ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ МОНОРЕЛЬСОВОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2002 года по МПК B61B13/04 

Изобретение относится к пассажирским транспортным системам. Монорельсовые транспортные системы обладают существенными преимуществами перед другими видами транспорта как наземного, так и подземного исполнения. К этим преимуществам относятся, в частности, отсутствие сплошного земляного полотна с бетонным покрытием или железнодорожного пути со шпалами и рельсами, что предопределяет сокращение объема земляных работ при строительстве дороги, снижение стоимости ее постройки и эксплуатационных расходов. Дополнительный положительный эффект обеспечивает возможность использования в монорельсовых транспортных системах перспективного линейного тягового привода.

Подвижной состав, наряду с ходовой балкой, является составной частью монорельсовой транспортной системы.

Известны технические реализации подвижного состава монорельсовой транспортной системы с применением головного, хвостового и промежуточных вагонов, а также ходовых тележек с ходовыми, вертикальными и горизонтальными стабилизационными колесами (SU 1298118 А1, 23.03.1987; RU 2145557 Cl, 20.02.2000; US 3881427 А, 06.05.1975; DE 2807984 А1.31.08.1978).

Недостатки известных подвижных составов определяются неудовлетворительными для отдельных случаев применения характеристиками движения и эксплуатационной надежности, обусловленными несовершенством компоновки ходовых тележек и использованием в тяговых приводах традиционных вращающихся электрических двигателей.

Известен также подвижной состав монорельсовой транспортной системы, содержащий головной, хвостовой и промежуточные вагоны с кузовами, закрепленными на соответствующих подвагонных рамах, ходовые тележки, выполненные с поперечным ходовым мостом, на концах которого закреплены ходовые колеса, стабилизационной рамой, на которой закреплены вертикальные и горизонтальные стабилизационные колеса, каретку и линейный тяговый двигатель с активными элементами, закрепленными на подвижном составе (RU 2041096 Cl, 09.08.1995; DE 25444143 Al, 07.04.1977; US 4092928 А, 06.06.1978 - прототип).

Недостаток указанного подвижного состава также определяется невысокими техническими показателями вследствие неоптимальных для ходовых тележек компоновочных решений.

Задачей изобретения является улучшение конструкции подвижного состава с выполнением повышенных требований к надежности работы и расширением области практического применения монорельсовой транспортной системы для любых, в том числе достаточно сложных, окружающих условий.

Поставленная задача решается тем, что в подвижном составе монорельсовой транспортной системы, содержащем головной, хвостовой и промежуточные вагоны с кузовами, закрепленными на соответствующих подвагонных рамах, ходовые тележки, выполненные с поперечным ходовым мостом, на концах которого закреплены ходовые колеса, стабилизационной рамой, кареткой, вертикальными и горизонтальными стабилизационными колесами, последние из которых закреплены на стабилизационной раме, а также линейный тяговый двигатель с активными элементами, закрепленными на подвижном составе, - вертикальные стабилизационные колеса и по крайней мере один активный элемент линейного тягового двигателя закреплены на каретке, при этом поперечный ходовой мост и стабилизационная рама объединены в единый компоновочный узел, соединенный с кареткой посредством упругих деформируемых и промежуточных передаточных элементов, деформируемые элементы выполнены с обеспечением смещения каретки относительно единого компоновочного узла по вертикальной оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава, а промежуточные передаточные элементы - с обеспечением также смещения по вертикальной оси и их фиксации относительно друг друга по двум другим осям, подвагонные рамы имеют узлы крепления с кузовами, а также между собой и с ходовыми мостами тележек, при этом узлы крепления подвагонных рам между собой и с ходовыми мостами тележек расположены на общей оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава и проходящей через ось качения ходовых колесных пар.

Решению поставленной задачи способствуют также частные существенные признаки изобретения.

Подвижной состав содержит головной, хвостовой и от четырех до десяти пассажирских вагонов.

Длина головного/хвостового вагона - расстояние между внешней поверхностью торцевой стенки и бампером составляет 6890±50 мм, длина пассажирского вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок составляет 4400±50 мм, при этом длина пассажирского салона головного/хвостового вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок составляет 4400±50 мм, а расстояние между торцами смежных вагонов составляет 600±10 мм.

Ширина пассажирского, головного/хвостового вагона - расстояние между внешними поверхностями боковых стенок выполнена переменной и ее номинальное значение находится в пределах 2300...1922 мм, при этом большее значение размера ширины соответствует нижнему сечению вагона, номинальное значение высоты вагона по наружному обводу составляет 3320 мм, а номинальное значение высоты салонов вагонов - расстояние между внутренними поверхностями пола и потолка составляет 2200 мм.

Масса нетто и масса брутто каждого пассажирского и головного/хвостового вагона составляет соответственно 10,5х(0,95... 1,05) т и 18,5х(0,95... 1,05) т.

Каждый вагон снабжен системой кондиционирования подогрева и вентиляции, частично размещенной на крыше кузова.

Вертикальное смещение каретки относительно единого компоновочного узла ходовой тележки, обеспечиваемое упругими деформируемыми элементами, составляет 70...100 мм.

Каждая ходовая тележка выполнена с одной парой ходовых колес.

Ходовые колеса выполнены с пневматическими шинами, при этом внешний диаметр ненагруженных ходовых колес составляет 1030±5 мм, а отношение внешнего диаметра ненагруженного ходового колеса к внешнему диаметру нагруженного ходового колеса составляет 1,03...1,06.

Расстояние в поперечном направлении между срединными плоскостями ходовых колес пары составляет 900±30 мм, а расстояние между осями ходовых колес в продольном подвижного состава направлении составляет 5000±50 мм.

Каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами горизонтальных стабилизационных колес.

Горизонтальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения горизонтальных стабилизационных колес расположены перпендикулярно и симметрично относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес ходовой тележки составляет 1100±20 мм, расстояние в продольном направлении между осями вращения горизонтальных стабилизационных колес пары составляет 2100±20 мм, а расстояние между срединными плоскостями горизонтальных стабилизационных колес пары и осью вращения пары ходовых колес подвижного состава составляет 1100±20 мм.

Каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами вертикальных стабилизационных колес, при этом их опорные поверхности расположены ниже опорных поверхностей ходовых колес.

Вертикальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения вертикальных стабилизационных колес расположены параллельно и симметрично относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между срединными плоскостями пары вертикальных стабилизационных колес составляет 1100±20 мм, а расстояние в продольном направлении подвижного состава между осями пар вертикальных стабилизационных колес составляет 500±5 мм.

Оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес расположены между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес, а расстояние между плоскостью горизонтальных стабилизационных колес и плоскостью, содержащей оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес, находится в пределах ±50 мм.

Активные элементы линейного тягового двигателя выполнены в виде прямоугольных в плане пластин и содержат магнитопровод, набранный из тонколистовой электротехнической стали, трехфазную рабочую обмотку, уложенную в пазах магнитопровода, несущий короб и защитный кожух для защиты лобовых частей обмотки от механических повреждений, масса прямоугольной пластины активных элементов составляет 350±15кг, а сама пластина выполнена с номинальными размерами в плане 1787х400 мм и толщиной 172 мм, при этом отклонения от номинальных величин не превышает 2%.

Поперечный ходовой мост состоит из моноблока и двух консольных осей, расположенных симметрично относительно моноблока и соосно с ним, при этом каждое ходовое колесо установлено на соответствующую консольную ось с использованием двух подшипников качения, сам моноблок выполнен в виде цилиндрической трубы с центральной поперечной перегородкой, при этом на части наружной поверхности моноблока вокруг центральной поперечной перегородки выполнены диаметрально расположенные приливы с плоскими поверхностями, в центральной поперечной перегородке моноблока выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, ориентированное продольной своей осью перпендикулярно продольной оси цилиндрической трубы моноблока и перпендикулярно плоским поверхностям приливов, при этом продольная ось сквозного цилиндрического отверстия в центральной поперечной перегородке моноблока расположено симметрично относительно торцов моноблока.

Стабилизационная рама выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух поперечных "П-образных" брусьев, соединенных между собой посредством двух продольных брусьев, при этом узлы крепления единого компоновочного узла с кареткой размещены на "П-образных" брусьях, а сама стабилизационная рама выполнена с номинальными размерами 1715 мм 1214 мм соответственно в продольном и поперечном по отношению к подвижному составу направлениях, и с номинальным размером 512 мм в вертикальном направлении.

Горизонтальные стабилизационные колеса закреплены на торцах поперечных "П-образных" брусьев.

Каретка выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух "V-образных" брусьев, соединенных по торцам между собой посредством двух "П-образных" брусьев, при этом "V-образные" брусья ориентированы вдоль продольной оси подвижного состава, а "П-образные" брусья - по поперечной оси подвижного состава, в средних частях "V-образных" брусьев образованы кронштейны для крепления вертикальных стабилизационных колес, а на горизонтальных перекладинах "П-образных" брусьев каретки закреплены узлы крепления упругих элементов, при этом каретка снабжена парой страховочных колес, расположенных по велосипедной схеме.

Упругие деформируемые элементы, соединяющие стабилизационную раму и каретку, ориентированы по продольной оси подвижного состава и скреплены со стабилизационной рамой через шарнирно установленную на ней качалку, а с кареткой - через шарнир, сами упругие деформируемые элементы выполнены в виде предварительно сжатых толкателей.

Каждый толкатель упругих деформируемых элементов выполнен в виде штока с установленными на нем по своим внутренним отверстиям упругими тарельчатыми элементами, при этом по внешней поверхности часть упругих тарельчатых элементов взаимодействует с цилиндрическим стаканом, а осевое усилие сжатия толкателя находится в диапазоне 900...1300 кгс, обеспечиваемое рабочим ходом толкателя в диапазоне 750...850 мм.

Подвагонная рама выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из центральной балки и соединенных с ее торцами концевых соединительных элементов, выполненных в виде изогнутых пространственных балок переменного сечения, при этом узлы крепления кузова вагона размещены как на балке, так и на концевых элементах, а узлы соединения смежных подвагонных рам между собой и узлы соединения подвагонных рам с ходовой тележкой размещены на концевых соединительных элементах, в местах же сопряжения центральной балки с концевыми элементами образованы сквозные вырезы для размещения страховочных колес каретки.

Узел крепления подвагонной рамы с ходовой тележкой выполнен в виде разъемного хомута, охватывающего моноблок поперечного ходового моста, при этом хомут выполнен с отверстиями, в которые пропущены концы вала, установленного в отверстие в центральной поперечной перегородке моноблока, а между хомутом и моноблоком размещены сферические подшипники, установленные на плоскостях приливов моноблока.

Узлы крепления каждого кузова вагона с подвагонной рамой выполнены в виде вертикальных амортизаторов, размещенных на центральной балке, и в виде тяг, обеспечивающих фиксацию кузова соответственно в продольном и поперечном направлениях, при этом продольные тяги размещены на центральной балке, а поперечные тяги - на концевых элементах.

На фиг.1 изображен подвижной состав на ходовой балке.

На фиг.2 изображены ходовые тележки в сборе с подвагонными рамами.

На фиг.3 изображены колесные пары, взаимодействующие с ходовой балкой.

На фиг.4 изображена ходовая тележка (вид сбоку).

На фиг.5 изображена ходовая тележка (вид спереди).

На фиг.6 изображена ходовая тележка (вид сверху).

На фиг. 7 изображена ходовая тележка (вид сбоку, на фигуре убраны элементы, закрывающие активный элемент линейного тягового двигателя).

На фиг. 3 изображен единый компоновочный узел, объединяющий поперечный ходовой мост и стабилизационную раму (горизонтальные стабилизационные колеса не показаны).

На фиг. 9 изображен единый компоновочный узел, объединяющий поперечный ходовой мост и стабилизационную раму (вид сверху).

На фиг. 10 изображен единый компоновочный узел, объединяющий поперечный ходовой мост и стабилизационную раму (вид спереди, горизонтальные стабилизационные колеса не показаны).

На фиг. 11 изображен единый компоновочный узел, объединяющий поперечный ходовой мост и стабилизационную раму (вид сверху, горизонтальные стабилизационные колеса не показаны).

На фиг.12 изображена каретка с закрепленными на ней вертикальными стабилизационными колесами и активным элементом линейного двигателя.

На фиг.13 изображена каретка ходовой тележки.

На фиг. 14 изображена каретка с закрепленным на ней активным элементом линейного двигателя (вид спереди).

На фиг. 15 изображена каретка с закрепленным на ней активным элементом линейного двигателя (вид сверху).

На фиг.16 изображен поперечный ходовой мост.

На фиг.17 изображен поперечный ходовой мост (вид сбоку).

На фиг. 18 изображен узел соединения подвагонных рам смежных вагонов с ходовой тележкой (вид сбоку).

На фиг. 19 изображен узел соединения подвагонных рам смежных вагонов с ходовой тележкой (вид сверху).

На фиг.20 изображен узел соединения подвагонной рамы головного/хвостового вагона с бампером и ходовой тележкой (вид сбоку).

На фиг.21 изображен узел соединения подвагонной рамы головного вагона с бампером и ходовой тележкой (вид сверху).

На фиг.22 изображена подвагонная рамы головного/хвостового вагона с узлами соединения с бампером и со смежными ходовыми тележками (вид сбоку).

На фиг.23 изображена подвагонная рамы головного/хвостового вагона с узлами соединения с кузовом головного/хвостового вагона (вид сверху).

На фиг. 24 изображена подвагонная рамы пассажирского вагона с узлами соединения со смежными ходовыми тележками (вид сбоку).

На фиг. 25 изображена подвагонная рамы пассажирского вагона с узлами соединения с кузовом промежуточного вагона (вид сверху).

На фиг. 26 изображена подвагонная рамы хвостового/головного вагона с узлами соединения с бампером и со смежными ходовыми тележками (вид сбоку).

На фиг. 27 изображена подвагонная рамы хвостового/головного вагона с узлами соединения с кузовом головного/хвостового вагона (вид сверху).

Работает предложенный подвижной состав следующим образом.

Подвижной состав является составной частью монорельсовой транспортной системы, содержит головной, хвостовой и промежуточные вагоны и с помощью ходовой части перемещается по трассе, выполненной в виде ходовой балки 1 коробчатого сечения (фиг.3).

Кузова головного/хвостового 2 и пассажирских 3 вагонов закреплены на соответствующих подвагонных рамах, между которыми размещены межвагонные перекрытия 4 (фиг. 1), которые вместе с оборудованием и аппаратурой предназначены для комфортной и безопасной транспортировки пассажиров.

Ходовая часть подвижного состава (фиг.2) содержит подвагонные рамы 5 и 6, на которых крепятся кузова головного/хвостового и пассажирских вагонов соответственно, ходовые тележки, в которых объединены ходовые колесные пары 7, вертикальные 8 и горизонтальные 9 стабилизационные колесные пары, взаимодействующие с ходовой балкой, при этом плоскости качения вертикальных стабилизационных колес расположены ниже плоскости качения ходовых колес (фиг.3).

Подвагонные рамы 5 снабжены каждая бампером 10 (фиг.2) для восприятия усилий, возникающих при столкновении подвижного состава с препятствием и для его буксировки.

Подвижной состав кроме головного и хвостового вагонов может содержать от четырех до десяти пассажирских вагонов.

Масса нетто пассажирского вагона составляет 10,5х(0,95...1,05) т. Масса брутто пассажирского вагона составляет 18,5х(0,95...1,05) т. Масса нетто головного/хвостового вагона составляет 10,5х(0,95...1,05) т. Масса брутто головного вагона составляет 18,5х(0,95...1,05) т.

Каждый головной/хвостовой вагон содержит кабину управления с местом для водителя. Количество сидячих мест в головном/хвостовом вагоне составляет семь, а в пассажирских вагонах - по восемь сидячих мест.

Расстояние между торцами смежных вагонов подвижного состава составляет 600±10 мм. Длина пассажирского вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок составляет 4400±50 мм. Ширина вагона - расстояние между внешними поверхностями боковых стенок выполнена переменной, и ее номинальное значение находится в пределах 2300...1922 мм, при этом большее значение размера ширины соответствует нижнему сечению вагона. Номинальное значение высоты вагона по наружному обводу составляет 3320 мм. Номинальное значение высоты салона вагона - расстояние между внутренними поверхностями пола и потолка составляет 2200 мм. Длина головного/хвостового вагона - расстояние между внешней поверхностью торцевой стенки и бампером составляет 6890±50 мм. Длина пассажирского салона головного/хвостового вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок составляет 4400±50 мм. В вагонах предусмотрено по 5 м² свободной площади для стоящих пассажиров. Номинальная вместимость пассажиров определена из расчета 5 человек на кв. м свободной площади пола.

Каждый вагон с двух сторон оборудуется двухстворчатыми автоматическими раздвижными дверями. Ширина дверного проема составляет 1200±10 мм.

Пассажирские салоны головных вагонов и промежуточные вагоны выполнены каждый с двумя окнами, расположенными симметрично по разные стороны автоматической раздвижной двери по каждому борту. Ширина оконного проема составляет 850±10 мм. Для остекления салонов и кабин используются тонированные, тепло- и звуконепроницаемые стекла, безопасные при разрушении. Остекление кабины не замерзает при всех условиях эксплуатации подвижного состава и обеспечивает хороший обзор водителю в любых погодных условиях.

В салоне имеются поручни и стойки, расположенные в тех местах, где они наиболее эффективно будут использоваться и не мешать входу и выходу пассажиров, включая пассажиров на инвалидных колясках.

Кузов вагона оборудован комплектами системы управления, освещения, системы оповещения пассажиров, а также системами отопления и вентиляции салона. Часть этого оборудования вагонов расположена на крыше вагонов. Каждый вагон снабжен системой громкоговорящей связи.

Соединение кузовов вагонов с подвагонными рамами выполнено через демпфирующие элементы - амортизаторы 11 для крепления кузовов в вертикальном направлении и продольными тягами 12 для крепления в продольном направлении соответственно (фиг.2).

В состав подвижного состава монорельсовой транспортной системы входят также и активные элементы 13 (фиг.3) линейного тягового двигателя.

Ходовые тележки выполнены каждая с поперечным ходовым мостом 14 (фиг.4), на концах которого закреплены ходовые колеса 7, стабилизационной рамой 15, кареткой 16, вертикальными 8 и горизонтальными 9 стабилизационными колесами, последние из которых закреплены на стабилизационной раме, а вертикальные стабилизационные колеса 8 закреплены на каретке 16. По крайней мере, один активный элемент 13 линейного тягового двигателя закреплен на каретке (фиг. 13 и 14).

В свою очередь поперечный ходовой мост 14 и стабилизационная рама 15 объединены в единый компоновочный узел (фиг.8).

Стабилизационная рама 15 (фиг.8) и каретка 16 (фиг.13) выполнены каждая в виде пространственной стержневой конструкции.

Каретка 16 соединена с единым компоновочным узлом посредством упругих деформируемых 17 и промежуточных передаточных элементов 18 (фиг.4), деформируемые элементы 17 выполнены с обеспечением смещения каретки относительно единого компоновочного узла по вертикальной оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава, а промежуточные передаточные элементы выполнены с обеспечением также смещения по вертикальной оси и их фиксации относительно друг друга по двум другим осям, при этом смещение каретки относительно единого компоновочного узла ходовой тележки, обеспечиваемое упругими элементами, составляет 70...100 мм.

Подвагонные рамы помимо узлов 11 и 12 крепления с кузовами снабжены также узлами крепления между собой и с ходовым мостом 14 ходовых тележек (фиг. 18), при этом узлы крепления подвагонных рам между собой и ходовым мостом тележек расположены на общей оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава и проходящей через ось качения ходовых колесных пар.

Ходовые тележки выполнены каждая с одной парой ходовых колес, при этом ходовые колеса 7 могут быть выполнены с пневматическими шинами. Внешний диаметр ненагруженных пневматических ходовых колес составляет 1030±5 мм, а отношение внешнего диаметра ненагруженного ходового колеса к внешнему диаметру нагруженного максимальной эксплуатационной нагрузкой ходового колеса составляет 1,03. ..1,06. Ездовые дорожки для ходовых колес образованы на внешней поверхности верхней полки ходовой балки 1, в том числе и на консольных ее частях, ширина ездовой дорожки для ходового колеса составляет 300±30 мм. Расстояние между срединными плоскостями пары ходовых колес подвижного состава составляет 900±30 мм. При номинальной установке подвижного состава на ходовой балке срединные плоскости ходовых колес совмещены с плоскостями вертикальных стенок короба, при этом допустимое их смещение не превышает 2...3 толщин вертикальных стенок. Расстояние между осями ходовых колес в продольном направлении подвижного состава составляет 5000±50 мм.

Каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами горизонтальных стабилизационных колес.

Горизонтальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения горизонтальных стабилизационных колес расположены перпендикулярно (фиг.3) и симметрично (фиг.6) относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес ходовой тележки составляет 1100±20 мм, расстояние в продольном направлении между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес составляет 2100±20 мм, а расстояние между срединными плоскостями горизонтальных стабилизационных колес пары и осью вращения пары ходовых колес подвижного состава составляет 1100±20 мм.

Каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами (фиг.3 и 4) вертикальных стабилизационных колес, при этом их опорные поверхности расположены ниже опорных поверхностей ходовых колес (фиг.3).

Вертикальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения вертикальных стабилизационных колес расположены параллельно (фиг.3) и симметрично (фиг.4) относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между срединными плоскостями пары вертикальных стабилизационных колес составляет 1100±20 мм, а расстояние в продольном направлении подвижного состава между осями пар вертикальных стабилизационных колес составляет 500±5 мм.

Оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес расположены между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес (фиг.4), а расстояние между плоскостью горизонтальных стабилизационных колес и плоскостью, содержащей оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес, находится в пределах ±50 мм.

Важнейшим узлом транспортной системы, определяющим ее эксплуатационные и коммерческие показатели, конструктивную схему и надежность функционирования, является устройство реализации тяги или тяговый электропривод.

В подвижном составе применен тяговый электропривод на базе линейного асинхронного двигателя. Линейный двигатель передает тяговое усилие бесконтактно за счет электромагнитного взаимодействия активных элементов - индуктора 13 (развернутой обмотки статора асинхронного двигателя), закрепляемого на каретке 16 (фиг.13 и 14) каждой ходовой тележки, и вторичного (пассивного) элемента (ротора асинхронного двигателя), представляющего собой ферромагнитно-алюминиевую накладку, установленную на всем протяжении ходовой балки (не показаны). Подвеска индуктора линейного двигателя обеспечивает номинальный зазор в пределах 20..25 мм при массе нетто подвижного состава, а оптимальный зазор при максимальной эксплуатационной нагрузке на подвижной состав составляет 10...15 мм. Ходовые колеса выполняют только функцию опоры подвижного состава, при этом исключается проблема сцепления ходовых колес с ходовой балкой, а значит и проблема эксплуатации в условиях гололеда и снежного наката.

Тяговый электропривод обеспечивает разгон подвижного состава номинальной массой 44000 кг с ускорением 1 м/с², движение с установившейся скоростью (до 16,6 м/с), выбег и электрическое торможение с замедлением 1...1,5 м/с² до полного останова подвижного состава.

Индуктор 13 содержит магнитопровод, набранный из тонколистовой электротехнической стали, трехфазную рабочую обмотку, уложенную в пазах магнитопровода, несущий короб и кожух для защиты лобовых частей обмотки от механических повреждений (не показаны).

Активные элементы линейного привода - индукторы выполнены в виде пластин прямоугольных в плане. Прямоугольные пластины активных элементов выполнены с номинальными размерами 1787х400 мм и толщиной 172 мм, при этом отклонения от номинальных величин не превышает 2%.. Активные элементы установлены на поверхностях кареток, обращенных к ходовой балке (фиг.13). Активные элементы установлены на каретках с шагом в продольном направлении подвижного состава 5000 мм и закреплены на них посредством резьбовых элементов. Масса индуктора не превышает 350 кг.

Пассивный вторичный элемент состоит из алюминиевой накладки, выполненной в виде специального профиля, и основания, набранного из ферромагнитных прутков прямоугольного сечения, скрепленных между собой стяжными пластинами. Длина индуктора по стали - 1763 мм, ширина - 400 мм, толщина 35 мм. Пассивный элемент формируется из блоков длиной 2000 мм. Масса блока вторичного элемента - 110 кг.

Прямоугольные пластины пассивных элементов установлены на внешней поверхности верхней полки короба ходовой балки с шагом в продольном направлении 0. . .10 мм. Прямоугольные пластины пассивных элементов закреплены на внешней поверхности верхней полки короба ходовой балки посредством резьбовых соединений.

Поперечный ходовой мост 14 (фиг.8) состоит из моноблока 19 и двух консольных осей 20 (фиг.16 и 17), расположенных симметрично относительно моноблока и соосно с ним (фиг.16). Консольные оси поперечного ходового моста выполнены из стали 40ХГС с пределом прочности не менее 55 кгс/ мм².

Ходовые колеса ходовой тележки установлены каждое на соответствующую консольную ось поперечного ходового моста с использованием двух подшипников качения для каждого ходового колеса (подшипники не показаны).

Консольные оси поперечного ходового моста выполнены каждая цилиндрической формы с двумя фланцами 21 и 22, при этом один торцевой фланец 21 расположен у торца оси, а второй промежуточный фланец 22 - между торцевым фланцем и другим торцом оси, а консольные оси поперечного ходового моста выполнены каждая длиной 200±20 мм.

Консольные оси поперечного ходового моста выполнены каждая в месте установки подшипников под ходовые колеса в виде сплошного цилиндрического бруса диаметром 90±0,2 мм.

Толщина торцевого фланца 21 консольной оси поперечного ходового моста находится в пределах 30±1 мм и в нем выполнены сквозные отверстия для крепления с моноблоком, центры которых расположены на окружности диаметром 210±5 мм, а продольные оси этих отверстий ориентированы перпендикулярно оси, при этом сквозные отверстия торцевого фланца консольной оси поперечного ходового моста могут быть неравномерно распределены по его периметру этой окружности.

В торцевом фланце консольной оси поперечного ходового моста может быть выполнено 8...12 сквозных отверстий диаметром 19±0,5 мм.

Моноблок поперечного ходового моста выполнен в виде цилиндрической трубы, с центральной поперечной перегородкой 23 (фиг.16). Моноблок поперечного ходового моста выполнен длиной 400±2 мм и может быть получен методом литья из стали 35Л с пределом прочности не менее 50 кгс/ мм².

Величина наружного диаметра моноблока находится в пределах 242±2 мм, а величина толщины стенки трубы моноблока - в пределах 32±2 мм.

Как вариант консольные оси могут быть выполнены зацело с моноблоком.

На части наружной поверхности моноблока вокруг центральной поперечной перегородки 23 выполнены диаметрально расположенные приливы 24 (фиг.16 и 17) с плоскими поверхностями, в центральной поперечной перегородке моноблока выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в которое установлен цилиндрический вал 25, консольные торцы которого выступают над приливами 24, при этом продольная ось вала 25 ориентирована перпендикулярно продольной оси цилиндрической трубы моноблока и перпендикулярно плоским поверхностям приливов 24, при этом продольная ось сквозного цилиндрического отверстия в центральной поперечной перегородке моноблока расположена симметрично относительно торцов моноблока.

Вал 25 служит для соединения подвагонных рам с моноблоком, а приливы 24 служат для размещения подшипников, входящих в узел соединения подвагонных рам и моноблока.

В стенке трубы моноблока поперечного ходового моста на обоих его торцах выполнены глухие резьбовые отверстия с резьбой M18, центры которых расположены на окружности, а их продольные оси ориентированы параллельно продольной оси моноблока. Величина диаметра окружности расположения центров глухих резьбовых отверстий в стенке трубы моноблока поперечного ходового моста находится в пределах 210±1 мм.

В глухие резьбовые отверстия в стенке трубы моноблока поперечного ходового моста ввернуты шпильки 26 с резьбой M18, служащие для крепления с консольными осями. Сквозные отверстия торцевого фланца 21 консольной оси поперечного ходового моста могут быть неравномерно распределены по его периметру. В стенке трубы моноблока поперечного ходового моста на обоих его торцах может быть выполнено 8...12 глухих резьбовых отверстий, центры которых расположены по периметру окружности.

Стабилизационная рама выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух поперечных "П-образных" брусьев, соединенных между собой посредством двух продольных брусьев (фиг.8), при этом узлы крепления единого компоновочного узла с кареткой размещены на "П-образных" брусьях, а сама стабилизационная рама выполнена с номинальными размерами 1715 мм 1214 мм соответственно в продольном и поперечном по отношению к подвижному составу направлениях, и с номинальным размером 512 мм в вертикальном направлении.

Горизонтальные стабилизационные колеса закреплены на торцах поперечных "П-образных" брусьях (фиг.3).

Моноблок и стабилизационная рама скреплены между собой посредством резьбовых элементов, продольные оси которых ориентированы по поперечной оси подвижного состава и пропущенных в соответствующие крепежные отверстия в торцевых приливах 27 моноблока и в брусьях стабилизационной рамы, соединяющих горизонтальные перекладины "П-образных" брусьев стабилизационной рамы.

Стабилизационная рама выполнена с номинальными размерами 1715 мм 1214 мм соответственно в продольном и поперечном по отношению к подвижному составу направлениях, и с номинальным размером 512 мм в вертикальном направлении. "П-образные" брусья рамы частично и два бруса, соединяющих вертикальные части "П-образных" брусьев стабилизационной рамы, полностью выполнены замкнутого коробчатого сечения в виде прямоугольника.

Коробчатое сечение брусьев стабилизационной рамы выполнено с номинальными размерами по внешнему контуру 120 мм и 80 мм, при этом номинальная толщина стенки короба составляет 6...8 мм, "П-образные" брусья стабилизационной рамы и два бруса, соединяющих вертикальные части "П-образных" брусьев стабилизационной рамы, выполнены из стали 09Г2С, "П-образные" брусья стабилизационной рамы ориентированы большим размером поперечного коробчатого сечения по вертикальной оси подвижного состава.

Брусья стабилизационной рамы соединены между собой посредством сварки. Горизонтальные перекладины "П-образных" брусьев стабилизационной рамы снабжены узлы крепления упругих элементов, связывающих стабилизационной раму и каретку.

Моноблок и стабилизационная рама скреплены между собой посредством резьбовых элементов, продольные оси которых ориентированы по поперечной оси подвижного состава и пропущенных в соответствующие крепежные отверстия в торцевых приливах 27 моноблока и в брусьях стабилизационной рамы, соединяющих горизонтальные перекладины "П-образных" брусьев стабилизационной рамы.

Каретка выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух "V-образных" брусьев, соединенных по торцам между собой посредством двух "П-образных" брусьев (фиг. 15), при этом "V-образные" брусья ориентированы вдоль продольной оси подвижного состава, а "П-образные" брусья - по поперечной оси подвижного состава, в средних частях "V-образных" брусьев образованы кронштейны для крепления вертикальных стабилизационных колес, а на горизонтальных перекладинах "П-образных" брусьев каретки закреплены узлы крепления упругих элементов, при этом каретка снабжена парой страховочных колес, расположенных по велосипедной схеме.

Упругие деформируемые элементы 17, соединяющие стабилизационную раму и каретку, ориентированы по продольной оси подвижного состава (фиг.7) и скреплены со стабилизационной рамой через шарнирно установленную на ней качалку, а с кареткой - через шарнир, сами упругие деформируемые элементы выполнены в виде предварительно сжатых толкателей.

Каждый толкатель упругих деформируемые элементов выполнен в виде штока с установленными на нем по своим внутренним отверстиям упругими тарельчатыми элементами, при этом по внешней поверхности часть упругих тарельчатых элементов взаимодействует с цилиндрическим стаканом, а осевое усилие сжатия толкателя находится в диапазоне 900...1300 кгс, обеспечиваемое рабочим ходом толкателя в диапазоне 750...850 мм.

Стакан толкателя выполнен из стали 09Г2С. Толкатель снабжен защитным кожухом, выполненным в виде трубки, взаимодействующей по своей внутренней поверхности с наружной поверхностью стакана. Защитный кожух толкателя выполнен из резины.

В толкателе установлено 308 упругих тарельчатых элементов. Осевое усилие сжатия толкателя находится в диапазоне 900...1300 кгс. Рабочий ход толкателя находится в диапазоне 750...850 мм. Номинальный наружный диаметр упругих тарельчатых элементов составляет 45 мм. Толкатели обеспечивают величину максимального поджатия вертикальных стабилизационных колес до 1000 кгс.

Подвагонная рама (фиг.18...27) выполнена в виде пространственной конструкции, содержащей центральную балку и соединенные с ее торцами концевые соединительные элементы, выполненные в виде изогнутых пространственных балок переменного сечения, при этом узлы крепления кузова вагона размещены как на балке, так и на концевых элементах, а узлы соединения смежных подвагонных рам между собой и узлы соединения подвагонных рам с ходовой тележкой размещены на концевых соединительных элементах, в местах же сопряжения центральной балки с концевыми элементами образованы сквозные вырезы для размещения страховочных колес каретки.

Узел крепления подвагонной рамы с ходовой тележкой выполнен в виде разъемного хомута, охватывающего моноблок поперечного ходового моста, при этом хомут выполнен с отверстиями, в которые пропущены концы вала, установленного в отверстие в центральной поперечной перегородке моноблока, а между хомутом и моноблоком размещены сферические подшипники, установленные на плоскостях приливов моноблока.

Узлы крепления кузовов вагона с подвагонной рамой выполнены в виде вертикальных амортизаторов 11, размещенных на центральной балке, и в виде тяг, обеспечивающих фиксацию кузова соответственно в продольном и поперечном направлениях, при этом продольные тяги 12 размещены на центральной балке, а поперечные тяги 28 - на концевых элементах.

На подвагонных рамах 5, предназначенных для крепления узлов головного и хвостового вагонов 2, выполнены также вертикальные амортизаторы для крепления кабины соответствующего вагона (фиг.21 и 23).

Изобретение относится к пассажирским транспортным системам, а именно к монорельсовым системам эстакадного типа с линейным тяговым приводом. Подвижной состав содержит головной, хвостовой и промежуточные вагоны с кузовами, закрепленными на подвагонных рамах, ходовые тележки, выполненные с поперечным ходовым мостом, на концах которого закреплены ходовые колеса, стабилизационной рамой, кареткой, вертикальными и горизонтальными стабилизационными колесами, последние из которых закреплены на стабилизационной раме, а также линейный тяговый двигатель с активными элементами на подвижном составе. Вертикальные стабилизационные колеса и по крайней мере один активный элемент линейного тягового двигателя закреплены на каретке. Поперечный ходовой мост и стабилизационная рама объединены в единый компоновочный узел, соединенный с кареткой посредством упругих деформируемых и промежуточных передаточных элементов. Подвагонные рамы имеют узлы крепления с кузовами, а также между собой и с ходовыми мостами тележек. Изобретение обеспечивает улучшение конструкции подвижного состава, повышение и расширение области практического применения монорельсовой транспортной системы. 24 з.п.ф-лы, 27 ил.

1. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы, содержащий головной, хвостовой и промежуточные вагоны с кузовами, закрепленными на соответствующих подвагонных рамах, ходовые тележки, выполненные с поперечным ходовым мостом, на концах которого закреплены ходовые колеса, стабилизационной рамой, кареткой, вертикальными и горизонтальными стабилизационными колесами, последние из которых закреплены на стабилизационной раме, а также линейный тяговый двигатель с активными элементами, закрепленными на подвижном составе, отличающийся тем, что вертикальные стабилизационные колеса и по крайней мере один активный элемент линейного тягового двигателя закреплены на каретке, при этом поперечный ходовой мост и стабилизационная рама объединены в единый компоновочный узел, соединенный с кареткой посредством упругих деформируемых и промежуточных передаточных элементов, деформируемые элементы выполнены с обеспечением смещения каретки относительно единого компоновочного узла по вертикальной оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава, а промежуточные передаточные элементы - с обеспечением также смещения по вертикальной оси и их фиксации относительно друг друга по двум другим осям, подвагонные рамы имеют узлы крепления с кузовами, а также между собой и с ходовыми мостами тележек, при этом узлы крепления подвагонных рам между собой и с ходовыми мостами тележек расположены на общей оси, нормальной к плоскости движения подвижного состава и проходящей через ось качения ходовых колесных пар. 2. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что подвижной состав содержит головной, хвостовой и от четырех до десяти пассажирских вагонов. 3. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 2, отличающийся тем, что длина головного/хвостового вагона - расстояние между внешней поверхностью торцевой стенки и бампером - составляет 6890±50 мм, длина пассажирского вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок - составляет 4400±50 мм, при этом длина пассажирского салона головного/хвостового вагона - расстояние между внешними поверхностями торцевых стенок - составляет 4400±50 мм, а расстояние между торцами смежных вагонов составляет 600±10 мм. 4. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 2, отличающийся тем, что ширина пассажирского, головного/хвостового вагона - расстояние между внешними поверхностями боковых стенок - выполнена переменной и ее номинальное значение находится в пределах 2300-1922 мм, при этом большее значение размера ширины соответствует нижнему сечению вагона, номинальное значение высоты вагона по наружному обводу составляет 3320 мм, а номинальное значение высоты салонов вагонов - расстояние между внутренними поверхностями пола и потолка - составляет 2200 мм. 5. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 2, отличающийся тем, что масса нетто и масса брутто каждого пассажирского и головного/хвостового вагона составляет соответственно 10,5•(0,95-1,05) и 18,5•(0,95-1,05)т. 6. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 2, отличающийся тем, что каждый вагон снабжен системой кондиционирования подогрева и вентиляции, частично размещенной на крыше кузова. 7. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что вертикальное смещение каретки относительно единого компоновочного узла ходовой тележки, обеспечиваемое упругими деформируемыми элементами, составляет 70-100 мм. 8. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что каждая ходовая тележка выполнена с одной парой ходовых колес. 9. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 8, отличающийся тем, что ходовые колеса выполнены с пневматическими шинами, при этом внешний диаметр ненагруженных ходовых колес составляет 1030±5 мм, а отношение внешнего диаметра ненагруженного ходового колеса к внешнему диаметру нагруженного ходового колеса составляет 1,03-1,06. 10. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 8, отличающийся тем, что расстояние в поперечном направлении между срединными плоскостями ходовых колес пары составляет 900±30 мм, а расстояние между осями ходовых колес в продольном подвижного состава направлении составляет 5000±50 мм. 11. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами горизонтальных стабилизационных колес. 12. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 11, отличающийся тем, что горизонтальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения горизонтальных стабилизационных колес расположены перпендикулярно и симметрично относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес ходовой тележки составляет 1100±20 мм, расстояние в продольном направлении между осями вращения горизонтальных стабилизационных колес пары составляет 2100±20 мм, а расстояние между срединными плоскостями горизонтальных стабилизационных колес пары и осью вращения пары ходовых колес подвижного состава составляет 1100±20 мм. 13. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что каждая ходовая тележка выполнена с двумя парами вертикальных стабилизационных колес, при этом их опорные поверхности расположены ниже опорных поверхностей ходовых колес. 14. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 13, отличающийся тем, что вертикальные стабилизационные колеса выполнены с шинами из полиуретана с внешним диаметром ненагруженных колес, находящимся в пределах 360±1 мм, толщина шины составляет 35±1 мм, оси вращения вертикальных стабилизационных колес расположены параллельно и симметрично относительно оси вращения пары ходовых колес, при этом расстояние в поперечном направлении между срединными плоскостями пары вертикальных стабилизационных колес составляет 1100±20 мм, а расстояние в продольном направлении подвижного состава между осями пар вертикальных стабилизационных колес составляет 500±5 мм. 15. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 13, отличающийся тем, что оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес расположены между осями вращения пар горизонтальных стабилизационных колес, а расстояние между плоскостью горизонтальных стабилизационных колес и плоскостью, содержащей оси вращения пар вертикальных стабилизационных колес, находится в пределах ±50 мм. 16. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что активные элементы линейного тягового двигателя выполнены в виде прямоугольных в плане пластин и содержат магнитопровод, набранный из тонколистовой электротехнической стали, трехфазную рабочую обмотку, уложенную в пазах магнитопровода, несущий короб и защитный кожух для защиты лобовых частей обмотки от механических повреждений, масса прямоугольной пластины активных элементов составляет 350±15 кг, а сама пластина выполнена с номинальными размерами в плане 1787•400 мм и толщиной 172 мм, при этом отклонения от номинальных величин не превышает 2%. 17. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что поперечный ходовой мост состоит из моноблока и двух консольных осей, расположенных симметрично относительно моноблока и соосно с ним, при этом каждое ходовое колесо установлено на соответствующую консольную ось с использованием двух подшипников качения, сам моноблок выполнен в виде цилиндрической трубы с центральной поперечной перегородкой, при этом на части наружной поверхности моноблока вокруг центральной поперечной перегородки выполнены диаметрально расположенные приливы с плоскими поверхностями, в центральной поперечной перегородке моноблока выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, ориентированное продольной своей осью перпендикулярно продольной оси цилиндрической трубы моноблока и перпендикулярно плоским поверхностям приливов, при этом продольная ось сквозного цилиндрического отверстия в центральной поперечной перегородке моноблока расположено симметрично относительно торцов моноблока. 18. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что стабилизационная рама выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух поперечных П-образных брусьев, соединенных между собой посредством двух продольных брусьев, при этом узлы крепления единого компоновочного узла с кареткой размещены на П-образных брусьях, а сама стабилизационная рама выполнена с номинальными размерами 1715 1214 мм соответственно в продольном и поперечном по отношению к подвижному составу направлениях и с номинальным размером 512 мм в вертикальном направлении. 19. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 18, отличающийся тем, что горизонтальные стабилизационные колеса закреплены на торцах поперечных П-образных брусьев. 20. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что каретка выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из двух V-образных брусьев, соединенных по торцам между собой посредством двух П -образных брусьев, при этом V-образные брусья ориентированы вдоль продольной оси подвижного состава, а П-образные брусья - по поперечной оси подвижного состава, в средних частях V-образных брусьев образованы кронштейны для крепления вертикальных стабилизационных колес, а на горизонтальных перекладинах П-образных брусьев каретки закреплены узлы крепления упругих элементов, при этом каретка снабжена парой страховочных колес, расположенных по велосипедной схеме. 21. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что упругие деформируемые элементы, соединяющие стабилизационную раму и каретку, ориентированы по продольной оси подвижного состава и скреплены со стабилизационной рамой через шарнирно установленную на ней качалку, а с кареткой - через шарнир, сами упругие деформируемые элементы выполнены в виде предварительно сжатых толкателей. 22. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 21, отличающийся тем, что каждый толкатель упругих деформируемых элементов выполнен в виде штока с установленными на нем по своим внутренним отверстиям упругими тарельчатыми элементами, при этом по внешней поверхности часть упругих тарельчатых элементов взаимодействует с цилиндрическим стаканом, а осевое усилие сжатия толкателя находится в диапазоне 900-1300 кгс, обеспечиваемое рабочим ходом толкателя в диапазоне 750-850 мм. 23. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 1, отличающийся тем, что каждая подвагонная рама выполнена в виде пространственной конструкции, состоящей из центральной балки и соединенных с ее торцами концевых соединительных элементов, выполненных в виде изогнутых пространственных балок переменного сечения, при этом узлы крепления кузова вагона размещены как на балке, так и на концевых элементах, а узлы соединения смежных подвагонных рам между собой и узлы соединения подвагонных рам с ходовой тележкой размещены на концевых соединительных элементах, в местах же сопряжения центральной балки с концевыми элементами образованы сквозные вырезы для размещения страховочных колес каретки. 24. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по пп. 17 и 23, отличающийся тем, что узел крепления подвагонной рамы с ходовой тележкой выполнен в виде разъемного хомута, охватывающего моноблок поперечного ходового моста, при этом хомут выполнен с отверстиями, в которые пропущены концы вала, установленного в отверстие в центральной поперечной перегородке моноблока, а между хомутом и моноблоком размещены сферические подшипники, установленные на плоскостях приливов моноблока. 25. Подвижной состав монорельсовой транспортной системы по п. 23, отличающийся тем, что узлы крепления каждого из кузовов вагона с подвагонной рамой выполнены в виде вертикальных амортизаторов, размещенных на центральной балке, и в виде тяг, обеспечивающих фиксацию кузова соответственно в продольном и поперечном направлениях, при этом продольные тяги размещены на центральной балке, а поперечные тяги - на концевых элементах.