Широкое распространение в устройстве внутренних стен, полов, перегородок и других конструкционных элементов пассажирских вагонов получили трехслойные панели типа «сэндвич» [37, 38, 47, 671. Основным преимуществом их является высокая прочность при незначительном весе, стойкость против гниения, водостойкость и хорошие тепло- и звукоизоляционные характеристики. Промышленность Англии, США, Италии, Японии, ФРГ, ГДР и других стран выпускает такие панели разных типоразмеров. Для внешних, несущих оболочек трехслойных панелей применяют водостойкую фанеру, твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты, листы из стеклопластика, алюминия, нержавеющей или оцинкованной стали и комбинации их. Внутренний слой-заполнитель в большинстве случаев состоит из сотопластов на основе тех или иных смол с разными наполнителями или из различных типов пенопластов или из сочетания того и другого (рис. 17).
Наибольшее употребление нашли панели с внешними оболочками из водостойкой фанеры и с сотопластовым заполнителем, выполненным из бумажнослоистого пластика на основе фенолоформальдегидных или эпоксидных смол или из твердого пенополиуретана (рис. 18). В последнем случае при изготовлении панелей заполнитель — пенополиуретан применяется или в виде готовых плит, приклеиваемых вместе с ребрами жесткости из водостойкой фанеры к внешним оболочкам, или в виде составов холодного отверждения, заливаемого между оболочками. В этом случае заполнитель прочно схватывается с оболочками в процессе его вспенивания и отверждения.
Рис. 17. Разрез трехслойной конструкционной панели типа «сэндвич» с оболочками из листового стеклопластика и внутренним слоем, состоящим из крупноячеистой решетки (ребра жесткости) из полос стеклопластика
Рис. 18. Трехслойная панель типа «сэндвич» с оболочками из водостойкой фанеры, внутренним слоем из бумажнослоистого сотопласта и с декоративной отделкой оболочки, обращенной внутрь вагона, листовым бумажнослоистым пластиком
Исследования, проведенные в 1967 г. в ГДР, показали преимущества панелей типа «сэндвич» с пенопластовым заполнителем по их тепло- и звукоизоляционным свойствам по сравнению с трехслойными панелями других конструкций. В связи с этим они рекомендованы для применения в дизель-поездах и моторных вагонах [39].
Наибольшее применение трехслойные панели типа «сэндвич» нашли в конструкции полов и межкупейных перегородок пассажирских вагонов. Отмечается, что вагоны типа ΜΑΡκΙΙ I и II классов, оборудуемые с 1969 г. полами из трехслойных панелей, имеют улучшенную звукоизоляцию по сравнению с обычными [66]. Внешние оболочки панелей выполнены из водостойкой фанеры, а средний слой — из пенопласта.
В поездах «Люкс» Австралийских железных дорог пассажирские вагоны также оборудованы полами из трехслойных панелей со средним слоем из тепло- и звукоизоляционного материала с фирменным названием мезонайт и копит [42]. Полами из плит типа «сэндвич» оборудованы дизельные четырехвагонные поезда железных дорог Югославии [42]. В спальных вагонах серии Т2 Французских железных дорог из трехслойных панелей выполнены межкупейные перегородки [61].
Панели типа «сэндвич» широко используются в конструкции пассажирских вагонов Японии, в том числе в скоростных экспрессах магистрали Новая Токайдо. При этом внешние оболочки панелей выполнены из водостойкой фанеры, стеклопластика и алюминия с лаковым покрытием, а в качестве среднего заполнителя применен пенополиуретан [48]. Трехслойные панели с оболочками из водостойкой фанеры с пенопластовым заполнением применены в полах вагонов Мюнхенского метрополитена [68].
Начиная с 1966 г. трехслойные панели с сотопластовым заполнением применяются для полов и внутренних перегородок в пассажирских вагонах ГДР, в том числе и в спальных вагонах, поставляемых в СССР.
В меньших масштабах, в порядке широкого экспериментирования, трехслойные панели типа «сэндвич» в комбинации с различными облицовочными и декоративными материалами применяются и для обшивки боковых стен пассажирских вагонов в Англии. Аналогичные работы проводятся в США, ГДР и ПНР.
В ФРГ, начиная с 1965 г., проверяются в эксплуатации вагоны с обшивкой из трехслойных панелей с внешними оболочками из ударопрочного полистирола, стеклопластика и бумажнослоистого пластика с внутренним заполнением из сотопластов и пенопластов.
По некоторым данным [37], широкому использованию трехслойных панелей для обшивки боковых стен пассажирских вагонов препятствуют причины в основном технологического порядка, заключающиеся в более сложном креплении плит к металлу кузова и внутреннего оборудования к плитам, чем в случае применения обычных листовых материалов типа древесноволокнистых плит, фанеры, столярных плит.
Широко применяются во внутреннем устройстве пассажирских вагонов твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты. В ряде случаев, особенно после создания древесноволокнистых плит повышенной водостойкости, они вытеснили фанерные и столярные плиты и другие изделия из древесины, используемые для внутреннего оборудования пассажирских вагонов. Например, в ГДР при строительстве одного купированного вагона расходуется 300 м2 древесноволокнистых плит. Их используют с эмалевыми покрытиями на основе мочевино- и меламиноформальдегидных смол различных тонов и расцветок также и при ремонте вагонов.
В ФРГ панели из древесноволокнистых плит с отполированной лицевой стороной, имитирующей древесину ценных пород, применяются для поперечных перегородок при ремонте вагонов, начиная с 1962 г. Потолки вагонов скорых поездов и вагонов Мюнхенского метрополитена также выполнены из древесноволокнистых плит толщиной 3 мм [70].
Наряду с этим сравнительно широко применяют для внутренней обшивки и так называемую водостойкую фанеру. Этот материал представляет собой древеснослоистый пластик, изготовляемый прессованием древесного шпона, пропитанного фенолоформальдегидной или мочевиноформальдегидными смолами. Применяют его и в качестве оболочек в трехслойных панелях типа «сэндвич» в конструкции полов, стен и потолков вагонов. Используется он и для отделки стен и перегородок вагонов в виде листов, усиленных при их изготовлении напрессовкой вместе с древесным шпоном слоя стеклопластика. Этим в 1,5— 2 раза повышается прочность материала на разрыв и изгиб. Все материалы этого типа устойчивы к воздействию моющих средств, масел, растворителей и обладают пределом прочности при растяжении не ниже 800 кг/см2.
В ГДР спальные вагоны типа WZAB имеют боковые стены, отделанные древеснослоистым пластиком [67]. Стены коридора выполнены из плит этого пластика в виде съемных элементов, обеспечивающих доступ к встроенным в стену агрегатам, электропроводке, системе водоснабжения и т. п. Из плит такого материала марки OPV толщиной 20 мм, в порядке эксперимента, выполнена обшивка стен без какой- либо дополнительной декоративной отделки в некоторых вагонах ГДР [64, 69].
Поливинилхлоридный пластикат — кожзаменитель типа повинола и автобима толщиной 0,2—0,8 мм — весьма распространенный эластичный полимерный облицовочный материал. В течение нескольких десятилетий он является основным материалом для облицовки в вагонах стен, перегородок, дверей, обивки диванов и другого инвентаря. Изготовляют его всевозможных цветов и с разной фактурой тиснения лицевой поверхности. Так же, как и линолеум, пластикат применяется в вагонах всех типов. Однако с появлением новых материалов, особенно декоративных слоистых пластиков, создающих большую комфортабельность и удобства по содержанию и уходу, его использование существенно сократилось. В настоящее время в вагоностроении за рубежом поливинилхлоридный пластикат применяется в некоторых вагонах пригородных поездов и в редких случаях в пассажирских вагонах II класса [32].
Материал типа повинол недорог, легко приклеивается к древесным плитам, фанере, древесноволокнистым плитам, обладает высокой химической стойкостью, но быстро загрязняется из-за глубокого тиснения. По этой же причине его трудно очистить. Морозостойкость повинола не превышает —25° С.
В качестве обивочного материала для мебели применяют паровоздухопроникающие кожзаменители типа автобимов. Однако они недостаточно износостойки, теряют эластичность, преждевременно изнашиваются. В вагонах с повышенным комфортом их заменяют на тканевые покрытия из синтетических волокон (рис. 19).
Массовое применение во внутренней отделке потолков, стен купейных перегородок и других элементов пассажирских вагонов большинства зарубежных дорог получил материал, аналогичный отечественному декоративному бумажнослоистому пластику (ДБСП). Этот листовой материал изготовляют горячим прессованием из бумаги специальных сортов, пропитанной фенолоформальдегидной смолой с напрессовкой на лицевую, декоративную поверхность бумаги, пропитанной меламино- или мочевиноформальдегидной смолами. Это позволяет получать материал красивой фактуры и окраски, самых разнообразных расцветок. Материал такого типа в листах различного размера и толщины выпускается под различными названиями: в Англии — диалам, эналон, микарта; Бельгии — нормакот; ГДР — мелакарт; США — формика, фибрикон, целоран; во Франции — пермали, целамии, дилафан, дюрамин; в ЧССР — умакарт; Швейцарии — лигнокел, тексокарт, хакфалат; ФРГ — тролитекс; Японии — ризолайт. В США выпускается декоративный бумажнослоистый пластик с торговой маркой того же названия более 1000 различных цветов, текстур и рисунков, а также с имитацией ценных пород древесины, металла и камня [30, 31, 50, 66, 72]. Использование их для отделки пассажирских вагонов создает красивый интерьер (рис. 20), повышает комфортабельность и улучшает санитарно-гигиенические условия содержания и обработки вагонов. Наклеивается декоративный бумажнослоистый пластик на фанеру, древесноволокнистые и столярные плиты и на картон клеями на основе синтетических смол или каучуков, часто с металлическими раскладками. Для многих элементов внутреннего вагонного оборудования листы декоративного бумажнослоистого пластика изготовляют со специально запрессованными в них металлическими раскладками или крепежными деталями.
К недостаткам декоративного бумажнослоистого пластика можно отнести невысокую прочность и относительно легкую деформируемость тонких листов из него в случае плохой связи с основным конструкционным материалом. Вместе с тем на большинстве зарубежных дорог этот отделочный материал вытесняет из пассажирских вагонов мягкий отделочный материал на основе поливинилхлоридных смол (рис. 21).
Рис. 19. Внутренний вид купе, облицованного декоративным бумажнослоистым пластиком, имитирующим древесину ценных пород, и обивкой мебели из синтетической ткани
Рис. 20. Купе вагона Швейцарских железных дорог с облицовкой стен декоративным бумажнослоистым пластиком
Стеклопластики как наиболее прочные и легкие конструкционные материалы начинают занимать ведущее место в изготовлении крупногабаритных конструкционных элементов и деталей подвижного состава, в том числе и пассажирских вагонов. На железных дорогах США с 1955 г. курсирует несколько облегченных пассажирских поездов «Пионер III». Характерной, особенностью их является большое применение стеклопластиков и других пластмасс для деталей внутреннего оборудования и элементов конструкции вагонов, что позволило значительно уменьшить вес поезда. Потолки, багажные полки, обшивки стен и сиденья в вагонах поезда «Пионер III» изготовлены из различных пластмасс, а туалетные помещения из слоистых стеклопластиков. Во внутреннем оборудовании вагонов стеклопластики использованы для крупногабаритных комбинированных, воспринимающих нагрузку деталей (рис. 22). Из двух стеклопластиковых панелей смонтирована, например, часть внутренней обшивки стен вагона с оконными проемами. Одна из панелей образует простенок с окном и нижнюю часть багажной полки, вторая — верхнюю поверхность багажной полки, потолок и часть вентиляционного воздухопровода. Из стеклопластиков выполнена нижняя часть наружной обшивки и лестницы вагонов, изготовленные в виде целых блоков. Каждая пара сидений также изготовлялась из стеклопластиков формованием в виде целого элемента, снабженного съемной набивкой из эластичного пенополивинил- хлорида. Пара сидений вместе с мягкой набивкой и сварным алюминиевым основанием весит около 21,3 кг.
Набивку красят при ее изготовлении. Вследствие того, что внутреннее оборудование вагонов собирается из готовых элементов, любой из них при ремонте может быть быстро заменен. Такие пассажирские вагоны могут быть быстро приспособлены и для иных целей, например, для салон-вагонов, вагонов-ресторанов или для междугородных поездов дальнего следования (рис. 23).
Рис. 21. Купе итальянского вагона международного типа (фирмы ФИАТ) с облицовкой стен, имитирующей древесину, и обивкой мебели синтетической тканью
Рис. 22. Сборка крупногабаритных элементов кузова и внутреннего оборудования из стеклопластиков в вагонах поезда «Пионер III»
Рис. 23. Внутреннее оборудование вагона поезда «Пионер III» с обшивкой стен, полом, потолком, багажными полками, сидениями, подушками, осветительной аппаратурой, выполненными из пластмасс
В Японии стеклопластик широко применяют при постройке новых пассажирских вагонов. Например, в вагонах серий ОН-12 и SУ-НА-FУ-12 стеклопластиком облицованы внутренние стены кузова, а также стены туалетных помещений [74]. В вагонах дизель-поездов потолки выполнены из листов полиэфирного стеклопластика толщиной 4 мм, покрытого декоративным бумажнослоистым пластиком.
Из стеклопластика толщиной 4 мм сделаны потолочные панели в вагонах дизель-поездов железных дорог Боливии [73]. Эти вагоны построены Японскими фирами. Известны примеры применения этого материала в устройствах внутренней обшивки вагонов в западноевропейских странах. В вагонах серий 60, 62 и др. (ФРГ). [30] стелклопластик применяют как промежуточную прослойку в конструкции кузова между наружной металлической и внутренней декоративной обшивкой, где он вместе с другими изоляционными материалами составляет тепло- и звукозащитную ограждающую конструкцию кузова вагона. Во многих странах стеклопластик применяют для облицовки стен туалетных помещений в вагонах.
Сравнительно новым и прогрессивным является применение в вагонах алюминиевых и стальных листов, облицованных пластиком. В отличие от давно известных способов покрытия металла в виде тонких пленок, наносимых напылением, в данном случае стальные или алюминиевые листы облицовываются листовым пластиком. Для этого материал типа декоративного бумажнослоистого пластика толщиной 1,0—1,5 мм с одной или обоих сторон прочно напрессовывается на листовой металл. Такие двухслойные (или трехслойные) материалы с алюминием или сталью производятся в промышленных масштабах в США, ФРГ, Японии. Они применяются как конструкционные материалы для обшивки стен, перегородок и потолков пассажирских вагонов довольно широко. В Японии, например, их используют в вагонах электропоездов линии Новая Токайдо [48]. При этом в качестве облицовочного материала для листового алюминия применен декоративный бумажнослоистый пластик на основе меламиноформальдегидной смолы.
Японией для железных дорог Тайланда, Чили и Боливии в 1969— 1970 гг. построены вагоны с внутренней отделкой из листов двухслойной конструкции (алюминий-пластик и сталь-пластик) [45, 53, 73]. Из такого же материала выполнена внутренняя отделка в вагонах электропоездов «Метролайнер» в США [47].
Алюминиевые листы, облицованные пластиком, применены для стен вагонов, предназначенных для международного туризма (Т2) в ФРГ [56], а в вагонах-ресторанах постройки последних лет для этих целей использована покрытая пластиком листовая сталь.
Стремление снизить вес вагона и получить технические и экономические преимущества диктует поиск, изыскания и проверку эксплуатации многих типов пластмасс и всевозможных комбинаций их с традиционными материалами. На зарубежных дорогах наблюдается непрерывный процесс замены одних материалов другими, более совершенными. В этом отношении характерна история развития пассажирского вагоностроения в ФРГ, где строительство новых пассажирских вагонов началось с 1953—1954 гг. Процесс поисков и замены одних материалов другими происходил там по нескольким направлениям. Для облицовки боковых стен и перегородок вместо применяемых до второй мировой войны столярных плит толщиной 20—25 мм с фанерной облицовкой с обеих сторон начали применять клееную фанеру. Фанерные панели имели меньшую толщину и меньший вес.
С развитием производства древесноволокнистых пластиков, когда были созданы твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты, во многих случаях стены и перегородки начали обшивать этими плитами. В отдельных случаях устанавливались плиты, имеющие декоративную облицовку. Но преимущественное распространение получили безоблицовочные панели, которые оклеивались обоями из искусственной кожи типа повинола. Однако стены с такой облицовкой со временем загрязнялись и плохо поддавались очистке, особенно те из них, которые имели глубокое тиснение. При ремонте вагонов этот недостаток устранялся путем облицовки стен гетинаксом, бумажнослоистым пластиком на основе фенолоформальдегидной смолы или оклейкой кожзаменителем с гладкой поверхностью или едва заметным тиснением.
Межкупейные перегородки стали выполнять из водостойкой фанеры толщиной 6,5 мм, укрепленной на металлическом каркасе с обеих сторон. Общая толщина перегородок составляла 20 мм. В результате также удалось получить некоторое снижение веса по сравнению со столярными плитами, из которых первоначально выполнялись перегородки. Фанере придавали декоративный вид напрессовкой на нее листов натурального шпона ценных пород древесины светлых тонов с полированной поверхностью. В процессе эксплуатации вагонов выяснилось, что под действием света и влаги такая облицовка темнела.
При капитальном ремонте вагонов (II класса) потемневшие фанерные панели перегородок купе и коридоров оклеивались специальной декоративной бумагой, пропитанной мочевиноформальдегидной смолой и имитирующей ореховое дерево, с одновременным покрытием тонким слоем стелклопластика.
Таким образом удалось получить панели с прочной, легко очищаемой поверхностью. Они надежны в эксплуатации, в том числе и на стенах коридоров и тамбуров, несмотря на то, что эти места наиболее часто подвергаются ударам чемоданами и другим багажом при входе и выходе пассажиров из вагона. В тех случаях, когда панели из фанеры имели большие повреждения, из заменяли при заводском ремонте вагонов плитами, имеющими облицовку из декоративного бумажнослоистого пластика, также с рисунком, имитирующим ценные породы древесины.
Была сделана попытка применить для перегородок твердsные древесностружечные плиты с декоративной лицевой поверхностью. Однако в вагоностроении ФРГ этот материал широкого распространения не получил.
Потолки в тамбурах и коридорах обшивались клееной фанерой. Затем было признано целесообразным покрывать ее стеклопластиком и окрашивать белилами. Через несколько лет (в 1962—1963 гг.) было признано целесообразным для потолков применять древесноволокнистые плиты, покрытые кожзаменителем или декоративным бумажнослоистым пластиком, хотя последний не отвечает в полной мере требованиям улучшения звукоизоляции. Лучшим материалом в этом отношении оказались древесноволокнистые перфорированные плиты, которые и применяются в настоящее время.
В процессе эксплуатации было обнаружено, что панели, облицованные гетинаксом, под окнами вагона от влаги расслаивались. Поэтому в дальнейшем в этих местах стали устанавливать панели из водостойкой фанеры, упрочненной нанесением на нее тонкого слоя стеклопластика.
Важно было подобрать надежные водостойкие материалы для туалетных и санитарных помещений. В ФРГ для этих целей для обшивки стен применялась водостойкая фанера, фанера с покрытием поливинилхлоридным пластиком, декоративный бумажнослоистый пластик. Полы вместо керамических плит покрывались листовым поливинилхлоридным пластиком, а затем стали выполняться из стеклопластика. При разработке конструкции полов особое внимание было обращено на обеспечение водонепроницаемости в местах соединения пола со стенами. Создание надежных сопряжений облегчало уборку и мытье поме-' щений без проникновения моющих и агрессивных жидкостей к металлическим элементам кузова.
Для улучшения звукоизоляции полы в купе и коридорах по настилу из линолеума дополнительно покрывались коврами, имеющими подслой из мягкого эластичного пористого пенополиуретана с толщиной слоя около 10 мм. Различные варианты сочетаний материалов для внутренней отделки пассажирских вагонов проверяются и изучаются на железных дорогах многих стран.
В настоящее время в результате широкого применения пластмасс, алюминия и нержавеющей стали в ФРГ созданы вагоны, например, типа ДТ-2, которые не требуют окраски.
Таковы в общих чертах этапы совершенствования внутренней обшивки и облицовки пассажирских вагонов в ФРГ за последние 15— 20 лет. Основная роль в улучшении комфортабельности вагонов и качества их отделки и оборудования отводится при этом материалам на полимерной основе. Это положение справедливо и для других стран, имеющих развитую промышленность синтетических материалов. Процесс поисков и изысканий различных лучших вариантов использования новых материалов в вагонах по мере увеличения их промышленного производства продолжается и в настоящее время и особенно в ФРГ, Венгрии, ГДР, Англии, Италии, США, Франции, Японии.
Рис. 24. Коммуникации холодного водоснабжения с трубами из поливинилхлорида в кабине санузла вагона Французских железных дорог