Loading

Najnowsza konstrukcja Fabryki Wagonów w Gorlitz -komfortowy wagon sypialny dla ruchu międzynarodowego

Dypl. Inż. Dieter Heinze
główny konstruktor VEB Waggonbau Gorlitz (NRD)
Dypl. inż. Hartmui Dolgner, Kdt Inż.. Hans Scholz, Kdt

"Trakcja i Wagony" Nr.1/1981

 

UKD:629.454.22"715"

 

Dynamiczny rozwój społeczeństw wymaga istnienia i doskonalenia systemu transportowego, optymalnie zaspokajającego potrzeby przy mb nimum koniecznych nakładów,, np. materiałów i energii.
Ogólnie wiadomo, że transport kolejowy jest najbardziej korzystny energetycznie, gdyż w porównaniu z innymi rodzajami transportu, np. samochodowym, zużywa na wykonanie tej samej pracy przewozowej tylko ułamek energii. Dotyczy to zarówno przewozu towarów, jak i pasażerów. Ten fakt, obok innych, jest podstawą planowanego dalszego rozwoju kolei w krajach socjalistycznych. Należy przy tym dążyć do znacznego podniesienia wartości użytkowej pojazdów szynowych, a zwłaszcza w przypadku wagonów do:
- podwyższenia prędkości jazdy,
- polepszenia komfortu jazdy,
- podniesienia niezawodności,
- zmniejszenia nakładów na konserwację i utrzymanie. 
Fabryka Wagonów w Gorlitz konstruuje i produkuje od wielu lat wagony sypialne, ma więc na tym polu duże tradycje. Na podstawie rozeznania międzynarodowego stanu i perspektyw rozwoju wagonów pasażerskich oraz uwzględniając własne pomysły przystąpiono w roku 1978 do konstruowania nowego wagonu sypialnego; prototyp zbudowano w końcu 1979 roku.
Ten nowy komfortowy wagon sypialny (rys. 1). odpowiada europejskim dążeniom do zwiększania długości. Przy długości ze zderzakami 26,4 m wagon osiągnął obiektywną granicę dla klimatyzowanych wagonów sypialnych na tor o prześwicie 1435 mm. Zwiększona długość wagonu zapewnia, oprócz możliwości podniesienia komfortu, również polepszenie niektórych parametrów, jak np. długość wagonu i jego masa na jedno miejsce sypialne.

 

 

 Rys. 1. Wagon sypialny o długości 26,4 m, produkcji VEB Waggonbau Gorlitz

Zgodność z przepisami międzynarodowymi

Przygotowanie nowego wagonu sypialnego ma oczywiście, poza wymienionymi cechami, zachować i wzmocnić zdolność konkurencyjną fabryki na rynkach międzynarodowych. A więc również i dlatego, zachowanie przepisów międzynarodowych staje się dla producenta najważniejszą sprawą. Zgodnie z kartą UIC 565-1 wagon jest wyposażony, między innymi, w następujące urządzenia obowiązujące lub tylko zalecane w karcie:
- hamulec tarczowy, klockowy i magnetyczny szynowy,
- wózek dla. prędkości do 200 km/h,
- dwoje drzwi wejściowych tylko na jednym końcu wagonu,
- dwie toalety z zamkniętym wylotem, nie zanieczyszczające środowiska, 
- przedziały pasażerskie jedno-, dwu- lub trzyosobowe - z umywalką, szafą odzieżową i miejscem na bagaż,
- otwierane ścianki działowe między przedziałami,
- okna uchylne i stałe z szybami odbijającymi promienie cieplne,
- kabinę z natryskiem,
- zamki w drzwiach czołowych i bocznych wejściowych,
- instalację klimatyzacyjną jednokanałową, podpodłogową,
- instalację centralnego zasilania w energię elektryczną, 
- ogrzewanie olejowe,
- sygnalizację wywoławczą konduktora, instalację głośnikową,
- skuteczną izolację przeciwdźwiękową i cieplną,
- zapas wody 1900 l,
- nowoczesne kształty i barwy,
- magazynek.
Jednocześnie, konstruktorzy starali się spełnić i wykorzystać możliwie wiele wymagań oraz istniejących, a ponadto sprawdzonych w eksploatacji zespołów i układów konstrukcyjnych. Uzyskano też. możliwość łatwego rozszerzenia zastosowania wagonu na kolejach o prześwicie 1520 mm.

Wózek 

Zastosowano nowo skonstruowany wózek typu GP 200 (rys. 2), będący wspólnym dziełem Fabryki Wagonów w Gorlitz i VUKV-Praha. Wózek ten wprowadzono po raz pierwszy w 1978 roku, poddając, go dokładnym badaniom stanowiskowym i próbnym jazdom. Uzyskano wówczas następujące wskaźniki spokojności biegu:
Wzh = 2,4 przy 200 km/h na torze prostym,
Wzh = 2,7 przy 190 km/h na łuku.
Zasadnicza charakterystyka wózka jest następująca:
- przystosowany do .jazdy z prędkością 200 km/h,
- masa 7200 kg,
- nie podlegające zużyciu prowadzenie osi za pomocą wewnętrznych prowadników maźniozych typu GUP, o dokładnie określonych sprężynach w kierunku poziomym i pionowym (1 prowadnik dla każdej maźnicy - łożyska osiowego),
-średnica okręgu tocznego kół -920 mm,profil wieńca-D
-osprężynowanie pierwszego i drugiego stopnia sprężynami śrubowymi,z tłumieniem ciernym i hydraulicznym,
-rozstęp osi-2,6 m,
-skośne,nie dzielone wahacze belki bujakowej
-boczne podparcia pudła wagonu na ślizgach z PTFE dla uzyskania dokładnie określonego momentu obrotowego,
-połączeni z pudłem wagonu przez elastyczny czop skrętny,umieszczony w pobliżu środka wychyleń
-luz poprzeczny belki bujakowej uzależniony od promienia łuku

 

 

Rys. 2. Wózek GP 200

 

Pudło wagonu

 

Pudło wagonu jest wykonane jako samonośna konstrukcja spawana,typowa dla lekkich konstrukcji stalowych.Do budowy podwozia zastosowano głównie stal w gatunku H52-3.Szkielet pudła i oblachowanie zewnętrzne wykonano ze stali St34u2 lub St38u-2.
Urządzenia pociągowe i zderzne ,jak również przejścia międzywagonowe odpowiadają przepisom UIC.Urządzenie pociągowe składa się z aparatu amortyzującego ze sprężynami gumowymi oraz haka i sprzęgu śrubowego.Zachowano też miejsce dla późniejszej zabudowy automatycznego sprzęgu centralnego. Urządzenie zderzne stanowią wysokosprawne zderzaki o sile końcowej 590kN i skoku 110 mm.Ochronę przejścia między wagonami stanowi poduszka-wałek gumowy.
Główne wymiary wagonu są następujące:
długość pudła wagonu-26100 mm
długość wagonu ze zderzakami-26400 mm
szerokość wagonu (zewnętrzna)-2824 mm
wysokość wagonu od główki szyny-4230 mm
wysokość podłogi nad główką szyny-1255 mm
rozstaw czopów skrętu-19000 mm
rozstaw osi wózka- 2600 mm
średnica okręgu tocznego kół- 920 mm
prześwit toru-1435 mm
masa wagonu próżnego-52 ?5 %
prędkość maksymalna -160 km/h
Malowanie zewnętrzne,nowoczesne w układzie i kolorach ,wykonano lakierem poliuretanowym.

Izolacja i zabezpieczenia przeciwpożarowe

Szczególną uwagę poświęcono zastosowaniu odpowiedniej izolacji wagonu.Ma to na celu zachowanie średniego współczynnika przewodzenia ciepła(współczynnika K) na postoju-1,6 W/m2 . K oraz nieprzekroczenie zalecanej,dopuszczalnej wielkości poziomu ciśnienia akustycznego 65 db we wszystkich pomieszczeniach pasażerskich przy najwyższej prędkości. Na całej powierzchni wewnętrznej pudła wagonu nałożono masę z porowatego itumu do wytłumienia dźwięków .Izolacja akustyczna jest rozłożona na długości i w przekroju poprzecznym wagonu.Obok wzmocnionej ,niehigroskopijnej wełny szklanej zastosowano także w niektórych miejscach folię falistą z PCW. W podłodze przewidziano podwójne blachy zabezpieczone przed drganiem ; w końcach wagonu zastosowano dodatkową izolację.
W przedziałach zastosowano elementy konstrukcyjne absorbujące dźwięk.W oknach uniknięto mostków przewodzących ciepło. Uzyskano optymalną szczelność okien,drzwi i przejść.Wszystkie okna wyposażono w szyby termiczne ze szkła odbijającego promienie cieplne. Stropy przedziałów są dziurkowane ,z naklejonym od góry materiałem dźwiękochłonnym.
W konstrukcji wagonu i wyborze materiałów spełniono wymagania ochrony przeciwpożarowej dla wagonó pasażerkich.Zastosowane w wagonie drewno jest impregnowane środkami przeciwogniowymi.Panelowe elementy konstrukcyjne są zestawione z materiałów trudno palnych. Niektóre ścianki działowe wykonano jako ścianki przeciwpożarowe,a konstrukcję stropu wagonu-z blachy cynkowanej ogniowo.Tkaniny zastosowane w pomieszczeniach sa wykonane z materiałów trudno palnych.

Wyposażenie i ukształtowanie wnętrza wagonu

Przyjęto następujący podział wnętrza wagonu (rys.3):
-11 przedziałów pasażerskich po 3 miejsca sypialne,
-1 przedział służbowy,
-2 toalety,
-1 kabina z natryskiem,
-1 pomieszczenie magazynowe,
-2 wejścia,
-korytarz boczny
Wykładziny wewnętrzne wagonu spełniają następujące warunki:
-powierzchnie wykładzin zostały wykonane generalnie jako matowe
-pokrycia wyściełane są łatwe w konserwacji i odporne na zużycie
-materiały powierzchniowe są niewrażliwe na środki czyszczące, nie płowieją od światła i są odporne na zadrapania
-ściany i sufity są wykonane w sposób łatwy do konserwacji i naprawy
-liczba widocznych połączeń śrubowych została sprowadzona do minimum
-ujednolicono kształt i materiał profili połączeń montażowych
-w przedziałach,toaletach oraz w pomieszczeniu natryskowym zabudowano wanny podłogowe (szczególne zabiegi podjęto dla wodoszczelnego wykonania podłogi).
Każdy przedział pasażerski (rys.4) może być urządzony jako jedno-,dwu- lub trzyosobowy.Nowo skonstruowane urządzenie przestawiania miejsc leżących ułatwia ustawienie potrzebnej ilości łóżek.Przy zmianie przedziału sypialnego w położenie dzienne ,łóżka składa się do ściany poprzecznej ,a ze skrzyni wyciąga się trzy niezależne od siebie przestawne fotele dzienne (rys.5.). Można łączyć ze sobą po dwa przedziały za pomocą ruchomej ścianki działowej.Każdy przedział ma stolik z umywalką,szafkę z lusterm (rys.6),garderobę ,miejsce na bagaż,drabinkę ,pasy ochronne przy łóżkach,miejsce na gazety ,stolik podokienny.

 

Rys.3. Widok boczny,plan i przekroje wagonu

a-koniec bez hamulca ręcznego.
b-koniec z hamulcem ręcznym
c-skrajnia kinematyczna wg UIC 505-2
d-ustawienie nocne
e-ustawienie dzienne
f-przekrój A-A obrócony o 90(stopni)
g-przekrój B-B obrócony o 90 (stopni)
h-przekrój C-C obrócony o 90 (stopni)
I-przedsionek wejściowy
II-korytarz boczny
III-przedział pasażerski (ustawienie dzienne)
IV-przedział pasażerski (ustawienie nocne)
V-przedział służbowy
VI-toaleta
VII-kabina z natryskiem
VIII-magazynek
IX-szfa rozdzielcza
FF-okno uchylne
Przedział służbowy ma następujące urządzenia:
kombinowaną łąwę do siedzenia,służącą jednocześnie jako miejsce do spania,skrzynię łóżkową,lodówkę,dwuczęściowy zlewozmywak z pokrywą,kuchenkę,skrytkę na rzeczy wartościowe ,stół składany,zestaw różnych szafek,urządzenie przyzewowe konduktora oraz różne części wyposażenia konduktorskiego.Z przedziału służbowego prowadzą drzwi do pomieszczenia magazynowego.
Korytarz boczny jest wyposażony -m.in.- w wycieraczki umieszczone w wanienkach podłogowych,we wskaźniki zajętości WC, jak rónież we wskaźniki optyczna nad drzwiami każdego przedziału do sygnalizacji przyzewowej konduktora.

 

Rys.4. Przedział pasażerski dwuosobowy

Rys. 5. Przedział pasażerski z fotelami

Rys.6 Umywalka i szafka z lustrem w przedziale pasażerskim

Toalety są wyposażone w sedesy, których klapy są obsługiwane pedałem - z równoczesnym uruchamianiem spłukiwania wodą. Zawory umywalki są też uruchamiane pedałem.
W kabinie natryskowej (rys. 7) znajduje się brodzik z zamykanym odpływem. 

|

Rys.7 Kabina natryskowa

W projektowaniu i budowie wagonu uwzględniono w dużym stopniu wymagania ogólnej estetyki. Poczynając od ciekawej kolorystyki wewnętrznej i zewnętrznej, znaczenie odpowiedniego ukształtowania form zostało wyrażone kompleksowo i w szczegółach w odpowiednim wyposażeniu. A oto przykłady:
- zredukowanie widocznych śrub,
- uniknięcie listew na sufitach,
- jednolite wykonanie powierzchni i krawędzi,
- stworzenie wrażenia, zespołowego - zharmonizowanie okuć,
- stosowny dobór materiałów na pokrycie ścian,
- zastosowanie części wyposażenia krytych powłoką proszkowo-płastykową,
- jednolite wykonanie tabliczek i napisów.

Drzwi i okna

Wagon ma w jednym końcu, po obydwu stronach, drzwi obrotowo-składane odpowiadające karcie UIC-560. Mają one elektropneumatyczne urządzenie do zamykania i blokowania.
Drzwi w ścianach czołowych są wykonane jako dwuskrzydłowe przesuwne, zamykające się z opóźnieniem dzięki urządzeniu elektropneumatycznemu. Wewnętrzne listwy uszczelniające są połączone ze stykami przełącznika w taki sposób, że przy przedwczesnym zamknięciu drzwi otwierają się samoczynnie ponownie.
Drzwi do przedziałów pasażerskich i przedziału służbowego są odchylne na zewnątrz, a ich prześwit wynosi 550 mm. Korytarz kończy się po obydwu stronach drzwiami odchylnymi wahadłowymi, wyposażonymi w górnej' części w szyby ze szkła hartowanego i w pręty ochronne. 
Drzwi do toalety odchylają się do wewnątrz; natomiast drzwi do kabiny natryskowej i do pomieszczenia magazynowego na zewnątrz.
Wszystkie okna w przedziałach i trzy okna w korytarzu są uchylne, ze stałą częścią dolną i i-uchomą częścią górną. Obie części mają szyby "themos"; szyba zewnętrzna jest wykonana jako odbijająca promienie cieplne. Szerokość okien wynosi 1000 mm. Pozostałe okna korytarza są stałe z takim samym układem szyb.

Wyposażenie elektryczne

Zasilanie w energię elektryczną jest centralne - z pociągowej szyny zbiorczej. Samoczynnie pracujący wybierak napięcia odpowiada karcie UIC-550 i zapewnia wykorzystanie następujących rodzajów napięć:
- 1000 V  16 2/3 Hz i 50 Hz,

- 1500 V  50 Hz i prąd stały,

- 3000 V  50 Hz i prąd stały.

Dla przetworzenia powyższjsch napięć na napięcia instalacji w wagonie zastosowano nowoczesny i w pełni elektroniczny zestaw urządzeń, umieszczony na podwoziu. Pokrywa on całkowite zapotrzebowanie energii w ilości ok. 30 kW. Do sieci trójfazowego prądu przemiennego 380/220 V są podłączone między innymi:
- silniki, instalacji klimatyzacyjnej,
- dodatkowe ogrzewacze w przedziałach i w pomieszczeniach sanitarnych,
- podgrzewacze wody użytkowej,
- gniazda wtykowe dla przyrządów konserwacyjnych (obsługowych),
- płyta ogrzewcza (kuchenna) w przedziale służbowym.
Z sieci prądu stałego 24 V są zasilane:
- wentylator powietrza i regulacja układu klimatyzacyjnego,
- oświetlenie,
- instalacja elektroakustyczna,
- pompa ogrzewania olejowego,
- falownik (przemiennik częstotliwości) dla golarek z gniazdami wtykowymi,
- lodówka,
- przyrządy hamulcowe,
- urządzenie do zamykania i blokowania drzwi.
Część tych odbiorników, łącznie z wentylatorem może być przez pewien ograniczony czas  zasilana z baterii akumulatorów. Zapewnia to minimalny komfort, nawet przy przerwanym dopływie energii. Nadmierne rozładowanie baterii jest utrudnione dzięki wprowadzeniu ograniczenia minimalnego napięcia. Urządzenie to w koniecznych przypadkach ogranicza dalej samoczynnie liczbę odbiorników. W celu przygotowania wagonu (na postoju) przewidziano zasilanie prądem trójfazowym 380/220 V z zewnętrznej sieci elektroenergetycznej, przy czym zastosowano 5-biegunowe gniazdo wtykowe odpowiadające normie CEE. Tą drogą można zasilać klimatyzację dla wstępnego ochłodzenia, ładowanie baterii oraz oświetlenie. Wszystkie wyłączniki i przyrządy regulacyjne, jak również przyrządy kontrolne mieszczą się W szafie rozdzielczej położonej w sąsiedztwie przedziału służbowego. 
Zabezpieczenie wszystkich odbiorników jest dwubiegunowe. Oświetlenie fluorescencyjne (świetlówkowe) pobiera prąd za pośrednictwem . tranzystorowych przekształtników, umieszczonych bezpośrednio nad lampami. Oświetlenie to wraz z oświetleniem żarówkowym jest włączane centralnie.
Dwunastobiegunowy przewód przelotowy z gniazdami wtykowymi, wykonanymi zgodnie z wymaganiami UIC, oraz stanowisko z mikrofonem i gniazdkiem dla magnetofonu umożliwiają korzystanie z instalacji głośnikowej. Mikrofon jest dostępnyy korytarza bocznego i z przedziału służbowego.
Za pomocą przycisków instalacji wywoławczej przekazuje się konduktorowi sygnały z , przedziałów, z pomieszczeń sanitarnych i z wejść. Istnieje możliwość odłączenia całej sieci wagonowej, pod obciążeniem, od zbiorczej szyny pociągowej.

Ogrzewanie i klimatyzacja

Wagon jest wyposażony w nowoczesną instalację klimatyzacyjną, jednokanałową. Powietrze, będące środkiem przenoszenia ciepła, jest przygotowywane w agregacie o zwartej budowie, który znajduje się na podwoziu, podobnie . jak półhermetyczna sprężarka i skraplacz. Klimatyzacja i znakomita izolacja wagonu, łącznie z oknami ze szkła odbijającego promienie cieplne, zapewniają przyjemny klimat wnętrza przy temperaturach zewnętrznych od -25°C do +40°C. Stosownie do potrzeb - wentylator pracuje sam albo wspólnie z częścią chłodniczą, względnie z ogrzewaniem. Samoczynna regulacja, uzależniona od informacji elektronicz-t nych czujników temperatury, powoduje utrzymywanie optymalnych warunków. Regulacja ta wprowadza też niezbędną część świeżego powietrza przez klapę nastawną napędzaną siłownikiem. Wszystkie przyrządy wyłączające, roz-rządcze i regulacyjne są scalone w szafie rozdzielczej urządzeń elektrycznych lub umieszczone w jej pobliżu. Do ogrzewania elektrycznego są włączane - stosownie do napięcia zasilania - grupy grzejników w nagrzewnicy, przez samoczynny wybierak napięcia. W okresach braku energii elektrycznej można uruchomić podgrzewacz olejowy, który dostarcza ciepło dó agregatu przygotowania powietrza lub ogrzewać olejowym podgrzewaczem wodę użytkową i bezpośrednio przedział służbowy.
Dla celów chłodzenia pracuje sprężarka o trzech stopniach wydajności. Czynna powierzchnia odparowania i wydajność skraplacza są sterowane przez zawory magnetyczne. Przygotowane powietrze dostaje się do przyrządów inżektorowych, które mieszają je z powietrzem z wnętrza i zapewniają optymalny obieg przez otwory nawiewne pod oknami.
Temperatura w przedziałach może być korygowana przez podróżnych za pomocą elektrycznych ogrzewaczy, regulowanych indywidualnie. Dzięki zastosowaniu systemu klimatyzacji stworzono podstawę dla najwyższego komfortu podróży.

Zaopatrzenie w wodę i urządzenia sanitarne

Wagon ma zapas wody użytkowej 19001. Doprowadzenie wody jest możliwe w obydwu końcach wagonu przez przyłącza odpowiadające wymaganiom UIC; stan napełnienia można odczytać wewnątrz i zewnątrz wagonu. W poddaszu na końcach wagonu znajdują się dwa zbiorniki po 800 1, które są wykonane ze stali nierdzewnej. Dzięki umieszczeniu jednego zbiornika w bezpośredniej bliskości Obydwu sąsiadujących ze sobą toalet i kabiny natryskowej, uzyskano dla nich idealne warunki ciśnieniowe. Do spłukiwania sedesów zastosowano dodatkowe, pneumatyczne podwyższenie ciśnienia. W ten sposób zagwarantowano zarówno oszczędne zużycie wody, jak i odpowiednie cykle opróżniania zbiorników z fekaliami, umieszczonych pod podłogą.
Z drugim zbiornikiem wody (800 1) jest powiązany 300-litrowy zbiornik ciepłej wody, orzgrzewanej podgrzewaczem olejowym lub elektrycznym. Woda w kabinie natryskowej jest porcjowana samoczynnie, co zapewnia jej racjonalnej użycie. Baterie mieszające przy umywalkach zamykają samoczynnie dopływ wody z chwilą zamknięcia stolika (rys. 6).

Badania

Wagon był i jest poddawany próbom typu. Jest to oczywiście warunek wstępny dla prób eksploatacyjnych i dokładnego sprawdzenia zachowania wszystkich projektowanych parametrów. Badania te wykonuje się zarówno we własnym zakładzie, jak również w instytucie kolejnictwa, a także na zagranicznych urządzeniach badawczych; są to:
- próby statyczne pudła wagonowego, pomiary naprężeń i odkształceń, obciążenia wg UIC-567,
próby statyczne i dynamiczne ramy "Wózka przy-.; liczbie zmian obciążenia 2.10 6,( 10 do potęgi 6)
- próby najeżdżania w zakresie prędkości 4-10 km/h, pomiary naprężeń i przyspieszeń,
- badania właściwości biegowych, zabezpieczenia przed wykolejeniem, badanie wychyleń,
- próby techniczne hamulca - stanowiskowe i ruchowe -.według UIC-543 i 544,
pomiary akustyczne dla określenia hałasu wewnętrznego przy prędkości 80, 160 i 200 km/h,
- próby urządzeń elektrotechnicznych,
- badania urządzeń termodynamicznych (ogrzewanie, instalacja klimatyzacyjna),
- próby instalacji gazu płynnego,
- próby szczelności,
- przejazd przez łuki i rampy (górki),
- badania na stanowisku tocznym dla wagonów,
- jazdy na okręgu próbnym i w warunkach eksploatacyjnych,
- pomiary zużyć po przebiegu 100 000 km i 200 000 km.

Tłumaczył mgr inż. Stanisław Bolewski