Развитие науки о вагонах кратко

Обновлено: 30.06.2024

При анализе и планировании любого транспортного движения, целью которого является перемещение заданной массы груза на заданное расстояние, первичными всегда являются три главных вопроса:

как создать и реализовать движущую силу транспортного средства (качественная сторона);
какая величина движущей силы необходима для обеспечения возможности перемещения заданного транспортного средства (для преодоления сопротивления движению — количественная сторона);
сколько энергии необходимо затратить на это перемещение и за какое время оно возможно (количественная технико-экономическая оценка).

Эти вопросы возникали сразу же, на заре развития железнодорожного транспорта. Ответы на эти вопросы искали и создатели первых локомотивов, и строители первых железных дорог.
Первые опыты в сфере тяги поездов. В 1803 г. Ричард Тревитик (Англия), создатель первого в мире паровоза, пытаясь ответить на первый из вопросов, перечисленных выше, показал и доказал, что движущую силу можно создать и реализовать при помощи ведущего колеса, к которому приложен вращающий момент от парового двигателя.
Тем не менее, в 1811 — 1812 гг. англичане Мэтью Мэррей и Джон Бленкинсоп построили железную дорогу с третьим зубчатым рельсом и паровоз с ведущим зубчатым колесом (рис. 1). Таким образом они реализовали движущую силу через зубчатое зацепление, где эта сила передавалась в каждый момент времени лишь через пару зубьев. Правда, они не опровергали Тревитика. Просто на их дороге был очень крутой (6,6 % или 66 %о) подъем. И они посчитали, что контакта гладкого колеса с гладким рельсом для реализации силы тяги в этом случае будет недостаточно.

Рис. 1. Паровоз М. Мэррея и Дж. Бленкинсопа с зубчатым зацеплением (точечным пунктиром показаны зубчатые колеса и зубчатый рельс)

Опытные исследования локомотивов в России.

В становлении и организации этих исследований принимали участие многие выдающиеся отечественные специалисты.
Инженер В.И. Лопушинский (1856—1929), конструктор паровозов, в 1877—1879 гг. на разных дорогах проводил первые в нашей стране опыты по измерению сопротивления движению паровозов и вагонов с применением динамометров.
Инженер А.П. Бородин (1848—1898) — один из виднейших специалистов России в области техники железнодорожного транспорта в конце XIX века, будучи главным инженером службы тяги и подвижного состава Юго-Западных ж.д. (в Киеве), пробовал проводить исследования работы паровозов непосредственно в эксплуатации на линии и убедился в трудностях получения достоверных результатов. Поэтому он попытался преодолеть эти трудности, проводя испытания паровоза в стационарных условиях.
В 1880—1881 гг. А.П. Бородин создал в Киевских железнодорожных мастерских Юго-Западных ж.д. опытный стенд для испытаний паровозов и проводил на нем исследования работы паровой машины паровоза. Им (совместно с инженером Л.М. Леви) были выполнены таким образом первые научные опыты по испытанию локомотивов и создана первая в мире научная (паровозная) лаборатория на железнодорожном транспорте.
Опытный паровоз типа 1-2-0 был установлен в специальное стойло и работал на месте. Нагрузкой ему служило все станочное оборудование мастерских, на привод которого через трансмиссию использовалась работа паровой машины паровоза (рис. 2). Для этого ведущая колесная пара отделялась от спаренной и несколько приподнималась над рельсами (на высоту Δ). Один из ее бандажей был обточен под шкив. На него надевался ремень, связывающий со шкивом трансмиссионного вала мастерских. Вся потребляемая трансмиссией мощность не превышала 65—70 кВт при 100 об /мин ведущих колес, что соответствовало движению паровоза по рельсам со скоростью порядка 30 км/ч.
Понимая ограниченность возможностей опытного стенда по нагрузке паровоза — большую мощность получить было невозможно, А.П. Бородин высказал идею применения каткового механизма для испытаний локомотивов. Многие последующие паровозные лаборатории как в России, так и за рубежом создавались именно на базе Катковых станций.

Рис. 2. Схема стенда для стационарных испытаний паровой машины паровоза типа 1-2-0 в Киевских железнодорожных мастерских (по проекту А.П. Бородина): 1 — вал трансмиссии привода станочного оборудования мастерских; 2 — ременная передача; 3 — испытуемый паровоз (пунктиром показан снятый спарник); Δ — высота подъема ведущей колесной пары над рельсом

Ободы колес катка имеют профиль головки рельса. Расстояние между катками можно изменять, передвигая их, в соответствии с расстояниями между ведущими осями конкретного локомотива. Таким образом катки воспринимают на себя сцепной вес локомотива. Вспомогательные колесные пары (направляющие и поддерживающие) паровоза при этом опираются на рельсы, расположенные на одном уровне с катками.
Локомотив своей сцепкой присоединяется к массивной неподвижной стойке (или к стене) через динамометр.

В результате вклада специалистов в теорию проектирования и разработку конструкций вагонов, появилась новая наука — наука о вагонах. Устремленность и творческий путь изобретателей и ученых, описанный ниже, должен послужить молодым специалистам примером в их деятельности. Павел Петрович Мельников (1804—1880), кроме активного участия в разработках планов и строительстве первых магистральных железных дорог, в своих научных работах рассмотрел новые и важные для того времени вопросы, касающиеся вагоностроения: —сопротивление движению рельсовых экипажей с выводом формул для расчета этого сопротивления; —разработка конструкции кузовов и рам вагонов; —рекомендации по конструкции, размерам и материалам колес и осей колесных пар для вагонов, обращающихся с обычными и повышенными скоростями; —устройство подшипников, применяемые для их изготовления материалы и технология механической обработки трущихся поверхностей; —конструкция смазочных устройств в буксах, включая вид смазки и способы подачи ее к трущимся частям; — устройство ручного тормоза; —обоснование и ограничение собственной массы вагона.

5. Классификация вагонного парка

Вагоном называется единица железнодорожного подвижного состава, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов.

Вагоны бывают:

несамоходные, перемещение которых осуществляется локомотивами, и

самоходные, называемые автовагонами, которые для передвижения имеют свою энергетическую установку (автомотрисы, трансферкары, дизель – поезда) или получают энергию от контактной сети (электропоезда, вагоны метро).

Вагоны разделяются по назначению, технической характеристике и месту эксплуатации.

По своему назначению вагоны разделяются на две основные группы – пассажирские и грузовые.

В зависимости от технической характеристики и пассажирские и грузовые вагоны различаются:

по осности – двухосные, четырёхосные, шестиосные, восьмиосные и многоосные. Вагоны бывают бестележечные и тележечные;

по материалу и технологии изготовления кузова – цельнометаллические, с деревянной или металлической обшивкой, в основном сварные с отдельными клёпаными узлами;

по техническим параметрам: по грузоподъёмности, величине тары, нагрузке от колёсной пары на рельсы, нагрузке на 1 м пути и другими параметрами;

по габариту подвижного состава, которому они удовлетворяют, и по ширине железнодорожной колеи – ширококолейные и узкоколейные.

По месту эксплуатации вагоны подразделяются на общесетевые и промышленного транспорта.

Общесетевые вагоны допускаются для движения по всей сети железных дорог страны.

Вагоны промышленного транспорта, если их конструкции полностью соответствуют нормам для расчетов на прочность и проектирование вагонов магистральных железных дорог и требованиям Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ), имеют право выхода на пути; вагоны других конструкций, не удовлетворяющие этим требованиям, допускаются для движения только по внутризаводским и другим промышленным путям замкнутого направления.

Создание и развитие конструкций вагонов тесно связано с появлением колесного транспорта, модернизацией шарабанов, дилижансов, карет, фаэтонов в рельсовый вид подвижного состава — вагоны. Еще до появления железнодорожных вагонов разрабатывались новые типы повозок, совершенствовались их формы и улучшались конструкции отдельных частей. Развитие промышленности и железнодорожного транспорта способствовало интенсивному внедрению новых, более эффективных конструкций вагонов, так как от вагонного парка, в основном, зависело освоение возрастающих объемов перевозок грузов и пассажиров. На протяжении многих столетий в решении этих проблем принимали участие многие страны и специалисты, занимающиеся наземными видами транспорта В связи с тем, что вагоностроение неотделимо от развития железнодорожного транспорта о некоторых специалистах уже упоминалось в разделе 1.2. В результате вклада специалистов в теорию проектирования и разработку конструкций вагонов, появилась новая наука — наука о вагонах. Устремленность и творческий путь изобретателей и ученых, описанный ниже, должен послужить молодым специалистам примером в их деятельности. Павел Петрович Мельников (1804—1880), кроме активного участия в разработках планов и строительстве первых магистральных железных дорог, в своих научных работах рассмотрел новые и важные для того времени вопросы, касающиеся вагоностроения:

сопротивление движению рельсовых экипажей с выводом формул для расчета этого сопротивления;
разработка конструкции кузовов и рам вагонов;—рекомендации по конструкции, размерам и материалам колес и осей колесных пар для вагонов, обращающихся с обычными и повышенными скоростями;
устройство подшипников, применяемые для их изготовления материалы и технология механической обработки трущихся поверхностей;
конструкция смазочных устройств в буксах, включая вид смазки и способы подачи ее к трущимся частям;
устройство ручного тормоза;
обоснование и ограничение собственной массы вагона.

Возвратившись из командировки в Америку, П.П. Мельников подробно описал американские конструкции вагонов, опубликовав в печати для широкого ознакомления и использования.

Николай Павлович Петров (1836—1920), Почетный член Петербургской Академии наук, основоположник науки о подвижном составе. Им опубликовано более 100 научных работ, посвященных проблемам смазки, сопротивления движению поезда, тормозов, взаимодействия подвижного состава и пути, экономики железнодорожного транспорта. Оригинальные эксперименты, выполненные на машине трения собственной конструкции, и глубокие теоретические исследования Н.П. Петрова послужили основой для создания теории гидродинамической смазки, признанной во всем мире. Рекомендуемые Н.П. Петровым смазки, по сравнению с применяемыми ранее, значительно уменьшили силы трения, что позволило сэкономить более 50 тыс. т угля в год, стоимость которого в 1883 г. составляла около полумиллиона рублей. Исследования Н.П. Петрова по сопротивлению движению поезда имели важное значение для создания теории тяговых расчетов. Он выполнил исследования прочности и надежности посадки бандажей на колесные центры, существенно влияющей на безопасность движения поездов, разработал теорию сил инерции необрессоренных масс при движении колеса по неровностям пути любой формы и с учетом упругости пути, применив свой метод конечных разностей. Опираясь на работы Н.П. Петрова, в 1915 г. специальная комиссия разработала методику определения допускаемых нагрузок на оси подвижного состава и предельных скоростей движения на железных дорогах в зависимости от типов верхнего строения пути и паровозов.

А.А. Попов рассмотрел основы теории свободных и вынужденных колебаний вагона с учетом трения в рессорном подвешивании, получив результаты для системы поезда, движущегося по упругому рельсовому пути, а также явления резонанса при колебаниях вагона под действием периодических неровностей.
Василий Захарович Власов (1906—1958), доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии наук СССР, выдающийся ученый в области строительной механики. Его научные исследования посвящены созданию современных методов расчета тонкостенных элементов вагонных конструкций.

Используя теорию В.З. Власова, многие его последователи совершенствовали методы расчетов вагонных конструкций типа оболочек.

Евгений Николаевич Никольский, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, почетный доктор Будапештского университета, внес значительный вклад в развитие методов расчета напряженного состояния кузовов вагонов. Для расчета вагонных конструкций типа оболочек им разработаны метод чередования основных систем и обобщенный метод сил, позволяющие производить расчет сложных конструкций кузовов вагонов. Для расчета крыши пассажирского вагона Е.Н. Никольским уточнена теория цилиндрических оболочек с неизгибаемым контуром поперечного сечения произвольной формы. Это уточнение явилось развитием теории оболочек и тонкостенных стержней с недеформируемым контуром поперечного сечения, созданной В.З. Власовым. Важные исследования по развитию метода конечных элементов (МКЭ) для расчета вагонных конструкций выполнены Е.Н. Никольским, в которых он сочетал простые традиционные для кузовов схемы с уточнением их в отдельных областях введением поля конечных элементов, а также использовал метод чередования основных систем в сочетании с МКЭ. Он является соавтором учебников и учебных пособий для вузов.

Владимир Николаевич Котуранов, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик Российской академии транспорта, развил теорию В.З. Власова применительно к кузовам вагонов. На базе прикладных разделов теории упругости он развил специализированные методы строительной механики вагонов с ориентацией на создание алгоритмов, удобно и экономично реализуемых на современной вычислительной технике. В.Н. Котурановым разработаны специализированные конечно-элементные модели для анализа напряженно-деформированного состояния оболочек котлов цистерн с учетом их конструктивных особенностей от воздействия различных нагрузок. Результаты его исследований реализованы при создании котлов большегрузных восьмиосных цистерн, усиленных кольцевыми элементами жесткости (шпангоутами).

Он усовершенствовал методы расчета боковых рам и надрессорных балок тележек грузовых вагонов, применив уточненную методику исследования напряженного состояния от стесненного кручения, добившись существенного снижения их массы при существующем в то время воздействии эксплуатационных нагрузок. Тележками типа ЦНИИ-ХЗ-0 (добавленная буква О обозначает облегченная) были оснащены почти все грузовые вагоны России, что явилось вкладом Л. А. Шадура в развитие вагонного парка железных дорог страны. Под руководством и непосредственном участии Л. А. Шадура проведен обширный комплекс исследований по технико-экономическому обоснованию и созданию большегрузных высокоэффективных конструкций восьмиосных вагонов. Уральский вагоностроительный завод (УВЗ) и Мариупольский завод Азовмаш (в то время Ждановский завод тяжелого машиностроения — ЖЗТМ) в содружестве с МИИТом освоили массовое производство восьмиосных полувагонов и цистерн.

Л. А. Шадур успешно осуществлял подготовку кадров высшей квалификации, под его научным руководством разработано и защищено 60 кандидатских и 7 докторских диссертаций. Такой результат деятельности подтверждает высочайшую квалификацию Л. А. Шадура.

Евгений Владимирович Михальцев (1887—1960), доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, впервые наиболее полно исследовал проблему выбора рационального типа вагона для угольных и рудных перевозок, установив целесообразные его параметры с учетом перспективы. При этом было проанализировано состояние и возможности погрузочно-разгрузочных устройств заводов-потребителей этих грузов и другой клиентуры. Е.В. Михальцев дал правильную оценку конструктивных усовершенствований подвижного состава в части увеличения мощности локомотивов, повышения грузоподъемности вагонов, снижения их тары, применения тележек, роликовых подшипников, введения автосцепки и автотормозов. Он с большой глубиной и широтой рассмотрел вопрос и дал оценку экономичности и целесообразности строительства специальных и сферы использования универсальных вагонов, то есть решил проблему, не потерявшую актуальность в современных условиях эксплуатации железных дорог.

Владимир Давидович Хусидов, доктор технических наук, академик Российской академии транспорта, почетный профессор МИИТа, в 1965 г. разработал математические модели нелинейных колебаний восьмиосных вагонов и методы их анализа, основанные на численном интегрировании дифференциальных уравнений. В решении задач динамики железнодорожного подвижного состава это было сделано впервые. За эти исследования в 1968 г. ему была присуждена ученая степень кандидата технических наук. Предложенные им методы компьютерного моделирования колебаний широко применяются в настоящее время.

Александр Абрамович Львов (1912—1994), доктор технических наук, профессор, лауреат премии Совета Министров СССР 1988 г., исследовал колебания четырех-, шести- и восьмиосньгх грузовых вагонов, разработал метод определения параметров рессорного подвешивания, обеспечивающих устойчивое движение вагонов.

Александр Алексеевич Хохлов, доктор технических наук, почетный профессор МИИТа, академик Российской академии транспорта, академик Академии проблем качества РФ. Он разработал аналитические методы оценки нагруженности вагонов, используя теорию эквивалентного преобразования исходных математических моделей. На базе разработанного правила исключения переменных получил расчетные зависимости для прогнозирования и выбора динамических качеств вагонов. А.А. Хохлов усовершенствовал методику выбора основных параметров грузовых вагонов с учетом их эксплуатации в рыночных условиях. Им опубликовано 110 работ, имеет одно изобретение, является лауреатом Всероссийского Выставочного Центра РФ в 1993 г.

Интенсивно проводились работы по усовершенствованию элементов подвижного состава.

Петр Иванович Травин (1885—1970) возглавил Центральное вагонное конструкторское бюро (ЦВКБ), созданное в 1931 г. для форсирования работ по проектированию новых вагонов. ЦВКБ впервые разработало нормативы для проектирования вагонов, создало новые конструкции и внедрило в производство основные типы большегрузных вагонов, а также прогрессивные пассажирские вагоны. Под руководством П.И. Травина на Крюковском заводе был освоен выпуск первых полувагонов грузоподъемностью 60 т, а также успешно проведены испытания первого такого вагона. Совместно с работниками Мытищинского завода П.И. Травин активно участвовал в создании первых вагонов для Московского метрополитена.

Никита Корнеевич Галахов в 1909 г., работая техником бывших Тамбовских мастерских, предложил конструкцию эллиптической рессоры, которая по гибкости и простоте устройства считалась одной из лучших. Рессора системы Галахова была внедрена, хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации, постепенно вытеснила другие конструкции эллиптических рессор из тележек пассажирских вагонов и используется до настоящего времени.

Флорентий Пименович Казанцев (1877—1940), автор нескольких систем железнодорожных автоматических тормозов. В 1909 г. изобрел неистощимый пневматический тормоз. Он предложил воздухораспределитель двухпроводного воздушного тормоза для пассажирских поездов. Тормозом с воздухораспределителем в 1925 г. были оборудованы поезда из нефтеналивных цистерн на железнодорожной линии Баку—Батуми. В 1925 г. Ф.П. Казанцев предложил воздухораспределитель однопроводного жесткого тормоза, а в 1927 г. — воздухораспределитель полужесткого тормоза. Его именем назван разработанный в 1926 г. Московским тормозным заводом кран машиниста, которым были оборудованы грузовые локомотивы.

Владимир Григорьевич Иноземцев (1931—2003), доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии наук, академик Российской академии транспорта, заслуженный деятель науки, заслуженный изобретатель РСФСР, специалист в области систем управления, тяги поездов, процессов торможения. Им выполнены важные исследования и разработки, оказавшие существенное влияние на развитие тормозной техники и методов эксплуатации подвижного состава. В.Г. Иноземцев развил теорию процессов при торможении. Он руководил разработкой и применением новых фрикционных материалов, а также исследованиями, на основании которых были созданы отечественные воздухораспределители, системы контроля обрыва тормозных магистралей. Под руководством В.Г. Иноземцева создана уникальная лаборатория для исследования тормозов, разработаны методы вождения длинносоставных и тяжеловесных поездов. В.Г. Иноземцевым опубликовано более 80 статей, в том числе в Бельгии, Румынии, Болгарии. Он является автором и соавтором книг и учебников для вузов, автором ПО изобретений, внедренных на железнодорожном транспорте. В.Г. Иноземцев работал во ВНИИЖТе в качестве руководителя отделения автотормозного хозяйства и заместителем директора института, с 1985 по 1997 г. был ректором МИИТа.

Иван Николаевич Новиков (1904—1987), заслуженный изобретатель РСФСР, автор автосцепки СА-3 (С — советская, А — автосцепка, 3 — третий вариант), которой с 1935 г. и до настоящего времени оснащаются грузовые и пассажирские вагоны. В 1946 под его руководством спроектирован специальный поглощающий аппарат автосцепки.

Этот аппарат применяется в пассажирских вагонах типа ЦНИИ-Н6, названный по имени разработавшей его организации и автора конструкции (ЦНИИ — Центральный научно-исследовательский институт, Н — Новиков, 6 — шестой вариант). После лабораторных и поездных испытаний, проведенных в 1947 г., этот аппарат был принят для оборудования пассажирских вагонов.

Ученые и изобретатели Украины внесли большой вклад в развитие науки о вагонах и совершенствование вагонного парка железных дорог. Теория продольной динамики получила значительное развитие в трудах академика АН УССР, доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки УССР, лауреата Государственной премии УССР Всеволода Арутюновича Лазаряна. Им создана школа ученых-механиков, основным вкладом которых является разработка и внедрение научно обоснованных методов исследования динамики поезда и подвижного состава, а также разработка и широкое использование экспериментальных методов для исследования динамических качеств рельсовых экипажей с применением современной измерительной аппаратуры. Его перу принадлежит более 300 научных работ. Совместно с В.А. Лазаряном исследования по продольной динамике проводили доктора технических наук, профессора Евгений Петрович Блохин и Лев Абрамович Манашкин, решая такие важные для практики задачи, как разработка рекомендаций по конструированию новых типов поглощающих аппаратов автосцепки, испытание и доработка новых типов автотормозов и другие. Исследования по устойчивости вагонов проводил доктор технических наук, профессор Михаил Леонидович Коротенко. Доктор технических наук, профессор Орест Макарович Савчук разработал уточненные методы расчета и оптимального проектирования колесных пар и корпусов букс. Крупным специалистом в области вагоностроения является главный конструктор по вагоностроению Азовского завода тяжелого машиностроения (город Мариуполь), доктор технических наук, профессор Валерий Михайлович Бубнов, усовершенствовавший метод конечных элементов для исследования напряженно-деформированного состояния дискретно подкрепленных тонкостенных оболочек котлов железнодорожных цистерн. М.В. Бубнов имеет 59 авторских свидетельств и два патента на изобретения, в основном, конструкций цистерн, внедренных на железных дорогах, в том числе восьмиосных конструкций. Виктор Федорович Ушкалов, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН Украины, исследовал и решил задачи статической динамики рельсовых экипажей с учетом конечной жесткости элементов над-рессорного строения. Им предложена методика прогнозирования динамических напряжений конкретных конструкций рельсовых экипажей, рекомендованы рациональные параметры платформы для перевозки контейнеров.

Большое значение в рассмотренных выше научных направлениях имеют исследования докторов технических наук М.М. Болотина, Н.М. Ершовой, С. Н. Киселева, В.В. Кобищанова, А.С. Лисовского, В.П. Лозбинева, Н.С. Бочурина и других.

Особое внимание заслуживают глубокие и всесторонние исследования в области вагоностроения и вагонного хозяйства, выполненные коллективами Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, Государственного научно-исследовательского института вагоностроения и других научных организаций, а также кафедр вузов железнодорожного транспорта и транспортного машиностроения.

Вагонное хозяйство является одной из ведущих отраслей железнодорожного транспорта, оно обеспечивает железные дороги исправными вагонами и организует их содержание и ремонт в эксплуатации. Основные средства – вагоны, здания, сооружения и оборудование – составляют около 15% всех основных фондов железнодорожного транспорта. Основой вагонного хозяйства является вагонный парк, включающий различные типы и конструкции грузовых и пассажирских вагонов, предназначенные для перевозки пассажиров или грузов.

Вагоны начали строить задолго до создания железной дороги, причем их передвигали лошадьми, а направляющими служили деревянные брусья. Первые вагоны, которые применялись для перевозки угля и руды, представляли собой деревянный открытый кузов, поставленный на четыре желобчатых колеса. В дальнейшем деревянные брусья и колеса были заменены чугунными.

Изобретение в 1833 г. Черепановыми первого паровоза и пуск в эксплуатацию на уральских нижнетагильских заводах железной дороги с паровой тягой послужили толчком к развитию вагоностроения.

Открытие в 1836 г. железной дороги между Петербургом и Царским Селом положило начало эксплуатации пассажирских двухосных вагонов с кузовом, построенных по типу карет Александровским заводом в Петербурге. Массовое строительство грузовых и пассажирских вагонов в России началось в 1846 г. Оно было связано с постройкой дороги между Москвой и Петербургом.

Первыми вагонами грузового парка железных дорог России были крытые вагоны и платформы (рис. 1), причем те и другие вначале строили четырехосными (на двухосных тележках) с центральной сцепкой без буферов. Рама и кузов крытого, вагона (рис. 1, а) были деревянными. Крыша имела сплошную деревянную обшивку, покрытую плотной просмоленной парусиной, посыпанной песком и смазанной сверху густым раствором извести. Грузоподъемность такого вагона составляла 8,2 т, тара – 7,8 т. Платформу (рис. 1, б) строили также четырехосной тележечной с деревянной рамой без продольных и поперечных бортов. Грузоподъемность платформы составляла 10 т, тара – 6 т. Все вагоны оборудовались ручным тормозом. С 1851 г. по мере строительства новых линий на русских железных дорогах начали вводить в эксплуатацию двухосные вагоны. Кузов первого двухосного крытого вагона имел длину 6,4 м, ширину – 2,77 м и высоту – 2,62 м, тара составляла 6 т, грузоподъемность – 8,2 т.

Затем в мастерских железных дорог и на вагоностроительных заводах были построены специальные вагоны: полувагоны для перевозки угля (1861 г.) и часть из них – с металлическими кузовами, явившиеся предшественниками цельнометаллических саморазгружающихся вагонов; балластные вагоны с опрокидывающимися кузовами (1868 г.); вагоны-ледники (1862 г.) для перевозки мяса, молока, фруктов и других скоропортящихся грузов; вагоны для перевозки скота, птицы; турникетные вагоны и др. С 1872 г. началось строительство цистерн для перевозки жидких нефтепродуктов, а с 1881 г. – для спирта и других жидких грузов.

В условиях капиталистической России каждая государственная или частная железная дорога проектировала и строила свои вагоны, в результате чего парк характеризовался разнообразием их типов и конструкций, что не вызывало больших трудностей в эксплуатации, пока обращение вагонов ограничивалось пределами одной дороги.

Конструкция вагона, введенная в 1892 г. в законодательном порядке для постройки и эксплуатации на всех русских железных дорогах, оказалась весьма рациональной и долговечной. Это позволило в дальнейшем при соответствующем усилении ходовых частей неоднократно повышать грузоподъемность вагона с 12,5 до 18 т, а затем при усилении рамы и кузова – до 20 т. Одновременно такие мероприятия проведены и в отношении платформ, полувагонов, цистерн и изотермических вагонов.

Создание однотипных грузовых вагонов имело огромное значение для русских железных дорог, так как в связи с этим улучшились обращение вагонов по сети дорог и обменные операции между ними; значительно упростились ремонт и обслуживание вагонов, так как запасные части к ним стали изготовляться для всех вагонов и дорог одинаковыми.

Когда грузооборот железных дорог возрос и появились более мощные локомотивы, стало очевидно, что четырехосные вагоны большой грузоподъемности имеют значительные преимущества перед двухосными. Ввод в эксплуатацию четырехосных вагонов позволил сократить число их в поезде, а следовательно, уменьшить его длину.

В 1895 г. появились четырехосные цистерны, в 1902 г. – первые большегрузные изотермические вагоны, а в 1903 г. началось строительство четырехосных платформ грузоподъемностью 33 т. В 1905 г. бывшей Московско-Рязано-Казанской дорогой построены бестележечные четырехосные вагоны грузоподъемностью 30 т. За период с 1900 по 1908 г. в России на заводах было разработано около 15 различных конструкций большегрузных вагонов, из которых заслуживает особого внимания цельнометаллический полувагон грузоподъемностью 37,5 т. с продольными балками рамы бруса равного сопротивления изгибу. В 1910 г. по проекту инженера Силича были построены первые изотермические вагоны с индивидуальным машинным охлаждением.

В 1846 г. на Александровском заводе в Петербурге были построены четырехосные пассажирские вагоны на двухосных тележках (рис. 1, в). Кузов вагона был деревянный, прочно закрепленный на раме из деревянных брусьев сечением 300×250 мм и длиной 17124 мм, усиленных шпренгелями. Внутри вагона ставились парные жесткие скамейки. В первых вагонах не было полок для багажа, отопления, вентиляции и туалетов. Вагоны освещались свечами, поставленными в настенные фонари. Такими же по размерам и конструкции кузова строились пассажирские вагоны первого и второго классов с мягкими сиденьями.

В 1850–1854 гг. Александровский завод строил вагоны почтовые, багажные, а также специального назначения. На этом заводе были также построены служебные вагоны длиной 25247 мм на двух четырехосных тележках. Внутреннее помещение вагонов отличалось изящной отделкой и было оборудовано потолочными вентиляторами, печами из изразцового кирпича, туалетами с умывальниками.

С развитием железнодорожных перевозок конструкция вагонов совершенствовалась. В 1863 г. во всех вагонах начали устанавливать изразцовые печи, которые в 1866 г. были заменены чугунными. В 1866 г. Ковровские железнодорожные мастерские стали строить пассажирские вагоны с индивидуальным паровым, отоплением и улучшенной вентиляцией в виде вытяжных флюгарок, установленных на крыше. В 1887 г. по предложению русских инженеров осуществлено электрическое освещение вагонов. Одновременно с улучшением внутреннего оборудования совершенствовалась и общая конструкция вагонов. Была улучшена изоляция потолка, стен и пола. С 1870 г. крыши всех пассажирских вагонов начали покрывать вместо парусины кровельной сталью. В обязательном порядке стали обшивать металлическими листами наружную поверхность кузова. С 1863 г. в пассажирских вагонах заменили однобуферную сцепку винтовым сцеплением и буферами.

В 1896 г. на Коломенском заводе, а с 1897 г. в Главных ростовских мастерских началось строительство четырех- и шестиосных пассажирских вагонов с несущей металлической полустеной. Эти вагоны обладали значительной прочностью и долговечностью. С переходом на сквозную упряжь в вагонах постройки 1898–1900 гг. начинают появляться металлические рамы с хребтовой балкой.

В 1905 г. была введена усиленная стяжка с одновременным усилением тягового крюка, а в 1912 г. принята объединенная стяжка, которой с небольшими изменениями оборудовались вагоны до внедрения автосцепки.

В 1912 г. русским инженером Фетте была создана и построена на Русско-Балтийском заводе двухосная пассажирская тележка, получившая широкое распространение. Появились новые конструкции эллиптических рессор системы кузнечного мастера Главных петербургских мастерских И. О. Брауна и техника Тамбовских мастерских Н. К. Галахова. Рессора Галахова нашла широкое применение на подвижном составе как в России, гак и за границей. В 1915 г. по проекту инженера Радовича был построен вагон с установкой для кондиционирования воздуха.

Несмотря на большой опыт в вагоностроении и инициативу русских ученых, инженеров и практиков, развитие вагоностроения царской России шло беспланово. В результате небольшой вагонный парк, состоящий из двухосных вагонов (98,1% и лишь 1,9% четырехосных), отличался значительным разнообразием конструкций малой грузоподъемности. За годы империалистической войны количество вагонов в России резко сократилось, а их техническое состояние ухудшилось. Гражданская война и иностранная военная интервенция привели к дальнейшему разрушению вагонного парка.

Молодое Советское государство, получив в наследство от царской России маломощный и разрушенный парк вагонов, сразу же после Великой Октябрьской социалистической революции приняло ряд мер, направленных на быстрое восстановление железнодорожного транспорта. В декабре 1920 г. вопрос о состоянии транспорта рассматривался на VIII Всероссийском съезде Советов, который счел необходимым организовать ремонт подвижного состава на основе массового производства обезличенных запасных частей. Это способствовало быстрейшему восстановлению вагонного парка.

Развитие отечественного вагоностроения шло по пути усиления и обновления вагонного парка. Перед вагоностроителями была поставлена задача в короткие сроки изготовить значительное количество вагонов новых типов большой грузоподъемности, отвечающих более высоким техническим требованиям. В 1923 г. заводы начали строить новые вагоны. В их конструкции предусматривалась замена деревянных деталей металлическими, что позволило увеличить прочность вагонов и обеспечить безопасность движения. Советские вагоностроители первыми в мире начали широко применять сварку при изготовлении грузовых и пассажирских вагонов.

С 1925 г. отечественные заводы стали выпускать жесткие пассажирские вагоны длиной 14 м дальнего следования, а с 1926 г. – большегрузные четырехосные вагоны. В 1928 г. был сконструирован новый стандартный тип пассажирского вагона дальнего следования – четырехосный длиной 20.2 м, на базе которого строились жесткие некупированные и купированные вагоны, мягкие, вагоны-рестораны, почтовые и багажные, а также пригородные, имеющие 98 мест для сидения. Кузов их был деревянный раскосно-стоечной конструкции, покрытый снаружи металлическими листами толщиной 1,55 мм, а рама – металлическая с хребтовой балкой. Кроме того, началась постройка пригородных пассажирских вагонов длиной 19.3 м с металлическим кузовом, которые нашли широкое применение на электрифицированных железных дорогах. Одновременно с постройкой серийных пригородных вагонов были созданы опытные образцы цельнометаллических пассажирских вагонов дальнего следования длиной 25,2 м. При постройке этих вагонов широко применялась электросварка.

Огромное значение для улучшения работы железных дорог имел перевод вагонного парка на автоматические тормоза.

В 1926 г. советским изобретателем И. К. Матросовым создан новый, более совершенный автоматический тормоз, принятый в 1930 г. в качестве типового для грузовых вагонов взамен тормоза Казанцева.

В 1934 г. был утвержден тип советской автосцепки СА-3 и начато оборудование ею вагонного парка, которое завершилось в мае 1957 г. В результате проведения больших мероприятий по созданию отечественных тормозных приборов, развитию машиностроительной базы для тормозного оборудования и организации индустриальной базы для осмотра и ремонта автотормозов в эксплуатации все грузовые поезда были переведены в 1935 г. на автоматическое торможение.

К 1941 г. значительная часть вагонного парка была обновлена. Основными типами грузовых вагонов стали: четырехосные крытые грузоподъемностью 50 т.; саморазгружающиеся полувагоны и платформы грузоподъемностью 60 т; цистерны емкостью 50 м3 и изотермические вагоны грузоподъемностью 30 т.

Создание и внедрение в эксплуатацию прочных и совершенных по конструкции вагонов, оборудованных автотормозами и автосцепкой; имело важное значение для бесперебойного обслуживания железнодорожным транспортом фронта и тыла в годы Великой Отечественной войны. Особенно резкое увеличение и обновление вагонного парка произошло за послевоенные годы. С 1946 г. вагоностроительная промышленность стала выпускать только четырехосные цельнометаллические пассажирские вагоны новой конструкции – длиной 23,6 м с цельнонесущим сварным кузовом. Эти вагоны имеют большое преимущество перед вагонами с деревянными кузовами в отношении прочности, планировки помещений и внутренней отделки и теперь являются основным типом пассажирских вагонов.

XX съезд КПСС определил дальнейшее развитие железнодорожного транспорта путем широкого внедрения электрической и тепловозной тяги. На этой основе осуществлялось техническое перевооружение железных дорог. Парк грузовых вагонов пополнился значительным количеством современных четырехосных вагонов: крытых с объемом 120 м3, цистерн емкостью 60 м3, с универсальными сливными приборами, рефрижераторными поездами и автономными вагонами, а также цельнометаллическими полувагонами грузоподъемностью 63 и 125 т.

За годы построены цистерны для перевозки вязких продуктов с наружным обогревом, цистерны из нержавеющей стали для кислот, саморазгружающиеся закрытые вагоны бункерного типа для цемента и специальные вагоны для перевозки скота. В связи с возрастающей потребностью в перевозках тяжелых грузов для крупных строек созданы и введены в эксплуатацию транспортеры грузоподъемностью 130–180, 230 и 400 т.

Новые пассажирские вагоны оборудуют устройствами для электрического отопления, принудительной вентиляции с очисткой от пыли воздуха и подогревом его в зимнее время. Часть пассажирских вагонов оборудуется установками для кондиционирования воздуха и охлаждения питьевой воды.

Большой путь теоретического исследования и практической проверки прошли вагоностроители в поисках наиболее Целесообразных конструкций тележек, систем рессорного подвешивания, колесных пар, подшипников и букс. В результате преобладающее распространение получили усовершенствованные цельнокатаные колеса. С 1955 г. все цельнометаллические пассажирские вагоны, а с 1956 г. часть грузовых вагонов стали выпускать на буксах с роликовыми подшипниками, которые имеют преимущества перед подшипниками скольжения. Созданы также новые типы тележек с более совершенными системами рессорного подвешивания, оборудованные гидравлическими и фрикционными гасителями колебаний.

Развитие народного хозяйства и рост перевозок требуют постоянного совершенствования работы железнодорожного транспорта, в том числе вагонного парка, увеличения его грузоподъемности, снижения тары вагонов и повышения их надежности.

Важной особенностью новых грузовых вагонов является применение тележек, допускающих скорость движения поездов до 120 км/ч, а также значительное снижение тары вагонов за счет использования в их конструкции низколегированных сталей повышенной прочности и полимерных материалов. В полувагонах и крытых вагонах деревянная обшивка кузова заменяется металлической. Грузоподъемность грузовых вагонов увеличена до 65 т.

Для перевозки скоропортящихся грузов все шире применяются рефрижераторные пятивагонные секции и автономные вагоны с автоматическим управлением работой машинного оборудования.

Большое внимание уделяется также улучшению конструкции и повышению комфортабельности пассажирских вагонов с широким применением кондиционирования воздуха, электрического отопления, люминесцентного освещения. Пассажирские вагоны строятся на тележках, обеспечивающих спокойный ход при скорости движения 160–180 км/ч. Созданы пассажирские вагоны длиной 26,4 м, вагоны с комбинированным угольно-электрическим отоплением, с кузовом из алюминиевых сплавов.

Современные вагоны оборудуются электропневматическими тормозами. Ведутся, исследования по внедрению дисковых и магниторельсовых тормозов. Создаются новые фрикционные и гидравлические поглощащие аппараты повышенной энергоемкости, а также универсальная автосцепка, имеющая дополнительную приставку для соединения воздушной тормозной и электрической магистралей. Проводится также модернизация существующего вагонного парка с целью повышения его эксплуатационной надежности. Развитие отечественного вагоностроения неразрывно связано с научными достижениями. Обобщая богатый опыт научно-исследовательских и учебных институтов, передовых рабочих, инженерно-технических работников вагонных депо и заводов, советские ученые создали новую отрасль науки – науку о вагоне.

Выпуск первых вагонов (вагонеток) в России относится к середине XVIII в. Как отрасль промышленности вагоностроение зародилось в середине 40-х годов XIX в., когда в связи с началом строительства первой магистральной железной дороги Петербург-Москва (1843) для производства вагонов был выделен государственный (казённый) Александровский литейно - механический завод в Санкт-Петербурге.

История отечественного вагоностроения так же как и история железных дорог России начиналась с Царскосельской дороги 30 октября 1837 г.

В этот день вслед за Англией, США, Францией, Германией и Бельгией наша страна сделала первый шаг к званию великой железнодорожной державы. В то время в России не было заводов, выпускавших паровозы, выгоны, рельсы и другую железнодорожную технику – все основное оборудование (строительные материалы, рельсы, подвижной состав и т.д.) покупали за границей.

Особенностью вагонного парка той эпохи являлось то, что железная дорога была рассчитана в основном на перевозку пассажиров. Заказывались преимущественно пассажирские вагоны для пригородных поездок, т. е. без спальных мест, туалетов и буфетов. Первые вагоны Царскосельской линии были двухосными, имели деревянные раму и кузов. Для их соединения использовалась сцепка в виде цепей. К вагонной раме крепился один буфер, предохранявший вагоны от столкновения при ручном торможении. Нагрузка от массы вагона передавалась на буксы через листовые рессоры, за исключением вагонов 4-го класса, у которых рессор не было.

Во второй половине 60-х годов XIX в. завод Кокериля поставил на дорогу несколько новых вагонов 1-го и 2-го классов. Наружные стены в них были покрыты листовым железом, изнутри кузов обивали 16-миллиметровыми досками и сукном. Пол и потолок делались двойными, с войлочной прокладкой между досками, крыша покрывалась листовым цинком. Вагоны 1-го класса были окрашены в темно-синий цвет, а вагоны 2-го класса - в светло-вишневый. Окна были двойные, с зеркальными стеклами. В этот период вагоны каретного типа с индивидуальным входом в каждое отделение постепенно вытесняются другими - со сквозным проходом посередине и входными площадками по концам. Салоны экипажей первого класса были отделаны красным деревом, на торцевых простенках устанавливались небольшие зеркала, у каждого сиденья - пепельница, на окнах - голубые шелковые шторы, на полу - цветной бархатный ковер.

В 1870 г. в вагонах ввели печное отопление, а в октябре 1872 г. его заменили паровым.

В 1896 г. в Твери начали строить Верхне-Волжский вагоностроительный завод, который впоследствии стал одним из основных предприятий по изготовлению сперва грузовых, а затем пассажирских вагонов.

На Южном Урале был построен Усть-Катавский вагоностроительный завод, начавший производство вагонов в 1900 г. Кроме крытых и платформ нормального типа, здесь создавали четырехосные полувагоны, в том числе с металлическими кузовами, а также пассажирские вагоны для широкой и узкой колеи.

В 1903 г. в постройку крытых вагонов и платформ включился Торецкий сталелитейный и машиностроительный завод, расположенный в Донецком бассейне у станции Дружковка.

Все эти предприятия принадлежали частному капиталу. Государственным оставался Александровский завод, который, наряду с ремонтом, продолжал строить и новые вагоны. С 1848 по 1917 г. здесь было произведено 4477 грузовых вагонов, из которых наибольшее количество (618) - в 1900 г. В России больше всего грузовых вагонов было создано в 1915 г. - 36 525. Мощности рассматриваемых заводов полностью не использовались, они могли выпускать до 60 000 грузовых вагонов в год. В 1917 г. в стране имелось 569 000 грузовых вагонов.

Первые пассажирские вагоны строились I, II, III классов, они отличались друг от друга внутренним оборудованием и отделкой. Устройство рессорного подвешивания обеспечивало необходимую плавность хода. В первых вагонах не было необходимых удобств для пассажиров. Однако уже в 1850 г. Александровский завод построил два вагона усовершенствованной конструкции и с комфортными условиями для пассажиров.

Первый пассажирский вагон

Поскольку пассажирских вагонов не хватало, их закупали в западноевропейских странах. Однако они оказались нерациональными для условий России, и в 1868 -1884 гг. потребовалось осуществить их переделку и создать отечественный тип пассажирского вагона. Такой тип характеризовался наличием сквозного прохода внутри кузова, устройством закрытых тамбуров по концам вагона, хорошей изоляцией кузова, окнами с двойными рамами.

С 1863 г. пассажирские вагоны стали оборудовать туалетами и умывальниками, а также печами сухого отопления. Ковровские мастерские впервые в мире (в 1866 г.) создали индивидуальное, а в 1877 г. водяное отопление. Совершенствовались вентиляционные устройства. Фонари со свечами с 1877 г. стали заменять газовыми, а с 1887 г. - электрическим освещением.

Трехосный пассажирский вагона 3 класса (Изготовлен на Русско-Балтийском вагонном заводе, дорога начальной приписки – Московско-Брестская, год выпуска – примерно 1872. Данный тип вагона получил широкое распространение в 70-80-х годах XIX века. Выпускались всех классов, как с открытыми площадками, так и с закрытыми тамбурами. Некоторые экземпляры эксплуатировались до середины 1950-х годов. Окрашивались в зеленый цвет)

Совершенствовались конструкции кузовов и тележек пассажирских вагонов. В 1902 г. на Среднеазиатской дороге служебный вагон был оборудован устройством для охлаждения воздуха, а в 1915 г. на Юго-Западной дороге построен вагон-ресторан с системой вентиляции, отопления и охлаждения воздуха. В 1906 г. были построены двухэтажные пассажирские вагоны с тележками, имевшими продольно расположенные листовые рессоры. Такие конструкции впоследствии получили распространение в Германии.

Пассажирские вагоны в небольшом количестве выпускали следующие заводы Коломенский, Струбинчкий, Сампсоньевский, Мальцевский, Русско- Балтийский, Сормовский, Лильпоп и Рау, Путиловский.

Много оригинальных конструкций вагонов, их частей и агрегатов создано Ковровскими мастерскими.

Достижением отечественного вагоностроения, особенно в 1865-1880 гг., является: введение водяного отопления в мягких вагонах и печного в жестких; устройство туалетов во всех вагонах и умывальных в большинстве вагонов; установка на крыше вагонов вытяжных дефлекторов; введение двойных опускных окон с большими цельными стеклами и размещение их между скамьями; улучшение искусственного освещения; введение входных дверей, отворяющихся только внутрь кузова, и внутренних задвижных дверей; устройство подъемных спинок диванов для образования спальных мест; стандартизация размеров внутренней планировки вагонов; широкое применение трехосных конструкций вагонов; создание специальных вагонов.

В конце XIX века на заводах страны значительно расширилось строительство пассажирских вагонов. Трехосные вагоны уступали место более совершенным двухосным, а затем и четырехосным вагонам.

Были созданы оригинальные конструкции вагонов различных типов: мягкие I и II классов с разнообразной планировкой и оборудованием; четырех- и шестиосные с металлическими полустенками, несущими основные нагрузки; жесткие, в том числе IV класса, позволяющие существенно снизить стоимость проезда пассажиров за счет увеличенной вместимости; двухэтажные вагоны, позволяющие значительно увеличить число пассажирских мест, приходящихся на единицу длины вагона; почтовые, багажные, служебные и другие специальные вагоны в различном конструктивном исполнении; вагоны, отличавшиеся улучшенной плавностью хода (с тележками системы Фетте, тройного подвешивания и др.); вагоны с установками для кондиционирования воздуха.

Сначала вагон обращался на Западно-Сибирской, а после постройки там постоянных храмов был передан на Средне-Сибирскую дорогу. Фотография сделана американцем Фридрихом Фурманом в 1918 году во Владивостоке. Точно известно о постройке до революции шести передвижных церквей. Все они были разной конструкции. Данный вагон окрашивался изначально в темно-синий цвет. После 1913 года вагоны-церкви имели белую окраску.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. История железнодорожного транспорта России / Под ред. М. М. Уздина, Е. Я. Красковского. - СПб.: Питер, 1994.

2. Кологривая И. Е. История развития железнодорожного транспорта. - Хабаровск: ДВГУПС, 1998.

3. Морозов В. Коллекция отечественного вагоностроения ЦМЖТ // Железнодорожное дело. - 1998. - №6. - с. 34 - 35.

4. Шадур Л. А. Развитие отечественного вагонного парка. - М.: Транспорт, 1988.

Читайте также: