Разработка технологической платформы поезда
Высокоскоростной электропоезд проекта Velaro RUS спроектирован совместно с российскими специалистами и изготовлен немецким концерном Siemens AG на платформе проекта Velaro, за основу которой была взята конструкция высокоскоростного электропоезда ICE3, введенного в эксплуатацию в 1994 г. Конструкционная платформа Velaro использовалась также при создании высокоскоростных поездов для железных дорог Испании и КНР.
| Рис. 16.1. Поезд «Сапсан». 2009 г. |
Для условий России платформа Velaro была существенно доработана, при этом учтены рекомендации российских специалистов, основанные на 20-летнем опыте эксплуатации электропоездов ЭР200 и поездов «Невский экспресс» с электровозами ЧС200, а также опыт испытания поезда «Сокол». Были, в частности:
— проведены конструкционные изменения тележек для ширины колеи 1520 мм и их адаптация к конструктивным особенностям верхнего строения пути российских железных дорог;
— изменена общая конфигурация и др.
Установленный диапазон рабочих температур электропоезда: от -40 до +40 °C — существенно отличается от испанского и китайского вариантов. Он стал значимым фактором, который повлиял на общую конфигурацию и компоновку оборудования и систем, а также выбор комплектующих изделий и некоторых конструкционных материалов. В частности, предусмотрено применение специальных марок стали и материалов, отвечающих требованиям прочности для температурных диапазонов до -40 °C. Это касается и всех конструкционных элементов, установленных снаружи кузова: крепежных деталей, резиновых и пластмассовых прокладок и т.п.
|
|
|
Кроме того, продолжительный период низкой температуры наружного воздуха, обилие снега в условиях российской зимы потребовали более высокого уровня герметизации подвагонного пространства для предотвращения попадания в него снега. Возникла необходимость установки дополнительных кожухов, защитных щитков, дефлекторов-отражателей. С целью уменьшения попадания снега в подвагонное пространство через воздушную систему охлаждения отверстия воздуховодов для забора наружного воздуха выведены на крышу вагонов. При этом сами воздуховоды, проходящие через пассажирские салоны вагонов, выполнены в виде элементов конструкции гардероба для одежды пассажиров. На токоприемниках предусмотрены дополнительные пневматические цилиндры (так называемые «цилиндры короткого хода»), которые обеспечивают повышенное начальное усилие, необходимое для отрыва от рамы токоприемника полоза, находящегося в опущенном состоянии в условиях обледенения.
|
|
|
Внешние очертания головных вагонов электропоезда «Сапсан» отличаются от головных вагонов его прототипа — семейства ICE3, эксплуатируемых на немецких и испанских железных дорогах. Это вызвано несколькими причинами. Так, по действующим в России нормам в кабине машиниста поезда «Сапсан» необходимо было предусмотреть место для машиниста и его помощника, а также возможность управления электропоездом в положении машиниста стоя. В то время как в Германии и Испании в кабине управления оборудовано только одно рабочее место для машиниста, который ведет поезд без помощника (так называемое «управление в одно лицо»). Кроме того, в поездах ICE3 в Германии и Испании пассажиры, находящиеся в первом салоне головного вагона, могут через прозрачную стенку кабины управления наблюдать за дорогой впереди поезда. Исходя из этого, для машиниста не предусмотрена возможность управлять поездом стоя, поскольку в этом положении он будет ухудшать обзор пассажирам. Компромисс между комфортом пассажиров и условиями работы машиниста был решен в пользу пассажиров. Таким образом, верхний уровень лобового окна кабины расположен так, что должный обзор машинистом пути обеспечивается только в положении сидя. Учитывая российские нормативы, была изменена форма носовой части головного вагона и очертания лобового стекла, увеличенного в высоту (рис. 16.2У
|
|
|
При согласовании динамических параметров и прочности экипажной части российского варианта поезда возникли проблемы оценки сопротивления рамы тележки, усталости и несущей способности кузова при действии продольных сил. Это было вызва-
| Место |
| Место |
| инструктора |
| Рис. 16.2. Носовая часть головных вагонов: а — поезд ICE3; б — «Сапсан»; в — план кабины машиниста поезда «Сапсан» с обозначением горизонтальных углов обзора с рабочего места машиниста и помощника; г — расположение рабочих мест в кабине управления; д — пульт управления поездом |
но существенными различиями в нормативных требованиях к показателям оценки прочности в нашей стране и в Германии. В европейских странах показатель оценки прочности определяется расчетным путем, а в России окончательное заключение о соответствии подвижного состава нормативным требованиям дается по результатам комплекса натурных испытаний.
|
|
|
Важной задачей стала разработка профиля поверхности катания колес поезда Velaro Rus, поскольку принятый на российских железных дорогах профиль головки рельсов существенно отличается от европейского. В процессе эксплуатации профиль поверхности катания колес был доработан российскими специалистами. Для определения реально возможных изменений величины так называемой «подуклонки» рельса (наклон рельса внутрь колеи) на линии Санкт-Петербург—Москва проведены соответствующие измерения и оценка виб- ронагруженности элементов пути; выполнены стендовые испытания для определения параметров подуклонки при использовании рельсовых скреплений различных типов.
На железных дорогах России и стран бывшего СССР применяется больший, чем в странах с колеей 1435 мм, габарит подвижного состава, различаются даже методики его расчета. Очевидно, что российский подвижной состав с более широким кузовом предоставляет лучшую возможность для организации внутреннего пространства пассажирских салонов, позволяет создать более комфортные условия для проезда пассажиров.
Сложными задачами при разработке поезда для России явились: обеспечение российских требований к электромагнитной совместимости с устройствами связи и СЦБ, санитарно-гигиенических и противопожарных требований. Таким образом, электропоезда «Сапсан» с технической точки зрения имеют существенные отличия от широко распространенных в Германии электропоездов ICE3 и отличаются от испанского и китайского варианта поездов Velaro.
В рамках работы над проектом было получено 20 патентов, зарегистрировано 4 изобретения, успешно проведена интеграция российских систем обеспечения безопасности (например, КЛУБ-У)[XXXV] в технические решения зарубежного производителя. Основные технические характеристики высокоскоростных электропоездов производства Siemens AG отображены в табл. 16.1.
16.1.2. Композиция состава и внутреннее оснащение вагонов
Конструктивно поезд состоит из 2 тяговых секций, каждая из которых включает 5 вагонов. Состав тягового оборудования каждой секции одинаков. Перестановка вагонов в тяговой секции не допускается. Поезда эксплуатируются в составе из 10 вагонов.
Как уже отмечалось, поезда выпущены в двух вариантах:
В1 — односистемный поезд, предназначен только для линий, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ;
Поезд В2 — двухсистемный, предназначен для линий, электрифицированных как на постоянном токе напряжением 3 кВ, так и на переменном напряжением 25 кВ. Поезда В2 отличаются наличием дополнительного тягового оборудования для эксплуатации на линиях, электрифицированных на переменном токе. Пассажирские салоны вагонов обоих вариантов имеют одинаковое исполнение(вместимость поездов — по 509 человек). На рис. 16.3 и 16.4 показаны схемы формирования односистемного (В1) и двухсистемного (В2) поездов.
Вагоны обозначаются следующим образом.
Первые два или три символа указывают на функциональное назначение вагона:
SR — вагоны с тяговыми преобразователями (моторные);
DR — дроссельные вагоны;
MW — средние вагоны;
TR — вагоны с тяговым трансформатором;
ВАТ — вагоны с аккумуляторной батареей.
Таблица 16.1
Основные технические характеристики высокоскоростных электропоездов
семейства 1СЕ — Velaro
| Параметры | Наименование поезда, страна эксплуатации | |||
| ICE3 | Velaro Е (AVE Class 103, Испания) | Velaro С (CRH3, КНР) | Velaro Rus («Сапсан», Россия) | |
| Начало эксплуатации, год | 2000 | 2007 | 2008 | 2009 |
| Конструкционная скорость, км/ч | 330 | 350 | 350 | 2501 |
| Ширина колеи, мм | 1435 | 1520 | ||
| Род тягового тока | 15 кВ 16 2/3 Гц | 25 кВ 50 Гц | 3 кВ, 3 кВ / 25 кВ 50 Гц | |
| Число вагонов в поезде | 8 | 8 | 8 | 10 |
| Длина поезда, м | 200 | 200 | 200 | 250,3 |
| Ширина кузова, мм | 2950 | 2950 | 3265 | 3257 |
| Стандартная высота пассажирской платформы, мм | 550 | 550 | 600 | 1300 |
| Диапазон рабочих температур, °C | -20...+50 | -20...+50 | -20...+50 | -40...+40 |
| Тяговая мощность на ободе колеса, кВт | 8000 | 8800 | 8800 | 8000 |
| Управление соединенными поездами, число единиц | 2 | 2 | 2 | Поезда первого выпуска (№№ 1—8) — не предусмотрено; второго выпуска (№№ 9—16) — предусмотрено (2 ед.) |
| Число мест | 415 | 404 | 601 | 604 — при выпуске с завода, 509 — в эксплуатации после коррекции планировки салонов |
| Число поездов (начало 2010 г.) | 63 | 16+102 | 60+1002 | 4+43 |
Примечания-. 1 —с возможностью модернизации до 330 км/ч; 2 — поезда разной конфигурации по классности ваго нов; 3 — поезда, рассчитанные на одну и две системы питания.
Отдельная буква посередине обозначения характеризует пассажирский салон:
В — бизнес-класс (1-й класс);
Т — туристический класс (2-й класс);
R — ресторан.
После символов цифрами обозначен номер вагона.
Как видно на рис. 16.3 и 16.4 в поездах В2 средние вагоны № 3 и № 8, заменены на трансформаторные. Трансформаторные вагоны оборудованы токоприемниками переменного тока. Каждый поезд состоит из 4 моторных и 6-ти прицепных вагонов.
16.1.3. 
| а |
| ВАТ R05 |
| SRT04 |
| MWT03 |
| DRTO2 |
| SRB01 |
| Рис. 16.3. Схема формирования односистемного поезда В1 (а, б) |
| ВАТ R 05 |
| SR Т 07 |
| ВАТ Т 06 |
| ПГ1 |
| Рис. 16.4. Схема формирования двухсистемного поезда В2 (а, б) |
| Рис. 16.5. Поперечное сечение пассажирского салона вагона поезда «Сапсан» |
Поезд «Сапсан» предназначен для перевозки пассажиров на местах для сидения в вагонах с салонами первого, бизнес и эко- ном-класса (рис. 16.5,16.6). В салонах первого класса кресла размещены по схеме 1 + 2 (кресло — проход — 2 кресла), в бизнес и эконом-классе — по схеме 2 + 2. В вагоне № 6 места 61 и 62 предназначены для инвалидов-колясочников: здесь имеются специальные напольные приспособления для быстрого и надежного крепления инвалидной коляски, место № 62 может использовать инвалид по зрению в сопровождении собаки-поводыря. В проеме входных дверей вагона № 6 для въезда коляски может устанавливаться переносная складная рампа, которая постоянно находится в шкафу у входа в вагон № 5.
| а |
| б |
| Рис. 16.6. Интерьер пассажирского салона вагона поезда «Сапсан»: а — бизнес-класс: б — эконом-класс |
В пассажирском салоне каждого вагона имеются климатические установки, позволяющие поддерживать нужную температуру, влажность, приток наружного и удаление вытяжного воздуха, ультрафиолетовую стерилизацию. Управление установками производится с пульта, находящегося в служебном купе вагона № 5 или из кабины машиниста.
В систему внутреннего освещения входит основное для вагона, местное — лампы для чтения и аварийное. Управление осветительным оборудованием осуществляется начальником поезда из служебного купе или кабины машиниста.
В каждом вагоне потолочное табло в ходе всей поездки информирует о маршруте следования, номере вагона, температуре наружного воздуха, текущей скорости движения (рис. 16.7).
| Рис. 16.7. Информационное табло в пассажирском салоне (показывает номер поезда — 153, температуру наружного воздуха на трассе Санкт- Петербург—Москва (утро одного из дней зимы 2010/2011 г.) |
В поезде имеется аудиовидеосистема, позволяющая пассажиру через индивидуальный пульт управления, встроенный в сиденье, подключить стереонаушники с возможностью выбора программы вещания и регулирования громкости звука. Видеоизображение для пассажиров выводится на потолочные мониторы, звуковое сопровождение подается через один из аудиоканалов на индивидуальные наушники каждого пассажира, таким образом, просмотр видеопрограмм не создает неудобств другим пассажирам. Над каждым креслом установлена кнопка вызова персонала поезда.
Имеющаяся система видеонаблюдения позволяет начальнику поезда наблюдать за ситуацией в вагонах и оперативно реагировать на случаи возгорания, вандализма, хулиганства и т.п.
Внутри головных вагонов № 1 и № 10 в шкафах расположены поездные радиостанции, для которых на крышах этих вагонов установлено по три радиоантенны с разными характеристиками. Устройства радиосвязи на поезде «Сапсан» позволяют передавать диагностическую информацию в центр ремонта.
На пульте управления (см. рис. 16.2, д) машинист по манометру следит за давлением в тормозной системе, блок индикации КДУБ-У показывает допускаемую и фактическую скорости движения, локомотивная сигнализация информирует о количестве впередилежащих свободных блок- участков, показаниях напольных светофоров, расстоянии до мест ограничения скорости движения. С помощью наружных видеокамер машинист на экране, расположенном на пульте в кабине управления, может наблюдать за обстановкой на перроне.
Электропоезда «Сапсан» оснащены также необходимым аварийным оборудованием и устройствами.
Экипажная часть, тележки
Конструкция тележек высокоскоростного поезда «Сапсан» (международное обозначение SF-520) выполнена исходя из требований стандарта плавности хода поезда и обеспечения комфорта для пассажиров.
Тележки электропоезда «Сапсан» разработаны и изготовлены на заводе в г. Грац (Австрия), являющимся крупнейшим в Европе производителем многих видов тележек для подвижного состава различных типов. На рис. 16.8 изображены (моторная и немоторная) тележки электропоезда ICE3, на базе которого был разработан электропоезд Velaro RUS «Сапсан». На рис. 16.9 приведен чертеж общего вида в плане и показаны основные детали моторной тележки SF-520 электропоезда «Сапсан», на рис. 16.10— немоторной тележки прицепного вагона.
Основные технические характеристики
тележки SF-520
Максимальная эксплуатационная
скорость................................................................. 300 км/ч
База........................................................................ 2600 мм
Ширина колеи (российская колея)...................... 1520 мм
Диаметр колеса
нового/с износом................................................... 920/840. мм
Минимальный радиус кривой
в составе / отдельном вагоне............................ 250/150 м
Максимальная нагрузка
от колесной пары на рельсы.......................................... 19... тс
Масса со шкворнем тележки
и поперечной балкой.................................. около 11,193 т
Высота опоры кузова вагона............................... 1109 мм
Вторичное устройство передачи
продольного усилия ......................................... шкворень
Подвешивание тягового
двигателя......................................................... опорно-рамное
с поперечным подрессориванием
Привод (расположение)............................................. на оси
Тормоз............................................................... механический
(пневматический) и электродинамический (генераторный) Дисковый тормоз на колесном центре
(моторная тележка) на оси (поддерживающая тележка) Суппорт тормозного механизма на тележке с одним
пружинным аккумулятором Генераторный режим тяговый двигатель
Конструктивно моторные и немоторные тележки вагонов поезда «Сапсан» (SF-520) максимально унифицированы. Различие между тележками состоит только в наличии компонентов тягового привода. Тяговые характеристики поезда приведены в табл. 16.2.
Рис. 16.8. Тележки вагонов электропоезда ICE: а — моторная; б — немоторная (поддерживающая): 1 — рама тележки; 2 — буксовый балансир (рычаг); 3 — букса; 4 — цилиндрическая пружина первичной ступени подвешивания; 5 — гидравлический гаситель колебаний первичной ступени подвешивания; 6 — путеочиститель первой оси первой тележки; 7 — колесная пара; 8 — тормозной диск на колесе моторной тележки; 9 — тяговый электродвигатель; 10 — пневматическая рессора; 11 — тормозная балка поддерживающей тележки; 12 — тормозной диск на оси поддерживающей тележки; 13 — башмак магниторельсового тормоза поддерживающей тележки
Рис. 16.9. Моторная тележка SF-520 ЭВС «Сапсан» (показана без траверсы): 1 — рама тележки;
2 — колесная пара; 3 — корпус тягового редуктора; 4 — зубчатая муфта; 5 — тяговый электродвигатель; 6 — гидравлический гаситель колебаний виляния тележки; 7 — пневматическая рессора;
8 — кулак торсиона поперечной устойчивости кузова; 9 — торсион поперечной устойчивости кузова; 10 — клещевой механизм фрикционного тормоза; 11 — гидравлический гаситель поперечных колебаний; 12 — ось колесной пары; 13 — путеочиститель первой оси первой тележки
Рис. 16.10. Немоторная тележка прицепного вагона поезда «Сапсан»: 1 — рама тележки; 2 — колесная пара; 3 — тормозной диск на оси колесной пары; 4 — ось колесной пары; 5 — клещевой механизм тормоза; 6 — кулак торсиона; 7 — торсион поперечной устойчивости кузова; 8 — траверсы; 9 — пневматическая рессора; 10 — буксовый балансир (рычаг); И — гидравлический гаситель колебаний виляния; 12 — датчик вращения колесной пары; 13 — седло шкворня (лемнискатного механизма)
| 16.2. Электропоезд «Аллегро» 16.2.1. Общие сведения об электропоезде Электропоезд Sm6 «Аллегро» (рис. 16.11) является одной из последних модификаций скоростных поездов серии ETR600. Их производство было начато в 2008 г. При создании поезда «Аллегро» в качестве базовой была взята модель поезда Pendolino Sm3, эксплуатируемая на железных дорогах Финляндии. Поезд «Аллегро» состоит из двух секций, одна из которых имеет три вагона, другая — четыре, в каждой из них есть концевой вагон с кабиной управления. Поезда «Аллегро» можно эксплуатировать в сдвоенном варианте — два состава с управлением по системе многих единиц. Основные отличия от поездов Sm3, эксплуатируемых на железных дорогах Финляндии: |
| — система двойного питания (напряжение 25 кВ переменного тока 50 Гц и 3 кВ постоянного тока); —тяговая и вспомогательная аппаратура с водяным охлаждением, с увеличенной мощностью тяговой единицы и улучшенным дублированием (два тяговых преобразователя на тяговую единицу); — внешнее аварийное соединение на напряжение 3 кВ. В табл. 16.3 приведены основные характеристики поездов «Аллегро» и «Сапсан». 16.2.2. Композиция состава, оснащение вагонов Скоростной поезд «Аллегро» состоит из 7 вагонов, из которых один (№ 1) имеет салон первого класса, с расположением пассажирских кресел по схеме 2 + 1, пять вагонов с салонами экономического класса (расположение сидений по схеме 2 + 2), в вагоне № 3 находится бистро с обеденным залом на 39 |
Таблица 16.2
Компоновка вагонов поезда «Сапсан»*
| № Вагона | Класс | Описание |
| 1 и 10 | 1 — первый 10 — эконом | В головной части вагона расположено пассажирское отделение с 4 местами первого класса: в общем салоне — 19 мест первого класса; 10-й вагон — 52 места эконом-класса |
| 2 и 9 | 2 — бизнес 9 — эконом | 2-й вагон — 52 места бизнес-класса, два стандартных санузла; 9-й вагон — 64 места эконом-класса, два стандартных санузла |
| 3 и 8 | Эконом | В обоих вагонах по 66 мест эконом-класса, по два стандартных санузла |
| 4 и 7 | Эконом | В обоих вагонах но 64 места эконом-класса, по два стандартных санузла |
| 5 | Бистро | 40 мест в обеденном зале, кухня, бар, служебное купе для начальника поезда и персонала, обеспечивающего безопасность |
| 6 | Эконом | 58 мест эконом-класса, 2 места для инвалидов-колясочников, два санузла: один — универсальный стандартный санузел, второй для инвалидов (в нем установлен специальный стол для пеленания детей) |
Общее число мест в поезде — 509 (плюс 40 мест в вагоне-бистро).
Примечания. В процессе эксплуатации составы не разворачиваются, сохраняя направление вагона № 1 на Санкт- Петербург, а вагона № 10 — на Москву.
В вагоне № 6 расположено место кассира, продающего железнодорожные билеты.
* После модернизации в 2013 г.
Таблица 16.3
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 931; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!