Общие сведения На магистральных железных дорогах СССР получили распространение две системы электрической тяги: постоянного тока напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ при частоте 50 Гц. Соответственно системам тяги и подвижной состав электрических железных дорог подразделяют на электропоезда постоянного тока (ЭР1, ЭР2, ЭР22, ЭР200) и переменного тока (ЭР9П, ЭР25).
Электропоезда формируют из моторных вагонов (М), оборудованных тяговыми электродвигателями, и прицепных вагонов (П), не имеющих тягового привода. Сцеп из моторного и одного или двух прицепных вагонов, способный к автономной эксплуатации, называют секцией. Поезда в зависимости от назначения и условий эксплуатации составляют из различного количества вагонов. По концам поезда устанавливают головные вагоны — прицепные (Пг) или моторные (Мг) — с кабинами управления.
Соотношение моторных и прицепных вагонов в поезде определяет удельную мощность и сцепной вес, которые позволяют реализовать ту или иную силу тяги и ускорение поезда в период пуска. Исследованиями и опытом эксплуатации установлено, что ускорение разгона, реализуемое при пуске, для двухвагонных секций (М + П) составляет 0,55—0,8 м/с2, трехвагонных (П + М + П) равно 0,35—0,45 м/с2, а для поездов, состоящих только из моторных вагонов, 1,0—1,3 м/с2. Реализация повышенных ускорений особенно важна в пригородном сообщении, где расстояния между остановочными пунктами невелики, а скорость сообщения должна быть высокой. Поэтому строившиеся ранее мотор-вагонные секции (П тЬ М + П) типа С? были заменены более совершенными десятивагонными электропоездами ЭР1 (1957 г.), а затем ЭР2 (1962 г.) и ЭР9П (1964 г.), имеющими схему М + П (Пг).
Для пригородных линий с особо интенсивными пассажиропотоками создан электропоезд постоянного тока ЭР22 с вагонами длиной 24,5 м, имеющими по три двери с каждой стороны вагона (взамен вагонов ЭР2 и ЭР1 длиной 19,6 м с двумя дверями). Электропоезд ЭР22 формируют из восьми вагонов по схеме (Мг + + П + П + Мг) + (Мг + П + П + Мг). Допускается также эксплуатация этих поездов в составе из четырех и двенадцати вагонов. Последующие модификации этого электропоезда (ЭР22М и ЭР22В) отличаются от электропоезда ЭР22 установкой более совершенного тягового электрооборудования, часть которого перенесена с моторного вагона на прицепной, и тяговых двигателей с низко лежащей характеристикой и достаточной коммутационной устойчивостью. Кроме того, эти поезда отличаются от ЭР22 внешним видом, планировкой передней части головного вагона, а также наличием на вагонах ЭР22М комбинированного выхода — на высокие и низкие платформы.
В связи с организацией на направлении Москва—Ленинград высокоскоростного движения РВЗ был построен опытный образец электропоезда ЭР200 междугороднего сообщения с конструкционной скоростью 200 км/ч. Электропоезд ЭР200 имеет 12 моторных и два головных — прицепных вагона. Вагоны поезда облегченной конструкции с кузовами из алюминиевых сплавов оборудованы тележками новой конструкции с пневматическим рессорным подвешиванием, дисковым и электромагнитным рельсовым тормозами.
По техническим требованиям и габаритам железных дорог НРБ строят электропоезда ЭР25 для пригородного и междугороднего сообщения на железнодорожных линиях с шириной колеи 1435 мм. Электропоезд ЭР25 разработан с использованием хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации элементов конструкции и оборудования электропоезда ЭР9П и состоит из двух моторных— головных и двух прицепных вагонов увеличенной длины (25 м).
Рис. 129. Электропоезд ЭР2
В последние годы на Прибалтийской ж. д. партия электропоездов ЭР2 переоборудована для безреостатного тиристорно-импульсного регулирования тяговых двигателей в режиме пуска по электрической схеме, предложенной специалистами Рижского филиала ВНИИВ. Эти поезда получили условное обозначение ЭР2И. Их испытания показали, что применение безреостатного пуска экономит 8—11% электроэнергии, расходуемой на пуск, или 2—3% электроэнергии, расходуемой на расчетном трехкилометровом перегоне. С учетом опыта эксплуатации поездов ЭР2И готовятся к промышленному производству новые электропоезда ЭР12 с импульсным безреостатным пуском и ЭРЗО с системой тиристорно-импульсного регулирования процессов пуска и электрического торможения.
На отдельных примыкающих к электрифицированным линиям участках Прибалтийской ж. д. с небольшими пассажиропотоками эксплуатируются опытные контактно-аккумуляторные электропоезда, пока не получившие заметного распространения.
Электропоезд ЭР2. Общий вид электропоезда (модель 62-61) показан на рис. 129. Поезд состоит из пяти моторных, двух головных и трех прицепных вагонов. Головные вагоны имеют унифицированную переднюю часть современной формы, на лобовой стене которой в нижней зоне расположены головка автосцепки, путеочиститель и фары, а в верхней — прожектор и сигнальные фонари. Конструкция вагонов допускает выход пассажиров на высокие и низкие платформы, а также их переход из вагона в вагон вдоль всего поезда.
Рис. 130. Поперечные сечения кузова вагонов электропоезда ЭР2:
а — сечение по оконному проему в средней части кузова; б — сеченне по дверному проему в консольной части кузова; 1 — боковая продольная балка; 2 — подоконный лист; 3 — усиливающий гофр; 4 — накладной гофр; 5 — стойка; 6 — межоконный лист; 7 — надоконный лист; 8 — карниз крыши; 9 — дуга крыши; 10 — обшивка крыши; 11 — верхняя обвязка; 12 — усиливающий профиль; 13 — стойка двери; 14 — армнровка входных ступенек; 15 — шкворневая балка; 16 — хребтовая балка консоли рамы; 17 — лист пола; 18 — поперечная балка
Кузова вагонов Кузова металлические сварные несущей конструкции из углеродистой стали. Широко использованы штампованные и гнутые профили. Рама кузова состоит из боковых, поперечных, шкворневых и буферных балок. По центру консольной части рамы, соединяющей буферный брус со шкворневой балкой, расположена хребтовая балка переменного сечения. Рама покрыта гофрированным листом толщиной 1,8 мм, образующим металлический пол вагона, который одновременно является несущим элементом конструкции. В полу предусмотрены специальные люки для осмотра тяговых двигателей и желоба, в которые укладывают монтажные провода силовых цепей и цепей управления. Боковые и торцовые стены кузова представляют собой каркас, обшитый стальным гофрированным листом толщиной 2,5 и 2 мм. Крыша состоит из штампованных дуг 2-образного сечения и гофрированных листов обшивки толщиной 1,5 мм. Поперечные сечения кузова вагонов электропоезда ЭР2 приведены на рис. 130.
Каждый вагон имеет с обеих сторон по две двухстворчатые входные двери, ширина проемов которых 1180 мм. Створки дверей изготовлены из алюминиевых сплавов. Двери открываются и закрываются автоматически из кабины управления. Для этого над каждой дверью расположено по два пневматических цилиндра. В головном вагоне предусмотрены также створчатые двери для входа в служебный тамбур.
Внутреннее оборудование Боковые стены, пол и потолок вагонов имеют деревянную обрешетку, пакеты теплоизоляции и обшивку. В качестве тепло- и звукоизоляционного материала применены противошумная паста и мипора в пакетах или пенопласт ПСБ-С. Внутри вагона стены обшиты слоистым пластиком, наклеенным на древесноволокнистую плиту. Пол выполнен из столярных плит и покрыт линолеумом. Потолок вагона обшит окрашенными твердыми древесноволокнистыми плитами. На рис. 131 показана планировка вагонов электропоезда ЭР2. Вагоны имеют общий салон 1 для пассажиров и два тамбура 2, а головной вагон — дополнительно служебный тамбур 3, кабину управления 4 и туалет 5. Планировка прицепного вагона отличается от моторного лишь наличием туалета.
В салонах установлены полумягкие или жесткие двусторонние диваны со спинками, рассчитанные на шесть пассажиров. В оконных простенках укреплены вешалки для одежды, над окнами имеются багажные полки. По центру потолка вдоль пассажирского салона расположен вентиляционный канал, а слева и справа от канала над диванами — светильники искусственного освещения салона. Пассажирский салон отделен от тамбуров перегородками, в которых установлены раздвижные двухстворчатые двери. Для безопасного перехода из вагона в вагон в торцовых стенах предусмотрена поворотная дверь, а между вагонами — переходные площадки.
Окна. В пассажирских салонах окна двойные со съемной внутренней рамой. Верхняя часть летней рамы подъемная.
Кабина управления Кабина оборудована мягкими поворотными креслами с регулируемыми спинками для машиниста и его помощника. На задней стене дополнительно укреплено откидное полумягкое сиденье. Широкие лобовые окна снабжены пневматическими стеклоочистителями и противосолнечными щитками. Для окон применены безосколочные стекла. Имеется пленочный электрообогрев стекол. Боковые окна задвижные. Пульт машиниста оборудован всеми необходимыми аппаратами управления и сигнализации. Есть радиовещательная установка для передачи информации пассажирам. Для радиотелефонной связи поездной бригады с диспетчером и бригадами других поездов предусмотрена радиостанция ЖРЗМ, антенна которой расположена на крыше.
Вентиляция и отопление. Салон вагонов имеет два вентиляционных агрегата, установленных в чердачных помещениях тамбуров, калориферы и электропечи, расположенные в салоне под диванами. Наружный воздух через жалюзи и фильтры засасывается вентиляторами в чердачное помещение и нагнетается в потолочный распределительный канал пассажирского салона. Через отверстия в канале воздух равномерно поступает по всей длине салона, а из него выходит в тамбуры через вентиляционные решетки в нижних частях створок дверей, откуда через дефлекторы и решетки во входных дверях выбрасывается наружу. Система вентиляции имеет три режима: летний и два зимних. При летнем режиме заслонки вентиляторов открыты, а рециркуляционные люки закрыты, а при зимних — наоборот. При летнем режиме в вагон поступает только наружный воздух, а при зимних — частично (примерно 40—50%) рециркуляционный. Производительность вентиляционной системы при летнем режиме 6000 м3/ч, при первом зимнем 2500 м3/ч и при втором зимнем 1500 м3/ч. Для подогрева вентиляционного воздуха в зимний и переходный периоды года в начале вентиляционного канала установлены электрокалориферы. Электропечи отопления соединены в четыре параллельные группы по пять печей последовательно. Общая мощность печей 12,8 кВт. Вентиляционно-отопительная система в холодное время года обеспечивает температуру в пассажирском салоне 11—15° С.
Вентиляция кабины управления приточная, принудительная; отопление воздушное с подогревом воздуха электрокалорифером.
В кабине установлены терморегуляторы, которые автоматически поддерживают температуру воздуха внутри кабины равной 16— 20° С.
Освещение. Лампы накаливания получают питание от сети постоянного тока напряжением 50 В. Светильники в салоне вагонов расположены на потолке в два ряда по центру диванов и обеспечивают для сидящих пассажиров освещенность, равную 90— 100 лк на расстоянии 0,8 м от пола. Кроме основного освещения, предусмотрено дежурное освещение салона, тамбуров, ходовых частей и внутренних помещений камер и шкафов с электрооборудованием.
Электрическое оборудование Электропоезд имеет тяговые электродвигатели, вспомогательные машины, коммутационно-ре-гулирующие и управляющие электрические аппараты и контрольно-измерительные приборы. На тележках каждого моторного вагона установлено по четыре тяговых электродвигателя, соединенных в две параллельные группы по два двигателя последовательно. Система подвески двигателя — опорно-рамная. Приводом к оси колесной пары служит эластичная муфта и одноступенчатый редуктор с передаточным отношением 3,17. Электродвигатель к раме тележки прикреплен консольно за два выступа станины болтами и специальными клиньями. Электродвигатели получают питание от контактного провода через токоприемник ТЛ-13У, оборудованный полозом с угольными вставками, или ТЛ-14М с медными накладками.
Тяговый электродвигатель УРТ-110Б представляет собой четырехполюсную электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением, самовентилируемую. Номинальное напряжение на коллекторе 1500 В, мощность часового режима при нормальном поле (50%) составляет 200 кВт, а при усиленном поле (100%) равна 180 кВт. Скорость вращения якоря при часовом режиме и нормальном поле 1145 об/мин, а при усиленном поле 850 об/мин. Максимальная скорость вращения якоря 2080 об/мин. Ток часового режима при нормальном поле равен 146 А, при усиленном поле 132 А. Масса двигателя 2150 кг.
Пуск тяговых электродвигателей — реостатный. Скорость регулируют переключением двигателей с последовательного соединения на параллельное и двухступенчатым (на каждом соединении) ослаблением поля обмоток возбуждения двигателя при помощи активного и индуктивного сопротивлений. Основными аппаратами автоматического переключения силовых цепей (рис. 132) и изменения режимов работы тяговых двигателей являются контроллер силовой пневматический КСП-1А-1 и индивидуальные (линейные) контакторы ПК-350В-1 (на схеме М) и ПК-306Т-1 (на схеме ЛК1-2, П1, П2, Ш1, Ш2). Контроллер имеет 18 позиций: восемь реостатных и три безреостатных последовательного соединения; четыре реостатных и три безреостатных параллельного соединения с различным возбуждением тяговых двигателей.
Пусковая диаграмма моторного вагона, т. е. зависимость тока тяговых двигателей от скорости движения поезда на различных позициях контроллера, приведена на рис. 133. На диаграмме выделены кривые автоматического пуска с нормальным и пониженным ускорением, а также автоматические характеристики маневровой М и четырех ходовых ступеней регулирования скорости. Для изменения направления движения поезда применяют реверсивный переключатель ПР-320А.
Управление тяговыми двигателями — групповое, косвенное по системе многих единиц; его осуществляют из кабины управления головного вагона. Для дистанционного автоматического управления поездом применен контроллер машиниста КМР-2А-3, имеющий главный и реверсивный кулачковые валы и соответственно рукоятки. Контроллер оборудован устройством безопасности, которое автоматически включает пневматический тормоз, если машинист снимает руку с главной рукоятки.
Источниками электроэнергии низкого напряжения (50 В) служат делитель напряжения ДК-604В и аккумуляторная батарея, установленные на каждом головном и прицепном вагонах. Электроэнергию низкого напряжения используют для питания цепей управления и сигнализации, освещения, обогрева стекол кабины управления, а также питания двигателей вентиляторов, вспомогательного компрессора и для других целей.
Общую защиту силовых цепей от коротких замыканий и перегрузок выполняет быстродействующий выключатель БВП-105А-1. Для переключения силовой цепи используют главный разъединитель ГР-1Б, соединяющий силовую цепь с токоприемником или заземляющий ее. Вспомогательные высоковольтные и низковольт
ные цепи и аппараты защищены автоматическими выключателями, плавкими и быстродействующими предохранителями, а также различного рода ограничительными реле. Для защиты от атмосферных перенапряжений установлен разрядник РМВУ-3,3, а от радио-помех — фильтры.
Тормозное оборудование и тележки. Вагоны поезда оборудованы колодочным тормозом с пневматическим и электропневматическим управлением и ручным приводом. Для питания сжатым воздухом тормоза и пневматических приборов на каждом головном и прицепном вагонах установлен электровоздушный компрессор ЭК7Б производительностью0,62 м3/мин при частоте вращения 560 об/мин. Засасываемый компрессором воздух очищается в фильтре, а нагнетаемый — в маслоотделителе. Компрессор нагнетает в главные резервуары воздух до давления 8 кгс/см2, после чего автоматически останавливается и вновь возобновляет работу при снижении давления в главных резервуарах до 6,5 кгс/см2. Электропневматическое и пневматическое управление тормозом осуществляет краном машинист из кабины управления. На головных и прицепных вагонах применена типовая расположенная под вагонами тормозная рычажная передача; на моторных вагонах тормозная рычажная передача расположена на раме тележки.
Тележка моторного вагона — двухосная безчелюстная с двойным рессорным подвешиванием (см. гл. III). Тележка прицепного
Рис. 133. Пусковая диаграмма:
1 — 18 — номера позиций; 1—4— положения рукоятки контроллера машиниста (ослабление поля дано в % номинального поля)
вагона — двухосная бесчелюстная (КВЗ-ЦНИИ). Передняя тележка головного вагона дополнительно оборудована приборами локомотивной сигнализации и приводом регистрирующего скоростемера.
Сцепные устройства Вагоны электропоезда оборудованы автоматической сцепкой СА-3 с поглощающим аппаратом Р-2П. Высоковольтные и низковольтные цепи между вагонами соединены специальными междувагонными соединениями. Тормозная н напорная пневматические магистрали соединены типовыми соединительными рукавами.
Электропоезда ЭР22М и ЭР22В. Электропоезда постоянного тока ЭР22М (модель 62-219) и ЭР22В (модель 62-274) предназначены для пригородных перевозок пассажиров в зонах с особо интенсивными пассажиропотоками. Оба поезда максимально унифицированы и имеют в своем составе по две четырехвагонные секции, каждая из которых состоит из двух моторных вагонов с кабинами управления (Мг) и двух прицепных (П). Вагоны электропоезда ЭР22М допускают выход пассажиров на высокие и низкие платформы, а электропоезда ЭР22В — только на высокие платформы. Электропоезд ЭР22В отличается от ЭР22М улучшенной формой лобовой части головного вагона, конструкцией тележек и некоторыми другими усовершенствованиями.
Кузов и внутреннее оборудование. Кузова вагонов (длиной 24,5 м) — цельнометаллические сварные несущей конструкции выполнены из углеродистой стали. Рама кузова не имеет хребтовой балки. Стены, потолок и пол имеют тепло- и звукоизоляцию. Внутри вагона стены обшиты древесноволокнистой плитой и облицованы слоистым пластиком. В каждой боковой стене вагона предусмотрено по три входных задвижных двери, а в концевых стенах — двери для перехода из вагона в вагон вдоль поезда. Конструкция дверей, привод для их открывания и закрывания и система управления дверями такие же, как у вагонов электропоезда ЭР2. На рис. 134 показаны планировки моторного и прицепного вагонов. В их салонах полумягкие шестиместные двусторонние диваны установлены вдоль стен в 2 ряда с центральным проходом. Над окнами по длине салона подвешены багажные полки. Окна пассажирских салонов имеют двойные стекла и оконные рамы из алюминиевых сплавов и оборудованы специальными подъемными механизмами, позволяющими поднимать их верхние части (форточки) в любое положение. Пассажирские салоны отделены от тамбуров перегородками, в которых установлены двухстворчатые раздвижные двери. Перегородки среднего тамбура в верхней части застеклены.
Кабина управления имеет пульт управления и мягкие поворотные кресла для машиниста и его помощника. В кабине расположены контроллер, кран машиниста, регистрирующий скоростемер, аппарат внутренней телефонной связи, радиотрансляционная установка и радиостанция ЖР-ЗМ. Лобовые окна кабины, имеющие прямые безосколочные стекла с пленочным электрообогревом, оборудованы стеклоочистителями. Боковые окна кабины — задвижные.
Рис. 134. Планировка вагонов электропоезда ЭР22:
а — моторного; б — прицепного
Вентиляционная система — принудительная, непрерывного действия, с подогревом (в зимнее время) подаваемого в салон воздуха. В каждом конце вагона в чердачном помещении над тамбуром расположена вентиляционная установка. Воздух в пассажирские салоны поступает по каналу в потолке вдоль всего салона через отверстия в нижней части канала. В обоих концах вагона в начале канала установлены электрокалориферы мощностью 12,4 кВт каждый. Предусмотрено три режима работы вентиляционной системы: летний, переходный и зимний. При летнем режиме работают оба вентилятора каждой вентиляционной установки, обеспечивая подачу в пассажирские салоны вагона не менее 9000 м3/ч свежего воздуха. При переходном режиме в каждом конце вагона работает один вентилятор, подавая в салоны около 6000 м3/ч воздуха. При температуре воздуха ниже 8° С включается калорифер. При зимнем режиме работают только вентиляторы, имеющие на всасывающем патрубке заслонки. Подача свежего воздуха в вагон составляет 1500—2200 м3/ч. Воздух подогревается электрокалориферами до 12° С. Отапливаются вагоны электропечами ПЭТ-1УЗ.
Вентиляция кабины управления принудительная; воздуха зимой поступает 60 м3/ч,а летом 200 м3/ч. Отопление воздушное, калориферное. Освещение вагонов лампами накаливания (~220 В).
Электрическое оборудование Каждый моторный вагон имеет тяговый привод от четырех электродвигателей, соединенных последовательно и получающих питание от контактного провода через установленный на крыше токоприемник. Подвеска двигателей опорно-рамная; приводом к оси колесной пары служит одноступенчатый редуктор и упругая муфта. Тяговый электродвигатель 1ДТ.003 — четырехполюсный, самовентилируемый с последовательным возбуждением и петлевой обмоткой якоря. Двигатель допускает глубокое ослабление поля, что позволяет обеспечить эффективное рекуперативное торможение при скоростях 130— 52 км/ч. Основные технические характеристики двигателя 1ДТ.003 следующие: напряжение на коллекторе 750 В; мощность при часовом режиме (ослабление поля 23%) 240 кВт, при длительном (ослабление поля 50%) 180 кВт; частота вращения якоря при часовом режиме 880 об/мин, при длительном 1225 об/мин; масса двигателя 2250 кг.
Электрическая схема силовых цепей моторного вагона приведена на рис. 135. Пускотормозные сопротивления ПТС переключаются при помощи силового контроллера РК; дальнейшее регулирование скорости достигается ступенчатым ослаблением поля возбуждения электродвигателей. Контроллер силовой КС.009 имеет 18 позиций: 1—14 — ступени реостатного пуска; 15—18 — ступени шунтирования поля. Контроллер оборудован силовыми и блокировочными контакторами. Тяговыми двигателями управляют при помощи контроллера машиниста 1КУ.019, главная рукоятка которого имеет 11 фиксированных позиций. Кнопка главной рукоятки оборудована механизмом электрической блокировки безопасности.
Силовые цепи и цепи управления переключают с тягового режима на тормозной и обратно реверсивно-тормозными переключателями, которые служат также для реверсирования тяговых двигателей. Электрическая схема допускает автоматический пуск с нормальным или пониженным ускорением. Электронный комплекс реле ускорения, буксования, напряжения и др. стабильно поддерживает заданные токи уставки. Система плавного сброса тяги и электрического торможения (антивспышка) обеспечивает надежную работу коллекторов тяговых двигателей и силовых контакторов. Предусмотрена также защита тяговых двигателей от перегрузок и коротких замыканий.
Питание цепей вспомогательного оборудования осуществлено трехфазным переменным током напряжением 220 В, частотой 50 Гц), цепей управления — напряжением ПО В, цепей электропневма-тического тормоза и автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) — постоянным током напряжением 50 В. Для этого установлены двухмашинный преобразователь ПЭ-5Д и аккумуляторная батарея.
Тормозное оборудование и тележки. Электропоезд оборудован системой электрического рекуперативно-реостатного торможения, а также колодочным тормозом с электропневматическим или пневматическим управлением и ручным приводом. Принципиальная пневматическая схема тормозного и вспомогательного оборудования аналогична схеме вагонов ЭР2. Для питания сжатым воздухом тормозных приборов применены электровоздушный компрессор ЭК7В с асинхронным двигателем 548А. У моторного и прицепного вагонов тормозные цилиндры и тормозная рычажная передача расположены на тележках.
Рис. 136. Электропоезд ЭР200
Кузова опираются на двухосные безчелюстные с двойным рессорным подвешиванием тележки через боковые скользуны, расположенные на надрессорном брусе.
Электропоезд ЭР200. Электропоезд постоянного тока ЭР200 (модель 62-110) предназначен для скоростных перевозок пассажиров на железнодорожных магистралях, подготовленных для регулярной эксплуатации поездов со скоростями движения до 200 км/ч. Электропоезд (рис. 136) состоит из 12 промежуточных моторных и двух головных (прицепных) вагонов. Моторные вагоны отличаются установленным на них электрооборудованием; их делят на вагоны с токоприемником (Мт) и без него (М). Вагоны с каждой стороны имеют по две поворотные входные двери, которые блокируются в закрытом положении машинистом из кабины управления. Выход из вагонов возможен только на высокие платформы.
Кузов и внутреннее оборудование. Кузова вагонов — цельнометаллические сварные несущей конструкции выполнены из алюминиевых сплавов. Для уменьшения давления на стекла боковых окон при встрече поездов, рационального использования пространства внутри вагона и снижения веса тары вагонов боковые стены кузова наклонены внутрь. Кабина управления головного вагона несколько сдвинута назад для придания лобовой части необходимой формы и обеспечения большей безопасности локомотивной бригады. На всех вагонах предусмотрены фальшборты, закрывающие расположенное под вагонами оборудование; промежутки между вагонами перекрыты специальным шатром.
Вагоны имеют общий салон 1 (рис. 137) для пассажиров и по два тамбура 2. В салонах в 2 ряда установлены двухместные мягкие поворотные кресла. Широкие (1200 мм) окна салонов обеспечивают хороший обзор. Над окнами по длине салона подвешены багажные полки. В каждом головном вагоне предусмотрен бар-буфет 7, который имеет 14 мест. Люминесцентное освещение пассажирских салонов в виде двух непрерывных световых полос обеспечивает освещенность 200—250 лк на расстоянии 0,8 м от пола.
Установка кондиционирования воздуха в каждом вагоне обеспечивает холодопроизводительность 25 000 ккал/ч и может поддерживать внутри вагона температуру 22—24° С при температуре наружного воздуха до 32° С. В каждом вагоне предусмотрено два туалетных помещения 3, оборудованных системой сбора отходов в специальные баки, расположенные под вагонами. Кроме того, каждый вагон имеет помещения 4 — для проводника и 6 — для размещения электрического оборудования. Головной вагон имеет кабину управления 5.
Вагоны поезда радиофицированы, а в пассажирских салонах установлены электронные табло, показывающие время и скорость движения поезда. Имеется телефонная связь со всеми вагонами, а также радиотелефонная связь машиниста с диспетчером.
Электрическое и тормозное оборудование. Каждые два моторных вагона образуют секцию с общим комплектом пускорегулирующей аппаратуры. Тяговые двигатели обоих вагонов междува-гопными соединениями включены в общую силовую цепь с питанием от одного токоприемника. Это позволило уменьшить габаритные размеры и вес электрооборудования и обеспечить возможность работы данного вагона при повреждении оборудования в соседнем (в таком случае соответствующие переключения выполняются автоматически). Все моторные вагоны имеют по четыре тяговых двигателя с приводом на каждую ось. Мощность тягового двигателя 215 кВт, подвеска независимая опорно-рамная. Тяговые двигатели 1 ДТ.001 имеют высокую перегрузочную способность как в тяговом, так и в тормозном режимах.
На электропоезде применена система регулирования процессов пуска и электрического торможения при помощи тиристорного регулятора. Тормозные сопротивления имеют принудительное воздушное охлаждение. Силовая высоковольтная аппаратура расположена под вагоном в специальных металлических камерах со съемными крышками, а на крыше размещены только токоприемники и фильтры. В поезде из 14 вагонов установлено шесть токоприемников, соединенных параллельно и рассчитанных так, чтобы общий пусковой ток, равный 4500—5000 А, можно было снимать тремя токоприемниками.
Рис. 137. Планировка вагонов электропоезда ЭР200: а — головного; б — моторного
Система «Автомашинист», получающая информацию о скорости поезда и пройденном пути от осевого датчика головного вагона, обеспечивает поддержание заданной скорости с погрешностью ±5 км/ч, автоматическое включение тяговых двигателей при необходимости перехода на более высокую скорость движения и включение тормозных устройств при приближении к участку с ограничением скорости. Систему автоматического управления машинист включает нажатием специальной кнопки.
Электропоезд имеет три совместно действующих тормоза: электродинамический (реостатный); дисковый электропневматический; электромагнитный рельсовый. При регулировочных торможениях для снижения скорости используют электрический реостатный тормоз. Все оси электропоезда, кроме первой оси передней тележки головного вагона, оборудованы дисковыми тормозами и устройством для очистки круга катания колес с целью увеличения их сцепления с рельсами. Дисковый тормоз предназначен для служебного торможения совместно с электрическим реостатным. Оба тормоза обеспечивают тормозной путь не более 2100 м при начальной скорости торможения 200 км/ч. Электромагнитный рельсовый тормоз включают в действие только при экстренном торможении электропоезда с высоких скоростей движения в сочетании с дисковыми и реостатными тормозами. Тормозной путь при этом снижается до 1600 м. Электромагнитный рельсовый тормоз срабатывает также при срыве стоп-крана в любом вагоне поезда и при включении автостопа.
Электропоезд оборудован системой автоматической локомотивной сигнализации, электронным скоростемером и высокочувствительными быстродействующими электронными противоюзньши устройствами.
Тележки. Двухосные бесчелюстные тележки имеют двухступенчатое рессорное подвешивание. На моторной тележке установлено два тяговых двигателя. Подвеска двигателей опорно-рамная. Крутящий момент от двигателя к оси колесной пары передается через редуктор и эластичную резинокордную муфту. Передаточное отношение редуктора 2,35. Для обнаружения греющихся подшипников буксы оборудованы устройствами автоматического дистанционного контроля их температуры.
Электропоезд ЭР9П. Электропоезд переменного тока ЭР9П (модель 62-101) состоит из пяти моторных, трех прицепных и двух головных вагонов. Конструкция вагонов допускает выход пассажиров на высокие и низкие платформы и переход из вагона в вагон вдоль всего поезда.
Механическое оборудование Кузова вагонов — цельнометаллические сварные несущей конструкции. Основные элементы конструкции кузовов унифицированы с элементами кузовов вагонов электропоезда ЭР2. Различаются лишь элементы, предназначенные для размещения и установки специфического для электропоезда переменного тока электрического оборудования. Так, в раме моторного вагона установлены более мощные поперечные балки для подвески тягового трансформатора, выпрямительной установки и сглаживающего реактора. На крыше вагона и на торцовой стене предусмотрены места для крепления воздушного выключателя, высоковольтного ввода и т. п. Внутреннее оборудование и планировка вагонов в основном такие же, как у вагонов электропоезда ЭР2.
Вентиляционная система вагонов состоит из двух вентиляционных агрегатов, установленных в чердачном помещении над тамбуром в одном конце вагона. В каждый вентиляционный агрегат входит центробежный вентилятор и асинхронный электродвигатель. Для забора наружного воздуха на крыше с наружной стороны имеются жалюзи, а с внутренней установлены фильтры для очистки засасываемого воздуха. В пассажирский салон воздух поступает с одного конца вагона вдоль всего салона по каналу в потолке через отверстия в нижней части канала. В начале канала установлен электрокалорифер для подогрева подаваемого наружного воздуха в зимнее время. Предусмотрено три режима работы вентиляционной системы: летний, при температуре наружного воздуха выше 18° С; первый зимний — при 18—20° С и второй зимний — при температуре ниже —20° С. Переключение вентиляционных агрегатов на работу в летнем или в первом зимнем режиме происходит автоматически в зависимости от температуры воздуха в пассажирском салоне. Второй зимний режим включают вручную из кабины управления. Вентиляционно-отопительная система кабины управления и отопление пассажирских салонов такие же, как у вагонов электропоезда ЭР2.
Электрическое оборудование На каждом моторном вагоне установлено по четыре тяговых электродвигателя постоянного тока, соединенных в две параллельные группы по два двигателя последовательно. Двигатели получают питание от контактной сети через токоприемник Л-13У01 (или Л-14М01) и преобразовательный агрегат, состоящий из силового трансформатора, выпрямительной установки и сглаживающего реактора.
Токоприемник, расположенный на крыше моторного вагона, соединен с первичной (сетевой) обмоткой силового трансформатора, установленного под кузовом вагона, высоковольтным кабельным вводом. Этот ввод состоит из двух концевых муфт, одножильного высоковольтного кабеля и защитного трансформатора тока.
Силовой трансформатор ОЦР-1000/25 однофазный масляный. Он служит для понижения напряжения контактной сети (25 кВ) до величины, необходимой по условиям работы тяговых двигателей и вспомогательных устройств, и предназначен для открытой установки под кузовом вагона. Сетевая (номинальная) мощность трансформатора 965 кВ • А, масса —3100 кг. Трансформатор имеет четыре обмотки: одну сетевую (первичную), выполненную на номинальное напряжение 25 кВ при частоте 50 Гц, и три вторичных (тяговую, отопительную и вспомогательную) для питания соответственно выпрямительной установки, цепей электрического отопления и вспомогательного оборудования). Охлаждается трансформатор принудительной циркуляцией масла через охладитель, выполненный в виде радиатора и обдуваемый воздухом.
Выпрямительная установка УВГТ-3 предназначена для преобразования переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в постоянный (пульсирующий) для питания тяговых двигателей моторного вагона. Выпрямительная установка комплектуется лавинными вентилями с охладителями из алюминиевого сплава. Электрическая схема выпрямительной установки представляет собой однофазный выпрямительный мост с расщепленными концами двух плеч. Выпрямительная установка смонтирована в пыленепроницаемой камере, которая для доступа в нее имеет две съемные крышки. Охлаждение выпрямительной установки принудительное воздушное. Оно совмещено с охлаждением сглаживающего реактора и масла силового трансформатора. Номинальная мощность установки 990 кВт, масса 400 кг. Защиту выпрямительной установки от токов короткого замыкания и перегрузок, а также от кругового огня, возникающего на коллекторе тяговых двигателей, обеспечивает специальная аппаратура.
Сглаживающий реактор СР-800 представляет собой катушку индуктивности и предназначен для уменьшения пульсаций выпрямленного тока, поступающего от выпрямительной установки к тяговым электродвигателям. Реактор рассчитан на длительный ток, равный 400 А; переменная составляющая тока равна 85 А. Масса реактора 966 кг.
Тяговый двигатель РТ-51Д четырехполюсный самовентилируе-мый. Он имеет последовательное возбуждение и рассчитан на работу от выпрямительной установки при двухполупериодном выпрямлении и коэффициенте пульсации тока, равном 35%. По конструкции тяговый двигатель РТ-51Д аналогичен двигателю УРТ-110Б и отличается лишь тем, что его дополнительные и главные полюса одинаковые. Изоляция двигателя РТ-51Д выполнена на рабочее напряжение 2,2 кВ. Поэтому при одинаковой мощности его масса и габаритные размеры меньше, чем тягового двигателя УРТ-110Б, изоляция которого рассчитана на 3,3 кВ. Мощность часового режима двигателя РТ-51Д при нормальном поле равна 200 кВт, а при усиленном 180 кВт. Масса двигателя 2000 кг.
Частоту вращения якоря тягового двигателя регулируют, изменяя величину подводимого напряжения последовательным подключением секций вторичной (тяговой) обмотки силового трансформатора. Для этого обмотка силового трансформатора разделена на восемь секций, соединенных последовательно, и имеет девять выводов (0—8, рис. 138). Средняя точка вторичной обмотки (вывод О) заземлена через реле заземления РЗ и соответствующее сопротивление (0-Р17). Всего предусмотрено 19 ступеней частоты вращения якоря тягового двигателя. На последних ступенях (17— 19) регулирования достигают ослаблением поля тяговых двигателей Д1—Д4 при шунтировании обмоток возбуждения активным сопротивлением (Р4—Р6… Р7—Р11). Основным аппаратом автоматического управления является контроллер силовой пневматический 1 КС-006. Контроллер имеет 16 силовых контакторов (1—12, Ш1—Ш4), а также 11 контакторов цепей управления.
Рис. 138. Электрическая схема силовых цепей моторного вагона электропоезда ЭР9П:
Т — токоприемник; ШП — шины параллельной работы токоприемников; РОВ — реле отключения ВВ; ТТ1—ТТ4 — трансформаторы тока; А — амперметр; В К1 — В К4 — выпрямители; СР — реактор сглаживающий; — счетчик электроэнергии; РПО, РНВЦ, PH — реле; КРС, КО, КТ. контакторы; ПК-1— ПК-9 — зажимы блока отключения ВВ
Включение тяговых двигателей выполнено линейными электро-пневматическими контакторами ПК-306Ф (на схеме ЛК1) и ПК-306Т (ЛК2). Реверсирование тяговых двигателей осуществлено переключателем ПР-320Б-1 (В1—В4, Н1—Н4), изменяющим направление тока в обмотках возбуждения двигателей. В цепь тяговых двигателей Д1—Д2 включена обмотка реле ускорения РУ, а в цепи обеих групп двигателей — реле перегрузки РП1, РП2 и дифференциальное реле БДР. К средним точкам двух групп двигателей подключено реле буксования РБ с резисторами Р14—Р15.
Поездом управляют по системе многих единиц из кабины управления головного вагона при помощи контроллера машиниста 1 КУ.023, который имеет главный и реверсивный кулачковые валы и соответственно главную и реверсивную рукоятки, механически сблокированные. Кроме того, цепь управления имеет блокировку безопасности, которая замыкается при нажатии ладонью машиниста специальной кнопки, расположенной на главной рукоятке. При освобождении кнопки включается экстренный пневматический тормоз.
Питание цепей управления и подзаряд аккумуляторных батарей осуществляются стабилизированным выпрямленным напряжением ПО В от вторичной (вспомогательной) обмотки силового трансформатора через стабилизатор напряжения, кремниевый вентиль и сглаживающий дроссель. Для питания вспомогательных трехфазных электродвигателей (электрокомпрессора, вентиляторов и др.) установлен расщепитель фаз РФ-1Д5, который преобразует однофазный ток 220 В в трехфазный. От вторичной обмотки силового трансформатора напряжением 600 В получают питание электропечи ЭП и электрокалориферы ЭК системы отопления вагонов. Аккумуляторная батарея емкостью 55 А • ч служит резервным источником питания цепей управления.
Для общей защиты силовой цепи от перегрузок и коротких замыканий, а также для оперативных и аварийных отключений служит воздушный выключатель (на схеме В В). Он отключает цепь при подаче импульса тока на отключающую катушку или прекращении питания удерживающей катушки в результате размыкания соответствующих блокировок. Защитную роль при аварийных режимах в электрических цепях выполняет заземление ЗТ. Для защиты электрооборудования от атмосферных перенапряжений применяют вентильные разрядники с нелинейным сопротивлением РВС, а от коммутационных — разрядники с магнитным гасителем РВ. Подавление радиопомех выполняют конденсаторы К50-3 (на схеме С2, СЗ, С4) и фильтр индуктивный ФС-ЗБ (на схеме ДП). Вспомогательные цепи и оборудование защищены также автомата ческим выключателем А-3134 (на схеме ВА), плавкими предохранителями П5—П23 и различного рода ограничительными реле.
Тормозное оборудование и тележки. Электропоезд оборудован колодочным тормозом с пневматическим, электропневматическим управлением и ручным приводом. Принципиальная пневматическая схема тормозного оборудования аналогична схемам вагонов электропоезда ЭР2. Для питания сжатым воздухом тормозных приборов применен электровоздушный компрессор ЭК7В производительностью 0,58 м3/мин. На головных и прицепных вагонах установлена типовая тормозная рычажная передача, расположенная под вагоном подобно передаче вагонов локомотивной тяги. Тормозные цилиндры и рычажная передача на моторном вагоне расположены только на тележках.
Тележки моторного вагона двухосные челюстные; они унифицированы с тележками моторного вагона электропоезда ЭР2. Различаются лишь параметры рессорного подвешивания и передаточные отношения тормозной рычажной передачи в связи с большей массой вагона электропоезда ЭР9П. На прицепных вагонах установлены тележки КВЗ-ЦНИИ (см. гл. III).
Сцепные устройства Автосцепные приборы и устройства для соединения электрических цепей и пневматических трубопроводов аналогичны устройствам вагонов электропоезда ЭР2.
Электропоезд ЭР25. Для перевозки пассажиров на электрифицированных участках железных дорог колеи 1435 мм (с напряжением в контактной сети 25 кВ переменного тока частотой 50 Гц) предназначен электропоезд ЭР25 (модель 62-209). Он формируется из двух секций, каждая из которых состоит из двух вагонов: моторного с кабиной управления и прицепного.
Таблица 23
|
Характеристики |
ЭР2 (ЭР9П) |
Электр ЭР22М, ЭР22В |
эпоезд ЭР201 |
ЭР25 |
|
Скорость конструкционная, км/ч………… Количество мест ДЛЯ сидения в вагоне: |
130 |
130 |
200 |
130 |
|
моторном…….. |
по |
112 |
64 |
70 |
|
головном (прицепном).. |
84 (108) |
84 (108) |
24 |
80 |
|
Количество мест в одном ряду |
3 + 3 |
3 + 3 |
2 + 2 |
2 + 2 |
|
Количество дверей….. |
2 |
3 |
2 |
2 |
|
Ширина дверей, мм….. Вес тары вагона, тс: |
980 |
980 |
790 |
750 |
|
моторного…….. |
54,6 (60) |
65 |
57,0 |
59,9 |
|
головного…….. |
40 (38,3) |
— |
48,5 |
— |
|
прицепного……. |
39 (37) |
47,5 |
— |
51,7 |
|
Длина кузова, м…… |
19,6 |
24,5 |
26,0 |
25,09 |
|
Ширина вагона, мм….. Высота вагона от головки рель- |
3480 |
3480 |
3080 |
2810 |
|
са, мм……….. Количество тяговых двигателей |
4268 |
4265 |
4100 |
3893 |
|
моторного вагона….. Мощность тягового двигателя, |
4 |
4 |
4 |
4 |
|
кВт……….. |
200 |
240 |
215 |
210 |
|
Ускорение в период пуска, м/с2 Замедление при торможении, |
0,6 |
0,7 |
0,32 |
0,5 |
|
м/с2……….. |
0,8 |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
|
Габарит (ГОСТ 9238—73)… |
Т |
Т |
1-Т |
Габарит железных дорог НРБ |
Основные технические характеристики отечественных электропоездов приведены в табл. 23.
⇐Основные требования к самоходным вагонам | Вагоны | Вагоны дизель-поездов⇒