|
ЖДМ-online
• Информационная служба журнала <Железные дороги мира>
|
        |
|
|
|
| ЖДМ 05-2006 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Моторный вагон
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
Рис. 1. Моторный вагон дизель-поезда Putian |
Кузов моторного вагона — каркасного типа с боковыми несущими стальными стенками. Он имеет цельносварную конструкцию и рассчитан на восприятие без разрушения продольного статического усилия сжатия до 1470 кН.
Передняя лобовая часть кузова имеет аэродинамические очертания, что существенно уменьшает сопротивление воздуха при движении поезда с высокой скоростью. В противоположном конце кузова имеется площадка с герметизированным переходом в смежный прицепной вагон.
Для улучшения внешнего вида вагона предусмотрено применение специальных технологий сварки боковых стенок и нанесения лакокрасочного покрытия.
Кузов пятью перегородками разделен на шесть частей, считая от лобовой части: кабину управления, отсек с электрооборудованием, отсек с оборудованием тягового привода, машинное отделение, отсек системы охлаждения и служебный отсек.
В кабине управления расположены панели и пульты с органами управления и измерительными приборами, установлено кресло машиниста, смонтированы электрообогреватель и установка кондиционирования воздуха. В конструкции стенок кабины вместо традиционного стекловолокна применен листовой поликарбонат, который можно утилизировать без отрицательного воздействия на окружающую среду. Лобовое окно кабины снабжено безопасным стеклом с электрообогревом, которое крепится к раме с помощью клея.
В отсеке с электрооборудованием установлен электрошкаф, оснащенный вентиляцией с подачей отфильтрованного воздуха под давлением с помощью двух воздухонагнетателей мощностью 400 Вт каждый. Повышенное давление в этом отсеке позволяет исключить ухудшение работы электросистем, вызываемое проникновением в отсек масляного тумана и пыли.
В отсеке с оборудованием тягового привода расположены модуль тяговой выпрямительно-преобразовательной установки, пусковой стартер-генератор, генератор возбуждения, шкаф с аппаратурой обеспечения безопасности движения, передний редуктор, карданный вал и вентилятор охлаждения тяговых двигателей передней тележки.
В машинном отделении расположены дизель-генератор, масляный теплообменник, масляный фильтр, водорасширительный бачок, топливный насос, электроподогреватель, фильтр предварительной (грубой) очистки топлива и пусковой двигатель масляного насоса. Воздушный фильтр, вспомогательный инструментарий и вентилятор кузова смонтированы на левой и правой боковых стенках.
В верхней части отсека системы охлаждения расположен теплообменный комплект седлообразной формы, в состав которого входят 30-элементный медный радиатор и охлаждающий вентилятор, а также гидронасос. В нижней части отсека размещены редуктор, вентилятор охлаждения тяговых двигателей задней тележки и мотор-компрессор.
Во вспомогательном отсеке установлен шкаф с резисторами реостатного торможения и смонтирована электропневматическая тормозная аппаратура.
На переднем конце вагона смонтирована автоматическая сцепка, на заднем конце — жесткая.
Вагон имеет две трехосные тележки с двумя крайними обмоторенными и одной средней поддерживающей осями каждая, т. е. осевая формула каждой тележки имеет вид 1А1.
| Технические характеристики моторного вагона | |
| Габарит | GB
146.1-83 (Chexian-1A и Chexian-1B) |
| Осевая формула | А1А – А1А |
| Длина по автосцепкам, мм | 19 865 |
| Расстояние между центрами тележек, мм | 10 400 |
| Высота автосцепки над УГР, мм | 880 ± 10 |
| Расчетная масса, т | 111 ± 3 % |
| Осевая нагрузка, т | 18,5 ±3 % |
| Емкость топливного бака, л | 5 000 |
| Запас моторного масла, л | 900 |
| Запас воды в системе охлаждения дизеля, л | 950 |
| Запас песка, кг | 200 |
| Номинальная мощность дизелей двух моторных вагонов поезда на тягу, кВт: | |
без питания электроэнергией прицепных вагонов |
3 250 |
то же, с питанием прицепных вагонов |
2 910 |
| Конструкционная скорость, км/ч | 160 |
| Сила тяги двух моторных вагонов поезда, кН: | |
при трогании |
220 |
продолжительная |
170 |
| Минимальный радиус проходимых кривых, м | 125 |
| Рабочий диапазон температуры наружного воздуха, °С | – 20…+45 |
Рама тележки изготовлена из высокопрочной низколегированной стали и имеет две боковые и три поперечные балки (одну шкворневую и две концевые), образующие конструкцию замкнутого типа.
Рессорное подвешивание выполнено двухступенчатым. В первой ступени применены витые надбуксовые пружины в сочетании с гидравлическим гасителем вертикальных колебаний, во второй — кольцевые пружины повышенной жесткости в сочетании с гасителями вертикальных, поперечных и крутильных колебаний.
Два тяговых электродвигателя, приводящих во вращение крайние колесные пары каждой тележки, расположены оппозитно друг к другу и полностью подрессорены. Передача крутящего момента от тягового двигателя на соответствующую колесную пару осуществляется по системе полого вала.
В тележках применен механизм самоустановки осей по радиусу кривой, что позволяет уменьшить угол набегания колес на рельсы и тем самым смягчить силовое взаимодействие между вагоном и путем.
Усилия тяги и торможения передаются от тележек на кузов и обратно через низко расположенные тяги.
В колесных парах тележек использованы моноблочные колеса диаметром 1050 мм.
Тормозная передача — рычажного типа с передаточным отношением 4,47:2,7 и автоматическим регулированием величины зазора между тормозными колодками и поверхностью катания колес; первая и шестая оси снабжены пружинными стояночными тормозами. В целях обеспечения требуемого тормозного пути при движении с высокой скоростью (не более 1600 м при торможении со скорости 160 км/ч) тормозные колодки изготовлены с использованием технологии порошковой металлургии, что позволяет получить более высокий и стабильный коэффициент трения в зоне контакта; кроме того, такие колодки в меньшей степени загрязняют окружающую среду.
Коэффициент тормозного нажатия в режиме служебного торможения равен 0,44, в режиме экстренного торможения — 0,5, в режиме стояночного торможения — 0,11.
В силовой установке моторного вагона поезда Putian применен дизель типа 12V240ZJD-1. Этот 12- цилиндровый среднеоборотный двигатель с V-образным расположением цилиндров (угол развала равен 50 град) снабжен турбонагнетателем типа VTC214-13. В соответствии с конструктивными требованиями моторного вагона дизельный двигатель имеет уменьшенные габаритную высоту и массу.
| Технические характеристики дизельного двигателя | |
| Диаметр цилиндра и ход поршня, мм | 240 ґ 275 |
| Частота вращения, об/мин | 400 – 1000 |
| Степень сжатия | 12,4 |
| Номинальная мощность по МСЖД, кВт | 2400 |
| Максимальная рабочая мощность, кВт | 2000 |
| Удельный расход топлива при номинальной мощности, г/кВтЧч | не более 214 |
| Расход моторного масла при номинальной мощности, % расхода топлива | не более 1,5 |
Цилиндры дизеля снабжены камерами сгорания открытого типа с непосредственным впрыском топлива. Впрыск топлива регулируется электронной системой управления, что устраняет необходимость в регуляторе частоты вращения и механических контрольных устройствах.
 |
Рис. 2. Топливный насос |
В целях повышения надежности и увеличения срока службы дизеля в нем применены некоторые ответственные узлы и детали зарубежного производства: топливный насос высокого давления (рис. 2), инжектор и масляный трубопровод высокого давления. В дальнейшем по мере освоения выпуска этих компонентов на заводах Китая (с обеспечением должного их качества) возможна замена импортных изделий на отечественные.
В системе водяного охлаждения дизеля моторного вагона имеются два независимых контура циркуляции горячей воды и контур промежуточного охлаждения воды, т. е. система аналогична используемой на тепловозах серии DF4. Эта замкнутая система охлаждения с повышенным давлением позволяет эффективно повысить производительность по теплопередаче за счет применения блока из 30 радиаторов-теплообменников с медными трубками. Температура горячей воды поддерживается на уровне не выше 98 °С.
Осевой вентилятор системы охлаждения имеет диаметр 1,8 м и приводится во вращение от статического гидродвигателя.
По принципу работы система смазки дизеля аналогична системе смазки дизеля тепловозов серии DF4. Такие ее узлы, как пусковой двигатель масляного насоса, масляный фильтр, масляный теплообменник и т. п., выпускаются локомотивовагоностроительным заводом в Даляне.
По своему устройству топливная система дизеля также аналогична топливной системе тепловозов серии DF4. Однако вследствие повышенного давления в системе в ней применен импортный топливный насос с приводным электродвигателем на 110 В постоянного тока.
В тяговом приводе моторного вагона дизель-поезда Putian используется электрическая передача переменного/постоянного тока.
Трехфазный переменный ток, вырабатываемый главным генератором типа JF210E, преобразуется в постоянный ток и затем поступает к четырем тяговым электродвигателям, параллельно соединенным между собой. Главный генератор имеет независимое возбуждение и охлаждается с помощью встроенного радиального вентилятора.
| Технические характеристики главного генератора | |
| Расчетная мощность, кВт | 2200 |
| Расчетный ток, А | 2640/1650 |
| Расчетное напряжение, В | 480/770 |
| Расчетная частота, Гц | 150 |
| Расчетная частота вращения, об/мин | 1000 |
| Максимальный ток, А | 3590 |
| Класс изоляции | Н/Н |
Тяговая выпрямительно-преобразовательная установка типа GTF-5070/1250A выполнена на базе силовых полупроводниковых элементов, аналогичных примененным на тепловозах серии DF4, и построена по трехфазной мостовой схеме. Она имеет принудительное воздушное охлаждение.
| Технические характеристики тягового двигателя | |
| Расчетная мощность, кВт | 600 |
| Расчетное напряжение, В | 760 |
| Расчетный ток, А | 1260 |
| Расчетная частота вращения в продолжительном режиме, об/мин | 2260 |
| Максимальная частота вращения, об/мин | 2450 |
| Класс изоляции | Н/Н |
На тележках вагона смонтированы тяговые электродвигатели типа ZD-106A с последовательным возбуждением. Они также имеют принудительное воздушное охлаждение.
Тяговый привод моторного вагона может также работать в режиме электродинамического реостатного торможения.
В вагоне установлен также вспомогательный генератор (тоже трехфазного переменного тока) с независимым возбуждением, обеспечивающий питание бортовых потребителей электроэнергии вагонов поезда и находящийся на одной оси с главным генератором. Вспомогательный генератор имеет расчетную мощность 350 кВЧА и охлаждается тем же вентилятором, что и главный генератор.
Моторный вагон оснащен микропроцессорной системой управления, основными функциями которой являются управление движением моторного вагона и поезда в целом, частотой вращения и выходной мощностью дизельного двигателя, работой реостатного и пневматического тормозов, обеспечение синхронной и устойчивой работы силовых установок двух моторных вагонов поезда с соблюдением заданных режимов тяги и реостатного торможения (с подачей песка в случае необходимости) и постоянства напряжения в цепи питания собственных нужд и бортовых потребителей энергии, индикация рабочих параметров всех систем вагона, информирование машиниста о возникающих отказах и неисправностях, их регистрация и т. д. В системе контроля технического состояния основного оборудования применены устройства мониторинга типа LKJ-2000. Контроллер машиниста имеет 12 ступеней управления.
| Технические характеристики системы реостатного торможения | |
| Максимальная мощность на ободе колес, кВт | 1700 |
| Сопротивление тормозных резисторов, Ом | 1 |
| Максимальный ток, А | 680 |
| Максимально допустимая температура нагрева резисторов, °С | 600 |
Система централизованного питания бортовых потребителей электроэнергии вагонов поезда от моторных вагонов имеет суммарную мощность 600 кВт и работает на напряжении 600 В постоянного тока. Микропроцессорная система управления в случае необходимости изменяет распределение подачи энергии в зависимости от потребления мощности на тягу поезда. Следует отметить, что минимальная рабочая частота вращения вспомогательного генератора, определяемая самыми необходимыми потребностями в мощности, равна 680 об/мин, и поэтому система управления автоматически увеличивает частоту вращения дизеля до указанной величины, когда он длительное время работает в режиме холостого хода.
В этой системе используются два двунаправленных гироскопических датчика угловой скорости и три дублирующих друг друга датчика ускорения, которые обеспечивают точное и надежное измерение остаточного поперечного центробежного ускорения при движении поезда в кривой. Микропроцессор системы обрабатывает поступающие от датчиков сигналы и выдает соответствующую информацию. Эта информация через поездную сеть системы управления в определенной последовательности поступает к индивидуальным компьютерам каждого вагона, которые выдают соответствующие команды исполнительным механизмам, осуществляющим наклон кузова данного вагона на требуемый угол.
Сетевая система управления и контроля поезда сформирована с использованием шин двух типов: поездной WTB и вагонных MVB. Каждый моторный и прицепной вагон снабжен сетевым узлом.
Данная система выполняет функции передачи информации, относящейся к управлению тягой, наклоном кузовов вагонов и тормозами, к индикации режимов работы основных узлов и агрегатов, к проверке технического состояния оборудования и распознаванию неисправностей. В системе применена аппаратная часть модульного типа. Программное обеспечение системы отдает приоритет наиболее важной информации.
В системе очистки воздуха на входе дизельного двигателя применен трехступенчатый воздушный фильтр, состоящий из нескольких фильтрующих элементов, первый из которых представляет собой гофрированную фильтрующую сетку, второй — инерционный фильтр, выполненный из последовательно расположенных полнопоточных трубок вихревого типа, и третий — бумажный фильтр с металлическим каркасом.
Система вентиляции и обработки воздуха для охлаждения тяговых двигателей выполнена по-разному для двух тележек моторного вагона. Вентилятор тяговых двигателей передней тележки всасывает наружный воздух через входное отверстие, имеющееся на боковой стенке отсека с оборудованием тягового привода. Сначала воздух пропускается через трубчатые элементы теплообменника охлаждения тяговой преобразовательной установки и затем направляется в вентиляционный канал тяговых двигателей. Вентилятор тяговых электродвигателей задней тележки размещается в нижней части системы охлаждения дизеля и всасывает воздух через прорези с обеих сторон камеры охлаждения, после чего направляет его к тяговым двигателям по каналу, проложенному под рамой кузова вагона.
Цепи управления, освещения и т. п. получают питание постоянным током напряжением 110 В. Герметизированная кислотно-свинцовая аккумуляторная батарея, защищенная от утечки экологически вредного электролита, является источником питания постоянного тока при неработающем дизеле, а также обеспечивает запуск дизеля. По мере того как дизель входит в рабочий режим, источником питания становится вспомогательный генератор, от которого одновременно подзаряжается аккумуляторная батарея.
Вагон оснащен лобовым прожектором с регулируемой силой света. Освещение кабины управления также можно регулировать. Обеспечено достаточное освещение внутренних помещений вагона, подкузовного оборудования и ходовой части.
Система пневматического тормоза имеет микропроцессорное электрическое управление. В качестве источника сжатого воздуха используется винтовой компрессор типа TSA-230D, подаваемый им воздух проходит через очистительное устройство. Емкость основного воздушного резервуара составляет 1000 л. В тормозной магистрали обеспечивается постоянное расчетное давление порядка 0,6 МПа. Тормозная система оснащена защитой против боксования и юза.
Поезда из вагонов с наклоняемыми кузовами вагонов создаются в расчете на увеличение скорости движения в кривых. В Китае насчитывается довольно много железнодорожных линий, которые построены весьма давно и характеризуются относительно низкими техническими параметрами пути и большим числом кривых малого радиуса. Среди наиболее типичных можно назвать линии Чэнду — Чунцин, Чэнду — Куньмин, Гуйцзян — Куньмин, Цзинань — Циндао, Цзиньхуа — Вэньчжоу и ряд других. Например, на линии Чэнду — Чунцин длиной 540 км имеется более 760 кривых с минимальным радиусом 285 м; вообще же на кривые радиусом менее 600 м приходится 68 % всей протяженности данной линии. В настоящее время и в ближайшей перспективе возможность коренной реконструкции таких линий весьма мала. Тем не менее эти линии играют важную роль в экономическом и социальном развитии регионов, по территории которых они проходят. Поэтому поезда из вагонов с наклоняемыми кузовами представляют рациональный способ сокращения длительности поездок и, следовательно, улучшения транспортного обслуживания населения зон тяготения.
W. Yongliang. Chinese Railways, 2004, № 1, p. 49 – 53.
