1. Общие сведения о современных троллейбусах
1.1 История развития троллейбусов
Троллейбус ? это механическое транспортное средство с электрическим приводом, получающее электрический ток от внешнего источника питания через 2-х проводную контактную электросеть с напряжением постоянного тока в 550 В(600В). Троллейбус сочетает в себе преимущества трамвая и автобуса; от автобуса он взял то преимущество, что позволяет осуществлять ему движение по автомобильным дорогам общего пользования.
К комбинированному подвижному составу электрического транспорта относятся троллейбусы, дополнительно оснащённые системами автономного хода на аккумуляторах (контактные электробусы), суперконденсаторах, двигателях внутреннего сгорания или топливных элементах. Троллейбус, имеющий на борту два тяговых двигателя ? электрический и внутреннего сгорания — получающие питание раздельно, и имеющие независимый привод на ведущие колеса, называется дуобусом. Если же тяговым является только электродвигатель, а тепловой двигатель (внутреннего или внешнего сгорания) питает его через тяговый электрогенератор и не имеет прямого привода на ведущие колеса, то такой вид называется теплоэлектробусом.
Троллейбусы используются преимущественно в городах, но также существуют междугородные и пригородные троллейбусы. Изначально троллейбусы рассматривались в СССР как пригородный транспорт, но позднее ими стали заменять трамваи на участках, где использование последних затруднено — например, в исторических центрах городов с узкими улицами. В СССР троллейбусами ежегодно перевозилось более 10 млрд пассажиров в 178 городах, в 122 из которых во внутригородских перевозках грузов использовались грузовые троллейбусы.
История развития такого известного пассажирского транспорта –троллейбуса имеет интересную и продолжительную историю. Первая троллейбусная линия была открыта в 1882 году в Германии. Идею устройства “безрельсового трамвая-троллейбуса впервые осуществила фирма Сименс-Гальске. В 1891 году была открыта линия в Билятале у Кенигштейна-на-Эльбе. Инициатором этой линии и последующих троллейбусных линий был немецкий инженер Шиман [1,с.7].
Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что родиной троллейбуса является Германия. В период 1882-1914 гг. в Германии возникло до 20 троллейбусных предприятий, но позже они прекратили своё существование. Несколько позже,чем в Германии, но и в других странах также началось использование троллейбусов. Это Англия, Франция и Италия [1,c.12].
В начале ХХ века США поставили вопрос об организации троллейбусного движения. В 1902 году в Америке была сделана установка, отличающаяся от немецкой тем, что имела два лучевых токоприёмника с роликовым контактом, причём расположение роликов было в горизонтальной плоскости. Пружины осуществляли давление роликов на провода, их работа осуществлялась в горизонтальной плоскости. Примером такого устройства служил экспериментальный американский троллейбус, который был пущен в эксплуатацию 2 ноября 1902 года в г. Скрантоне (штат Пенсильвания) на пути протяжённостью 250 м [2, c.20].
Наибольшее распространение и развитие троллейбусы получили после Первой мировой войны. Это объясняется целым рядом причин технического и экономического порядка. Это осуществлялось успехами в области автомобилестроения, тяжёлых машин, достижения которых могли быть перенесены в конструкцию троллейбусов. Претерпели изменения токоприёмники троллейбуса, воздушная проводка и качество дорог [3,c.164].
Пик развития троллейбусных перевозок в мире пришёлся между Первой мировой и Второй мировой войнами и раннее послевоенное время. Троллейбус воспринимался как альтернатива трамваю. Нехватка автомобильного транспорта (в том числе обычных автобусов), равно как и автомобильного топлива, в военное и раннее послевоенное время дополнительно способствовала повышенному интересу к троллейбусу. Эти проблемы утратили свою остроту в 60-е годы, в результате чего эксплуатация троллейбуса начала становиться невыгодной, а троллейбусные сети — закрываться. Как правило, троллейбус сохранился там, где не имелось возможности заменить его автобусами — в основном из-за сложного рельефа, либо там, где стоимость электроэнергии была низка.
В СССР троллейбус продолжал своё развитие. В первую очередь это было связано с дешевизной электроэнергии. Вместе с тем, имеется ряд технических причин: в первую очередь то, что механическая часть троллейбуса проще автобусной, не имеет топливной системы и сложной системы охлаждения, коробки передачи, смазки под давлением.
В конце XX-начале XXI века экологические, экономические и иные проблемы, вызванные сильной автомобилизацией, возродили интерес к электротранспорту и Западной Европе.
1.2 Назначение троллейбусов, сферы применения и актуальность
Основное назначение троллейбуса- перевозка пассажиров, применения данный вид транспорта находит в крупных городах, имеет место существование даже междугородного троллейбуса, такая трасса находится на Украине, Симферополь-Ялта. Ранее существовали также грузовые троллейбусы, однако они не нашли широкого применения в настоящее время. Грузовой троллейбус России не нашёл широкого распространения в связи с тем, что стоимость троллейвоза оказалась выше стоимости грузовика.
В основном грузовые троллейбусы использовались во время Великой Отечественной войны, когда большинство грузовиков было отправлено на фронт [4,25].
В большинстве случаев требуется наличие систем автономного хода, обычно на основе дизельных генераторов. На сегодняшний день в большинстве своём сохранившиеся троллейвозы переоборудованы в тягачи для буксировки неисправных троллейбусов или в лаборатории технадзора контактной сети, а иногда даже просто в грузовики [4, 26].
Учебные троллейбусы применяются для обучения начинающих водителей троллейбуса. «Учебки» - это переделки из линейных пассажирских троллейбусов( эти троллейбусы до этого работали на маршруте своих парков), поэтому салон вместе с остальными пассажирскими местами остаётся нетронутым. Помимо учебных троллейбусов есть троллейбусы со стажёрскими кабинами. Там ученики работают на линии уже с пассажирами.
Экскурсионные троллейбусы предназначены для проведения экскурсий.
1.3 Контактная сеть троллейбуса и её обслуживание
Контактная сеть троллейбуса представляет собой два параллельно расположенных между собой электропровода. Напряжение в контактной сети составляет 550(600) в постоянные тока. КС троллейбуса довольно сильно отличается от КС ж/д транспорта (электровоза, электропоезда, трамвая и т.д., и т.п.). Так, контактная сеть трамвая и электровоза имеет один провод.
На самом деле ответ на этот вопрос достаточно прост. В качестве обратного провода выступает ж/д полотно-рельсы, ведь они металлические, а как известно, металл отличный проводник электрического тока. В нашем же случае, в случае троллейбуса, несколько иная ситуация. Здесь используется двухпроводная контактная электросеть. Для наглядности можно привести пример устройства питания электродвигателей пылесоса и электропилы. Для питания электродвигателей этих устройств используется 2 провода. По одному проводу ток поступает к двигателям этих устройств, а по-другому возвращается обратно на электростанцию. В случае троллейбуса идентичная ситуация.
Основными элементами контактной сети являются:
? Опоры и опорные конструкции;
? Контактные подвески;
? Арматура и спецчасти;
? Контактные, питающие и усиливающие провода.
В качестве опоры для контактной сети могут использоваться как столбы, рассчитанные на вес контактной сети, так и стены зданий и сооружений. Могут использоваться железобетонные или металлические столбы различных видов, которые могут также служить опорами уличного
освещения. Крепление контактной подвески к стенам зданий осуществляется с использованием шумо и виброгасителей. Для ремонта КС применяются автовышки, технические лаборатории.
2. Анализ и сравнение троллейбуса с другими видами городского пассажирского транспорта
2.1.Преимущества и недостатки по сравнению с трамваем.
Троллейбус уже долгое время успешно сосуществует с другими видами городского пассажирского транспорта. У него есть как свои преимущества, так и недостатки. Теперь выявим основные преимущества и недостатки по сравнению с трамваем.
Преимущества перед трамваем:
? Нет необходимости в прокладке рельсовых путей;
? Меньше шума;
? Имеет большую манёвренность по сравнению с трамваем;
? Троллейбус можно переделать из автобуса и наоборот;
Недостатки перед трамваем:
? Меньшая электробезопасность;
? При трении колёс об асфальт образуется вредная резиновая пыль;
? Меньшая пропускная и провозная способность.
2.2 Преимущества и недостатки по сравнению с метрополитеном
Метрополитен-вид городского рельсового подземного электротранспорта. Его движение происходит по особому подземному рельсовому пути. Существуют и наземные виды метрополитена на эстакадах, но в основном движение осуществляется под землёй. Существует большое различие в плане подаче электроэнергии на данный вид транспорта по сравнению с трамваем и троллейбусом. Если в данных видах транспорта электропитание осуществляется от воздушной контактной электросети. В случае метро электропитание осуществляется от контактного рельса, расположенного сбоку на стене. Обратным проводом также служат рельсы, как и в случае с трамваем. В России метрополитен существует в следующих городах: Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Самаре, Екатеринбурге, Казани, Волгограде, Красноярске. Троллейбус нельзя сравнить с метро по своей сути, т.к. это довольно разные виды электротранспорта, т.к. движение их осуществляется в разной инфраструктуре.
Преимуществ у троллейбуса перед метрополитеном 2:
? Более низкая цена;
? Требуются меньшие затраты для открытия троллейбусного движения.
Преимущество у метрополитена пред троллейбусом одно и очень большое, перекрывающее все преимущества троллейбуса:
1) Так как метрополитен движется обособленно под землёй от всех других видов транспорта, то на его пути не существует пробок, заторов и т.д. и т.п., рельсовый токосъём более надёжен по сравнению с воздушным токосъёмом. Нередки случаи воровства контактной сети троллейбуса или её элементов, повреждения в результате ДТП и т.п., несравненно более высокая скорость движения по сравнению с другими видами городского транспорта, в т.ч. и троллейбусом.
2.3 Преимущества и недостатки по сравнению с автобусом
Троллейбус и автобус сильно похожи друг на друга. По своей сути троллейбус — это автобус с электрическим приводом. Многие производители переделывают автобусы в троллейбусы, выработавшие ресурс двигателя. Многие троллейбусы из автобусов курсируют на маршрутах в городах России. Конструкция, шасси, кузов, органы управления частично схожи с автобусом, хотя и имеются некоторые отличия. А тяговый электродвигатель, система рекуперативного торможения и другое электрооборудование имеют много общего с подвижным составом электрических железных дорог. Теперь выявим основные преимущества троллейбуса перед автобусом:
1) Троллейбус не загрязняет воздух вредными выхлопными газами, в отличие от автобуса;
2) КПД электродвигателя троллейбуса выше ДВС автобуса;
3) Отсутствует проблема работы троллейбуса в холодное время года, в то время как автобусы имеют этот недостаток; особенно сильно этот пункт касается дизельных автобусов;
4) Меньше шума, т.к. двигатель троллейбуса работает намного тише двигателя автобуса;
5) Срок службы троллейбуса выше срока службы автобуса;
6) Экономичность, т.к. электроэнергия стоит дешевле дизельного топлива или бензина. Также возможна рекуперация энергии. Рекуперация-работа эл. двигателя троллейбуса в качестве генератора с возвращением при этом электроэнергии в контактную сеть.
Недостатки по сравнению с автобусом:
1) Требуются большие затраты для открытия троллейбусного движения;
2) Меньшая манёвренность по сравнению с автобусом из-за привязанности к контактной сети;
3) Существует опасность остановки на обесточенном участке на пересечении и троллейбусной стрелке, например, при "подрезании" другим транспортом;
4) Троллейбус очень чувствителен к состоянию дорожного покрытия и контактной сети, особенно к обледенению контактного провода.
3. Технология изготовления основного узла механической передачи троллейбуса-карданного вала
Назначение и конструкция. Карданная передача троллейбуса служит для передачи вращающего момента тягового двигателя на главную передачу под изменяющимся при движении углом. При движении троллейбуса ведущий мост изменяет свое положение относительно тягового двигателя, так как тяговый двигатель жестко закреплен на основании кузова, а ведущий мост связан с кузовом через рессоры, прогиб которых все время меняется. В связи с этим изменяется расстояние между валами тягового двигателя и центрального редуктора ведущего моста. Шлицевое соединение, предусмотренное в карданном валу, обеспечивает изменение этого расстояния [1].
Карданные передачи отечественного производства дают возможность передавать вращающие моменты от одного вала другому при расположении последних друг к другу под углом до 20°. Рассмотрим карданную передачу, устанавливаемую на троллейбусе Карданный вал, состоит из тонкостенной трубы 6, к одному концу которой приварена вилка 4 карданного шарнира, а к другому - шлицевой наконечник 12. На шлицевой наконечник надевается скользящая вилка 9 второго карданного шарнира. Шлицевое соединение обеспечивает изменение длины карданного вала при изменении нагрузки троллейбуса. Смазку шлицевого соединения производят после 1500 км пробега солидолом С через масленку 11. Вытекание смазки из шлицевого соединения предотвращает фетровый сальник 13, установленный в гнезде гайки. Шлицевое соединение защищено от загрязнения гофрированным прорезиненным чехлом 7, который закрепляется стяжным хомутом 8.
ЗИУ-9Б (рис. 41).
Рис. 1. Карданная передача троллейбуса ЗИУ-9Б: (1 - фланцевая вилка, 2 -сапун, 3 - крестовина, 4 -приварная вилка, 5, 20 - балансировочные пластины, 6 - труба карданного вала, 7 - защитный кожух, 8 - стяжной хомут, 9 -скользящая вилка, 10, 11 - масленки, 12 - шлицевой наконечник, 13, 15 - сальники, 14-обойма сальника, 16 - игольчатый подшипник, 17 -контрящая проволока, 18 - крышка подшипника, 19 – болт).
Рис. 2. Карданная передача троллейбуса 9Тр-21: 1,( 8 - фланцевые вилки, 2, 7 - крестовины, 3 - вилка трубы, 4 - труба, 5 - шлицевой наконечник, 6 - шлицевая муфта, 9 - тексторезиновый диск (изоляционная муфта), 10 - фланец тягового двигателя).
Неправильная сборка карданного вала приводит к чрезмерному биению его и разрушению. Поэтому после сборки карданный вал подвергают статической и динамической балансировке. Для устранения небаланса (дисбаланс) карданного вала к трубе 6 приваривают балансировочные пластины 5 и устанавливают балансировочные пластины 20 на крышки игольчатых подшипников. Масса этих пластин подбирается в процессе балансировки.
В карданной передаче троллейбуса 9Тр-21 (рис. 42) тяговое усилие от вала тягового двигателя передается через фланец 10, изоляционную муфту 9, изготовленную из тексторезиновой ткани, вилку 8, крестовину 7, шлицевую муфту 6, шлицевой наконечник 5 на трубу 4 карданного вала и далее через крестообразный задний карданный шарнир на фланцевую вилку 1 главной передачи троллейбуса. Карданная передача со стороны шлицевой муфты 6 крепится к двигателю. Передняя и задняя крестовины снабжены масленками.
3.1 Карданная передача троллейбуса, уход и эксплуатация.
Уход за карданной передачей. Состояние карданной передачи оказывает непосредственное влияние на безопасность движения троллейбусов, в связи с этим важное значение имеет систематический уход за нею. При эксплуатации троллейбуса необходимо: систематически проверять крепление фланцевых вилок карданного вала к фланцам тягового двигателя и ведущего моста; при ослаблении крепления крышек игольчатых подшипников подтягивать болты, а при значительном осевом и радиальном зазорах в подшипниках разбирать шарниры и при необходимости заменять игольчатые подшипники или крестовины, при большом зазоре шлицевого соединения заменять карданный вал; строго соблюдать сроки смазки карданной передачи; периодически прочищать отверстия в защитной муфте и заглушке шлицевой- вилки; при замене отдельных деталей производить динамическую балансировку.
