Содержание аванпроекта



Pdf просмотр
страница1/7
Дата08.04.2017
Размер5.61 Kb.
Просмотров912
Скачиваний0
  1   2   3   4   5   6   7

2


3
Содержание аванпроекта

1. Пояснительная записка к аванпроекту на городской пассажирский рельсовый автомобиль (моно-юнибус) для условий города Ставрополя (422П-0000010ПЗ) ...............
4 2. Техническое задание на городской пассажирский рельсовый автомобиль (моно- юнибус) для условий города Ставрополя (422П-0000010ТЗ) ................................................
42 3. Тягово-динамичный расчет пассажирского рельсового автомобиля (моно- юнибуса) для условий города Ставрополя (для трассы моноСТЮ с пролетами
2000 м) (422П-0000010РР) .........................................................................................................

62 4. Тягово-динамичный расчет пассажирского рельсового автомобиля (моно-юнибуса) для условий города Ставрополя (для трассы моноСТЮ протяженностью 2000 м с двумя пролетами по 1000 м) (422П-0000010-01РР) ................................................................

86 5. Тепловой баланс городского пассажирского рельсового автомобиля (моно- юнибуса) для условий города Ставрополя (для пролета трассы моноСТЮ 2000 м)
(422П-0000010-02РР) .................................................................................................................

107



4
ООО «Струнный транспорт Юницкого»
115487, Москва, ул. Нагатинская, 18/29 тел./факс: (495) 680-52-53, 116-15-48 e-mail: info@unitsky.ru http: //www.unitsky.ru

УТВЕРЖДАЮ
Генеральный конструктор
ООО «Струнный транспорт Юницкого»
_____________________ А.Э. Юницкий
«____» _______________ 2006 г.


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к аванпроекту на городской пассажирский
рельсовый автомобиль (моно-юнибус)
для условий города Ставрополя

(422П-0000010ПЗ)







5
Содержание пояснительной записки

1.
Введение ......................................................................................................................................
6 2.
Назначение, область применения и цель разработки .............................................................
19 3.
Техническая характеристика моно-юнибуса ...........................................................................
19 4.
Технические решения, используемые при разработке моно-юнибуса .................................
21 5.
Технико-экономическое обоснование разработки, стоимостные показатели основных ценообразующих комплектующих систем прототипа моно-юнибуса ................
39 6.
Организация разработки и производства моно-юнибуса .......................................................
40



6

1.

Введение

1.1.
Основание для разработки
Основанием для разработки аванпроекта на городской пассажирский рельсовый автомобиль (моно-юнибус) является инициатива вице-мэра города Ставрополя Уткина
Андрея Валентиновича, необходимость решения острой транспортной проблемы в городе по перевозке пассажиров, а также возможность обеспечения всепогодной и круглогодичной доступности микрорайонов города.
Разработка аванпроекта на городской пассажирский рельсовый автомобиль подвесного типа для участка струнного транспорта Юницкого (см. рис. 1—3) в г. Ставрополе является результатом заключения муниципального контракта № СТЮ-02/06 от 04.03.2006 г. между
ООО «Струнный транспорт Юницкого» и Администрацией города Ставрополя (этап II контракта: «Разработка аванпроекта на городской пассажирский рельсовый автомобиль
(моно-юнибус) для условий г. Ставрополя»).
1.2.
Общие положения
При разработке трассы моноСТЮ и городских пассажирских подвесных моно- юнибусов для условий города Ставрополя использованы последние достижения в области программного и аппаратного обеспечения для компьютерного дизайна и проектирования:
Alias, Catia, Unigraphics, Isem Surf, & SDRC и др. Объемное (3D) проектирование позволяет сократить сроки ввода нового объекта от идеи до построенного прототипа. Сквозные технологии позволяют производить в программах, помимо концептуальных проработок и компоновочных сборок, изготовление чертежей объекта, прочностные расчеты и дальнейшую передачу информации на станки с ЧПУ для быстрого изготовления деталей прототипа. Ведущие специалисты компании ООО «СТЮ» с помощью программных технологий производят структурный, кинематический, динамический и прочностной анализы (в программах NASTRAN, ANSYS и др.), что сокращает сроки получения данных со стендовых и эксплутационных испытаний.
Проработаны концептуальные и компоновочные решения по основным направлениям, перечисленным ниже.

7






Рис. 1. Общий вид трассы моноСТЮ в г. Ставрополе

8






Рис. 2. Общий вид скоростного (до 135 км/час) моно-юнибуса на трассе моноСТЮ

9






Рис. 3. Вестибюль верхней станции моноСТЮ в зоне посадки-высадки пассажиров

10 1.2.1.
Дизайн-проработка интерьера моно-юнибуса
Проработана концепция интерьера моно-юнибуса. Он условно разделен на 4 функциональные зоны:
1.
Зона входа-выхода.
Городской пассажирский транспорт, организуя пассажиропотоки, предполагает частые остановки, относительно невысокие средние скорости перемещения и частые перемещения пассажиров внутри салона. Время в пути на первом участке трассы моноСТЮ (2—5 км) составит 2—5 мин., поэтому в салоне моно- юнибуса отсутствуют сидячие места. Просторные двери (шириной 1,2 м) и пол, совпадающий с уровнем пола станции, обеспечивают комфортную посадку-высадку всех категорий пассажиров: взрослых, детей, стариков, инвалидов, матерей с маленькими детьми в колясках и т.д. Свободное пространство в районе дверей, удобные накопительные площадки, позволяющие размещение до шести инвалидных кресел, свободный проход к противоположной двери, удобное расположение поручней создают пассажиру комфорт.
Въезд и выезд моно-юнибуса со станции осуществляется по специальным направляющим, которые обеспечивают стабильное положение подвесного транспортного средства относительно посадочной платформы и исключат его колебания относительно подвески.
2.
Зона кратковременного размещения пассажиров. Пассажиры располагаются у стеклянных бортов юнибуса. Для удобства расположения пассажиров предусмотрены поручни в нескольких уровнях для разных категорий пассажиров. Возможность перемещения вдоль окна, образуемого прозрачными боковыми стенками юнибуса, и круговой обзор позволяют пассажирам наслаждаться видами городских окрестностей с высоты птичьего полета.
3.
Зона длительного размещения пассажиров. Для стариков, детей и т.д. в центре салона в перспективе (при удлинении линий моноСТЮ и увеличении дальности поездки) предусматриваются удобные места для сидения, позволяющие наблюдать через панорамные окна за изменяющимся ландшафтом и городской застройкой.
4.
Зона поездок на дальние расстояния (в перспективе) — наиболее комфортная.
Спереди будет размещено два пассажирских кресла и еще два — в хвостовой части моно- юнибуса.
Данная функциональная компоновка интерьера обеспечивает максимальную комфортность пассажирам. Обеспечивается круговая обзорность местности всеми категориями пассажиров. Функционально–конструктивные узлы юнибуса размещены в незаметных для пассажиров зонах.

11
Минимализм и незаметность композиционных решений делают моно-юнибус визуально легким и прозрачным, при этом обеспечивается максимальный комфорт для пассажиров.
1.2.2.
Дизайн-проработка экстерьера моно-юнибуса
Чистота внешнего вида моно-юнибуса подчинена его функциональному назначению — городское транспортное средство второго уровня (горизонтальный стеклянный лифт).
Доминирующим элементом композиции экстерьера моно-юнибуса является максимальное остекление. Это делает его при внешнем восприятии как снизу, так и сбоку, прозрачным, сливающимся с наружным пространством. Направленность движения вперед-назад подчеркивают носовой и хвостовой непрозрачные обтекатели, выполненные идентичными, клиновидными и с острыми кромками. Поскольку для аэродинамики определяющим является хвостовой обтекатель (а не носовой), где возможны срывы воздушных потоков и возникновение турбулентности, то оба обтекателя выполнены как хвостовые. Аналогично выполнены обтекатели силового привода и штанги. Завершающим элементом композиции является цветовая гамма, состоящая из зеленовато-голубого цвета непрозрачных поверхностей, золотисто-прозрачного тонирования стекла и блестящих золотом металлических поверхностей. Сочетание цветовых решений и ночной подсветки делают юнибус праздничным и парадным, что очень важно для города, где много солнечных дней в году.
1.2.3.
Поисковое моделирование
Осуществлено поисковое моделирование интерьера моно-юнибуса в масштабе 1:1.
1.2.4.
Моделирование прототипа
Исполнитель по собственной инициативе с использованием средств из дополнительных источников провел ряд дополнительных работ, необходимых для визуализации своих проработанных решений, определения возможностей выполнения последующих этапов работ по настоящему договору и для последующей работы с субподрядчиками.
Изготовлена действующая модель моно-юнибуса масштаба 1:20.
1.2.5.
Визуализация
Осуществлена компьютерная визуализация и мультипликация (в программах Alias,
Isem Surf, 3D MAX) трассы моноСТЮ с привязкой ее к реальной местности города Став- рополя, которая дает представление о реальном объекте (приложение — диск DVD-AVI).

12 1.2.6.
Инжиниринг
Проработана концепция конструкторских решений всего объекта в целом. Наиболее подробно проработаны ответственные узлы юнибуса (привод, подвеска, конструкция колеса, силовой каркас и др.). Выполнены тягово-динамические расчеты трех вариантов юнибуса, проведена проверка теплового баланса юнибуса, определены массовые характеристики трех вариантов юнибуса и др.
1.3.
Транспорт — составная часть транспортной услуги
Транспорт, как таковой, мало интересует потребителя, который, оплачивая проезд, приобретает транспортную услугу, и, таким образом, опосредованно оплачивает транспорт, строительство и эксплуатацию всей транспортной системы. Качество этой услуги и интересует, в первую очередь, потребителя: комфортность, безопасность, всепогодность, экологичность, доступность. Рассмотрим качество услуги, которая достигается в моноСТЮ и которая может рассматриваться только в транспортной системе в целом, а не исходя только из характеристик транспортного средства, как это принято сейчас, например, в существующем городском общественном транспорте.
1.3.1.
Комфортность
СТЮ даст человеку возможность наряду с комфортным решением основной функциональной задачи — быстрой и безопасной доставкой пассажира — решать эстетические функции. Большая площадь остекления, комфортные сидения (в перспективе), мягкий бархатный путь превратят обычную дорогу в наслаждение окружающим городским пейзажем с высоты птичьего полета. Каждый транспортный модуль может быть снабжен системой климат-контроля, причем исходный воздух будет чист, т.к. будет забираться на высоте 30—50 м (а не у поверхности асфальта, как на существующем городском транспорте), в нем будут отсутствовать, в отличие от автомобильных дорог, запах горюче- смазочных материалов и нагретого на солнце асфальта, выхлоп продуктов горения потока автомобилей и т.п.
Движение рельсовых автомобилей по струнной путевой структуре не зависит от погодных и дорожных условий (ветер, дождь, снег, туман, гололед и др.), на трассе нет светофоров, пересечений в одном уровне с другими видами транспорта и пешеходами, поэтому средняя скорость движения на СТЮ будет значительно выше (в 2—3 раза и более), чем в существующем наземном городском общественном транспорте. Это повысит

13 комфортность для пассажиров, т.к. они быстрее и в более безопасных и комфортных условиях воспользуются транспортной услугой.
Высокая частота следования транспортных модулей (каждые 2—3 минуты, а в часы пик — 1 мин. и менее) и относительно небольшая их вместимость позволят избежать скопления пассажиров на остановках (станциях), ускорят посадку-высадку пассажиров и, в конечном итоге, повысят комфортность транспортной услуги.
Благодаря малым размерам подвижного состава и пониженной его вместимости (в сравнении с автобусом, троллейбусом и трамваем), рельсовые автомобили СТЮ будут следовать с высокой частотой (каждые 2—3 минуты, а в часы пик — 1 мин. и менее).
Поэтому пассажиры не будут долго стоять на остановке в ожидании транспорта, что особенно важно в экстремальных погодных условиях (сильный мороз, ветер, проливной дождь, жара и т.д.), а также для стариков, детей, людей с ослабленным здоровьем. При этом пассажир будет ожидать транспорт находясь в комфортных условиях — в современной и уютной станции, отапливаемой зимой и кондиционируемой летом.
Автобусы, троллейбусы и трамваи, из-за своих больших габаритов, в значительной степени способствуют образованию «пробок» на городских улицах, создавая дискомфорт не только для своих пассажиров, но и для пользователей других видов городского общественного транспорта, а также личных автомобилей и такси.
Электрическая сеть существующего электрифицированного городского транспорта является его слабым местом, т.к. часто случается обесточивание линий, обрывы медного провода, разрушение электроизоляторов, короткие замыкания и т.п., что нарушает график движения городского транспорта и создает дискомфорт пассажирам.
1.3.2.
Безопасность
Самым опасным для рельсового транспорта является разрушение путевой структуры.
Рассмотрим вероятность этого в СТЮ. СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» допускает расчетные напряжения в высокопрочной проволоке пролетных строений мостов, равные, например, для проволоки диаметром 3 мм 12.050 кгс/см
2
, при этом предельные
(разрушающие) напряжения для этой проволоки составляют 19.000 кгс/см
2
(проволока производства Волгоградского завода ООО «ВолгоМетиз»). За весь срок эксплуатации (100 лет) напряжения растяжения в струне путевой структуры моноСТЮ будут изменяться от
10.090 до 12.050 кгс/см
2
, при этом температура (от +59 °С до –27 °С) даст диапазон изменения напряжений в струне примерно на 910 кгс/см
2
, максимальный ветер (скорость 250 км/час) — 300 кгс/см
2
, максимальное оледенение (10 кг льда на погонный метр рельса- струны) — 350 кгс/см
2
, подвижной состав — 750 кгс/см
2
. В этом случае запас прочности

14 струны по напряжениям от подвижного состава составит: (19.000 кгс/см
2
– 12.050 кгс/см
2
) /
750 кгс/см
2
= 9 раз. Нигде в строительных сооружениях, в том числе в висячих и вантовых мостах, сегодня нет таких девятикратных запасов прочности, а в СТЮ он создается благодаря особенной, присущей только струнной системе, кинематической схеме нагружения струны внешними нагрузками (практически поперечными по отношению к струне). Из приведенного примера следует, что обрыв струны произойдет только в том случае, если по СТЮ поедет вместо расчетного модуля весом 5,5 тонн транспортное средство, вес которого превышает 50 тонн (под этой нагрузкой рельс-струна не оборвется, а, растянувшись в упругой стадии, опустится до земли), либо если скорость ветра превысит 500 км/час, либо если ударит мороз ниже –100 °С, что нереально в условиях г. Ставрополя.
Рельсовый автомобиль СТЮ имеет высокую устойчивость движения по путевой структуре благодаря двухребордным колесам, независимой подвеске каждого колеса и высокой аэродинамичности корпуса. На действующих моделях масштаба 1:15, 1:10 и 1:5, а также на опытном участке СТЮ моделировались различные аварийные ситуации. Например, сильный боковой ветер и землетрясение силой 10 баллов по шкале Рихтера, действующие одновременно, не приводят к сходу рельсового автомобиля со струнной путевой структуры.
Подвижной состав СТЮ может эксплуатироваться при ураганном ветре. Например, чтобы сбросить рельсовый автомобиль с пути, сила давления бокового ветра должна превысить прочность на срез реборд всех стальных колес моно-юнибуса, для чего ветру необходимо иметь скорость более 500 км/час, что нереально в условиях г. Ставрополя.
Несущими элементами рельса-струны и путевой структуры в целом являются предварительно напряженные струны, в качестве которых целесообразнее всего использовать оцинкованную высокопрочную (арматурную) проволоку диаметром 3 мм. В рельсе-струне при усилии предварительного натяжения 205 тонн будет находиться 240 высокопрочных арматурных проволок, каждая из которых будет предварительно натянута до усилия в 800 кгс (разрывное усилие для проволоки — 1340 кгс). Поэтому, чтобы порвать рельс-струну, необходимо будет дополнительно приложить продольное (а не поперечное) усилие в 130 тонн (поперечные усилия, приложенные к рельсу-струне, незначительно изменяют напряжения в струне). Даже взрыв нескольких килограммов тротила непосредственно на рельсе не создаст такие продольные усилия в струне (а не в корпусе рельса). Струны в рельсе защищены от механического повреждения стальным бронированным корпусом и специальным высокопрочным композитом. Разрушить такую многослойную конструкцию, выполненную из высокопрочных материалов, значительно сложнее, чем моноконструкцию, каковой, например, является железнодорожный рельс.
Поэтому струнная путевая структура будет более устойчивой к террористическим актам, чем

15 железнодорожный путь, в том числе трамвайный путь. Тем более, что железнодорожный путь лежит непосредственно на земле и легко доступен любому злоумышленнику (чтобы сошли вагоны с рельсов их не обязательно взрывать — достаточно положить на рельсы костыль, болт, лом или любой другой тяжелый предмет).
Струнный транспорт, являясь транспортной системой второго уровня, может показаться уязвимым к террористическим актам. Однако сравнение СТЮ с другими видами рельсового транспорта позволяет сделать выводы об обратном. Например, традиционный железнодорожный или трамвайный путь является не только сборным, но и разборным, а каждое колесо вагона имеет одну реборду, поэтому для схода колеса (или колесной пары) достаточно изменить колею на несколько сантиметров, например, сдвинув рельс в сторону.
Очень часто это происходит из-за ослабления креплений рельсов, из-за бокового одностороннего давления гребня колеса на головку рельса, из-за температурного выброса рельсошпальной решетки в жаркую погоду, из-за деформаций щебеночной подушки или земляного полотна и т.п. В моноСТЮ рельс-струна выполнен неразрезным (он не имеет стыков в промежутке между анкерными опорами, т.к. головка и корпус рельса сварены в одну плеть) и предварительно напряжен (растянут), и не имеет колеи, поэтому любые перемещения рельса-струны по вертикали или по горизонтали (например, под действием ветра) не скажутся на движении моно-юнибуса и не приведут к аварийности. Даже поперечное перемещение рельса-струны на 10—20 м не представит никакой опасности, т.к. каждое колесо моно-юнибуса имеет две реборды (гребня), которые охватывают головку с двух сторон, а также застраховано от схода размещенным под рельсом-струной упорным роликом. Каждое колесо при этом имеет независимую (автомобильную, а не железнодорожную) подвеску и не связано с другими колесами (т.е. в юнибусе нет колесных пар), поэтому оно будет следовать, без схода, за всеми неровностями пути, как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях.
Юнибус имеет относительно небольшую вместимость (40 пассажиров), поэтому будет менее привлекательной целью для террористов, чем более многоместные автобусы, троллейбусы, трамваи, электрички, железнодорожные поезда, поезда метро или самолеты.
Как менее привлекательны будут и станции СТЮ, небольшие по размеру, без концентрации пассажиров, в отличие от современных аэропортов, железнодорожных вокзалов или станций метро. При этом взрыв, если он будет произведен террористами в моно-юнибусе, не приведет к разрушению струнной путевой структуры, т.к. взрывную волну воспримет и погасит прочный многослойный потолок с металлическим каркасом, поэтому взрывная волна пойдет в направлении менее прочной конструкции — в стороны.

16
В случае выхода из строя одного из мотор-колес моно-юнибуса, он доедет до станции на остальных мотор-колесах. В случае выхода из строя всех мотор-колес, к неисправному модулю, спереди или сзади, подъедет специальный мини-тягач, до этого хранившийся на станции в специальном боксе, и отбуксирует его к ближайшей станции, для чего каждый юнибус имеет автоматическое сцепное устройство (стыковочный узел). В случае выхода из строя всей транспортной системы, пассажиры спустятся на землю по специальному тросовому эвакуатору альпинистского типа, которым снабжен каждый модуль. В случае невозможности спуска на поверхность земли, например, на водных участках трассы, пассажиры будут эвакуированы с помощью вертолета. Главное же отличие от терпящего бедствия самолета или вертолета — все пассажиры останутся живы.
В России на дорогах (автомобильных и железных) ежегодно гибнет 35—40 тыс. человек, причем этот показатель с годами ухудшается. В городах повышенную аварийность и гибель пассажиров и пешеходов на дорогах создают, в основном, автобусы, троллейбусы, трамваи, микроавтобусы. В среднем по стране за последующие 50—100 лет (срок службы
СТЮ) на указанных дорогах общей протяженностью 800 тыс.км погибнет около 2—4 млн. человек и 20—40 млн. получат травмы, станут инвалидами и калеками, или на один километр протяженности дорог: 2—5 чел/км и 25—50 чел./км соответственно. Аварийность на поднятой над землей на второй уровень рельсовой системе моноСТЮ будет значительно ниже, чем у современных скоростных железных дорог, проложенных по поверхности земли
(например, по огражденным и поднятым над землей высокоскоростным железным дорогам
Японии за 40 лет перевезено порядка 10 млрд. пассажиров и ни один из них не погиб). Цена
2—5 человеческих жизней и 25—50 случаев инвалидности людей на 1 км существующих дорог превышают стоимость 1 км трасс моноСТЮ. Только одно это оправдывает строительство рельсовых дорог второго уровня на базе струнных технологий, как более безопасных и менее затратных, чем традиционные балочные конструкции пролетных строений.
На электрифицированном городском транспорте существует опасность поражения высоким электрическим напряжением обслуживающего персонала и пассажиров. На моноСТЮ путь неэлектрифицирован, а зарядка накопителей энергии, что необходимо для движения по трассе, осуществляется на станции невысоким напряжением (300 вольт) через неподвижный токосъем.
1.3.3.
Всепогодность
СТЮ является всепогодным транспортом. Поэтому ни проливной дождь, ни ураганный ветер, ни снежные заносы на улицах не повлияют на график движения подвижного состава.

17
СТЮ сможет работать и при наводнениях, когда наземный городской транспорт будет парализован, а также при землетрясениях и других стихийных бедствиях. Не повлияет на работу СТЮ и обесточивание города (в результате стихийных бедствий или сбоя в работе электростанций или электрических сетей), т.к. каждая станция моноСТЮ будет иметь аварийный дизель-генератор (достаточно иметь аварийную мощность в 20 кВт).
Путевая структура СТЮ зимой не требует очистки от снега и льда (они раздавливаются стальным колесом и сбрасываются им с рельса-струны), в то время как содержание проезжей части городских дорог в надлежащем состоянии в условиях продолжительной зимы с обильными снегопадами требует затрат в 10—20 тыс. USD в год на один километр протяженности улиц (сюда входит не только зарплата занятых на уборке снега людей, но и стоимость снегоуборочных машин и самосвалов для вывоза снега, расход горюче-смазочных материалов, ухудшение дорожно-транспортных условий на период уборки снега и увеличение дорожно-транспортных происшествий с повреждением транспортных средств, травматизмом и гибелью людей, простой общественного городского транспорта и личного транспорта, опоздания на работу из-за образования «пробок», расход антиобледенительных реагентов и др.). За срок службы СТЮ (50—100 лет) экономия на этом составит в городском бюджете около 2 млн.USD/км, что превышает стоимость строительства 1 км трассы СТЮ.


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал