Высокоскоростной железнодорожный транспорт

 

Рис. 13.91. Первый опытный японский поезд GCT на испытаниях в Центре транспортных технологий в Пуэбло, штат Колорадо, США. 2000 г.

Рис. 13.92. Поезд GCT: тележка типа «А» (вид снизу). Япония. 2008 г.

ных, электротехнических и других компа­ний образовали консорциум «Gauge Chan­ge Train» — GCT («Поезд изменяемой ко­леи»).

Первый опытный поезд GCT, состоящий из трех моторных вагонов (двух концевых и одного промежуточного), был изготовлен в октябре 1998 г. Он имеет габарит обыч­ных вагонов для узкоколейных железных дорог Японии. В 1999—2001 гг. поезд про­шел испытания в США на полигоне в г. Пу­эбло (рис. 13.91), во время которых развил максимальную скорость 246 км/ч. Во вре­мя опытных поездок был осуществлен про­бег более 600 тыс. км, поезд свыше 2 тыс. раз совершил переход через стационарное устройство с одной колеи на другую. Затем до 2006 г. поезд испытывался в Японии на узкоколейных железных дорогах и на ВСМ.

Вагоны поезда оснащены двумя типами тележек: так называемый тип «А» с пря­мым приводом от синхронного двигателя и тип «В» — с асинхронным двигателем и редуктором. В тележках типа «А» внешний ротор синхронного тягового двигателя с возбуждением от постоянных магнитов не­посредственно прикреплен к колесу колес­ной пары, образуя колесно-моторный блок (рис. 13.92, 13.93), а статор, находящийся внутри ротора, насажен на неподвижную

Рис. 13.93. Колесно-моторный блок тележки типа «А» (показано одно колесо): 1 — буксовые подшипники; 2 — колесо; 3 — внешний ротор тягового двигателя, 4 — неподвижная ось ко­лесной пары; 5 — стопорный механизм, фиксиру­ющий положение колеса на оси

 

Рис. 13.94. Колесная пара тележки типа «В» (вид сверху): 1 — стопорный механизм фиксации поло­жения колеса на оси; 2 — буксовый подшипник; 3 — колесо; 4 — подвижная муфта и карданный вал передачи вращающего момента от редуктора к оси; 5 — редуктор; 6 — защитный кожух в виде резиновой гармошки; 7 — ось колесной пары; 8 — тяговый двигатель

 

 

ось колесной пары. На нее с помощью ко­нических подшипников также насажены и колеса (рис. 13.93).

Переход тележки с колеи одной ширины на колею другой ширины осуществляется с помощь устройства, в котором, как в сис­темах Talgo или CAF, происходит разгрузка колесной пары, деблокируются колеса на оси, переводятся в новое положение и бло­кируются в этом положении.

В тележках типа «В» (рис. 13.94) крутя­щий момент от асинхронного двигателя, подвешенного на раме тележки, передает­ся на ось через муфту и карданный вал. Ко­леса насажены на ось, имеющую длинные промежуточные шлицевые втулки, и вра­щаются вместе с ней. Колесные пары напо­минают обычные, но имеют возможность двигаться по шлицам оси и фиксируются в положении, соответствующем ширине той или иной колеи. Переход с колеи одной ши­рины на колею другой осуществляется по такому же устройству, как и для тележки типа «А».

В 2006 г. в Японии был изготовлен и пере­дан на испытания второй опытный поезд такой же конфигурации, как и первый, но с промежуточным вагоном, имеющим уст­ройство для наклона кузова. В 2009 г. на од­ной из ВСМ поезд развил скорость 270 км/ч. Испытания поезда с новыми тележками об­легченной конструкции продолжаются.

Глава 14

Тяговый электропривод высокоскоростного
подвижного состава

 

 

Рис. 14.1. Графическое отображение условий реализации повышенной скорости движения

14.1. Скорость и мощность электрических транспортных средств

Тяговый привод рельсового транспорт­ного средства представляет собой комп­лекс устройств для преобразования пер­вичной энергии в работу по преодолению сопротивления движению.

Преобразовательные и регулирующие ус­тройства привода служат для видоизмене­ния электрической энергии, получаемой тя­говым подвижным составом из контактной сети или от автономного первичного ис­точника энергии. Преобразованный элек­трический ток должен отвечать принято­му типу тягового электродвигателя, соот­ветствующему уровню напряжения, частоте и направлению потока энергии, заданной скорости и силе тяги с целью достижения рациональных тяговых и энергетических характеристик.

На рис. 14.1 показаны графические кри­вые силы тяги Fи скорости vв относитель­ных значениях. С повышением скорости
движения тягового подвижного состава си­ла сцепления F_Kсц колеса с рельсом умень­шается. Если при низкой скорости v коэф­фициент сцепления ц/_сц = 0,3—0,35, то при v = 200—250 км/ч его значение снижается до 0,15 и менее. Сила сопротивления дви­жению И/, зависящая от основного удельно­го сопротивления iv₀и массы поезда т_ц уве­личивается пропорционально степенной за­висимости от скорости vвследствие увели­чения аэродинамического сопротивления, а сила тяги F_Kпри заданной мощности Р тяго­вых двигателей уменьшается обратно про­порционально скорости v.Уравнение дви­жения поезда, представленного в виде со­средоточенной массы т_п, в соответствии со вторым законом Ньютона имеет вид:

где — — ускорение (замедление) движения dt

поезда.

Из этого соотношения следует, что в ре-

жиме установившейся скорости — = 0 dt

F_K= W.Например, для поезда, оснащенно­го двигателями суммарной мощностью Р_} и имеющего сопротивление движению W_v режим равновесного состояния для скоро­сти Vj будет соответствовать точке 1 (см. рис. 14.1).

Рассмотрим увеличение скорости до зна­чения v₂для поезда той же массы. Это воз­можно за счет соответствующего повыше­ния силы тяги до Е_к2 в точке 2, что достига­ется увеличением мощности, реализуемой тяговыми двигателями, до Р₂. Дальней­шее повышение скорости до v₃при сопро­тивлении IVj можно обеспечить при мощ­ности Р₃. Однако равновесного состояния в точке 3 может и не наступить из-за огра­ничения по силе сцепления F_Kсц1 движу­щих колес с рельсами. Обеспечение необхо­димой силы тяги F_k3(в точке 3) возможно при условии, если масса поезда, приходя­щаяся на моторные (движущие) оси т₃, бу­дет увеличена. Это может быть достигну­то за счет увеличения доли моторных осей (например, переход от локомотивного ва­рианта поезда к моторвагонному вариан­ту) при ограничении нагрузки от колесной пары на рельсы или же увеличении нагруз­ки от движущих колес на рельсы. Послед­нее условие при высокой скорости движе­ния, как правило, является неприемлемым из-за отрицательного динамического воз­действия на путь.

Дальнейшее повышение скорости до v₄ может быть получено при снижении силы сопротивления движению до IV₂(точка 4} за счет уменьшения массы поезда и улуч­шения ходовых качеств подвижного соста­ва. Увеличение скорости до v₅(точка 5) при сохранении мощности Р₃ может быть достигнуто уменьшением массы поезда и (или) увеличением числа моторных осей, а при повышенной мощности против Р₃ — за счет увеличения массы, приходящейся на моторные оси.

Таким образом, максимальная скорость на линии скоростного (высокоскоростного) движения непосредственно увязывается с основными техническими параметрами скоростного подвижного состава: общей массой поезда, мощностью тяговых двига­телей; долей моторных осей и их распре­делением по длине поезда (сосредоточе­ние на локомотиве или распределение по моторным вагонам, т.е. сосредоточенный (централизованный) или распределенный тип тягового обеспечения); вместимостью вагонов; сопротивлением движению поез­да, в том числе связанным и с аэродинами­ческими характеристиками, которые бы­ли подробно рассмотрены в п. 13.1. Осо­бенно важен их учет для высокоскорост­ного подвижного состава, поскольку, как известно, сопротивление воздуха движу­щемуся телу возрастает пропорционально квадрату скорости. Так, если при скорости 100 км/ч оно составляет около 35 % обще­го сопротивления движению, то при ско­рости 200 км/ч— уже около 70 %, а при 300 км/ч — свыше 90 %.

Учитывая все вышеизложенное номи­нальную силу тяги Е_кн выбирают, исходя из проведенных расчетов, с некоторым за­пасом по сцеплению (например, точка 2 на рис. 14.1); при заданной силе тяги F_KH= F_k2 тяговая мощность Р_тн двигателя (на ободе колеса) определяется заданной расчетной

---

Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 511; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!