главная > дипломная работа - монорельс > Монорельс > Пример

Пример монорельсовой транспортной системы

• Титульный лист
• Рецензия
• Отзыв руководителя
• Аннотация
• Введение
  
• Постановка задачи
  
• Монорельс
  • История монорельса
  • Пример монорельса
  • Монорельс в настоящее время
  • Выводы
• Аналитическая часть
  • Московский кризис
    
  • Дубна
    
  • Выводы
    
• Информационные системы
  
• Заключение
  
• Использованные источники
  

Транспортное средство общего пользования. Может обладать высокой скоростью, малой стоимостью и экологической безопасностью.

Балка

В обычном монорельсе пролет представляет собой массивную железобетонную балку на опорах, причем ширина балки проектируется приблизительно равной ширине самого вагона для обеспечения устойчивости. В данном проекте для сохранения устойчивости применяется маховик, поэтому пролет представляет собой один обычный рельс, по которому движется одноколейный высокоскоростной вагон. Кроме того, маховик может использоваться как накопитель энергии торможения, что позволит снизить суммарные затраты энергии при движении с частыми остановками. Благодаря высокой ровности и жесткости пути на монорельсе легко достижимы скорости движения в 200 км/час и выше.

Рельс представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из обычного рельса и размещенных снизу с провесом двух высокопрочных стальных канатов. Канаты растянуты с помощью домкратов до суммарного усилия в несколько сотен тонн.

Рельс спроектирован таким образом, что провесы струны (каната) при пролетах 10-100м. составляют 1-10см. Кстати, можно подобрать такую высоту прокладки, чтобы в случае аварии на одной из опор угол между краем упавшего пролета и землей допускал плавный "перекат" вагона на дорогу.

На один рельс оптимальное усилие натяжения составит 250 тонн (при расчетной прочности проволоки на разрыв 100 кгс/мм2 их суммарная площадь поперечного сечения составит 25 см2 на один рельс, а масса - около 20 кг/м; если струну выполнить в виде трех канатов, диаметр каждого каната будет около 35 мм).

ПРИМЕЧАНИЕ. Для сравнения: канаты современных висячих мостов достигают в поперечнике 1500 мм, а усилия их натяжения - 100 тыс. тонн и более. Усилия натяжения в 250 тс на один рельс обеспечат длину пролета до 100 м, 500 тс - до 1000 м, 1000 тс - до 2000 м.

Пролеты путевой структуры, превышающие 100 м, должны поддерживаться специальным тросом (размещенным снизу или сверху), т.е. они должны быть выполнены по типу висячих или вантовых мостов. Учитывая малый вес путевой структуры и транспортных модулей, канаты диаметром 10 см из высокопрочной стальной проволоки обеспечат поддержание пролета длиной до 2000 м, 20 см - до 4000 м. Современные композиционные материалы обеспечат максимальную длину пролета в 5000...6000 м.

Таким образом, каждый рельс поддерживается снизу двумя тросами. В случае обрыва одного из них система сохранить свою работоспособность.

Подобная конструкция обладает малой массой и низкой трудоемкостью в изготовлении, что позволит значительно снизить расходы на строительство и эксплуатацию линии.

Кстати, вместо колес (или вместе с колесами) можно применить воздушную подушку для частичной разгрузки колес. Для этого над рельсом устанавливается металлический желоб, под который подается воздух. При длине желоба 10 м и ширине 5см площадь составит 5000см, что при давлении в 1 атм составит усилие в 5 тонн.

Опора

Существует довольно простая технология установки свайных опор мостов. Она заключается в том, что вместо рытья котлованов или забивки копром, в грунт вкручивают стальную трубу. Разумеется, труба предварительно подготовлена. На конец трубы наваривают стальную площадку с зубцами для разрыхления грунта, а по всей поверхности трубы наваривают спираль из стальной полосы. Вворачивают трубу с помощью буровой машины. После установки внутрь трубы помещают заранее сваренную металлическую арматуру и заливают раствор. Свая готова.

Поворотное устройство

Представляет собой механизм для параллельного переноса вагона с одного пути на другой.

Вагон

Предположительно должен состоять из двух однотипных частей. Это для возможности движения как в прямом, так и в обратном направлении.

Вагон

Источник энергии

Маховик с подзарядкой на станциях от сети. В вагоне установлены два маховика (по одному на каждом конце вагона). Маховики соединены с обратимым разгонным электродвигателем. Энергии маховика должно быть достаточно для преодоления пути как минимум между несколькими станциями. На каждой станции есть контактное устройство, запитываемое от электрической сети. Вагон, прибыв на станцию, подключается к сети в случае падения энергии маховика ниже заданного значения.

Попытаемся представить себе новое транспортное средство с маховичным аккумулятором энергии, например, монорельс. Именно этот вид транспорта по своим технико-эксплуатационным показателям наиболее подходит для установки на нем маховичного аккумулятора-двигателя. Восполнение энергии целесообразнее всего производить на конечной станции, где вагоны стоят минут пять.

Прикинем размеры силовой установки. Протяженность среднего городского маршрута (в оба конца) колеблется в пределах 10-12 км. Возьмем для гарантии путь длиной 25 км. Сила, которая идет на преодоление дорожных сопротивлений вагона весом 10 т около 200 кг. Тогда количество энергии, необходимой для прохождения пути 25 км по ровной дороге без подъемов и остановок, будет равно 5 миллионам кгм. Известно, что маховик позволяет накапливать механическую энергию на спусках и остановках, а затем выделять ее при необходимости на подъемах и при разгоне. Поэтому для маховичного транспорта остановки и подъемы почти не снижают пути пробега. Если мы учтем КПД трансмиссии (примерно 90 процентов) и то обстоятельство, что скорость маховика не должна падать более, чем вдвое, а также прибавим еще 500 тысяч кгм на всякие непредвиденные случаи, то в итоге получим почти 8 миллионов кгм. Потери на собственное вращение маховика не учитываем, так как за час работы (а примерно за это время с остановками вагон и проходит 25 км) они ничтожны.

Если применить ленточный маховик уже испытанной конструкции с плотностью энергии около 10 тысяч кгм на килограмм веса, то надо будет применять маховик весом менее 1 т Располагать маховик удобнее всего под полом. Важно только, чтобы ось вращения маховика была вертикальна и гироскопический эффект не мешал поворотам.

Принцип движения

Светофор на следующей станции. Если на следующей станции стоит вагон, то пролет закрыт для движения и над станцией должен гореть красный сигнал. Как только вагон со следующей станции отправился в путь, вагон с предыдущей станции тоже может начинать движение.

Выводы: препятствия на пути...

Особенность строения пути. Поскольку рельс-струна может быть только прямой, то путь должен представлять собой прямую линию. В противном случае возможен динамический удар при переходе с одной струны на другую. Правда, некоторый изгиб трассы возможен при частых остановках на станциях. Разумеется, это возможно только при городском режиме движения с частыми остановками. Тогда при входе на следующий участок линии скорость движения вагона будет минимальна.

В остальных случаях как альтернативу можно предложить поворотные участки пути выполнять не из рельс-струн, а из обычных рельс на бетонном или стальном основании.

Резонанс. Всем известно, что туго нятянутые провода в ветренную погоду гудят. Гораздо более сильно натянутые провода линии вероятно, будут гудеть на еще более высокой частоте. Но самое неприятное то, что при движении вагона колебания пути могут вызвать механический резонанс и тогда возможно все, начиная от схода вагона с линии и заканчивая обрывом струны и разрушением пути.

Эффект Бернулли. При движении поездов навстречу друг другу между вагонами создается разрежение, причем настолько сильное, что может выдавить стекла из вагонов или оторвать одну сторону вагона от рельса. С этим впервые столкнулись строители скоростных железных дорог. Для снижения этого влияния приходиться снижать скорость поездов при встрече и увеличивать при строительстве расстояние между путями. С этим приходится считаться, ибо при встрече вагонов со скоростью 160 км/час+160 км/час = 320 км/час, на боковую поверхность вагона уменьшение давления составит до 1800 Па. При относительной скорости 400 км/час и расстоянии между осями параллельных путей 4,1 м аэродинамическая поперечная сила достигает 4-4,5 тыс.кгс или 44 кН на каждый вагон

Все вышесказанное может препятствовать развитию больших скоростей.