Modernizacja taboru szynowego, Artykuły, Modernizacja taboru szynowego
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Modernizacja taboru szynowego. CzħĻę 1: Kabina
pojazdu
Rewolucja przemysþowa Î tym mianem okreĻla siħ potocznie lata XIX wieku, kiedy to
spoþeczeıstwo poczħþo korzystaę z dobrodziejstw wiħkszoĻci przeþomowych wynalazkw,
ksztaþtujĢcych wspþczesnĢ cywilizacjħ technicznĢ. Na tym tle, kluczowĢ rolħ odegraþo
upowszechnienie przeþomowego dla przewozu towarw i ludzi rozwoju transportu
szynowego.
Marcin SzczeĻniak
Bþyskawicznie rozbudowywana sieę poþĢczeı kolejowych w krtkim czasie trafiþa na ziemie polskie.
Zaledwie 20 lat po uznawanym za narodziny kolei, udanym przejeŅdzie po szynach zespoþu wagonw,
ciĢgnionego przez parowz Stephensona w roku 1825, zainaugurowano poþĢczenie kolejowe Warszawy
z Grodziskiem Mazowieckim, jako pierwszy odcinek trasy Kolei Warszawsko-Wiedeıskiej, ktra zþĢczyþa
oba miasta jesieniĢ roku 1848. XXI wiek zastaþ Polskħ z gþħboko zacofanĢ, na tle innych krajw
europejskich, infrastrukturĢ kolejowĢ i mocno przestarzaþym taborem, pamiħtajĢcym nierzadko lata 70-te.
Podobna sytuacja dotyczyþa rwnieŇ kursujĢcych po ulicach naszych miast tramwajw, w duŇej czħĻci
reprezentowanych przez kultowy model 13N z lat 60-tych. Pomimo nieustannych problemw
ekonomicznych, cechujĢcych struktury PKP, i niedostatkw w budŇecie miast eksploatujĢcych staromodne
tramwaje, wykorzystujĢc dotacje unijne poczyniono istotne zakupy nowoczesnego taboru komunikacji
publicznej. Na przeszkodzie szybkiej modernizacji polskiego taboru szynowego, obok czħsto
nierozstrzygniħtych przetargw, stojĢ jednak ogromne wciĢŇ koszty zakupu nowoczesnych pojazdw
szynowych, siħgajĢce nierzadko dziesiĢtkw milionw zþotych.
Propozycje stylistyki nowoczesnego wagonu tramwajowego
Wspþczesna technologia wykorzystywana przy budowie nowoczesnych jednostek szynowych niewiele ma
wsplnego z reprezentowanĢ przez te, obecne na polskich torach od ponad 30 lat. Prawdziwy przeþom
dotyczy systemw sterowania funkcjami jezdnymi i uŇytkowymi, ale teŇ materiaþw i technologii
wytwarzania samych pojazdw. Jako materiaþ konstrukcyjny, uŇywany przy budowie nadwozi wagonw
pasaŇerskich coraz czħĻciej pojawia siħ tworzywo sztuczne. Dotyczy to zarwno wnħtrza
z wszechobecnych dawniej, pþaskich wykþadzin z Unilamu (czyli Ňywic melaminowych na noĻniku
papierowym), jak i szeregu istotnych, tradycyjnie stalowych czħĻci zewnħtrznych, ktre zastħpowane sĢ
ksztaþtowymi elementami z kompozytw poliestrowych, wzmacnianych wþknem szklanym. Najbardziej
zauwaŇalnym, decydujĢcym o estetyce i wyrŇniajĢcym elementem wspþczesnych pojazdw szynowych
jest czoþo pojazdu, ktre stanowi kabina maszynisty w komunikacji kolejowej, lub motorniczego
w miejskiej.
Tramwaj 123N z Fabryki Pojazdw Szynowych Sp. z o.o. (H.Cegielski)
Zasadniczo, kabiny tych pojazdw o rŇnym przeznaczeniu komunikacyjnym zbudowane sĢ w podobny
sposb. Zarwno tramwaj, jak i zespþ trakcyjny nowoczesnego pojazdu dla kolei, zbudowany jest na
potħŇnej, stalowej ramie noĻnej, stanowiĢcej bazħ dla wszystkich zespoþw przyszþego pojazdu.
KoncentrujĢc siħ na zabudowie nadwozia, powstaje ono jako struktura szkieletowa, najczħĻciej z profili
stalowych, ktre po zespawaniu tworzĢ charakterystyczny, powtarzalny, wzdþuŇny profil pojazdu
w ksztaþcie odwrconej litery áUÑ. Aby zapewnię szkieletowi statecznoĻę, þĢczy siħ poszczeglne, þukowe
elementy szkieletu profilami wzdþuŇnymi. Konstruktor pudþa wagonu musi dysponowaę wiedzĢ
i doĻwiadczeniem, pozwalajĢcym na dobranie wþaĻciwych rozmiarw profili szkieletu. OczywiĻcie,
projektujĢc poþoŇenie poszczeglnych odcinkw szkieletu naleŇy uwzglħdnię rozmieszczenie instalacji
funkcjonalnych przyszþego pojazdu.
Fragment kabiny tramwaju 120N z PESA S.A.
Przede wszystkim elektrycznej i grzewczej, a w wagonach kolejowych takŇe klimatyzacyjnej, hydraulicznej
i pneumatycznej. Szczeglna uwaga projektanta poĻwiħcona musi byę wþaĻciwemu uksztaþtowaniu profili
w obszarze okien i drzwi pojazdu. Dalsza budowa pudþa pojazdu szynowego polega na zamocowaniu
poszycia zewnħtrznego. ĺciany boczne wagonw do przewozu osobowego pokrywa najczħĻciej blacha
stalowa. Wydawaþoby siħ to wszystko banalnie proste i nie skomplikowane, gdyby nie utrudnienia, ktre
stwarza takie zespawanie blach poszycia, aby boki wagonu nie pofaþdowaþy siħ pod wpþywem spoin i aby
Ļciany wyglĢdaþy naprawdħ pþasko i elegancko. MontaŇ okien i drzwi wieıczy dzieþo wykonania
zewnħtrznych prac przy budowie nadwozia. Za to, by pojazd szynowy uzyskaþ swj ostateczny,
indywidualny i wyrŇniajĢcy go charakter odpowiada ksztaþt przedniej czħĻci zespoþu, czyli miejsca pracy
maszynisty, czy teŇ motorniczego. Kabina z reguþy powstaje w zupeþnie innym miejscu od caþej reszty
wagonu. Miejscem tym jest zakþad produkcji wielkogabarytowych wyrobw kompozytowych. OczywiĻcie,
zanim kabina trafi do fabryki pojazdw szynowych, przechodzi caþy proces rozwoju konstrukcji, ktry jak
w przypadku wielu przedmiotw uŇytkowych rozpoczyna siħ w szkicowniku grafika-stylisty. Jego zadaniem
jest nadanie temu reprezentacyjnemu elementowi pojazdu owej unikalnej, charakterystycznej
i speþniajĢcej wymogi funkcjonalne estetyki.
Po wyborze wersji, ktra trafię ma do realizacji, zaczyna siħ zasadniczy proces konstrukcji. W zaleŇnoĻci
od przeznaczenia, stosowane sĢ rŇne technologie produkcyjne kabin pojazdw szynowych. W pewnym
uproszczeniu, tramwaje poruszajĢ siħ po mieĻcie z prħdkoĻciami rzadko przekraczajĢcymi 70 km/h i nie
podlegajĢ tak surowym wymaganiom wytrzymaþoĻciowym, jak pojazdy dla kolei, ktre przeciħtnie muszĢ
sprostaę eksploatacji z duŇo wiħkszymi obciĢŇeniami, z prħdkoĻciami rzħdu 160 km/h, a na dalekich
trasach naraŇone sĢ na wiele, rŇnorodnych oddziaþywaı Ļrodowiska. Nie mwimy tu o pojazdach
specjalnych, zdolnych do rozwijania prħdkoĻci 250 km/h i wiħcej.
Konstrukcja kabiny tramwaju moŇe byę wykonana na bazie struktury szkieletu z profili stalowych, ktre
stanowiĢ integralne wzmocnienie dla jednowarstwowego poszycia z kompozytu poliestrowego,
wzmacnianego wþknem szklanym. Z kolei kabina kolejowej jednostki trakcyjnej najczħĻciej zbudowana
jest w sposb bardziej skomplikowany, jako konstrukcja ásandwiczowaÑ, zawierajĢca specjalne,
zintegrowane w strukturze kompozytu, przestrzenne wzmocnienia stalowe, sþuŇĢce do montaŇu
wyposaŇenia kabiny, osprzħtu, jak rwnieŇ zapewniajĢce poþĢczenie gotowej kabiny z ramĢ noĻnĢ
i szkieletem przyszþej jednostki.
W tym miejscu, czytelnikom nieobeznanym z technologiĢ wytwarzania elementw kompozytowych,
przedstawiħ etapy powstawania dowolnego, kompozytowego elementu poszycia kabiny tramwaju:
Model CAD kabiny czoþowej EZT Pesa
1. Odwzorowanie zewnħtrznego ksztaþtu czħĻci na podstawie danych CAD, poprzez frezowanie CNC
powierzchni bryþy materiaþu modelarskiego (specjalny poliuretan spieniany o għstoĻci 200-400 kg/mĎ lub
inny materiaþ modelarski), celem wykonania modelu pozytywowego czħĻci; po frezowaniu, model podlega
koıcowej obrbce powierzchniowej Î lakierowaniu i polerowaniu. Wypada teŇ nadmienię, Ňe w miejsce
bardzo kosztownego poliuretanu modelarskiego, z powodzeniem wykorzystuje siħ bryþy zwykþego
styropianu, ktre po wstħpnym ofrezowaniu pokrywa siħ specjalnĢ, nanoszonĢ natryskowo na gruboĻę do
kilkunastu milimetrw, pastĢ modelarskĢ, w ktrej frezuje siħ docelowy ksztaþt modelu szybciej i za cenħ
wielokrotnie niŇszĢ, niŇ przy tradycyjnej metodzie.
Forma do produkcji kabiny EZT
2. Wykonanie metodĢ laminowania, najczħĻciej z Ňywic winyloestrowych lub epoksydowych, negatywowej,
jednoczħĻciowej lub dzielonej formy, odwzorowujĢcej ksztaþt czħĻci i zapewniajĢcej jej sztywnoĻę
ksztaþtowĢ np. poprzez budowħ skrzynkowĢ lub ramowĢ, w formie stelaŇa stalowego;
3. Laminowanie zasadniczego ksztaþtu czħĻci w wykonanej formie:
pokrycie formy rozdzielaczami polimerowymi lub woskiem rozdzielajĢcym, uþatwiajĢcymi
odformowanie elementu,
naniesienie warstwy áŇelkotuÑ (specjalna, Ňywica powierzchniowa, czħsto w kolorze zgodnym
z barwĢ przyszþego elementu,
ukþadanie formatek maty szklanej i przesycanie ich ŇywicĢ poliestrowĢ, aŇ do uzyskania docelowej
gruboĻci elementu (4-5mm) i Ļrednim udziale masowym wþkna w kompozycie rzħdu 30%; poza
matĢ szklanĢ stosowane sĢ inne materiaþy wzmacniajĢce Î np. matotkaniny, tkaniny kierunkowe
szklane lub z wþkien tzw. 2 generacji: aramidowe, kevlarowe itp.; poza ŇywicĢ poliestrowĢ
stosowane sĢ Ňywice epoksydowe i fenolowe w zaleŇnoĻci od stawianych wymagaı (np.
niepalnoĻę, kluczowa w przypadku wagonw metro),
ewentualne zastosowanie w trakcie laminowania wzmocnieı usztywniajĢcych w postaci warstw
pianki poliuretanowej i metalowych elementw montaŇowych jako wkþadek.
4. Pozostawienie czħĻci w formie do czasu peþnej polimeryzacji Ňywicy (czħsto wygrzewanie, w celu
unikniħcia deformacji kompozytu) i uzyskania docelowego ksztaþtu elementu.
5. Odformowanie gotowej czħĻci, obciħcie nadmiarw laminatu wokþ krawħdzi czħĻci, wykonanie
ewentualnych otworw funkcjonalnych i pozostaþych prac wykaıczajĢcych.
Model CAD powierzchni kabiny zespoþu trakcyjnego
W przypadku wytwarzania kabiny jednostki kolejowej, proces produkcyjny w zarysach przebiega
podobnie, jednakŇe potħŇne, rozmiarami czħsto siħgajĢce trzech metrw kabiny wykonuje siħ jako jednĢ
czħĻę, przy uŇyciu dwu- lub nawet wieloczħĻciowej formy, ksztaþtujĢcej zarwno jej powierzchniħ
zewnħtrznĢ, jak i wewnħtrznĢ. Tym samym, opisany wyŇej etap 3 ma zdecydowanie odmienny przebieg,
niŇ ma to miejsce w przypadku budowy czħĻci kabiny tramwajowej. Przygotowane powierzchnie obu form,
po naniesieniu rozdzielacza i warstwy Ňelkotu, gotowe sĢ do procesu laminowania wþkna szklanego.
Zewnħtrzna powierzchnia kabiny osiĢga czħsto gruboĻę rzħdu 8 i wiħcej milimetrw, a rwnoczeĻnie
laminowana, wewnħtrzna powierzchnia Î okoþo 6 milimetrw. Dalej nastħpuje proces wklejania w formie
odpowiednio przygotowanych i dopasowanych wymiarowo ksztaþtek usztywniajĢcych Î najczħĻciej z pianki
poliuretanowej. Proces formowania odbywa siħ w formie zþoŇonej nawet z kilku czħĻci specjalnie
pozycjonowanych i poþĢczonych Ļrubami, zapewniajĢcymi stabilnoĻę gabarytw wypeþniajĢcej jĢ masy,
ktra decyduje w duŇej mierze o powodzeniu cyklu produkcji. Odformowanie rozpoczyna siħ od
rozkrħcenia czħĻci formy. Po pomyĻlnym odformowaniu wielkiego ásandwiczaÑ kabiny nastħpuje
pracochþonny proces wykoıczeniowy Î np. lakierowanie, klejenie szyb itp.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]