19 февраля 2012

Сочлененные автобусы — один из выразительных штрихов транспортной системы современных мегаполисов. История развития этого вида общественного транспорта неразрывно связана с совершенствованием конструкции шарнирного узла, соединяющего переднюю и заднюю секции автопоезда. Мы изучили некоторые особенности современных автобусных «переходов», в которых традиционная механика дополнена гидравликой и электроникой.

Увеличение внутригородских пассажиропотоков в середине прошлого века заставило автобусных производителей задуматься об увеличении вместимости подвижного состава. Одним из решений стал автобус с прицепом. Известно, что над такими проектами работали не только автобусники, но и производители троллейбусов. Однако для узких улочек европейских городов требовались не только вместительные, но и маневренные транспортные средства. Поэтому следующей ступенью эволюции автобусов особо большого класса стали двухсекционные машины, у которых головной и хвостовой кузов объединены гофрированным чехлом, одновременно защищающим зону сочленения от воздействия внешней среды. А поскольку механизм сочленения напрямую влияет на такие эксплуатационные качества автопоезда, как управляемость устойчивость и маневренность, все дальнейшие шаги по изменению компоновки шасси влекли за собой усложнение конструкции связующего звена. Сегодня узел, включающий в себя шарнирное соединение, демпфирующую систему, «проводник» бортовых коммуникаций и другие элементы, представляет собой сложное электронно-гидравлическое устройство по стоимости сопоставимое с силовым агрегатом или гидромеханической трансмиссией.

Тянуть или толкать?

Поначалу классикой жанра считались «гармошки» так называемой «тянущей» конструкции. Горизонтальный двигатель, расположенный под полом в головной части автобуса приводил в движение вторую ось из трех имеющихся. При этом межсекционный шарнир работал подобно буксирному прибору грузовика, а ось прицепа была подруливающей. Для примера по такой схеме построены венгерские автобусы Ikarus-280 и Ikarus-283, курсирующие на столичных маршрутах. Отметим, что определенный опыт в конструировании «гармошек» по тянущей схеме был наработан и отечественными производителями. Так, в 90-х годах изготовлением подобных образцов занимались Яхромский автобусный завод (ЯАЗ-6211) и московский СВАРЗ (СВАРЗ-6240).

Простота «классических» конструкций сопровождалась целым рядом недостатков: плохая доступность силового агрегата для обслуживания, повышенный уровень шума в салоне, а главное — высокий уровень пола: пассажиры должны были преодолевать несколько ступенек. Поэтому параллельно был предложен еще один вариант: расположить двигатель в хвостовой части, оставив в качестве ведущей среднюю ось. Но такое техническое решение значительно усложнило конструкцию шасси автобуса. Прежде всего, определенные препятствия создавала необходимость передачи крутящего момента через «сгиб», а значит, производителям требовалось тщательнейшим образом прорабатывать место прохода карданного вала через узел сочленения. К тому же для более полной нагрузки ведущей оси в ряде случаев приходилось отделять коробку передач от двигателя, устанавливая ее в передней части автобуса. Немаловажно и то, что применение такой конструкции вело к разунификации с базовой (одиночной) моделью. Единственный существенный плюс автобусов со средней ведущей осью и задним двигателем — отсутствие необходимости в сложном механизме управления складыванием. Среди примеров реализации этой необычной компоновки можно отметить «гармошку» MAN SG240H, несколько образцов этой модели до недавнего времени работали в системе городского транспорта Петербурга.

Возможность приступить к изготовлению автобусов по альтернативной — «толкающей» схеме появилась после выхода на рынок специальных систем защиты сцепки от складывания. Одной из первых инновационный узел сочленения с гидравлической системой демпфирования вывела в свет немецкая компания FFG Falkenried, патент датируется 1975 годом. Спустя два года лицензия на производство этих узлов была куплена компанией Mercedes-Benz, которая после этого смогла строить сочлененные автобусы с использованием «переходов» собственного производства. Позже заднемоторная компоновка с приводом на прицепную ось перешла в разряд приоритетных и у других крупнейших автобусных производителей, среди которых MAN, Volvo, Solaris, Irisbus.

В России первый серийный сочлененный автобус с задним расположением двигателя был выпущен в 1995 г.: модель АКА-6226 «Россиянин», производившаяся на Голицинском автобусном заводе, строилась на базе Mercedes-Benz О405G. Ликинский автобусный завод поставил на конвейер двухсекционный ЛиАЗ-6212 с «активным» прицепом в 2002 г., позже появилась его низкопольная версия с индексом 6213. Несмотря на то, что у заводчан был определенный опыт в разработке собственного узла сочленения, в обоих случаях решено было отдать предпочтение покупному изделию — комплекту компании Hubner. Кстати, таким же путем пошел и украинский ЛАЗ при постройке модели А-292 «Сити».

Надо сказать, что сегодня большинство автобусных производителей для заднемоторного исполнения «гармошек» используют покупные узлы складывания. Соответственно, и производство систем сочленения можно рассматривать как отдельный и узконаправленный вид бизнеса. Ассортимент предлагаемых на рынке комплектных узлов, от стандартных до специализированных, способен удовлетворить самые строгие запросы заказчиков и учесть все нюансы компоновки.

Скрытое в деталях

Среди наиболее востребованных сегодня демпфирующих систем следует упомянуть изделие Hubner HNGK 19.5. Этот узел применяется как в высокопольных, так и в низкопольных версиях автобусов и почти не требует техобслуживания. Основу шарнира составляют две массивные плоские детали, объединенные центральным подшипником, который, собственно, и дает возможность поворота прицепа относительно вертикальной оси (угол отклонения +/- 54 градуса). Свободу качания в продольной плоскости (+/- 11 градусов) обеспечивает пара сайлентблоков. Аналогичным образом решается вопрос эластичности при поперечном наклоне (закручивании прицепа относительно тягача, например при движении по неровной дороге или неисправности пневмобаллона подвески). Правда, угол этот в «толкающей» схеме невелик и составляет не более 2 градусов в каждую сторону.

Ключевыми элементами механизма, отвечающего за взаимное положение тягача и прицепа, являются два независимых друг от друга горизонтальных гидроцилиндра. Работая подобно управляемым амортизаторам подвески, гидравлика по команде электронного блока может изменять сопротивление перемещению штоков. Таким образом, уменьшение давления в соответствующих полостях левого и правого цилиндра в ответ на поворот руля позволит составу «согнуться» в нужную сторону при маневре, а чтобы автобус двигался прямо, достаточно заблокировать оба штока в среднем положении. Электроника обеспечивает бесступенчатое демпфирование узла, при этом для оценки внешних факторов микропроцессор обрабатывает такие данные, как скорость движения, перемещение относительно вертикальной оси и величину давления в каждом цилиндре. Информация может передаваться в аналоговом или цифровом виде (посред­ством шины CAN). При необходимости программное обеспечение позволяет вмещаться в работу силового агрегата или тормозной системы, одновременно подав предупредительный сигнал водителю. Важно наличие в системе аварийного режима демпфирования, который позволяет стабилизировать узел сочленения в случае отказа в работе одного из цилиндров или сбоя подачи питающего напряжения.

Идентичен по функциональности, но своеобразен по конструктивному исполнению узел повышенной прочности HNG 15.3, предназначенный для использования в «гармошках» с повышенной осевой нагрузкой (в том числе гибридных и газовых). Он имеет три сайлентблока и более грузоподъемный подшипник. А вот системы, предлагаемые для комплектации моделей с «тянущей» схемой, отличаются самым простым устройством: главным элементом является шаровой шарнир. Здесь не требуется применение демпферов, поэтому изделия характеризуются небольшой массой и невысокой стоимостью.

Далеко не последнее значение в системах сочленения придается прокладке коммуникаций (электрических, пневматических, гидравлических) между тягачом и прицепом. Здесь также целый арсенал технических решений. К примеру, в варианте низкопольного автобуса имеется определенный запас монтажного пространства вверху и практически отсутствует возможность размещения коммуникаций под механизмом сочленения. Именно поэтому электрические и пневматические магистрали, как правило, прокладываются под «крышей» или монтируются в боковинах. В первом случае для фиксации применяется гибкий желоб, способный менять радиус дуги в зависимости от угла складывания. А в альтернативном варианте промежуточной опорой служит вертикальный обод, расположенный в центральной части сочленения. При этом гарантируется отсутствие перекручивания и недопустимых изгибов шлангов и кабелей.

Наконец, самым объемным выразительным компонентом системы сочленения является «тканевая» межсекционная гофра. Она изготовлена из гибкого синтетического материала с алюминиевой окантовкой в складках. Традиционно такие компоненты выполнялись в серых тонах. Однако сегодня к транспортным операторам приходит понятие, что чехол-«гармошка» — это не только надежная ширма, но и неотъемлемый элемент стильного дизайна. В ответ на это разработчики выводят на рынок новинки, позволяющие придать каждому автобусу уникальный индивидуальный облик. К примеру, пассажирам автобуса наверняка придется по душе предлагаемая компанией Hubner полупрозрачная версия, позволяющая дополнительно осветить салон дневным светом. Другой современный вариант — многоцветная картинка снаружи, изменяющаяся в зависимости от положения складок, может быть неким элементом корпоративного стиля перевозчика и средством привлечения внимания. Особенно эффективно такая «анимация» работает на многосекционных автобусах, которые, к слову, завоевывают все большую популярность у транспортных фирм благодаря самой большой пассажировместимости.

Так или иначе, оптимизация конструкций сочлененных автобусов продолжается. Одна из перспективных задач стоящих перед конструкторами — уменьшение высоты устройства демпфирования. В ряде случаев это позволит автобусным производителям уйти от проблемы частичной низкопольности.

Кстати

В минувшем году автобусное отделение Минского автозавода пополнило семейство городских автобусов новой моделью — сочлененным автобусом особо большой вместимости МАЗ-205. Низкопольный автобус спроектирован по тянущей схеме — с ведущим средним мостом. Конструкция имеет интересную особенность: двигатель, расположенный в тягаче, размещен не горизонтально под полом салона, а вертикально слева — в так называемой шахте. Это техническое решение позволило, во-первых, удешевить конструкцию, отказавшись от узла сочленения импортного производства, а во-вторых, улучшить управляемость автобусом на скользких участках дороги, что особенно важно при эксплуатации в городских условиях. К слову, именно поэтому автобусы с двигателем в тягаче по-прежнему предлагаются на рынке и другими производителями, среди которых бельгийские Van Hool и Jonckheere.