T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 1 / 12

Nadwozia stalowe pojazdów szynowych

Nadwozia pojazdów szynowych mogą być:
- niesamonośne, – przeważnie lokomotywy jednokabinowe ze zwężonym nadwoziem (kapotami), część

wagonów towarowych,

- półsamonośne – większość pojazdów szynowych,
- samonośne – nie stosowane w pojazdach szynowych, ze względu na konieczność przenoszenia

dużych sił wzdłużnych. Powszechne w samochodach osobowych.

Nadwozia składają cię z :
- ostoi
- pudła

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 2 / 12

Ostoja

Jest to główna rama nadwozia

jeżeli ostojnica jest belką w osi podłużnej pojazdu, nazywa się belką grzbietową

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 3 / 12

Pudło pojazdu

Rozwiązania konstrukcyjne szkieletu lokomotywy

Normalne lokomotywy dwukabinowe posiadaja nadwozie zbudowane ze szkieletu i poszycia.
Szkielet w części środkowej może się składać z
- podłużnic, ich zespoły nazywane są: - pasem podłogowym

- pasem pod - nadokiennym
- pasem dachowym

- słupków
- krokwi (elementy poprzeczne na dachu).
Szkielet wykonuje się z blach wyginanych na zimno o grubości 3 – 6 mm. Części dachu między
krokwiami są przeważnie w lokomotywach odejmowane ( lub cały dach odejmowalny, a krokwie są
odkręcalne).
Poszycie lokomotyw i wagonów może być z blach płaskich lub ryflowanych, o grubości 1,5 – 3 mm.
Ostatnio wprowadza się klejenie blach poszycia do szkieletu.

Pudło lokomotyw manewrowych buduje się często jako
kapotowe. Przedział silnikowy osłonięty jest zdejmowalnymi
kapotami mocowanymi do ostoi, pozwalając po ich zdjeciu na
dobry dostęp do urządzeń lokomotywy

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 4 / 12

Przykłady budowy pudeł lokomotyw

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 5 / 12

Kabina maszynisty
Kabiny współczesnych lokomotyw muszą spełniać wymagania dotyczące ochrony personelu w trakcie
ewentualnej kolizji i są odpowiednio wzmocnione. Wykonuje się je przeważnie ze stali.

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 6 / 12

Wymagania konstrukcyjno-wytrzymałościowe pudeł pojazdów szynowych

Konstrukcja pudła pojazdu trakcyjnego ze względu na charakter pracy obwarowana jest

szczegółowymi wymaganiami konstrukcyjno-wytrzymałościowymi (aktualna norma EN 12663).

Kategorie pojazdów szynowych
Wagony towarowe

- kategoria F-I

wagony, które mogą być przetaczane bez ograniczeń;

- kategoria F-II

wagony wyłączone z przetaczania na górkach rozrządowych i z przetaczania

swobodnego.

Pojazdy pasażerskie i lokomotywy

- kategoria P-I

wagony pasażerskie i lokomotywy;

- kategoria P-II

zespoły wagonowe;

- kategoria P-III

pojazdy metra i szybkich kolei miejskich;

- kategoria P-IV

lekkie pojazdy metra i pojazdy tramwajowe o dużym obciążeniu;

- kategoria P-V

pojazdy tramwajowe.

Przykładowo statyczna siła ściskająca na poziomie zderzaków i/albo na poziomie sprzęgu

dla różnych kategorii pojazdów szynowych

Wagony towarowe

Pojazdy pasażerskie

Kategori

a F-I

Kategori

a F-II

Kategori

a P-I

Kategori

a P-II

Kategori

a P-III

Kategori

a P-IV

Kategori

a P-V

2000 kN

1200 kN

2000 kN

1500 kN

800 kN

400 kN

200 kN

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 7 / 12

Przykładowo dla kategorii P-1 wszystkie statyczne obciążenia wzdłużne pudła pojazdu:

- siła ściskająca na poziomie zderzaków 2000 kN
- siła ściskająca po przekątnej na zderzaki ostoi 500 kN,
- siła rozciągająca w rejonie sprzęgu 1000 kN (1500 kN dla niektórych typów sprzęgów)
- siła ściskająca na poziomie 150 mm powyżej górnego poziomu podłogi przy czołownicy 400 kN,
- siła ściskająca na poziomie pasa podokiennego 300 kN,
- siła ściskająca na poziomie obwodziny dachowej 300 kN.

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 8 / 12

Pudło wagonu z aluminium

Zalety i wady pudeł aluminiowych:
- brak naddatków na korozję
- trzykrotnie mniejszy ciężar właściwy, niż stal,
- nieco tylko mniejsza, niż dla stali wytrzymałość,
- długa żywotność pudeł,
- brak konieczności obsługi nadwozia,
- większe koszty produkcji,
- konieczna znacznie lepsza technologia, zwłaszcza łączenia elementów.
W sumie pudło wagonu pasażerskiego z aluminium waży połowę pudła ze stali, co redukuje masę
całego pojazdu o 10 do 15 %, co pozwala zmniejszyć koszty energii lub zwiększyć nośność wagonu,
dając zyskowne przedsięwzięcie.
Eksperymentalne wagony z aluminium były wyprodukowane przed II wojną światową. Pierwszy
pociągami z aluminium w masowej produkcji były wagony londyńskiego metra w 1952 r.
Pudła pojazdów z aluminium mogą być budowy klasycznej lub z wielkogabarytowych profili
wytłaczanych.

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 9 / 12

Łączenie elementów aluminiowych
We wcześniejszych konstrukcjach stosowano się jako główną metodę łączenia nitowanie lub połączenia
śrubowe. Połączenia te są jeszcze stosowanie współcześnie w przypadku łączenia aluminium ze stalą.
Współcześnie powszechne jest łączenie aluminium spawaniem:

- konieczne jest stosownie spawalnych stopów aluminium,
- spawanie przebiega w osłonie argonowej,
- ze względu na dyfundowanie zanieczyszczeń wymagana jest czystość elementów,
- duża rozszerzalność cieplna aluminium powoduje duże deformacje konstrukcji po spawaniu, co

wymaga zawansowanej technologii.

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 10 / 12

Pudło z aluminiowych wielkogabarytowych profili wytłaczanych

Dwuwarstwowy dach pociągu Shinkansen 700 wykonany z wielkogabarytowych profili wytłaczanych

Przekrój pudła wagonu Shinkansen serii 700

profil

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 11 / 12

Przykład zastosowania tworzyw sztucznych w budowie lokomotyw

Połączenia kabiny z laminatu (włókno szklane-
tworzywo) w Lok 2000
1 osłona z laminatu,
2 struktura stalowa,
3 masa klejowa,
4 element dystansowy,
5 struktura typu sandwich,
6 osłona wierzchnia,
7 wzmocnienie,
8 tworzywo spienione,
9 profil gumowy,
10 szyba czołowa.

T. Piechowiak 3 Nadwozia pojazdów szynowych 12 / 12

Gotowe surowe pudło

gotowy pociąg