствует не только полезная нагрузка, но и экипировочная нагрузка — топливо, вода, смазка, песок, лед и др.

Наименьшие допускаемые вертикальные строительные размеры подвижного состава по нижней части получают соответствующим увеличением вертикальных размеров габарита в связи с возмож­ным в эксплуатации понижением расположения элементов стоя­щего подвижного состава вследствие максимально допустимого износа ходовых частей и статического прогиба рессорного подве­шивания при полной расчетной нагрузке. Учитывают допустимое

снижение толщины обода колес, разрешаемое уменьшение радиуса колесного центра (для бандажных колес), износ осевой шейки и буксового подшипника (для букс скольжения), износ опорных поверхностей (балансиры, пятники, подпятники, элементы под­вески и опорные скользуны).

Величины статического прогиба в расчетах понижения порож­него (ненагруженного) подвижного состава при определении раз­меров нижней части строительного очертания принимают следую­щими: для грузовых вагонов 10 мм; для пассажирских вагонов в надбуксовом подвешивании 5 мм, в центральном 10 мм; для вагонов электропоездов и дизель-поездов в надбуксовом подвеши­вании 10 мм, в центральном 15 мм.

Для подвижного состава, в процессе эксплуатации которого возможно применение колесных пар разного диаметра по кругу катания, вертикальные размеры строительного очертания опреде­ляют в верхней части по максимальному диаметру колес, в нижней части — по минимальному. При расчете понижений подрессорен­ных узлов и элементов подвижного состава на пневмоподвешива-нии вместо статического прогиба рессор порожнего вагона и их прогиба от расчетной нагрузки учитывают возможное располо­жение экипажа при отключении пневморессор. В необходимых слу­чаях (например, для транспортеров) учитывают также собствен­ную упругую деформацию элементов несущей металлоконструк­ции подвижного состава.

Максимальные допускаемые горизонтальные строительные раз­меры подвижного состава получают уменьшением поперечных размеров габарита подвижного состава с каждой стороны на вели­чины ограничений Е₀, Е_в и Е_п — поперечных смещений при впи­сывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших до­пускаемых износов ходовых частей.

На некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса допускаемая ширина подвижного состава

2В = 2(В₀-Е), (6)

где В₀ — половина ширины габарита подвижного состава на рас­сматриваемой высоте Н; Е — одно из указанных ограничений.

Для поперечных сечений, имеющих наименьшие поперечные смещения относительно оси пути (сечения по пятникам или на­правляющим осям), допустимая строительная ширина подвижного состава

(7)

Поперечные сечения вагона, расположенные между направ­ляющими сечениями, при прохождении кривого участка пути имеют смещение внутрь кривой относительно оси пути. Поэтому соответствующее ограничение Е_в ширины строительного очерта­ния для этих сечений называют внутренним. Ограничение

(8)

Для среднего По длине сечения вагона расчетное внутреннее ограничение габарита

Е_рс = 0, 5 (s - d) + q + w + [0, 25k₂ (l² + р²) - 180] - k + a.

Поперечные сечения экипажа, расположенные снаружи на­правляющих сечений, т. е. на консольных частях конструкции, имеют в кривых относительно оси пути смещение (вынос) наружу кривой. Соответствующее ограничение Е_н строительной ширины вагона для этих сечений называют наружным. Ограничение

(9)

В приведенных формулах приняты следующие обозначения:

s — максимальная ширина колеи в кривой расчетного ра­диуса, мм;

d — максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней бандажей колесной пары, мм;

q — наибольшее возможное поперечное смещение в направ­ляющем сечении в одну сторону из центрального поло­жения рамы тележки относительно колесных пар вслед­ствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

w — наибольшее возможное поперечное смещение в направ­ляющем сечении в одну сторону из центрального поло­жения кузова относительно рамы тележки вследствие за­зоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

l — расстояние между направляющими сечениями проекти­руемого вагона (база вагона), м;

п — расстояние от рассматриваемого сечения подвижного со­става до его ближайшего направляющего сечения, м;

р — база тележки, м;

k — допускаемый выход подвижного состава, проектируемого по габаритам 01-Т, 02-Т, 03-Т и 0-Т (в нижней части), за очертание этих габаритов в кривой R = 250 м, мм; k_x — дополнительное поперечное смещение в кривой расчет­ного радиуса (R = 200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габарита 0-Т; R = 250 м для габаритов 01-Т, 02-Т, 03-Т и нижней части габарита 0-Т) тележечного подвиж­ного состава, мм;

k₂ — коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой (R = 200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габа-

рита 0-Т; R =250 м для габаритов 01-Т, 02-Т, 03-Т и нижней части габарита 0-Т);

k₃ — геометрическое смещение середины (внутрь кривой) и концов (наружу кривой) расчетного вагона при движе­нии в кривой R = 200 м, мм;

ои Р — дополнительные ограничения поперечных размеров под­вижного состава (для внутренних и наружных сечений соответственно), имеющие место только у очень длинного подвижного состава, проектируемого по габаритам 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т, и определяемые из условия вписыва­ния в кривую R = 150 м. Для подвижного состава габа­ритов Т и 1-Т ограничения а и р равны нулю.

Значения коэффициентов k, k₁, k₂ и k₃ при расчетах необхо­димо принимать по табл. 1.

1 Расчетным вагоном считают двухосный вагон длиной 24 м с направляю­

щей базой длиной 17 м (ГОСТ 9238—73).

2 Л.Д.Кузьмич

Значения ограничений аир принимают следующими. Для верхней части габарита 0-Т:

а = 0, если ln — п ²+ 0, 25р² ≤ 72;

а =0, 833 (ln — п² + 0, 25р² — 72), если ln — п² + 0, 25р² > 72;

β = О, если ln +п² — 0, 25р² ≤ 72;

β = 0, 833 (ln + п² - 0, 25р² — 72), если ln + п² — 0, 25р² > 72.

Для габаритов 01-Т, 02-Т, 03-Т и нижней части габарита 0-Т:

а = 0, если ln — п² + 0, 25р² ≤ 100;

а = 1, 333 (ln — n ² + 0, 25р² — 100), если 1п—п² + 0, 25р²> 100;

β = 0, если ln + п² — 0, 25р² ≤ 120;

β = 1, 333 (ln + п² — 0, 25р² — 120), если ln + п² — 0, 25р² > 120.

Максимальное боковое смещение предельно изношенной колес­ной пары от продольной оси пути, равное 0, 5 (s — d), рекомен­дуется принимать: 20, 5 мм для подвижного состава отечественных железных дорог колеи 1520 (1524) мм на прямом пути и 28, 5 мм в расчетной кривой; 27, 5 мм для подвижного состава зарубежных железных дорог колеи 1435 мм.

При проектировании подвижного состава по габаритам Т, 1-Т и верхней части габарита 0-Т величину 0, 5 (s — d) принимают по условиям колеи 1520(1524) мм, а при проектировании по габа­ритам 01-Т, 02-Т, 03-Т (и нижней части габарита 0-Т) — по усло­виям прохода по колее 1435 мм.

Максимальное поперечное смещение в буксовом узле и узле сочленения кузова с тележкой (q + w) рекомендовано принимать:

для колесных пар и неподвижно укрепленных на них частей — равным нулю;

для букс (с подшипниками качения) равным 1 мм;

для необрессоренной боковой рамы к указанным смещениям добавляют смещение рамы относительно корпуса буксы;

для обрессоренной рамы учитывают возможное ее смещение относительно букс по ограничительным элементам (шпинтоны, буксовые челюсти и т. д.);

для надрессорной балки смещение (q + w) слагается из пере­численных смещений и возможного поперечного смещения балки относительно рамы тележки;

для кузова подвижного состава дополнительно учитывают сме­щение в опорном узле (пятнике или скользунах), причем для эки­пажей на многоосных или сочлененных тележках суммируют все возможные соответствующие смещения.

При определении смещений (q + w) следует учитывать номи­нальный конструктивный разбег (в одну сторону) и максималь­ный (предельно допустимый) односторонний износ деталей. Для вновь проектируемых вагонов сумма (q + щ) не должна превы­шать 40 мм у грузовых вагонов и 55 мм — у пассажирских.

При проверке вписывания в габарит подвижного состава на сочлененных тележках (восьмиосные вагоны, транспортеры, чу­гуновозы-миксеры и т. п.) для определения коэффициента fe_t на­ходим величину

р² = p₀² +p₁² +p₂²+...+p_n², (10)

где р₀ — база двухосной тележки, м; р₁ р₂,..., р_п — база первой, второй,..., п- йсоединительных балок, м.

В случае различных баз тележек многоосного экипажа при определении Е₀ и Е_в учитывают величину большей базы, а при расчете Е_н — величину меньшей базы. Предельные номинальные конструктивные размеры вагона определяют уменьшением разме­ров полученного расчетом строительного очертания на величины допускаемых при изготовлении технологических отклонений.

Требования к габаритным размерам рельсового подвижного состава городского транспорта (метрополитен, трамвай) установ­лены другими нормативными документами. Эти требования к ва­гонам метро, определенные из условий обращения вагонов, имею­щих высоту от головки рельса 3, 7 м, ширину на уровне пола 2, 7 м и длину 19, 2 м, учитывают вертикальные и боковые перемещения вагонов при движении, допуски на изготовление, допустимые износы ходовых частей, смещение и износ рельсового пути, а также случай возможной поломки рессор центрального подвешивания одной тележки с одной стороны. Очертание габарита вагонов метро­политена колеи 1520 (1524) мм приведено на рис. 7. Левая сторона схемы дана с учетом установки контактного рельса. В данный контур на прямых и кривых радиусом более 200 м с возвышением наружного рельса 120 мм должен вписываться проектируемой подвижной состав с учетом указанных выше отклонений. Требо-

Рис. 9. Габариты Международного союза железных дорог (МСЖД); А -уровень верха

головки рельса:

а — грузовых вагонов; б — пассажирских вагонов

вания к габаритным размерам вагонов трамвая установлены ГОСТ 8802—69 и правилами технической эксплуатации трамваев. Габарит В подвижного состава Американской Ассоциации же­лезных дорог (AAR), объединяющей железные дороги США, Канады и Мексики, приведен на рис. 8. На рис. 9 показаны также габариты подвижного состава Международного Союза железных дорог (МСЖД).