С.Г. КАРАБИЦКИЙ, Д.О. БЕРЕЗНЯКОВ, конструкторское бюро «Городской транспорт» обособленного подразделения ООО «ТМХ Инжиниринг», г. Мытищи
Среди новинок автономной тяги на прошедшем в Щербинке Международном железнодорожном салоне техники и технологий «PROZ/Движение.Экспо» был представлен новый рельсовый автобус РАЗ производства АО «МЕТРОВАГОНМАШ» (г. Мытищи, входит в состав АО «Трансмашхолдинг»).
Ранее этим же заводом выпускались модификации рельсовых автобусов РА1 и РА2, которые находятся уже на протяжении нескольких лет в регулярной эксплуатации с пассажирами на ряде участков неэлектрифицированных железных дорог. Новая модель РАЗ является логическим продолжением семейства рельсовых автобусов.
подвижной состав, предназначенный для работы в пригородном пассажирском сообщении на неэлектрифицированных участках железных дорог на расстояния до 200 км, оборудованных низкими и (или) высокими платформами, с максимальной скоростью в эксплуатации до 120 км/ч.
Рельсовый автобус формируется из двух головных вагонов: модификаций 753.10 с кабиной машиниста и силовой установкой (Г) и
753.11 с кабиной машиниста, силовой установкой и оборудованием для комфортной перевозки пассажиров с ограниченными физическими возможностями (Ги).
Также конструкцией предусмотрена техническая возможность формирования поезда из двух рельсовых автобусов путем их сцепления «голова к голове» и соединения пневматических магистралей и электрических цепей управления. Управление поездом осуществляется по системе многих единиц из головной кабины машиниста. При эксплуатации по системе многих единиц рельсовые автобусы формируются в состав из четырех головных вагонов по схеме (Г+Ги)+(Г+Ги). Основное управление РАЗ осуществляется по шинам управления цифровым методом.
В таблице приведены основные технические характеристики рельсового автобуса РАЗ и его вагонов модификаций 753.10,753.11.
На рис. 1 показаны общий вид, планировка и расположение оборудования вагона модификации 753.10.
Кузова вагонов выполнены цельнометаллическими сварными несущей конструкции. В передней части кузова головного вагона, имеющей обтекаемую форму, расположена кабина машиниста, представляющая собой металлический каркас с наружной стеклопластиковой обшивкой.
Лобовое и крайние боковые стекла кабины машиниста выполнены с электрообогревом. Лобовое стекло оборудовано двумя электрическими стеклоочистителями с омывателями. Боковые окна кабины машиниста оборудованы форточками с механизмом фиксации их в открытом и закрытом положениях. На лобовом и боковых окнах кабины машиниста установлены солнцезащитные экраны.
В кабине машиниста находятся:
> пульт управления с размещенными на нем органами управления рельсовым автобусом и основным оборудованием, мониторами системы управления, цифрового информационного комплекса, системы безопасности, системы видеонаблюдения и другими устройствами;
> шкаф с органами управления вспомогательными системами и оборудованием;
> шкаф для хранения хозяйственного инвентаря и личных вещей локомотивной бригады;
> кресла машиниста и помощника машиниста, откидное сиденье для машиниста-инструктора.
Для размещения пассажиров в кузове каждого вагона имеются по два пассажирских салона, оборудованных цельномягкими креслами с подголовниками. В заднем салоне вагона модификации 753.11 оборудовано место для размещения двух инвалидов в колясках с устройством их фиксации (рис. 2).
На боковых стенах салонов установлены багажные полки и крючки для одежды. На потолке продольно в два ряда расположены световые линии освещения.
В задних салонах вагонов находятся экологически чистые санитарные блоки замкнутого типа с вакуумной туалетной системой. В вагоне модификации 753.11 туалетная кабина имеет увеличенную площадь для пассажиров с ограниченными физическими возможностями. В вагоне модификации 753.10 рядом с санитарным блоком дополнительно предусмотрено служебное помещение.
Салоны вагонов оборудованы окнами с форточками, выполненными в виде герметичных стеклопакетов. В каждом вагоне с обеих сторон предусмотрено по два окна аварийного выхода.
Для внутренней отделки салонов применены стеклопластиковые панели. Элементы внутренней отделки потолка изготовлены из стального листа. Для покрытия пола применен трудногорючий линолеум с антискользящим покрытием.
Между салоном и кабиной головного вагона предусмотрен служебный тамбур, оборудованный двумя боковыми и двумя торцевыми дверями.
Посадка и высадка пассажиров осуществляются через входные пассажирские тамбуры, расположенные в середине вагонов. С обеих сторон тамбура установлены наружные двустворчатые двери прислонно-сдвижного типа с электрическим приводом, управляемые централизованно из кабины машиниста (рис. 3). Створки дверей оборудованы системой противозажатия. В аварийных ситуациях предусмотрено открытие дверей вручную.
Для входа и выхода пассажиров на низких платформах тамбуры оснащены выдвижными ступенями с электрическим приводом, управляемым дистанционно из кабины машиниста.
1 — боковое зеркало (левое); 2 — маска; 3 — сдвижное форточное окно кабины машиниста; 4, 5, 11 — антенны; 6, 37 — боковые двери служебного тамбура; 7 — установка кондиционирования кабины; 8 — окно с форточкой; 9 — установки кондиционирования; 10 — окно аварийного выхода; 12 — выхлопная труба; 13, 39 — пассажирские наружные двери; 14 — колпаки клапанов разгрузки избыточного давления; 15, 16 — межвагонный переход; 17, 30 — боковые энергопоглощающие устройства крэш-буфера; 18 — головная автосцепка; 19 — путеочиститель; 20 — крышка песочного бункера; 21 — песковод; 22 — моторная тележка; 23 — ступенька служебного тамбура; 24 — наружные поручни; 25 — подкузовное оборудование; 26 — выдвижная ступень; 27 — кодовый бортовой датчик (КБД); 28 — немоторная тележка; 29 — межвагонная полусцепка; 31 — боковое зеркало (правое); 32 — кресло машиниста; 33, 49 — торцевые двери служебного тамбура; 34, 50 — огнетушители; 35 — шкаф машиниста; 36 — шкаф пневмооборудования; 38 — служебный тамбур кабины машиниста; 40 — пассажирский Ш тамбур; 41 — шкаф ПЗК; 42 — откидные сиденья; 43 — двухместные пасса-жирские кресла; 44 — пульт машиниста; 45 — кабина машиниста; 46 — курсовая видеокамера системы «КВАРЦ-М2»; 47 — откидное сиденье кабины
машиниста; 48 — шкаф электрооборудования; 51,58 — пассажирские салоны; 52 — люки для обслуживания силовой установки; 53, 54 — пассажирские салонные (тамбурные) двери; 55 — туалетная кабина санитарного блока; 56 — технический отсек санитарного блока; 57 — служебное помещение; 59 — трехместные пассажирские кресла; 60 — стеклоочистители; 61 — буферные фонари; 62 — лобовое стекло; 63 — прожектор; 64 — шкаф управления; 65 — кресло помощника машиниста; 66 — фартуки (фальшборта); 67 — центральный упорный буфер; 68 — торцевая дверь салона; 69 — всасывающий воздуховод дизеля; 70 — шкаф дополнительного оборудования; 71 — расширительные бачки системы жидкостного отопления; 72 — вертикальные декоративные кожухи; 73 — откидные площадки; 74 — щитки маски; 75 — декоративный короб; 76 — отсек выхлопной трубы; 77 — свес маски; 78 — кожух защиты кондиционера; 79 — багажная полка; 80 — капельники; 81 — колпак вентиляции санитарного блока; 82 — выходной патрубок эжектора санитарного блока; 83 — наружное устройство аварийного открытия пассажирской двери; 84 — внешний сигнализатор закрытия дверей; 85 — верхние фонари; 86 — маршрутное табло; 87 — курсовая видеокамера системы СВН; 89, 90 — боковые свесы маски; 91 — передний свес маски
Для прохода из тамбура в салоны установлены ручные раздвижные самозакрывающиеся двери. На вагоне модификации 753.11 для удобства проезда инвалидов на коляске одна из раздвижных дверей имеет автоматический привод, управляемый от кнопок, расположенных с обеих ее сторон. Пассажирский тамбур головного вагона модификации 753.11 с двух сторон дополнительно оборудован подъемными устройствами для посадки и высадки инвалидов на низкие платформы. Снаружи слева от дверей на обеих боковинах кузова предусмотрена индивидуальная кнопка вызова локомотивной бригады для помощи инвалидам при посадке.
Экипажная часть каждого вагона состоит из кузова и двух тележек. Кузов каждого вагона опирается на две двухосные тележки (рис. 4,5) через пневморессоры, одна из которых является моторной (ведущей), а другая — немоторной (поддерживающей).
Передача вращающего момента от вала двигателя силовой установки к моторной тележке осуществляется посредством карданного вала.
Продольная связь тележек с кузовом выполнена при помощи продольных тяг от каждой тележки к кузову, работающих на растяжение-сжатие.
Тележки выполнены с двухступенчатым рессорным подвешиванием: винтовыми пружинами в буксовой ступени и пневморессорами диафрагменного типа в центральной ступени. Тележки оборудованы системой регулирования высоты и колодочным тормозом. На моторных тележках установлены автоматические гребнесмазыватели.
Рельсовый автобус РАЗ оснащен внутренней диагностической системой встроенного контроля температуры буксовых подшипников в процессе движения с автоматическим выводом информации на пульт управления при превышении температуры буксового узла.
Силовая установка. В качестве приводного модуля на вагонах рельсового автобуса РАЗ применена дизель-гидравлическая силовая установка производства MTU PowerPack (Германия), установленная под кузовом каждого головного вагона (рис. 6). В приводном модуле двигатель скомпонован с гидропередачей. В модуле сосредоточены все функциональные системы двигателя: топливная, масляная, охлаждения, воздухоочистки и пуска. Дополнительно в модуле также установлен бортовой генератор.
Гидравлическая передача имеет интегрированную микропроцессорную систему управления с возможностью перевода передачи в режим гидродинамического торможения и реверсирования.
Для снижения шума выпуска выхлопных газов двигателя и отделения от них продуктов неполного сгорания установлен глушитель. Выпускная труба выведена наружу через крышу вагона.
Запас топлива для питания дизеля размещен в топливных баках, закрепленных на раме кузова вагона.
На каждом головном вагоне установлена автономная система подогрева, обеспечивающая подогрев охлаждающей жидкости двигателя перед его запуском при низких температурах окружающего воздуха и функционирующая при питании от аккумуляторной батареи или от внешнего источника питания.
Электрическое оборудование. В качестве источника электрической энергии для питания цепей управления, электрооборудования вагонов и зарядки аккумуляторных батарей при работающих двигателях силовых установок служат бортовые генераторы переменного тока с напряжением 400/230 В.
При остановленных двигателях силовых установок на каждом вагоне используются две аккумуляторные батареи: на 24 В (для питания системы управления силовой установкой) и на 110 В (для питания электропневматического оборудования и систем безопасности движения).
Конструкцией предусмотрена также система электропитания от внешнего источника напряжением (3 х 380 В) для обеспечения электроэнергией оборудования вагонов, а также для подзарядки аккумуляторных батарей при неработающих двигателях силовых установок.
Электрические аппараты и устройства вагонов размещены в шкафах, расположенных в кабинах, тамбурах, салонах и в ящиках под рамами кузовов.
Тормозное оборудование. Обеспечение сжатым воздухом пневматических систем и устройств вагонов производится двумя безмас-ляными электрокомпрессорами W-120T (рис. 7) с осушительными установками сжатого воздуха. Включение и отключение компрессоров в зависимости от давления воздуха в напорной магистрали осуществляются автоматически при помощи регулятора давления.
Рельсовый автобус РАЗ оборудован гидродинамическим, элек-тропневматическим (прямодействующего типа), пневматическим и стояночным (пневмопружинным) тормозами. Управление тормозами производится из кабины машиниста. Для экстренной остановки в аварийных случаях в тамбурах вагонов и пассажирских салонах установлены стоп-краны. Тормозная сила автоматически регулируется в зависимости от количества пассажиров в вагонах.
Стояночный тормоз обеспечивает удержание каждого вагона рельсового автобуса от самопроизвольного скатывания на уклоне профиля пути до 30 %о (с полной загрузкой вагона).
При отказе электропневматического тормоза происходит автоматическое замещение его на пневматический тормоз с принудительной разрядкой тормозной магистрали.
На пульте управления по манометрам и сигнальным индикаторам, а также на дисплее монитора системы управления обеспечен визуальный контроль:
— величин давлений сжатого воздуха в тормозной и напорной магистралях, в тормозных цилиндрах тележек вагонов;
— целостности тормозной сети (по давлению сжатого воздуха в тормозных цилиндрах хвостового вагона);
— цепей электропневматического тормоза;
— отпуска тормозов (по давлению сжатого воздуха в тормозных цилиндрах всех вагонов).
Рельсовый автобус РАЗ оборудован также системой противогазной защиты колесных пар. Для увеличения сцепления колес с рельсами при торможении и в момент трогания предусмотрена подача песка в места контакта колес с рельсами передней тележки головного вагона.
Система климат-контроля. Для поддержания комфортных условий для локомотивной бригады и пассажиров кабины и салоны рельсового автобуса РАЗ оборудованы системами обеспечения климата (принудительной вентиляцией, охлаждения и обогрева), работающие в режиме автоматического поддержания заданных температурных условий. Основными элементами данных систем являются установки обработки воздуха (кондиционеры), расположенные на крышах вагонов. Данные системы работают совместно с установками обеззараживания воздуха.
Также на вагонах предусмотрена естественная вентиляция кабин и салонов через форточки оконных блоков. Кабины и салоны вагонов в холодное время года отапливаются нагревательными (отопительными) установками системы жидкостно-воздушного отопления, расположенными в подножках пульта управления и под крайними двухместными креслами салонов. Подогретый воздух в салонах раздается по кожухам (воздуховодам) вдоль боковых стенок кузовов.
Системы безопасности. Для предотвращения возможности несанкционированного проникновения посторонних лиц внутрь вагонов в период отстоя рельсового автобуса наружные входные двери имеют механические замки и охранную сигнализацию.
Рельсовый автобус РАЗ оборудован микропроцессорной системой управления и диагностики «СКИФ-PA», комплексом безопасности БЛОК-М, цифровым информационным комплексом (внутрипоездной связи и информирования пассажиров) ЦИК-РАЗ, локомотивным комплексом видео-аудиорегистрации «КВАРЦ», радиодиспетчерской связью, системой внешнего и внутреннего видеонаблюдения СВН, комплексом пожарно-охранной сигнализации КТС-ПОС, системой обнаружения и тушения пожара ПАК АСОТП, средствами ручного тушения пожара (огнетушителями) и эвакуационным оборудованием.
На экран многофункционального дисплея МФДУ-К системы управления рельсовым автобусом выводится вся необходимая информация о состоянии систем и оборудования (рис. 8).
Оборудование рельсового автобуса РАЗ обеспечивает в режиме «Переход» возможность смены кабин управления локомотивной бригадой на конечных станциях.
В лобовых частях головных вагонов установлены головные автосцепки для сцепления двух рельсовых автобусов между собой или с другим локомотивом, а в торцевых частях вагонов — межвагонная сцепка для соединения вагонов между собой. В составе автосцепки и межвагонной сцепки предусмотрены поглощающие аппараты, обеспечивающие амортизацию продольных сил при сцеплении вагонов и движении.
Рельсовый автобус РАЗ оборудован аварийной крэш-системой, в состав которой входят следующие невосстанавливаемые сменные устройства поглощения энергии УПЭ:
> трубчатые деформационные блоки головных автосцепок (рис. 9);
> трубчатый деформационный блок межвагонной сцепки (рис. 10);
> боковые крэш-буферы, расположенные на передних частях головных вагонов (рис. 11).
Для перехода из вагона в вагон на торцевых стенках вагонов установлены половины межвагонного перехода закрытого типа (рис. 12). Также в торцевых стенках вагонов установлены одностворчатые поворотные двери, отделяющие салоны вагонов от межвагонного перехода.
Система управления. Управление рельсовым автобусом осуществляется из кабины машиниста головного вагона. Оборудование кабины машиниста и его расположение допускают управление рельсовым автобусом в «одно лицо».
Пуск каждого дизеля силовой установки производится стартером, получающим питание от аккумуляторной батареи. После завершения пуска дизеля вступает в работу генератор переменного тока напряжением 380 В для энергоснабжения оборудования вагона.
Выбор направления движения рельсового автобуса осуществляется при помощи реверсора на пульте управления. Управление движением производится установкой рукоятки контроллера машиниста в различные позиции ходового и тормозного режимов, а также установкой режима выбега (отключение передачи крутящего момента на входной карданный вал).
После выбора направления движения и задания ходового режима крутящий момент от дизельного двигателя через муфту, гидропередачу, входной вал, двухступенчатый редуктор, межосевой карданный вал, одноступенчатый редуктор передается к соответствующей колесной паре, в результате чего рельсовый автобус начинает плавное трогание.
Цикл движения РАЗ включает в себя три режима: разгон, выбег и торможение. Управление режимами движения на линиях и контроль состояния вагонного оборудования осуществляются автоматически или в ручном режиме системой управления и диагностики «СКИФ-PA».
