Міністерство транспорту і зв’язку України
Українська державна академія залізничного транспорту
Кафедра «Вагони»
Контрольна робота №1
з дисципліни «Транспортні засоби»
Перевірив
Доц. Візняк Р.І.
Розробив студент
групи 32-ІІІ/І-ОПУТс-151
Ю.Є. Возіков
06.12.2010
2010
1. История возникновения железнодорожного транспорта и вагонов
Железнодорожный вагон (фр. wagon, от англ. waggon — повозка). Прототип — небольшая повозка, представлявшая собой ящик, передвигавшийся по деревянным рельсам на горных предприятиях.
Вагон является единицей подвижного состава железных дорог. Вагон предназначен для перевозки грузов или пассажиров и оборудован, соответственно, всеми необходимыми устройствами для их перевозки и для включения вагона в состав поезда[1]. Строительством вагонов занимаются вагоностроительные предприятия.
В России прообразы вагона — вагонетки — появились на рудничных и внутризаводских рельсовых дорогах в 1764 году на Колываново-Воскресенском заводе на Алтае, а затем в 1788 году на Александровском заводе в Петрозаводске, в 1810 на Змеиногорском руднике, а с паровой тягой — на Нижнетагильской железной дороге, построенной в 1834 году.
Первая русская железная дорога (Царскосельская) протяженностью 28 км. Была построена в 1837 году, но весь подвижной состав для этой дороги был приобретен в Англии. Начало отечественного вагоностроения было обусловлено строительством первой в России магистральной двухпутной железной дороги Петербург – Москва, строительство которой началось в 1843 году. Годом рождения отечественного вагоностроения является 1846 год, когда Александровский завод построил первые в России четырехосные грузовые и пассажирские вагоны колеи 1524 мм. Кузова и рамы грузовых вагонов были из дерева, и при грузоподъемности 8,2 тс вагоны имели коэффициент тары ~ 0,95. Пассажирские вагоны также были с деревянными кузовами, не имели отопления, умывальников и туалетных отделений. К моменту открытия сквозного движения по линии Петербург – Москва в 1851 году Александровским заводом было построено около 3000 грузовых вагонов (крытых и платформ) и 239 пассажирских вагонов.
Дальнейшее развитие отечественного вагоностроения было связанно с расширением строительства железных дорог в России. Наибольшее количество грузовых вагонов (30 596) в царской России было построено в 1900 году, а пассажирских (2251) – в 1912 году. К 1917 году на железных дорогах России в основном имелись двухосные грузовые вагоны, грузоподъемность которых не превышала 16.5 тс, а в основном составляла 12,5 – 15 тс. В парке имелось небольшое количество (2%) четырехосных вагонов грузоподъемностью около 40 тс. Средняя грузоподъемность вагонов грузового парка составляла 15,1 тс. В конструкциях вагонов было широко использовано дерево. Только небольшое количество грузовых вагонов было оборудовано ручным тормозом и тормозными площадками. Автоматических тормозов не было.
Пассажирские вагоны были главным образом двухосные и трехосные. Как правило, они имели деревянные кузова, обшитые снаружи листовым железом. Для отопления в них обычно использовали примитивные чугунные или железные печи и лишь иногда – индивидуальные котлы водяного отопления и централизованное отопление от специальных вагонов-котельных. Вагоны в основном освещали свечами. Все вагоны имели сквозную упряжь с винтовой стяжкой и буферами. Вместе с тем на вагоностроительных заводах и в железнодорожных мастерских в это время было предложено много прогрессивных технических решений, сыгравших важную роль в дальнейшем развитии железнодорожного транспорта (четырехосные тележечные вагоны, туалеты и электроосвещение в пассажирских вагонах, унификация параметров и технических требований к вагонам, внедрение цельнокатаных колес и др.)
2. Основные технико-экономические показатели работы железных дорог. Роль вагонов в транспортной системе
Железнодорожный транспорт наиболее приспособлен к массовым перевозкам, функционирует днем и ночью независимо от времени года и атмосферных условий, что особенно важно для Украины с ее разными климатическими зонами. Также очень важен в освоении новых районов страны. По размерам грузооборота железнодорожный транспорт занимает первое место. Железные дороги имеют высокую провозную способность. На железных дорогах сравнительно небольшая себестоимость перевозок и высокая скорость доставки грузов. Железные дороги являются универсальным видом транспорта для перевозок всех видов грузов в межрайонных и во внутрирайонных сообщениях. Однако постройка железных дорог требует больших капитальных вложений, зависящих от топографических, климатических и экологических условий. Железные дороги, по сравнению с другими видами транспорта в меньшей степени воздействуют на окружающую среду и имеют меньшую энергоемкость перевозочной работы.
К основным технико-экономическим показателям работы железнодорожного транспорта являются: грузооборот, пассажирооборот, производительность грузового вагона, оборот грузового вагона, среднесуточный пробег грузового вагона, полный, груженый и порожний рейсы грузового вагона, показатели использования грузоподъемности грузовых вагонов (статическая и динамическая нагрузки), коэффициент порожнего пробега вагона, скорости движения грузовых вагонов (техническая и участковая скорость), среднее время простоя грузовых вагонов под грузовыми и техническими операциями, коэффициент местной работы.
Железнодорожный транспорт – ведущий в транспортной системе Украины. Его ведущее значение обусловлено двумя факторами: технико-экономическими преимуществами над большинством других видов транспорта и совпадением направления и мощности, основных транспортно-экономических межрайонных и межгосударственных (в границах СНГ) связей Украины с конфигурацией, пропускной и провозной способностью железнодорожных магистралей.
Вагоны являются неотъемлемой частью железнодорожного транспорта. Также как железнодорожный транспорт не может функционировать без вагонов, так и вагоны не могут функционировать без железнодорожного транспорта. Потому рассматривать роль вагонов в транспортной системе отдельно от железной дороги в целом не целесообразно.
От наличия вагонов на железной дороге зависит количество грузов, которое можно перевести за определенный промежуток времени, а от их разновидности зависит универсальность железнодорожного транспорта. При этом, чем выше грузоподъемность вагона, и ем меньше его масса тары, тем выгоднее возить груз в таком вагоне. Для перевозки легковесных грузов – таких, как зерновые, грузы легкой промышленности, большую роль играет объем кузова вагона. Чем больший объем легковесного груза находится в вагоне, тем больше, а значит, и экономически выгоднее будут показатели использования локомотива.
3. Габарит подвижного состава. Основные понятия
Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, не выходя наружу, должен помещаться груженый или порожний подвижной состав, расположенный на прямом горизонтальном участке пути.
Габарит подвижного состава определяет важнейшие технико-экономические показатели вагонного варка — погонную нагрузку от грузовых вагонов на 1 м пути и населенность пассажирского вагона на 1 м его длины. ГОСТ 9238-73 устанавливает для железных дорог стран СНГ и Балтии колеи 1520 (1524) мм габариты: Т – перспективный, используемый пока для строительства вагонов пригородных электропоездов и специализированных вагонов промышленного транспорта, и 1Т - для подвижного состава, эксплуатируемого на всей сети.
Переход на габарит Т для новых вагонов позволяет повысить вес поездов при существующей длине станционных путей и, следовательно, провозную способность действующих линий. Задерживает этот переход необходимость реконструкции существующих сооружений и устройств на железных дорогах, а также погрузочно-разгрузочных устройств на промышленных предприятиях, поэтому на первом этапе предусмотрено использование увеличенного промежуточного габарита подвижного состава Тпр, ширина которого на 150 мм больше, чем габарита 1Т. Строительство грузовых вагонов габарита Тпр позволит поднять вес поезда в среднем на 20%.
ГОСТ 9238—73 предусматривает также габариты для подвижного состава, предназначенного для обращения по железным дорогам как стран СНГ и Балтии колеи 1520 (1524) мм, так и зарубежных стран:
0-Т – по основным магистральным линиям железных дорог-членов ОСЖД колеи 1435 мм, используемым для международных сообщений;
01-Т – по всем основным линиям железных дорог-членов ОСЖД с незначительными ограничениями только на отдельных участках;
02-Т – по всем линиям колеи 1435 мм железных дорог-членов ОСЖД;
03-Т – по железным дорогам колеи 1435 мм всех европейских и азиатских стран.
Подвижной состав габаритов 1-Т и Т допускается к обращению и по железным дорогам Монгольской Народной Республики.
4. Основные виды нагрузок, которые действуют на вагоны
В процессе проектирования железнодорожный вагон рассчитывают на прочность и устойчивость при движении в поездах большой массы с высокими скоростями, учитывая их длительный срок службы. Вагон в целом и его отдельные части в процессе эксплуатации подвергаются действию разнообразных нагрузок. Часть этих нагрузок имеет вполне определенные характер воздействия и величину, а остальные нагрузки или силы являются переменными во времени по величине и знаку, а иногда имеют вероятностную природу.
К постоянным во времени нагрузкам относят собственный вес вагона (тара) и действующий на вагон в течение весьма длительного периода его эксплуатации вес находящегося в нем груза или пассажиров. Действие этих вполне определенных сил обусловлено конструкцией вагона.
Оценка прочности элементов вагона включает в себя определение расчетных сил, действующих на исследуемый элемент; величины и характера напряжений, возникающих в сечениях элемента от действия на него расчетных сил; допустимости возникающих в элементе напряжений для его безопасной и надежной работы в пределах установленного срока эксплуатации.