Zespol autorow
z Instytutu Badawczego Pojazdow Szynowych w Pradze (CSRS) i Fabryki
Wagonow w Gorlitz (NRD)
Wozek wagonowy dla predkosci do 200 km/h
wspolnej konstrukcji CSRS i NRD
629.45.027.2:629.4.016.56
Najbardziej obciazonym zespolem konstrukcyjnym we wszelkiego rodzaju pojazdach
szynowych jest bez watpienia wozek zwrotny. Z jednej strony, wskutek
bezposredniej stycznosci z torem, podlega on najwiekszemu dynamicznemu
oddzialywaniu, a zatem i zuzyciu; z drugiej strony zas wplywa on na wszystkie
kinematyczne i dynamiczne wlasciwosci pojazdu, w szczegolnosci: na odpornosc
pojazdu przed wykolejeniem, na komfort jazdy, opory ruchu oraz na halas w
pojexdzie i na zewnatrz.
Logiczna konsekwencja tego jest fakt przywiazywania wielkiej uwagi do rozwoju
konstrukcji wozkow przez producentow pojazdow szynowych i zarzady kolejowe.
Dobre technicznie i ekonomicznie rozwiazanie jest zawsze wynikiem odpowiednich
prac teoretycznych, badan i gruntownych prob eksploatacyjnych, stanowiacych
dlugi proces rozwojowy. Coraz czesciej wiec instytucje, zaklady i zarzady
kolejowe lacza wysilki dla podjecia tego zadania. Tego rodzaju rozwazania
doprowadzily w CSRS i NRD w 1975 roku do podjecia wspolnych prac rozwojowych
dla zaspokojenia wystepujacego w obydwu krajach zapotrzebowania na wozki
wagonowe dla predkosci 200 km/h.
Warunki i cele wspolnej konstrukcji wozka.
Za opracowaniem wspolnej konstrukcji nowego wozka do wagonow pasazerskich
przemawialy takie wzgledy, jak:
- polaczenie potencjalu badawczego i rozwojowego, jak rowniez srodkow
finansowych obydwu partnerow, ktorzy w ciagu dziesiatek lat konstruowali wozki
wagonowe,
- stosowanie ujednoliconego wozka wagonowego daje producentowi i uzytkownikowi
duze korzysci ekonomiczne, wynikajace z polozenia geograficznego obydwu panstw
i zwiazanego z tym ruchu pasazerskiego oraz
wieloletnich stosunkow handlowych w zakresie wyrobow przemyslu taboru
kolejowego,
- dlugoletnia wspolpraca w dziedzinie badania wlasciwosci biegowych pojazdow i
konstrukcji wozkow, lacznie z konstrukcja czesci hamulcowych,
- istniejace w CSRS i NRD wozki wagonow pasazerskich opieraja sie na tej samej
zasadniczej koncepcji biegowej i pozwalaja na dalszy rozwoj dla osiagniecia
mozliwosci zastosowania predkosci do 200 km/h.
Na podstawie wymienionych warunkow i zapotrzebowania kolei obydwu krajow,
okreslono cel wspolnego dzialania. Jest nim stworzenie jednolitej konstrukcji
wozka wagonowego, wykazujacej wysokie parametry techniczno-ekonomiczne oraz
uwzgledniajacej wszystkie typy i serie czteroosiowych wagonow pasazerskich,
ktore beda budowane w przyszlosci w obydwu krajach dla kolei czechoslowackich
(CSD) i niemieckich (DR), dla predkosci do 200 km/h. Ustalono takze, ze poza
nielicznymi czesciami, ktore musza byc wykonane oddzielnie, w zaleznosci od
masy wlasnej lub uzytecznej i najwiekszej predkosci konstrukcyjnej (sprezyny
nosne, tlumiki drgan, czesci hamulca), wszystkie inne czesci i uklady wozka
powinny byc zasadniczo wykonane jednolicie.
Przemysly obydwu krajow powierzyly to zadanie Instytutowi Badawczemu Pojazdow
Szynowych ( VUKV ) w Pradze i Fabryce Wagonow w Gorlitz. Ponadto wspolpracuja
przy tym takze zarzady kolejowe, wyzsze uczelnie komunikacyjne i inne
instytuty oraz zaklady obu partnerow - w CSRS na przyklad Wyzsza Szkola
Komunikacyjna w Zilinie, Fabryka Wagonow w Studence, ZTS Trzemosznice-Hedvikov
(dawniej KOVOLIS), a w NRD Wyzsza Szkola Komunikacyjna "Fryderyk List" w
Drexnie, Instytut Pojazdow Szynowych w Berlinie, Fabryka Zestawow Kolowych w
Ilsenburgu, Berlinskie Zaklady Hamulcowe i inne.
Wymagania techniczne
Przeanalizowano szczegolowo miedzynarodowy stan rozwoju konstrukcji wozkow
wagonow pasazerskich oraz warunki i koszty eksploatacji w obydwu zarzadach
kolejowych. Na podstawie tego, a takze z uwagi na dotychczasowy kierunek
rozwoju konstrukcji wozkow u obu partnerow, uzgodniono zachowanie "klasycznej"
koncepcji wozka z belka bujakowa. Warto przy tym nadmienic, ze obydwaj
partnerzy zbadali swoje konstrukcje teoretycznie jeszcze przed rozpoczeciem
wspolnych prac rozwojowych przez jazdy probne do 200 km/h i wykazali
przydatnosc tych konstrukcji do wysokich predkosci. Dotyczy to w CSRS wozka
VUKV typu 801 i w NRD wozka typu Gorlitz VI [1].
A oto najwazniejsze z technicznych wymagan, opracowanych w scislej wspolpracy
z obydwoma zarzadami kolejowymi:
- wozek dwuosiowy na tor o przeswicie 1435 mm, dla predkosci maksymalnej 200
km/h, z mozliwoscia zabudowy zestawow kolowych na tor o przeswicie 1520 mm,
- zachowanie wszystkich obowiazujacych przepisow OSZD, UIC, RIC i PPW, zalecen
RWPG oraz norm przepisow krajowych CSRS i NRD,
- mozliwosc zastosowania wozka do wszystkich wagonow pasazerskich typu Y, Z i
X wedlug karty UIC 567, jak rowniez do wagonow pietrowych i wagonow doczepnych
do wagonow motorowych,
- obciazenie pionowe wozka wedlug typoszeregu 200, 250 i 300 kN,
- skrajnia wedlug UIC 505-2,
- przystosowanie do urzadzen promowych wedlug UIC 569,
- rozstaw osi maksymalny 2600 mm,
- zestawy kolowe o srednicy okregu tocznego 920 mm i profilu obwodu kola
wedlug UIC/ORE S 1002,
- wysokosc maksymalna 930 mm,
- najwieksza masa wozka 7000 kg,
- dla predkosci powyzej 160 km/h - mozliwosc zabudowy hamulca tarczowego,
klockowego jednostronnego oraz szynowego magnetycznego; przewiduje sie
modyfikacje dla nizszych predkosci.
Dalsze wymagania odnosza sie do wlasciwosci biegowych, wykonawczych i
eksploatacyjnych, jak rowniez do warunkow utrzymania.
Dotychczasowy przebieg prac konstrukcyjnych
W roku 1976 obaj partnerzy wymienili swoje opracowania teoretyczne i
doswiadczalne z zakresu wlasciwosci biegowych oraz wyniki rozwoju, wykonawstwa
i eksploatacji wozkow wagonow pasazerskich. Na tej podstawie wspolnie
poglebiono, w przyspieszonym trybie, opracowania teoretyczne oraz wyprobowano
w prototypach najwazniejsze czesci i uklady:
- odsprezynowanie pierwszego stopnia i prowadzenie lozysk osiowych za pomoca
prowadnikow do 220 km/h - na stanowisku probnym w Instytucie Pojazdow
Szynowych,
- odsprezynowanie, zawieszenie i prowadzenie belki bujakowej - stacjonarnie i
podczas prob jezdnych z predkosciami do 200 km/h,
- statyczne i dynamiczne sprawdzenie belki bujakowej na stanowisku probnym,
- hamulec tarczowy i klockowy - na stanowiskach probnych.
Z zamiarem znalezienia optymalnego rozwiazania waznych ukladow konstrukcyjnych
zbudowano prototypy wozkow w dwoch wariantach:
- jeden komplet z prowadzeniem maxnic za pomoca jednostronnego prowadnika
piorowego (plaskiego) GUP, rozstep osi 2,6 m (rys. 1),
- jeden komplet z prowadzeniem maxnic za pomoca wahacza, rozstep osi 2,5 m.
Prototypy wozkow wyposazono w rozne warianty zawieszenia i podparcia pudla,
rowniez dla znalezienia optymalnego rozwiazania. Projekt konstrukcyjny
prototypow wozkow zostal przyjety w marcu 1977, a wykonanie ich zakonczono we
wrzesniu tego samego roku. W paxdzierniku rozpoczely sie intensywne proby
zgodnie z planem.
Prototypowe wozki z prowadnikiem maxniczym typu GUP
Wozki wykonano na obciazenie 250 kN i wyposazono w hamulec dla 200 km/h.
Zestawy kolowe maja kola pelnowalcowane (monoblokowe); srednice kola tocznego -
920 mm; profil obwodu D wedlug TGL 6080, podobny do profilu UIC/ORE S 1002;
najwiekszy mimosrod 0,25 mm; niewywazenie kola mniejsze od 0,5 Nm. Wal osiowy
drazony jest wyposazony w dwie
tarcze hamulcowe o srednicy 590 mm
(rys. 2). Kazde lozysko osiowe ma komplet lozysk tocznych z rolkami
cylindrycznymi o wymiarach lozysk 120 mm x 240 mm x 80 mm. Mozna rowniez
zastosowac lozyska 130 mm x 240 mm x 80 mm.
Prowadzenie zestawow kolowych odbywa sie za pomoca jednostronnych prowadnikow
typu GUP, skierowanych do srodka wozka i przymocowanych srubami sprezynujacymi
zarowno do korpusu lozyska, jak i do ramy wozka (rys. 3). Czop, znajdujacy sie
na korpusie lozyska osiowego, zapewnia w razie potrzeby prowadzenie zastepcze
i ogranicza swobode ruchow zestawu kolowego. Twardosc odsprezynowania
prowadzenia zestawu kolowego w kierunku podluznym i poprzecznym jest tak
dobrana, ze zapewnia stabilny bieg zestawu kolowego i male sily poprzeczne w
lozysku osiowym. Dwa komplety sprezyn spiralnych, wspartych za posrednictwem
podkladek gumowych na konsolach korpusu maxniczego, tworza odsprezynowanie
pierwszego stopnia. W serii zerowej wozkow bedzie zastosowany dzielony korpus
lozyska osiowego, umozliwiajacy wybudowe i zabudowe zestawu kolowego bez
demontazu prowadnikow osi GUP. Duza dokladnosc wykonania odpowiednich czesci
zapewnia rownoleglosc zestawow kolowych, dzieki czemu nie potrzeba stosowac
specjalnych srodkow przy utrzymaniu wozkow, aby te rownoleglosc zachowac. Rame
wozka tworza dwa zespawane dxwigary podluzne i dwa poprzeczne wykonane ze
stali St 38. Belka bujakowa (konstrukcja spawana ze stali St 45 lub St 52)
opiera sie za posrednictwem kompletow sprezyn srubowych na korytkach sprezyn,
ktore wisza na ramie wozka na dlugich pretach - wieszakach. W srodku kazdego
wieszaka jest tulejka rozprezna zaciskana, sluzaca do nastawiania wysokosci
pudla wagonu (rys. 3). Wieszaki sa pochylone pod katem okolo 10° do pionu, w
dol na zewnatrz. Dzieki temu uzyskuje sie, zgodnie z karta UIC 505-2, niska
wartosc wspolczynnika pochylenia S oraz duza wysokosc srodka obrotu wychylenia
poprzecznego hc, przy czym nie wzrasta twardosc odsprezynowania katowego. W
rezultacie wagon dobrze dostosowuje sie do toru i dzieki temu wykazuje bardzo
... wiecej »