Габариты подвижного состава

Одним из главных условий безопасности движения локомотивов, вагонов и иного подвижного состава является предупреждение возможности их соприкосновения со стационарными сооружениями, расположенными вблизи железнодорожного пути, или с подвижным составом, находящимся на соседнем пути. Поэтому стационарные сооружения должны располагаться на определенном расстоянии от железнодорожного пути, а подвижной состав иметь ограниченное поперечное очертание.

Таким образом, получаются два контура: контур, ограничивающий наименьшие допускаемые размеры приближения строений и путевых устройств к оси пути, – габарит приближения строений и контур, ограничивающий наибольшие допускаемые размеры поперечного сечения подвижного состава, – габарит подвижного состава. Второй контур располагается внутри первого, и между ними имеется пространство (зазоры), за исключением опорных поверхностей колес, где оба контура совпадают.

ГОСТ 9238–73 устанавливает следующие определения для двух рассматриваемых разновидностей габарита.

Габаритом приближения строений железных дорог называется предельное поперечное перпендикулярное оси пути очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны заходить никакие части сооружений и устройств, а также лежащие около пути материалы, запасные части и оборудование, за исключением частей устройств, предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (вагонных замедлителей и подвагонных толкателей в рабочем состоянии, контактных проводов с деталями крепления, хоботов гидравлических колонок при наборе воды и др.), при условии, что положение этих устройств во внутригабаритном пространстве увязано с частями подвижного состава, с которыми они могут соприкасаться, и что они не могут вызвать соприкосновения с другими элементами подвижного состава.

Габаритом подвижного состава железных дорог называется 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 имеющий максимальные нормируемые допуски и износы, за исключением бокового наклонения на рессорах.

Пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава обеспечивает безопасные смещения вагонов, возникающие при движении поездов.

Все смещения вагона могут быть сведены к следующим четырем группам:

а) вызываемые возможными отклонениями в состоянии пути – уширением колеи, упругим отжатием рельсов, перекосами и износом и шпал и подкладок, упругой осадкой шпал и балласта и т.п.;

б) динамические колебания вагона, возникающие при его движении;

в) обусловленные зазорами и износами ходовых частей и прогибом рессорного подвешивания от статической нагрузки;

г) выносы частей вагона при движении в кривых

При габаритных расчетах учитывают только смещения, возможные при отклонениях, допускаемых нормами содержания вагона и пути. Поскольку размеры габарита приближения строений установлены для прямых участков пути, а в кривых имеются дополнительные уширения, выносы вагона в кривых учитывают только в размерах, превышающих имеющиеся уширения этого габарита.

В зависимости от способов учета перечисленных смещений вагонов различают две системы габаритов подвижного состава: строительную и эксплуатационную.

Если пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава предназначено для первых трех групп смещений, то устанавливаемый при такой системе учета смещений габарит подвижного состава называется строительным. Если вышеуказанное пространство предусмотрено для первых двух групп смещений, то получаемый при этом габарит называется эксплуатационным габаритом подвижного состава.

Строительный габарит подвижного состава представляет собой поперечное очертание, в котором должен помещаться новый ненагруженный вагон, расположенный на прямом горизонтальном пути, когда его продольная ось совпадает с осью пути. При проверке вписывания вагона в габарит, необходимо учитывать смещения четвертой группы – выносы в кривых.

Недоиспользование межгабаритного пространства приводит к уменьшению ширины и высоты кузова вагона, что снижает экономическую эффективность грузовых и ухудшает комфортабельность пассажирских вагонов. Такое недоиспользование по размерам поперечного сечения свойственно большей части вагонов, поскольку при построении строительного габарита подвижного состава смещения третьей группы устанавливаются по вагонам с наибольшими разбегами и износами ходовых частей и статическими прогибами рессорного подвешивания. Недостаточность межгабаритного пространства, возможная при проектировании вагона с еще большими нормируемыми износами или большим статическим прогибом рессор, чем было учтено при построении этого габарита, означает негабаритность вагона, угрожающую безопасности движения.

При вписывании вагона в эксплуатационный габарит подвижного состава учитывают смещения третьей и четвертой групп.

На рис. 5 изображена схема построения габаритов: исходя из габарита приближения строений 1 и положения осей междупутий 2 посредством учета смещений первой и второй групп определяют эксплуатационный габарит подвижного состава 3, по которому путем вписывания, учитывающего смещения третьей и четвертой групп, находят строительное очертание вагона 4. Проектное очертание вагона 5 отличается от строительного дополнительным учетом технологических отклонений в размерах, допускаемых при постройке.

Рис. 5. Схема построения габаритов

Габариты вагонов

Габарит Т (рис. 6, а), имеющий наибольшие размеры ширины и высоты, предназначен для вагонов, обращающихся по отдельным замкнутым направлениям реконструированных железных дорог России и Монгольской Народной Республики (МНР). По основному контуру, очерченному сплошными линиями 1, строят вагоны электропоездов и некоторые грузовые вагоны. Границей размещения на вагонах сигнальных устройств, как и в других габаритах, является линия 2, а неответственных частей (поручней, козырьков для стока воды, щитков и др.) – штрихпунктирная линия.

Габарит 1-Т (рис. 6, б) предназначен для вагонов, допускаемых к обращению по всем железным дорогам России и МНР.

Габарит 0-Т (рис. 6, в) предусмотрен для вагонов, обращающихся по железным дорогам России и МНР, а также по отдельным реконструированным магистральным линиям других стран – участниц Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД). Для обеспечения беспрепятственного обращения вагонов в странах – участницах ОСЖД проводится работа по унификации.

Рис. 6. Габариты подвижного состава по ГОСТ 9238–83

Габарит 01-Т (рис. 6, г), обозначаемый по классификации ОСЖД 0-ВМ, предназначен для вагонов, обращающихся по всем (кроме отдельных второстепенных участков) дорогам стран – участниц ОСЖД.

Габарит 02-Т (рис. 6, д) предусмотрен для вагонов, обращающихся по всем без исключения линиям железных дорог стран – участниц ОСЖД, а также железных дорог ФРГ, Австрии, Югославии, Греции и европейской части Турции.

Габарит 03-Т (рис. 6, е) предназначен для вагонов, допускаемых к обращению по дорогам всех стран Европы и Азии.

Габарит подвижного состава ограничивает максимальную высоту, которую может иметь вагон в ненагруженном состоянии (рис. 5). Наименьшие допустимые вертикальные размеры проектируемого вагона в нижней части контура габарита (с высоты 1370 мм) получаются путем увеличения соответствующих вертикальных размеров габарита подвижного состава на величину возможного в эксплуатации статического параллельного понижения вагона вследствие достижения максимально допустимого износа ходовых частей, а для обрессоренных деталей и вследствие равномерного статического прогиба рессор.

Максимально допустимые горизонтальные строительные размеры вагона получаются путем уменьшения соответствующих размеров габарита подвижного состава с каждой стороны на величину ограничений Е₀, Е_ъ и Е_н [см. расчет ниже], зависящих от поперечных смещений вагона, при вписывании его в кривые участки пути и от износа деталей ходовых частей. Наибольшая допустимая ширина 2В вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса определяется по формуле

2В = 2 (В₀-Е),

где: В₀ – полуширина соответствующего габарита и подвижного состава на высоте Н;

Е – одно из ограничений, рассчитанных ниже (Е₀, Е_в, Е_н)

Расчет ограничений, необходимых для построения габаритной рамки

Для расчета необходимы следующие величины:

S_k – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;

d_г – максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм;

q – наибольшее поперечное смещение в одну сторону из центрального положения тележки, относительно колесных пар, вследствие износов, мм;

w – наибольшее смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки, вследствие износов и упругих колебаний;

k₁ – дополнительное поперечное смещение в кривой расчетного радиуса;

k₂ – коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой;

k₃ – геометрическое смещение середины и концов расчетного вагона при движении в кривой (R=200m);

2l – расстояние между направляющими сечениями проектируемого вагона, м (база вагона);

n – расстояние от рассматриваемого сечения подвижного состава до ближайшего направляющего сечения, м.

Таблица 2. Данные для расчета

Расчет k₂:

где: р – база тележки, м (1, 85 м)

1. Расчет наименьших поперечных смещений относительно оси пути (ограничения по подпятникам):

2. Расчет ограничений для внутренних сечений:

для расстояния от направляющего сечения 5 метров:

для расстояния от направляющего сечения 4 метра:

для расстояния от направляющего сечения 3 метра

3. Расчет ограничений для наружных сечений:

по краю вагона:

на расстоянии 1 м от направляющего сечения

Построение горизонтальной габаритной рамки очертания вагона.

Рис. 7

Вывод: По расчетам полученная ширина вагона составляет 3256 мм, это меньше самой узкой части габаритной рамки строительного очертания вагона. Значит, рассчитанный вагон вписывается в габарит 1-ВМ.

Список литературы

1. Пастухов И.Ф. и др. Вагоны. Транспорт 1988 г.

2. Шадур Л.А. Челноков И.И. Никольский Е.Н. и др. Вагоны. Транспорт 1980 г.

3. Справочник «Грузовые вагоны колеи 1520 железных дорог СССР» Транспорт 1989 г.

4. Скиба И.Ф. Вагоны. Транспорт 1979 г.

5. Пастухов И.Ф. и др. Конструкция вагонов. 2008 г.

6. Быков Б.В., Пигарев А.В. Технология ремонта. 2009 г.

7. Технология вагоностроения и ремонта вагонов / Под редакцией В.С. Герасимова. М., Транспорт. 1985 – 270 с.

8. Методические указания к составлению технологической документации. РТМ 32 ЦВ 200–87. М. Транспорт, 1987 – 104 с.

9. Правила техники безопасности и производственной санитарии при техническом обслуживании и ремонте вагонов ЦВ / 64. М., 1992 г.

10. Воинов К.Н. Надежность вагонов. – М.: Транспорт, 1980. – 110 c.

11. Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм. Руководство по деповскому ремонту от 24.04.91 №ЦВ/4859.

12. Диагностика ходовых частей. М.М. Соколов, Г.М. Левит, Б.А. Юревич. М.: Железнодорожный транспорт, 2006, №10, с. 47–48. ЦВ-201–88 от 11.11.88.

13. Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. /Под общ. ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1982.

14. Методические указания к составлению технологической документации РТМ 32 ЦВ 200–87. – М., 1987.

15. Пастухов И.Ф. и др. Конструкция вагонов. – М., 2008.

16. Прогрессивные методы технического обслуживания вагонов. Н.И. Ракитин, П.В. Ирхин, М.: Железнодорожный транспорт, 1982, №10, с. 35–41.

17. Соколов М.М. Диагностирование вагонов. – М.: Транспорт, 1990. – 197 с.

18. Соколов М.М., Варава В.И.» Левит Г.М. Измерения и контроль при ремонте и эксплуатации вагонов. – М.: Транспорт, 1991. – 157 с.

19. Техническому обслуживанию вагонов – современные методы. М.В. Орлов, Ю.В. Зыков. М.: Железнодорожный транспорт, 1982. №11, с. 40–44.

20. Технология вагоностроения и ремонта вагонов/ Под ред. В.С. Герасимова. – М., 1987.