|
ЖДМ-online
• Информационная служба журнала <Железные дороги мира>
|
        |
|
|
|
| ЖДМ 06-2003 | ||||||
|
||||||
Высокоскоростной электропоезд AVE S103
|
||||||
 |
Рис. 4. Схема тяговой цепи:HS — главный выключатель; AL — разрядник; TT — трансформатор тока; KA — система охлаждения тягового трансформатора; TR — тяговый трансформатор; TU — тяговый преобразователь; VQS1, 2 — четырехквадрантные регуляторы; BST — тормозной регулятор; CSK, LSK — емкость и индуктивность поглощающего контура на частоту 100 Гц; CD — емкость промежуточного звена постоянного напряжения тягового преобразователя; PWR — импульсный инвертор напряжения; CHBU — емкость промежуточного звена постоянного напряжения вспомогательных преобразователей |
Реализация не зависящего от сети реостатного тормоза мощностью 7200 кВт потребовала обеспечения питания его от промежуточного звена постоянного напряжения тягового преобразователя. Для этого в схеме каждого тягового преобразователя (TU) имеется вспомогательный регулятор (HBST), подключенный к промежуточному звену. От этого регулятора в тяговом и тормозном режимах получают питание трехфазным током, снимаемым с выходных инверторов (HBU), все вспомогательные приводы, имеющие отношение к тяговому преобразователю, а именно гидронасоса (PTS) и вентилятора (LTS) его системы охлаждения, а также вентиляторов (LFM, LBW) тяговых двигателей (FM) и тормозных резисторов (BW), в том числе и при временном отсутствии напряжения в контактной сети. Дроссель LG преобразователя HBST вместе с дросселем LSK гасящего контура на частоту 100 Гц размещены в системе охлаждения тягового преобразователя, где их обдувает поток воздуха с выхода теплообменника.
Расположенные на крыше так называемых преобразовательных вагонов (03 или 06 с контейнерами тяговых преобразователей под кузовом) тормозные резисторы «половинного» поезда, состоящего из четырех вагонов, принудительно охлаждаются вентиляторами LBW.
Тяговые двигатели поезда AVE S103 имеют такую же конструкцию, как и поезда ICE3. Расчеты показали, что при повышенной термической нагрузке они удовлетворяют требованиям с достаточным резервом. Частота вращения тяговых двигателей обоих поездов одинакова, однако для достижения скорости 350 км/ч на поезде AVE S103 изменено передаточное число редуктора. В соответствии со стандартом EN 13104 колесные пары нового поезда исполнены с увеличенным диаметром осей, что потребовало изменения конструкции корпуса редуктора. Расположение компонентов тягового привода в тележке сохранено таким же, как в поезде ICE3: с поперечным расположением упруго опирающихся на раму тяговых двигателей и размещенными на осях колесных пар легкими редукторами.
В связи с наличием в поезде вспомогательного преобразователя HBST, питаемого от промежуточного звена тягового преобразователя, бортовая сеть поезда делится на две части: одна из них предназначена для питания вспомогательных приводов тяговых преобразователей, вторая — для электроснабжения систем отопления, кондиционирования воздуха, освещения и других устройств поезда.
В связи с повышенными требованиями в отношении уровня комфорта и с учетом жаркого климата разработана новая концепция системы кондиционирования воздуха, получающей питание от источника трехфазного тока напряжением 440 В, частотой 60 Гц. Для этого также потребовались поиски новой концепции бортовой сети.
Для питания систем отопления, кондиционирования воздуха, освещения, электрооборудования кухонных отделений, компрессорной установки, а также системы охлаждения тяговых трансформаторов в каждом из трансформаторных вагонов установлен преобразователь питания бортовой сети (BNU), выполненный на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) и подключенный к двум вспомогательным вторичным обмоткам главного трансформатора (рис. 5).
 |
Рис. 5. Бортовая сеть поезда |
Преобразователь BNU имеет следующие выходы:
Потребители, питание которых резервировано аккумуляторной батареей, остаются в работе при временном отсутствии напряжения в контактной сети или прохождении поезда под нейтральной вставкой. В этом случае зарядный агрегат переключается на режим повышения напряжения постоянного тока со 110 до 500 – 670 В, которое используется для питания промежуточного звена постоянного напряжения преобразователя BNU.
Сборные шины напряжения трехфазного тока бортовой сети проходят через все четыре вагона поезда половинного состава. При выходе из строя одного преобразователя BNU автоматически срабатывает контактор в промежуточном вагоне (05), который соединяет между собой сборные шины трехфазного тока обеих четырехвагонных секций. В таком режиме все системы продолжают работать с небольшими ограничениями мощности систем отопления и кондиционирования воздуха.
Для питания сети постоянного тока напряжением 110 В в промежуточном вагоне каждой четырехвагонной секции (04 и 05) имеется зарядный агрегат (BLG) мощностью 60 кВт, к которому подключена батарея никель-кадмиевых аккумуляторов общей емкостью 2 ґ 160 А·ч. От этой батареи получают питание сборные шины постоянного тока напряжением 110 В. В нормальном рабочем режиме батареи обеих четырехвагонных секций соединены. В случае неисправности в цепях 110 В одновременно со срабатыванием предохранителей разъединяются сборные шины. Благодаря этому половина поезда, где не было неисправности, продолжает работать в нормальном режиме.
На линии Мадрид — Барселона — граница с Францией будет реализована новая европейская система управления движением ETCS. Она является важным элементом общеевропейской системы управления железнодорожным транспортом ERTMS. С помощью ETCS будет осуществляться поэтапная гармонизация национальных железнодорожных сетей, а в дальнейшем — совместимость систем в европейском масштабе. Последняя в соответствии со спецификациями ETCS/ERTMS будет достигнута с помощью так называемой переходной системы STM.
Поскольку поезд AVE S103 будет обращаться также и на линии Мадрид — Севилья, он оборудуется модифицированной системой АЛСН типа STM LZB. Информация от обеих систем будет выводиться на общий дисплей, размещенный в центре пульта управления в кабине машиниста. Здесь он заменит многофункциональный прибор MFA, используемый на поезде ICE3.
Кроме ETCS и LZB, на AVE S103 дополнительно будет установлена испанская система АЛС ASFA.
Линия Мадрид — Барселона — граница с Францией будет оснащена цифровой радиосвязью на базе системы GSM-R в соответствии с требованиями европейской интегрированной сети железнодорожной радиосвязи (EIRENE). Радиосвязь будет использоваться для переговоров машиниста с поездным диспетчером данного направления и передачи данных для ETCS. Для этого необходимы резервированные устройства для передачи и приема данных. При этом обмен речевой информацией не должен мешать передаче и приему данных ETCS.
Поезд дополнительно оборудуют аналоговым каналом радиосвязи для линии Мадрид — Севилья. В дальнейшем аналоговая радиосвязь по этому каналу будет заменена цифровой через сеть GSM-R.
Основными функциями системы управления являются коммуникации между подсистемами, управление поездом, отображение информации и диагностика. Вся система управления базируется на четырех модулях управления и сети обмена информацией TCN с поездной шиной WTB и вагонной MVB. TСN представляет собой иерархическую двухступенчатую коммуникационную сеть, соединяющую между собой основные подсистемы поезда и выполняющую функции централизованного управления поездом и его диагностики.
Для связи машиниста с поездным персоналом служат пять диалоговых дисплеев: по два в обеих кабинах (справа и слева от центрального дисплея ETCS и LZB) и один в купе кондуктора.
Иерархически организованная система диагностики состоит из следующих основных компонентов:
Диагностические данные автоматически сортируются в группы для передачи машинисту, кондуктору поезда и ремонтному персоналу в депо. Использование такой диагностической системы повышает эксплуатационную готовность поезда и сокращает затраты на его техническое обслуживание.
Особое значение имеет соответствие систем поезда требованиям TSI и стандарта EN 45545 в отношении пожарозащищенности. Наиболее важные устройства и системы управления, которые не должны выходить из строя в случае пожара, размещены в особо пожарозащищенных зонах и специальных шкафах. Из этих же соображений все контрольные кабели и линии системы управления выполнены с повышенной изоляцией.
Автоматический непрямодействующий пневматический тормоз с многоступенчатым отпуском имеет главную магистраль, выполненную в соответствии с документом МСЖД 540, воздухораспределители типа KE и электрическое управление. Тормоз с таким управлением обеспечивает безынерционное и одновременное во всем поезде регулирование давления в главной магистрали с помощью тормозных и отпускных магнитных вентилей, воздействующих на каждый воздухораспределитель.
Каждый вагон имеет собственную схему электронного и пневматического управления. Компоненты обеих систем размещены под кузовом в общем контейнере.
В системе пневматического тормоза предусмотрена возможность переключения на высокое и пониженное тормозное усилие. Это необходимо для того, чтобы при торможении в диапазоне высокой скорости тормозное нажатие снижалось для уменьшения термической нагрузки на тормозные диски.
Снабжение системы сжатым воздухом осуществляется по отдельной линии — питательной магистрали с давлением 10 бар, соединенной с главным резервуаром. Каждый вагон имеет собственный воздушный резервуар, обеспечивающий сжатым воздухом не только систему торможения, но и посторонних потребителей.
Моторные колесные пары имеют по два двойных тормозных диска, установленных на колесах. Поддерживающие колесные пары оснащены тремя дисками, смонтированными на оси. Для тормозных дисков использована термостойкая литая легированная сталь, для накладок — металлокерамика. Такая система обладает высокой энергопоглощающей способностью.
Электрическое реостатное торможение осуществляется с помощью тормозных регуляторов, включающих тормозной резистор по определенному алгоритму.
Поскольку тяговая сеть напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц способна принимать генерируемую тормозную энергию, возможен режим рекуперативного торможения. В этом случае мощность электрического тормоза возрастает с 7200 до 8800 кВт. По соображениям экономии энергии при служебном торможении в основном используется электрический тормоз. Переключение с рекуперативного режима на реостатный происходит без паузы автоматически с помощью блока регулирования режимов тяги и торможения тягового преобразователя.
При полном торможении применяется только реостатный режим, так как результат торможения не должен зависеть от состояния сети. Максимальная мощность реостатного тормоза обеспечивается даже при отказе системы управления. В этом режиме прибор управления тягой и торможением преобразователя управляет процессом через специальный шлейф полного торможения, используя заранее сформированные задаваемые величины. Реостатный тормоз рассчитывается в соответствии с тормозной массой поезда.
Пневматический и реостатный тормоза отвечают требованиям RENFE и TSI в отношении длины тормозного пути и величины замедления при торможении при самых неблагоприятных условиях. Для того чтобы при утрате более 50 % мощности электрического тормоза и/или отказе пневматического тормоза одного вагона уменьшить износ накладок и тормозных дисков остальных вагонов при полном торможении, максимальную скорость поезда ограничивают 300 км/ч. Однако и без такого ограничения скорости торможение в рассмотренной ситуации реализуется надежно.
Три компрессора со сборниками конденсата размещены под двумя промежуточными вагонами (04 и 05) поезда. При отказе одного из компрессоров поезд сможет продолжить движение без ограничений и снижения уровня комфорта в вагонах.
Вагоны поезда AVE S103 опираются на моторные и поддерживающие тележки типа SF 500 AVE. Основные их узлы такие же, как в тележках поезда ICE3, показывающих в эксплуатации высокие ходовые качества. Тележки поезда AVE S103 прошли всесторонние испытания, а также фазу оптимизации и благодаря выполненным доработкам конструкции показали высокую устойчивость движения, плавность хода и низкий уровень динамических сил во всем диапазоне скорости, включая максимальную 350 км/ч.
Концевые и преобразовательные вагоны (01, 08, 03 и 06) имеют по две моторные тележки, а трансформаторные и промежуточные (02, 07, 04 и 05) — по две поддерживающие. Тележки имеют модульную конструкцию. Основные узлы тележек обоих типов идентичны. Несмотря на разные условия согласования их с центрами тяжести отдельных вагонов, обеспечивается взаимозаменяемость в пределах конкретной серии. Это значит, что тележки, например, концевых вагонов могут быть использованы под такими же вагонами других поездов AVE S103.
Рамы тележек образованы двумя продольными сварными балками замкнутого профиля и двумя поперечными. В концевых вагонах рамы оборудованы дополнительной балкой, на которой смонтированы антенны.
Для обеспечения высокой плавности хода в кривых и на прямолинейных участках тележки оборудованы мягкими рессорами в первой ступени подвешивания и пневморессорами с дополнительными воздушными резервуарами во второй. Емкость резервуара для каждой пневморессоры составляет 110 л.
Тяговые двигатели смонтированы в раме тележки. При этом обеспечивается упругость их крепления на кручение и в поперечном направлении. Это значительно увеличивает устойчивость и улучшает динамику движения.
В связи с тем что в Испании подуклонка рельсов составляет 1:20 (в Германии 1:40) и требуется низкая конусность колес, в поезде в соответствии с требованиями европейской совместимости TSI использованы колеса профиля GV 1/40.
В июле 1996 г. была принята инструкция 96/48/EG о совместимости систем в трансъевропейской железнодорожной высокоскоростной сети. Инструкция определяет области совмещения систем, компоненты и параметры, которые должны быть гармонизированы с целью обеспечения совместимости подвижного состава с европейской высокоскоростной сетью. В Испании эта инструкция королевским указом 1191/2000 от 23 июня 2000 г. преобразована в государственный закон, которым необходимо было руководствоваться при разработке поезда AVE S103.
Высокоскоростная сеть в этой инструкции определена как система, состоящая из различных подсистем. Подвижной состав является одной из них. Для каждой из подсистем независимые службы в рамках ЕС должны проводить испытания в соответствии с указанной инструкцией. В Испании такой независимой службой является ADAF (Asociación de Acción Ferroviaria).
Поскольку до декабря 2002 г. инструкция TSI еще не вступила в силу, технические требования к некоторым устройствам и системам с учетом совместимости были установлены совместными усилиями ADAF, RENFE, AVE, GIF и RENFE U.N. Circulación. Таким образом, AVE S103 является первыми в Европе поездом, спроектированными с соблюдением норм TSI и первым поездом новой платформы Velaro, разработанной компанией Siemens TS.
H. Rieger et al. Glasers Annalen, 2002, № 10, S. 428 – 441; материалы компании Siemens Transportation Systems.
| Страница (из 2): | 1 | 2 |
