Категория:Вагоностроение: различия между версиями

ПРЕДПРИЯТИЯ, выпускающие вагоны различных типов и различного назначения для магистрального, промышленного и городского транспорта, а также тормозное оборудование, автосцепные устройства, запасные части для вагонов, относятся к одной из отраслей транспортного машиностроения - вагоностроению.

Развитие вагонного парка отечественных железных дорог

Строительство первой магистральной дороги в России между Петербургом и Москвой выдвинуло задачу создания и массового производства грузовых и пассажирских вагонов отечественных конструкций. Для этого в 1843 г. было решено передать один из лучших заводов того времени — Александровский чугунолитейный завод (в Петербурге) — Министерству путей сообщения. Грузовые вагоны (платформы и крытые) завод начал выпускать с 1846 г. Они имели по две двухосные тележки. Вследствие недостатка металла в стране основным материалом для постройки вагонов являлась древесина, из которой изготовлялись и все несущие элементы кузова. Это создавало трудности в увеличении грузоподъемности вагонов и снижало эффективность применения прогрессивной конструкции — тележечного вагона. Четырехосные крытые вагоны постройки того периода (рис. 1.2) имели грузоподъемность 8,2 т и коэффициент тары (отношение тары к грузоподъемности вагона), равный 0,95. Нагрузка от колесной пары на рельсы составляла всего 4 т при допустимой в то время 10 т. К открытию дороги (1851 г.) завод построил более 3000 таких вагонов.

Первый грузовой вагон, построенный для Петербурго-Московской железной дороги

На этом же заводе впервые в России было организовано строительство вагонов пассажирского парка. Вагоны, построенные в 1846 г., были четырехосными с двумя тележками (рис. 1.3). К числу больших технических достижений пассажирского вагоностроения того времени относится постройка служебного восьмиосного вагона длиной 25,2 м. Вагон был оборудован приборами отопления, вентиляции, а также имел умывальники и туалеты. Нижняя часть боковых стен представляла собой деревянную раму, армированную стальными листами. Первые отечественные грузовые и пассажирские вагоны имели объединенные ударно-тяговые приборы, которые выполняли функции сцепки и буферов.

Первый пассажирский вагон, построенный для Петербурго-Московской железной дороги

В последующие годы был выбран более правильный для того времени путь (вследствие недостатка в стране металла) — строительство двухосныхвагонов, в которых более рационально использовалась древесина во многих узлах, в том числе и в несущих элементах кузова. По сравнению с первыми вагонами эти конструкции имели более высокие технико-экономические показатели. Например, коэффициент тары двухосных грузовых вагонов, построенных в 1855 г., составлял 0,79. Поэтому в дальнейшем грузовые крытые вагоны и платформы стали строить только двухосными, а существующие четырехосные вагоны переделывались на двухосные с постановкой буферов и винтовой стяжки сначала с несквозной, а затем со сквозной упряжью. Последующее развитие вагонного парка тесно связано со строительством государственных и частных железных дорог России, которые не были связаны между собой и не составляли единой транспортной сети страны. Поэтому каждая дорога проектировала и строила свои вагоны. Это привело к тому, что в 1875 г. на железных дорогах страны было до 50 типов различных крытых вагонов и около 35 типов платформ. В развитии отечественного вагоностроения большую роль сыграли Ковровские мастерские и мастерские Юго-Западных железных дорог, а также Александровский завод, который в последующие годы в основном занимался ремонтом вагонов для Петербурго-Московской дороги Рама кузова вагонов Ковровских мастерских оснащалась несущими элементами из металлических балок, что позволило поднять грузоподъемность вагонов до 12,5 т. Наряду с разработкой различных конструкций крытых вагонов и платформ началось строительство специальных вагонов для перевозки угля, строительных материалов, нефти, скоропортящихся продуктов, в том числе с 1861 г. полувагонов, положивших начало созданию цельнометаллических и саморазгружающихся вагонов. С 1862 г. на железных дорогах России стали эксплуатироваться изотермические и специальные вагоны для перевозки фруктов, молока, живой рыбы и т. д. В 1872 г. начали строить цистерны для перевозки жидких нефтепродуктов.

Большие изменения были внесены в конструкции пассажирских вагонов. В 1865 г. появились вагоны с двухосными тележками системы инж. Рехневского. Эти тележки имели двойное рессорное подвешивание, значительно улучшающее плавность хода вагона. С 1866 г. пассажирские вагоны строили с более удобным расположением мест для пассажиров, улучшенной теплоизоляцией и печным отоплением; с 1868 г. в каждом вагоне выделялись туалетные отделения с умывальниками. Ковровские железнодорожные мастерские с 1866 г. начали выпускать вагоны с индивидуальным паровым отоплением, а с 1877 г. — с индивидуальным водяным.

Последняя система отопления вагонов с незначительными изменениями сохранялась многие десятилетия. В эти же годы стали применять газовое освещение пассажирских вагонов.

В 1869 г. на железных дорогах России было впервые в мире введено бесперегрузочное сообщение между дорогами. Это потребовало нормализации парка грузовых вагонов, т. е. разработки единого по размерам и конструкции типа вагона для всей железнодорожной сети страны. Начало созданию такого вагона было положено в 1875 г. распоряжением Министерства путей сообщения об обязательной постройке новых крытых двухосных вагонов по «нормальному размеру» — длиной 6,4 м, шириной 2,743 м и грузоподъемностью 10 т. В основу этого типа вагона был положен наиболее совершенный крытый вагон конструкции Ковровских мастерских, который имел коэффициент тары 0,68. На VII совещательном съезде инженеров службы подвижного состава и тяги железных дорог России в 1884 г. были одобрены проекты улучшения конструкции вагонов и технические условия на постройку грузовых вагонов.

Нормализация пассажирских вагонов началась с постройки в 1896 г. Ковровскими мастерскими четырехосного пассажирского вагона длиной 18,02 м, который получил название 18-метрового и в дальнейшем длительное время был типовым для железных дорог России.

Появление более мощных паровозов и увеличение грузооборота некоторых железных дорог поставили перед инженерами задачу создания новых конструкций вагонов большой грузоподъемности.

По инициативе отдельных железных дорог с 1895 г. начинается строительство большегрузных четырехосных вагонов (цистерн, платформ, крытых, полувагонов, изотермических). Вначале строились бестележечные вагоны, а затем более совершенные тележечные, что позволило увеличить их грузоподъемность до 30—37,5 т. В отдельных конструкциях таких вагонов начали внедряться более совершенные элементы рамы кузова (несущие металлические продольные балки в форме бруса равного сопротивления изгибу), штампованные металлические стены и двери полувагонов, изотермические вагоны с машинным охлаждением и т. д. Придавая большое значение усовершенствованию вагонов, в 1899 г. на XXI съезде инженеров службы подвижного состава и тяги объявили конкурс на лучшую конструкцию большегрузного вагона.

Пассажирские вагоны строились главным образом с двухосными тележками, имеющими двойное рессорное подвешивание; вагоны для международных сообщений имели тележки с тройным подвешиванием. С 1900 г. по предложению нашего соотечественника Р. Фетте стали строить тележки, которые в дальнейшем получили большое распространение. Изобретатели Н. К. Галахов и И. О. Браун создали новые конструкции эллиптических рессор. В 1906 г. были построены двухэтажные пассажирские вагоны с тележками системы Рыковского. Эти тележки вместо люльки имели листовые рессоры, расположенные вдоль боковых балок рамы. Впоследствии такая система была использована в Германии в тележках типа Герлицкого завода. В пассажирских вагонах, построенных в 1896 г. Коломенским заводом, кузов имел металлические несущие полустенки.

В этот период начинается также внедрение отдельных элементов кондиционирования воздуха в вагонах. На Среднеазиатской дороге в служебном вагоне в 1902 г. было осуществлено охлаждение воздуха, в 1915 г. был построен вагон с вентиляцией охлажденным воздухом.

Увеличение скорости движения и массы поездов потребовало изменения и усиления сцепных приборов и, в частности, перехода на несквозную упряжь. Это выдвинуло задачу усиления рамы кузова вагона, которая при данном типе упряжи полностью воспринимает тяговые усилия, и изменения конструкции тяговых приборов. Поэтому в вагонах постройки 1898—1900 гг. начинают появляться хребтовые балки, а в последующие годы происходит постепенная замена деревянных несущих элементов рамы металлическими. В 1905 г. была введена усиленная стяжка с одновременным усилением тягового крюка, а в 1912 г. — объединенная стяжка. Этой стяжкой с небольшими изменениями ее конструкции оборудовались вагоны до внедрения автосцепки. Однако основные проблемы усиления вагонов и оснащение их мощными автосцепными приборами были успешно решены только в послереволюционный период. Империалистическая война 1914—1917 гг., гражданская война и военная интервенция привели к огромному разрушению транспорта. Парк грузовых вагонов сократился с 502 тыс. в 1913 г. до 150 тыс. в 1919 г., причем многие вагоны из числа уцелевших были неисправными. Было очевидно, что существующее количество вагонов, в основном двухосных грузоподъемностью 16,5 т, не сможет обеспечить перевозки грузов народного хозяйства. Поэтому в 1922—1923 гг. начинается постройка двухосных вагонов грузоподъемностью 20 т.

В 1926 г. началась постройка четырехосных вагонов грузоподъемностью 50—60 т (крытые, платформы, полувагоны, цистерны, специальные) и изотермических вагонов-ледников грузоподъемностью до 30 т. В 1930 г. было организовано Центральное вагонное конструкторское бюро (ЦВКБ), возглавленное П. И. Травиным. Были разработаны нормативы для проектирования четырехосных вагонов и созданы новые конструкции большегрузных вагонов. В этих проектах предусматривалось полное изъятие древесины из несущих элементов рам, широкое применение сварки и внедрение поточного производства вагонов.

Возобновление строительства пассажирских вагонов относится к 1925 г. Вначале заводы строили пригородные вагоны длиной 14 м, рама кузова которых была металлической с хребтовой балкой. В 1928 г. был разработан пассажирский вагон длиной 20,2 м с металлической рамой кузова, усиленной шпренгелями. По такому типу проектировались и строились вагоны жесткие, мягкие, рестораны, почтовые и багажные.

В период индустриализации страны были созданы мощные вагоностроительные заводы, которые обеспечили резкое возрастание и качественное обновление вагонного парка. Увеличилось количество полувагонов, платформ, цистерн, приспособленных для перевозки массовых индустриальных грузов. Значительно возросло число изотермических вагонов. В годы довоенных пятилеток началось строительство цельнометаллических пассажирских вагонов. В 1929 г. Мытищинский завод освоил производство металлических вагонов длиной 19,31 м для электрифицированных пригородных участков железных дорог, а с 1934 г. началось строительство цельнометаллических вагонов для Московского метрополитена. Калининский и Ленинградский вагоностроительные заводы в 1937—1939 гг. спроектировали и построили опытные образцы пассажирских вагонов длиной 25—25,2 м с металлическими кузовами.

В этот период строительства вагонов сварка почти полностью вытеснила клепаные конструкции отдельных узлов, что значительно облегчило вагоны в сочетании с повышением их прочности. Большие работы в создании сварных конструкций вагонов были проведены Институтом электросварки Академии наук УССР. Широкое применение сварных конструкций вагонов в Советском Союзе было осуществлено раньше, чем в США и других странах.

В период 1925—1931 гг. были созданы лучшие по тому времени конструкции автоматических тормозов системы Ф. П. Казанцева и И. К. Матросова, которыми были оборудованы вагоны. Это позволило перейти на полное автоматическое торможение поездов. В 1941 г. изобретатель И. К. Матросов за разработанные им тормозные приборы был удостоен Государственной премии. Начиная с 1929 г. и особенно после решения июньского (1931 г.) Пленума ЦК ВКП(б) проводились большие работы по выбору типа и созданию конструкции отечественной автосцепки. В результате теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских разработок И. Н. Новикова, В. Г. Голованова, В. А. Шашкова и А. Ф. Пухова под руководством проф. В. Ф. Егорченко была создана лучшая в мире автосцепка СА-3. Начиная с 1935 г. все грузовые, а с 1937 г. и пассажирские вагоны строились с автосцепкой, а старый парк вагонов переоборудовался в плановом порядке.

После окончания Великой Отечественной войны вагоностроительная промышленность перешла к массовому производству пассажирских вагонов с цельнометаллическим кузовом длиной 23,6 м. Эти вагоны по своей прочности, удобствам для пассажиров и внешнему виду выгодно отличаются от ранее выпускавшихся вагонов с деревянными кузовами.

Разработка конструкций грузовых вагонов шла в направлении дальнейшего увеличения грузоподъемности, погрузочных объемов и площадей кузовов, создания конструкций, обеспечивающих широкое применение механизмов для погрузочно-разгрузочных работ. Для решения этих задач уделялось большое внимание разработке конструкций вагонов с цельнометаллическим несущим кузовом, увеличению в вагонном парке удельного количества большегрузных полувагонов, цементовозов, думпкаров и других специальных грузовых вагонов. Началось широкое строительство вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками, вагонный парк полностью оснащался автотормозами, а пассажирские вагоны — электропневматическими тормозами. В 1957 г. был завершен перевод парка грузовых вагонов на автосцепку.

В послевоенный период вагоны пассажирского парка строят исключительно с цельнонесущим сварным кузовом, обладающим высокой прочностью. Большое внимание уделяется созданию хороших условий для пассажиров. Вначале строили преимущественно жесткие некупейные вагоны, а в последующем—купейные, жесткие и мягкие вагоны дальнего следования, а также местного сообщения (межобластные). Эти вагоны оборудованы приборами водяного или электрического отопления, принудительной вентиляцией с очисткой воздуха от пыли и подогревом его в зимнее время; часть вагонов имеет установки кондиционирования воздуха. Пополнение парка пассажирских и изотермических вагонов с машинным охлаждением на железных дорогах СССР начало осуществляться также предприятиями Германской Демократической Республики, Польской Народной Республики, Венгерской Народной Республики.

Намечены следующие направления в развитии и модернизации конструкций вагонов: увеличение грузоподъемности и вместимости вагонов, создание специальных вагонов, широкое использование новых материалов (низколегированных сталей, алюминиевых сплавов, пластмасс), оборудование грузовых вагонов роликовыми подшипниками, усиление автосцепного устройства, усовершенствование тормозов, повышение прочности и надежности конструкций, совершенствование ходовых частей, повышение комфортабельности пассажирских вагонов, широкое применение автоматики в управлении машинами и приборами в пассажирских и рефрижераторных вагонах.

В 1971—1975 гг. железнодорожный транспорт СССР получил 373 тыс. магистральных грузовых вагонов. Промышленный транспорт также оснащался специальными вагонами повышенной грузоподъемности. На этом этапе завершилось комплектование парка пассажирских вагонов цельнометаллическими. Большое внимание уделялось улучшению технического состояния эксплуатационного парка грузовых вагонов на основе его модернизации: оборудования букс роликовыми подшипниками, замены деревянной обшивки у полувагонов на металлическую, оборудования крытых вагонов самоуплотняющимися дверями, замены поясных тележек тележками с литыми боковыми рамами и надрессорными балками, а также замены устаревших конструкций тормозов более совершенными. В этот период были проведены обширные теоретические и экспериментальные исследования и на их базе построены опытные образцы новых пассажирских и грузовых вагонов. Калининский вагоностроительный завод построил партию вагонов поезда «Русская тройка» (РТ200), предназначенных для эксплуатации со скоростью движения 56 м/с (200 км/ч). Парк грузовых вагонов пополняется наиболее прогрессивными типами вагонов — восьмиосными полувагонами и цистернами, цельнометаллическими крытыми вагонами, новыми рефрижераторными секциями и автономными вагонами, платформами для перевозки большегрузных контейнеров и др.

В России начале 40-х гг. 19 в. для первой магистральной железной дороги между Петербургом и Москвой на государственном (казенном) Александровском литейно-механическом заводе в Санкт-Петербурге был налажен выпуск (1846 г.) 4-осных крытых грузовых вагонов (рис. 6.50) и вагонов-платформ грузоподъемностью 8,2 т с осевой нагрузкой 4 т и массой тары 7,79 т, а также тележечных пассажирских вагонов. Техническая политика в области вагоностроения во многом определялась российскими специалистами. К открытию сквозного движения на линии Петербург - Москва в 1850-1851 гг. на заводе было построено около 3 тыс. грузовых и более 230 пассажирских вагонов, в т. ч. два 8-осных служебных вагона, специальных (рис. 6.51, 6.52), отличавшихся высоким техническим уровнем: имелось отопление, вентиляция, водоснабжение (для туалетов и умывальников). К нач. 20 в. была создана достаточно мощная вагоностроительная промышленность.