Техническая характеристика 4-осного цельнометаллического крытого грузового вагона

На железных дорогах мира находится в обращении более 5 млн. грузовых вагонов. Конструкция современного грузового вагона создавалась в течение длительного периода. Совершенствование грузовых вагонов происходило по нескольким направлениям. Среди них - повышение грузоподъемности, приспособление конструкций вагонов к перевозкам различных видов грузов, включая создание лучших условий для погрузочно-разгрузочных работ, оснащение вагонов средствами механизации и автоматизации.

Организаторы железнодорожных перевозок обратили внимание на закономерность: чем больше груза можно перевезти в одном вагоне, тем экономичнее перевозка. Поскольку масса груза, перевозимого в одном вагоне, зависит от допустимой нагрузки одной оси на рельс, числа осей вагона и массы тары, усилия создателей грузовых вагонов были направлены на решение проблем, связанных с этими факторами. В России первые серийные грузовые вагоны начали выпускать в 1846 г. Они были четырехосными на двух двухосных тележках. Однако из-за того, что рама и кузов вагонов были деревянными и это снижало их грузоподъемность, было решено перейти на бестележечные двухосные вагоны, подобные западноевропейским.

Четырехосные вагоны имеют значительное преимущество по сравнению с двухосными. У них меньше коэффициент тары (отношение массы тары к его грузоподъемности), потому что такие элементы вагона, как сцепные устройства и тормоза, имеют одинаковую массу независимо от числа осей. При одинаковой массе перевозимого груза длина поезда из четырехосных вагонов в 1,6-1,7 раза меньше, чем из двухосных. Это снижает требование к длине станционных путей. Четырехосные тележки с меньшим сопротивлением проходят кривые участки пути. Сопротивление движению поезда из таких вагонов также снижается благодаря меньшему числу междувагонных промежутков. Все это приводит к уменьшению расхода топлива. Можно назвать много других преимуществ четырехосных вагонов, например, сокращение времени на расформирование и формирование поездов, взвешивание вагонов, оформление документов и т. д. Были попытки создания трехосных вагонов, но эти вагоны не получили распространения. Постоянно проводимые работы по усилению железнодорожного пути позволили к началу XX века усилить дополнительную нагрузку на ось до 17, а к 40-м годам до 20 т. Грузоподъемность четырехосного вагона при массе тары 20-22 т возросла до 60т.

Грузовой четырехосный вагон состоит из следующих основных частей:

1. Колесная пара является наиболее ответственным узлом вагонов, от исправности которого в первую очередь зависит безопасность движения. Колесные пары несут на себе массу всего вагона и груза, направляют вагон относительно рельсового пути и воспринимают жесткие и разнообразные по направлению удары от неровности пути.
2. Буксы, надеваемые на шейки оси колесной пары, представляют собой стальные корпуса, в которых размещены подшипники, вкладыши, смазочные и подбивные материалы. Они обеспечивают соединение колесных пар с рамой тележки или вагона, передачу нагрузки от кузова вагона и находящихся в нем грузов через подшипники, ограничивают поперечное и продольное перемещение колесных пар относительно кузова или тележки.
3. Рессорное подвешивание состоит из рессор и пружин и служит для погашения ударов и уменьшения их действия на детали вагонов. На тележках современных грузовых вагонов стоят цилиндрические пружины в комплекте с фрикционными гасителями колебаний. Их применяют для предотвращения чрезмерного нарастания амплитуды колебаний рессорного подвешивания путем создания сил трения пропорциональных перемещениям.
4. Тележки служат для обеспечения направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок на путь, восприятия тяговых и тормозных сил, обеспечения необходимой плавности хода.
5. Рама вагона часть несущей конструкции кузова. Она является одной из основных частей вагона, на которой укрепляется кузов, автосцепное устройство, узлы автоматического и ручного тормозов.
6. Автосцепное устройство служит для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, передачи растягивающих и сжимающих усилий. При использовании автосцепного устройства сцепление подвижного состава происходит автоматически без участия сцепщика. Автосцепки сцепляются автоматически при нажатии на вагон локомотива или другого вагона.
7. Кузов вагона служит для перевозки грузов.

Первые грузовые вагоны были универсальными. Для грузов, боящихся атмосферных осадков, предназначались крытые вагоны, для других грузов - платформы. Однако быстро выявились преимущества вагонов, специализированных для перевозки отдельных грузов. Процесс насыщения вагонного парка специализированным подвижным составом продолжается в течение всего периода существования железных дорог. Эта тенденция сохранится и в перспективе. Специализированный вагон позволяет вместить больше груза. Например, для перевозки автомобилей созданы двухъярусные платформы, вмещающие значительно больше автомобилей, чем обычный вагон. Для легких, но объемных грузов созданы вагоны с увеличенным объемом кузовов. Например, объем котла цистерны для перевозки бензина намного больше, чем цистерны для перевозки сырой нефти.

Другое важное преимущество специализированных вагонов - дополнительные удобства для эффективного выполнения погрузки и выгрузки вагонов. Например, саморазгружающиеся вагоны для перевозки угля с открывающимися боковыми стенками кузова позволяют разгрузить 60-70 т угля примерно за 1 мин. Специализированные вагоны обеспечивают большую сохранность грузов. Для ценных хрупких грузов, которые боятся резких ударов, созданы вагоны с мощными амортизирующими устройствами (например, подвижная хребтовая балка), которые гасят удары, неизбежно возникающие при движении поезда и маневровых передвижениях на станциях. Несмотря на дополнительные порожние пробеги специализированных вагонов, эти и ряд других преимуществ обеспечивают их эффективную эксплуатацию.

Для перевозки угля и других сыпучих грузов в 50-х годах прошлого века начали строить полувагоны, представляющие собой платформы с наращенными бортами и торцовыми стенками. Позднее для сыпучих грузов стали использовать вагоны-хопперы с опрокидывающимися кузовами, а также специальные полувагоны, приспособленные для выгрузки на опрокидывающих устройствах. Большое число специализированных вагонов было создано для наливных грузов, поскольку число видов таких грузов постоянно росло. Сначала это была сырая нефть, потом прибавились многочисленные продукты ее переработки, различные химические грузы. В специализированных цистернах перевозится много пищевых продуктов - молоко, живая рыба, растительное масло, спирт. Можно назвать более 100 типов специализированных вагонов. Это, например, крытые вагоны для перевозки живности, полувагоны для горячих окатышей, вагоны для перевозки контейнеров, рефрижераторные (в том числе и вагоны-термосы), вагоны для перевозки сажи, длинномерных рельсов и леса, цистерны для вязких жидкостей с обогревательными устройствами, и т. д.

Еще одно направление совершенствования грузовых вагонов - развитие отдельных элементов его конструкции, которое облегчает выполнение различных операций при следовании вагонов в составе поезда и маневровой работы на станциях, - совершенствование сцепных устройств, тормозов, приспособлений для погрузочно-выгрузочных работ, ходовых частей и кузова. Наиболее важным этапом был переход к автотормозам, автосцепке и роликовым подшипникам.

В настоящее время проводятся испытания по использованию сверх- и ультрапрочных сталей в вагоностроении. Их использование, распространенное в автомобильной промышленности, должно найти место и в железнодорожной. Масса несущих конструкций за счет использования новых материалов может быть уменьшена почти на четверть, что позволит на несколько тонн снизить массу тары вагона.

Уменьшение массы вагонов сулит серьезные выгоды, например повышение грузоподъемности вагонов или удлинение грузовых поездов.