Ромэн Яров - Скоростные поезда

Борьба с шумом и представляет собой одну из важнейших задач, которую приходится решать конструкторам.

Когда вагон катится по рельсам с мелкими, почти не видными глазу неровностями, возникает шум, очень неприятно действующий на человека. Наиболее мощным источником шума является место контакта колеса с рельсом: колебания, вызываемые неровностями пути, переходят в звуковые волны. Чтобы подавлять шумы в месте их возникновения, применяют бесстыковой путь; длинные рельсовые пути укладывают на резиновые изоляторы. Если тщательно следить за состоянием путей, можно избавиться от неровностей, но полностью ликвидировать шум катящихся колес нельзя.

Шум возникает и в тележках, и в рычажной передаче тормоза, и в тяговосцепных устройствах. Чтобы его было меньше, в узлах соединения между кузовом и тележкой ставят эластичные элементы; воздуховоды включают в систему поглотителей шума; рычажные передачи устанавливают в пластмассовых направляющих, а тормозной цилиндр крепят к отдельной раме, изолированной от рамы вагона специальными прокладками.

Чтобы обеспечить спокойный ход локомотива при любых скоростях, в рессорной подвеске применяют значительное количество резиновых элементов, которые хорошо работают на сжатие и на сжатие со сдвигом. У многих серий тепловозов буксы соединяются с рамой через резиновые втулки, а применение резиновых амортизаторов уменьшает горизонтальные поперечные силы, действующие между колесом и рельсом.

Но полностью ликвидировать возникновение шума на месте все равно невозможно. Значит, остается только не допустить, чтобы шум из места своего возникновения «пробрался» внутрь вагона, куда у него есть два пути — по воздуху и через жесткие, вибрирующие элементы кузова. По каждому из них проходит примерно равное количество шума. И к первичному шуму добавляется тот, который вызывает идущая звуковая волна в местах соединений тележек с кузовом или в обшивке кузова. Волна, идущая по воздуху, тоже вызывает вторичные звуковые колебания, проникая через окна, двери, отверстия для кабелей и трубопроводов.

Открытые окна сводят на нет все меры по шумоизоляции: но при высоких скоростях открывать их недопустимо из соображений безопасности. В таких условиях наилучшей конструкцией является окно с двойными неподвижными стеклами. Кстати, такая конструкция неизбежно приводит к необходимости устройств для кондиционирования, которые широко применяются на скоростных поездах. В систему этих устройств входят приборы для отопления, охлаждения и — вентиляции.

Конструкторы стараются не только преградить доступ звуковым волнам внутрь кузова, но и сделать так, чтобы даже попавшие в пути звуки поглощались. Пол делают сплошным с усиленной изоляцией над тележками, а потолки в купе — перфорированными. Стены изолируют комбинированными материалами — волокнистыми для поглощения высокочастотных шумов и плотными для поглощения шумов низких частот.

Гладкие внутренние поверхности не поглощают, а наилучшим образом отражают звук, поэтому для отделки внутренних поверхностей купе стараются использовать упругие материалы, имитирующие кожу или ткань. Внутреннюю поверхность наружной обшивки кузова покрывают звукопоглощающим волокнистым веществом. И даже конструкция сидений для лучшей звукоизоляции изменена. Раньше основными их частями были деревянная рама, металлические пружины и конский волос. Теперь рама делается из металла, а стальные пружины сиденья и спинки закрыты матрацами из пористой резины или поролона, толщиной приблизительно 20 мм. Это тоже в какой-то степени понижает уровень шума в купе.

Исследования показали, что при увеличении скоростей до 200 км/ч из-за динамического воздействия воздуха на стены резко повышается уровень шума в купе, расположенных по концам вагона. Предупредительной мерой в таком случае является повышение жесткости конструкции кузова. Правда, в этом отношении существуют свои пределы. Для железных дорог проблема веса не играет, конечно, такой огромной роли, как в авиации — тем не менее нагрузка от оси на рельсы не должна превышать определенных пределов. Потому увеличивать как угодно толщину стен вагонов нельзя.

Во что же обходятся все меры шумоизоляции? Стоимость звукоизолирующих элементов составляет 2–4 % от полной стоимости вагона, а вес их — 1,5–3 % от веса вагона. Улучшение конструкции тележек с точки зрения звукоизоляции увеличивает ее стоимость всего лишь на несколько процентов.

Несправедливо было бы обеспечить комфорт только пассажирам. Для пассажира поездка это всего лишь несколько часов, для машиниста — постоянная работа. Он тоже должен быть избавлен от «шумового оформления». Для этой цели и на стенки кузова локомотива наносят звукопоглощающие материалы, а сам кузов разделяют на несколько помещений. Двигатели тепловозов крепятся к раме через резиновые прокладки, для них стараются использовать надежные глушители, а все источники шума поместить в одном машинном отделении.

Постоянно поддерживать в вагонах оптимальную температуру — задача тоже не из простых, но это необходимая составная часть в создании комфортабельных условий путешествия. Есть разные способы отопления вагонов. Источником тепла может быть пар от локомотива или специального котла. Применяется также электрическое отопление, а в дизель-поездах — автономное, когда каждый вагон оборудуется собственной отопительной установкой.

Но важно не только получить тепло, важно его и сохранить. Конструкторы стараются применять такие материалы, которые пригодны одновременно для звуко- и теплоизоляции. Асбест или стекловолокно защищает вагон как от шума, так и от потерь тепла. Развитие химии добавляет к материалам, использующимся для этой цели, пенополиуретан или вспененный полистирол. А для защиты летом от жары крышу вагонов красят светлой краской (белой, серебристой), чтобы повысить отражающую способность.

Ученые пытаются ввести слово «комфорт» в разряд строго научных терминов. Для этой цели введено понятие «условного комфорта». Оно обозначает то время, которое пассажир может провести в вагоне без усталости. Сейчас оно равно 6 ч , в будущем должно подняться до 10 ч.

Важным условием комфорта является освещенность. Уровень ее растет. Норма освещенности на многих дорогах повышена по сравнению с прошлыми годами почти в 2 раза. Конечно, ради этого тоже приходится идти на дополнительные расходы: повышать номинальную мощность системы электроснабжения вагона, использовать люминесцентные лампы, которые дают более высокую освещенность и более равномерное распределение света, чем лампы накаливания. Подбирая в соответствии с лампами цвета материалов для отделки внутреннего помещения вагона, инженеры добиваются мягкого и ровного освещения, не слепящего, не режущего глаза и в то же время такого, при котором не возникает затемненных участков.