Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
 Состояние и перспективы развития электроподвижного состава


 Состояние и перспективы развития электроподвижного состава

   В Новочеркасске прошла очередная международная конференция
   Транспортные затраты в значительной мере определяются техническими и эксплуатационными параметрами тягового подвижного состава. Как улучшить тяговые и энергетические характеристики разрабатываемых локомотивов, повысить их долговечность, надежность, безопасность, экологичность? Эти вопросы обсуждались на IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава», прошедшей недавно в Новочеркасске. Ее организаторами были Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»), ОАО «Производственно-финансовая группа "Росвагонмаш"» и ОАО «Научно-производственное объединение "НЭВЗ"». В конференции приняли участие более 300 научных работников и специалистов из 59 организаций, представляющих железные дороги, горно-обогатительные комбинаты, промышленные предприятия, использующие железнодорожный транспорт в качестве технологического, а также создающие и изготовляющие тяговый подвижной состав и комплектующее оборудование. В Новочеркасск прибыли представители научных организаций и фирм-разработчиков из России, ФРГ, Японии, Швейцарии, Канады, Украины, Белоруссии, Эстонии, Латвии, Грузии. На пленарном заседании и во время работы пяти секций конференции было заслушано 109 докладов.
   В этом и последующих номерах журнала редакция публикует подборку материалов прошедшей конференции.

1. НОВЫЙ ТИПАЖ ОТКРЫВАЕТ ДВЕРИ ИНВЕСТИЦИЯМ

   Одним из основных докладчиков на пленарном заседании конференции был руководитель Департамента локомотивного хозяйства МПС С.А. Кобзев Он охарактеризовал работу железнодорожного транспорта в период, прошедший после 111 Международной конференции по подвижному составу, отметив существенное увеличение объемов грузо- и пассажироперевозок, сделал прогноз потребности Российских железных дорог в тяговом подвижном составе на ближайшую перспективу С.А. Кобзев особо подчеркнул, что параметры разрабатываемого тягового подвижного состава должны соответствовать требованиям нового типажа (о нем подробно рассказано в журналах «Локомотив» № 7, 8, 2003 г.).

   Выступившие работники научных учреждений и промышленных предприятий отметили важность утверждения нового типажа, целесообразность, прогрессивность и перспективность изложенных в типаже требований. Так, представляется научно обоснованным применение на всех перспективных электровозах асинхронного тягового привода. Столь же обоснованно и выделение группы скоростных пассажирских электровозов, рассчитанных на максимальную скорость 200 км/ч.

   Важно, что наконец-то решен долголетний спор о типе силового тягового привода грузовых электровозов: при максимальных скоростях до 120 км/ч должен применяться привод I класса с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей. Утверждение типажа открывает заказчикам и предприятиям, разрабатывающим и выпускающим тяговый подвижной состав, возможность уверенно инвестировать в создание и подготовку производства новой продукции.

   Начальник Департамента новой техники ОАО «ПФГ "Росвагонмаш"» С.А. Судаков подчеркнул, что отсутствие однозначных решений по ряду научно-технических вопросов в последнее десятилетие, в том числе и по типу перспективного тягового привода привело к неоправданному многотемью работ выполняемых творческими организациями и промышленными предприятиями, и распылению средств, выделяемых на создание новой техники.

   Представители зарубежных железных дорог и организаций-разработчиков рассказали о состоянии транспорта в своих странах и задачах которые необходимо решить для дальнейшего совершенствования его работы. В частности, главный инженер Главного управления локомотивного хозяйства железных дорог Украины («Укрзализныци») С.Г. Грищенко сообщил, что дороги страны ощущают недостаток в пассажирских электровозах, в связи с чем вынуждены водить поезда массой 750— 1000 т восьмиосными грузовыми электровозами.

   Это увеличивает себестоимость перевозок за счет повышенных затрат на энергоресурсы, обслуживание и ремонт. Поэтому украинские специалисты намерены, наряду с заказом новых пассажирских электровозов, при капитальных ремонтах модернизировать секции электровоза ВЛ80Т в четырехосные пассажирские локомотивы

   Представители фирм «Сименс», «Хитачи», «Бомбардье Транспортейшн» ознакомили коллег с новыми разработками силовых полупроводниковых приборов большой единичной мощности, статических преобразователей и систем управления для подвижного состава переменного и постоянного тока.

   Большое количество докладов было посвящено работам специалистов ОАО «ВЭлНИИ» и «НПО "НЭВЗ"». Выступившие на пленарном заседании генеральные директоры НЭВЗа А.Л. Носков и ВЭлНИИ Л.Н. Сорин сообщили, что усилия коллективов этих организаций были направлены на то, чтобы обеспечить текущие потребности железных дорог России в новом электроподвижном составе. На НЭВЗе и ремонтных заводах МПС расширяют модернизацию ранее выпущенных локомотивов с повышением их эксплуатационных качеств и возможностей. Создается электроподвижной состав следующего, четвертого поколения, в том числе для промышленных предприятий и открытых горных разработок.

   Для магистральных дорог серийно выпускается пассажирский шестиосный электровоз переменного тока ЭП1 с коллекторными тяговыми двигателями и максимальной скоростью 140 км/ч. Локомотив имеет плавное регулирование силы тяги, рекуперативное торможение, двухступенчатое регулирование частоты вращения вентиляторов микропроцессорную систему управления. На дорогах страны уже работает около 80 таких электровозов.

   Разработан проект модернизации электровозов ВЛ80Т. Он позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет применения плавного регулирования напряжения на коллекторах тяговых двигателей вместо ступенчатого, рекуперативного торможения вместо реостатного, автоматического регулирования количества воздуха, охлаждающего силовое оборудование и др. Модернизацию по предложенному проекту выполняет электровозоремонтный завод в г Улан-Удэ.

   Реализован и другой вариант модернизации электровоза ВЛ80Т, который позволяет использовать его для вождения пассажирских поездов и электропоездов по «пуш-пульной» схеме (тягач-толкач). Это удобно в тех случаях, когда пригородный пассажиропоток сравнительно небольшой или значительно меняется в зависимости от времени года, дня недели и нецелесообразно иметь отдельное депо для электропоездов или содержать большой постоянный их парк Первые электровозы, модернизированные по этой схеме на НЭВЗе, эксплуатируются на Дальневосточной дороге.

   Завершаются испытания опытного электровоза ЭП10 на два рода тока и электропоезда переменного тока ЭНЗ с асинхронным тяговым приводом. В ближайшее время начнется их пробная эксплуатация Опыт, полученный при создании этих типов электроподвижного состава используется в настоящее время при разработке электровозов ЭП2 и ЭПЗ. Выполнены технические проекты этих локомотивов. При получении заказа до конца 2003 г. их опытные образцы могут быть изготовлены в начале 2005 г.

   На обоих электровозах применят тяговые двигатели НТА-1200 с локомотива ЭП10 и статические преобразователи частоты и числа фаз на lGBT-транзисторах. Охлаждение статических преобразователей будет воздушным

   В дни, когда проходила конференция, состоялась презентация нового тягового агрегата переменного тока 10 кВ, 50 Гц для открытых горных разработок типа НП1. Агрегат состоит из четырехосной электровозной секции (секции управления) с одной центральной кабиной и двух обмоторенных думпкаров.
   Сцепная масса агрегата — 372 т,
   мощность расчетного режима — 7600 кВт,
   сила тяги — 107 тс,
   скорость — 25 км/ч (максимальная — 65 км/ч).
   Тяговые двигатели — коллекторные пульсирующего тока,
   регулирование напряжения на двигателях — плавное,
   система управления — автоматическая, микропроцессорная со встроенной системой диагностики.
Агрегат способен работать при уклоне выездной траншеи 60%.

   Участники конференции имели возможность ознакомиться с результатами разработки четырехосного электровоза постоянного тока 1,5 кВ типа НПМ2 для Магнитогорского металлургического комбината. Электровоз оснащен асинхронными тяговыми двигателями. Они питаются от автономного инвертора напряжения, выполненного на IGBT-транзисторах. Монтаж электровоза НПМ2 завершается Его эксплуатационная проверка начнется в текущем году

   Многие участники конференции высказывали мнение, что создание нового тягового подвижного состава или разработку проектов его модернизации не следует поручать организациям, не имеющим опыта в этой области. Это приводит к бесполезной трате больших средств и потере времени. Специфические условия эксплуатации оборудования на железных дорогах и вытекающие отсюда особые требования могут учесть только те коллективы, которые длительное время накапливали комплексный опыт создания новых типов подвижного состава, имеют высококвалифицированный в данной области научный персонал, конструкторов и технологов. Кроме того, необходимо располагать соответствующей лабораторно-экспериментапьной базой, обладать сложившейся культурой производства железнодорожного подвижного состава, организации его гарантийного и послегарантийного обслуживания

   Конференция отметила, что развивающиеся деловые контакты между научными школами, производственными коллективами и специалистами, эксплуатирующими подвижной состав, способствуют выработке единых взглядов на имеющиеся проблемы и перспективы развития отрасли.

   Участники конференции считают приоритетными следующие направления научных исследований и проектно-конструкторских разработок в области рельсового транспорта:
   - создание и освоение производства тех типов подвижного состава, в которых Россия и страны СНГ испытывают острый дефицит — пассажирские, грузовые и универсальные магистральные электровозы постоянного и переменного тока, тепловозы, моторвагонный подвижной состав, промышленные электровозы с перспективными типами тягового привода;
   - повышение технического уровня и сокращение сроков разработок новых локомотивов за счет применения новых технологий, в том числе САПР, САПР ТП, АСИ, внедрения современных достижений науки и техники, тесного сотрудничества отечественных и зарубежных фирм, имеющих конкретные достижения в этой области

   При создании нового подвижного состава должны быть учтены следующие принципы:
   - применение асинхронного тягового привода;
   - подвешивание силового привода для новых электровозов:
      грузовых — I класса,
      пассажирских — II или III,
      скоростных пассажирских — III класса,
   - использование безремонтных конструкций возможно большего числа узлов;
   - снижение затрат на обслуживание новых электровозов за счет совершенствования конструкции, технологии изготовления и повышения качества;
   - сокращение энергозатрат на единицу полезной работы.
Очень важно выполнение на локомотивах современных требований — санитарно-гигиенических безопасности движения, пожаробезопасности, экологии. Локомотивы должны быть оборудованы системой пожаротушения с сигнализацией о возникновении пожара, эффективным электрическим тормозом, в том числе аварийным при отказах устройств энергоснабжения, с автоматическим ограничителем тормозных сил.

   Конференция рекомендовала
   - чтобы сохранить единое железнодорожное пространство стран СНГ, обеспечить максимально возможную унификацию тягового подвижного состава, эксплуатируемого на национальных железных дорогах, создать условия для совместного или кооперативного его производства, необходимо разработать единые типажи на вновь создаваемые магистральные электровозы и тепловозы, электропоезда и тяговые агрегаты,
   - новый подвижной состав для магистральных железных дорог, горнодобывающих отраслей промышленности и промышленных предприятий России создавать в соответствии с Государственными программами, привлекая к такой работе специализированные организации, обладающие практическим опытом в этой области
   - при разработке новых типов электроподвижного состава максимально возможно использовать материалы и комплектующие изделия, выпускаемые отечественной промышленностью или промышленностью стран СНГ; О выполнять как первоочередные работы по: + применению асинхронного тягового привода на электроподвижном составе постоянного и переменного тока и тепловозах нового поколения
   - исследованию индукторного привода и определению сферы его целесообразного применения;
   - созданию и производству современных и перспективных полупроводниковых приборов с системами управления, защиты и охлаждения;
   - внедрению статических полупроводниковых преобразователей для силовых и вспомогательных цепей с улучшенными характеристиками и применением воздушного охлаждения;
   - развитию автоматизированных систем управления, диагностики и безопасности движения на базе микропроцессоров;
   - созданию надежных конструкций силовых передач III класса для скоростных пассажирских электровозов;
   - совершенствованию коллекторного тягового привода с применением его как на новом ЭПС, так и для совершенствования выпущенного;
   - внедрению экономичных систем вентиляции и освоению выпуска унифицированного ряда вспомогательного частотно-регулируемого электропривода с бесколлекторными двигателями и статическими преобразователями для электровозов и тепловозов;
   - созданию экономичных топливных систем и повышению межремонтных сроков службы тепловозных дизелей;
   - совершенствованию комплектующих изделий, в первую очередь, силовых трансформаторов, полупроводниковых приборов, конденсаторов;
   - расширению области применения новых систем электрической изоляции и обмоточных проводов классов нагре-востойкости Н и G;
   - созданию вакуумной коммутационной аппаратуры для рельсового транспорта переменного и постоянного тока;
   - выпуску новых типов ограничителей перенапряжений для ЭПС постоянного и переменного тока;

   С целью дальнейшего совершенствования ЭПС:
   - исследовать причины и разработать мероприятия по снижению подреза гребней бандажей колесных пар;
   - изучить и сравнить системы воздушного и жидкостного охлаждения силовых полупроводниковых преобразователей;
   - разработать микропроцессорную систему управления тяговыми и вспомогательными преобразователями, блочно унифицированную и функционально интегрированную в комплексную бортовую систему управления;
   - выработать меры, обеспечивающие электромагнитную совместимость подвижного состава, имеющего статические силовые полупроводниковые преобразователи, с системами железнодорожной связи, устройствами безопасности и управления движением;
   - определить экономически обоснованные объемы модернизации локомотивов при капитальных ремонтах с продлением срока службы;
   - исследовать взаимодействие токоприемников с контактным приводом при скоростях до 200 км/ч и различных вариантах подвески контактной сети;
   - разработать методику определения тяговых свойств электровозов и тепловозов с асинхронными тяговыми двигателями;
   - оценить возможность и целесообразность создания грузовых и пассажирских электровозов и тепловозов с унифицированными узлами;
   - провести исследования с целью определения возможности и целесообразности увеличения сроков службы до 45 лет для электровозов и 40 — для тепловозов
   - создать государственные и отраслевые стандарты, правила, нормы и технические требования на локомотивы с бесколлекторным тяговым приводом и применяемое на них электрооборудование;
   - внедрить на грузовых электровозах и тепловозах моторно-осевые подшипники качения, обеспечивающие надежную работу до заводского ремонта;
   - определить возможность и целесообразность применения спутниковых технологий в системах защиты и регулирования на тяговом подвижном составе;
   - считать снижение массы, объема электрического оборудования и металлоемкости узлов механической части важнейшим условием создания ЭПС с бесколлекторным приводом повышенной мощности;
   - для сокращения сроков разработки, испытаний и доводочных работ при создании нового подвижного хгстава шире использовать компьютерное моделирование отдельных систем ЭПС и всей электромеханической системы локомотивов в целом, переоснастить имеющиеся испытательные центры и лаборатории современным испытательным и измерительным оборудованием;
   - обеспечить создание и внедрение в организациях-разработчиках подвижного состава САПР, САПР ТП, АСИ;
   - существенно повысить экологические и эргономические качества электровозов и тепловозов;
   - предприятиям и организациям, выпускающим тяговый подвижной состав и комплектующее оборудование, внедрить мероприятия, обеспечивающие универсальность производства по отношению к типам выпускаемой продукции, сокращение сроков подготовки к выпуску новой продукции, повышение ее качества и надежности;
   - расширять сотрудничество творческих и производственных организаций и предприятии разных стран при создании нового подвижного состава;
   - высшим учебным заведениям, колледжам, техникумам вести целенаправленную подготовку специалистов по разработке, производству и эксплуатации электроподвижного состава, в том числе нового поколения.

   Принято решение провести очередную международную конференцию в Новочеркасске в 2006 г.

   Канд. техн. наук Л.Н. СОРИН,
 генеральный директор ОАО «ВЭлНИИ»


2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТЯГА И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

   Диапазон тем, рассмотренных на заседаниях секции -Электрическая тяга и преобразователи», был довольно широк: от узкоспециальных вопросов до проблем использования в качестве альтернативного источника питания ЭПС солнечной энергии и атмосферных генераторов. Рассмотрим более подробно содержание выступлений участников секции.

   В докладе В.Д. Тулупова, Ю.А. Кирюхина, А.С. Назарова, Ю.А. Карпова, А.П. Марченко и М.В. Переваловой приведены основные результаты эксплуатации в течение пяти лет электропоезда ЭР2Т-7166 с энергосберегающей системой тягового электропривода. Авторы отметили, что резкое, недостижимое при любых альтернативных технических решениях улучшение его энергетических показателей достигнуто при минимальном изменении схем силовых цепей и цепей управления серийных поездов, с использованием практически только штатного электрооборудования.

   Полученные данные свидетельствуют о возможности массовой модернизации эксплуатируемого моторвагонного подвижного состава по отработанной системе и ее использовании на вновь выпускаемых поездах.

   Выступление В.Д. Тулупова и Ю.А. Кирюхина было посвящено технико-экономическим преимуществам энергосберегающей системы тягового электропривода на базе сплотки. Они отметили, что массовое внедрение подобной системы позволит в кратчайшие сроки получить наивысший результат при минимальных затратах, практически без изменения технологии производства и условий эксплуатации поездов.

   Поэтому, по мнению докладчиков, было ошибочным включение в типаж подвижного состава электропоездов с компенсированными высоковольтными тяговыми машинами, с меньшим к.п.д. и существенно более напряженными режимами работы коллекторно-щеточного аппарата. Их использование вместо поездов с предлагаемой системой энергосбережения на базе сплотки приведет к ухудшению всех эксплуатационных показателей.

   Затронув тему повышения эффективности рекуперативного торможения электропоездов за счет увеличения допустимого напряжения на коллекторах тяговых машин, В.Д. Тулупов и Д.В. Минаев сообщили, что его рост до 4 и 4,2 кВ позволяет возвращать больше энергии на 17 и 22 %. Объективных препятствий к повышению напряжения нет. Система электроснабжения допускает и большую его величину. Существующие нормативы ограничения были установлены, когда на ЭПС с рекуперацией использовали тяговые двигатели с низкой коммутационной стойкостью и несовершенные инерционные устройства регулирования их токов возбуждения.

   На эксплуатируемых и выпускаемых сегодня электропоездах с рекуперативным торможением используют быстродействующие системы регулирования токов возбуждения. Более совершенные двигатели благодаря снижению напряжения коммутации при последовательном соединении четырех якорей обладают большим запасом коммутационной стойкости.

   Свои доклады В.В. Брикет. Н.А. Вологин. Б.З. Дробкин, A.C. Корнев С.С. Чернов и А.Я. Якушев посвятили новым комплектам электрооборудования, выпускаемым ОАО «Электросила» с 2000 г., для электропоездов с улучшенными тягово-энергетическими характеристиками.

   Сейчас они установлены на 40 составах. В конце 2002 г. во ВНИИЖТе проведены тягово-энергетические испытания опытной злектросекции ЭД4Э, изготовленной в ОАО «Деми-ховский машиностроительный завод» с новым комплектом электрооборудования. В настоящее время 10-вагонный электропоезд ЭД4Э находится в опытной эксплуатации.

   Д.А. Донской и В.В. Литовченко рассказали о компенсаторе реактивной мощности для электровозов переменного тока. Они указали на целесообразность применения данных устройств непосредственно на подвижном составе. Чтобы обеспечить высокие значения коэффициента мощности локомотива во всем диапазоне нагрузок, авторы предлагают использовать регулируемый компенсатор, величина реактивной мощности которого автоматически изменяется в зависимости от режима работы. По мнению докладчиков, его надо создавать по модульному принципу. Каждый модуль состоит из конденсатора, реактора, тирис-торного ключа, блока управления и способен генерировать до 150 кВ А реактивной мощности

   Тема выступления П.Г. Колпахчьяна — математическое моделирование процессов в тяговом электроприводе электровозов с асинхронными тяговыми двигателями. Еще на стадии проектирования необходимо проанализировать процессы, протекающие в электрической системе и механической части при разных режимах работы, выявить их взаимное влияние и ряд других факторов. Разработанная комплексная математическая модель может быть использована для исследования электромагнитных и электромеханических процессов в тяговом электроприводе электровоза с асинхронными тяговыми двигателями, оценки влияния локомотива на систему тягового электроснабжения, анализа процессов трогания с места, движения с малой скоростью и т.д.

   Как известно, при проектировании нового подвижного состава необходимо провести глубокие исследования динамических процессов в электрической и механической системах определить характер их взаимодействия. Они были проанализированы Ю.А. Бахваловым, А.П. Бондаревым, А.А. Зарифьяном, П.Г. Колпахчьяном и В.П. Яновым на примере тягового электропривода электровоза ЭП10 в режиме трогания. С помощью метода математического моделирования были впервые изучены динамические процессы в электроприводе, сравнены различные варианты управления асинхронными тяговыми двигателями. Авторы исследовали переходные процессы в механической и электрической частях электровоза. Полученные данные можно использовать для отладки автоматических систем управления локомотива, вычисления динамических нагрузок и создания новых противобоксовочных систем.

   Об алгоритме векторного управления тяговым электроприводом с трехуровневым инвертором напряжения доложили К.С. Перфильев, И.В. Романов и Ю.В. Бабков. При создании тягового преобразователя электровоза ЭП2 потребовалось русифицировать программное обеспечение для изделий зарубежной разработки. Поэтому отечественные специалисты предложили алгоритм векторного управления тяговым преобразователем с асинхронным двигателем. Модель двигателя описана в осях (х, у), вращающихся асинхронно с полем машины.

   Создано универсальное математическое описание, не зависящее от абсолютных значений переменных и удобное для дальнейшей процессорной реализации. При использовании другого двигателя потребуется лишь пересчитать базовые величины. На основе описанной структуры реализована система двухзонного векторного управления. Ее работоспособность проверена на модели выполненной с помощью пакета программ Mathlab 6.1.

   Доклад Г.Н. Шестоперова и О.Г. Арискина был посвящен результатам разработки многоканального статического преобразователя частоты на транзисторах IGBT для автоматического регулирования производительности вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока. Авторы оценили эффективность нового способа, достигаемую за счет снижения электроэнергии, потребляемой на собственные нужды. Внедрение подобного многоканального преобразователя позволит также увеличить ресурс вспомогательных машин, исключить из схемы электровоза электромашинный фазорасщепитель, что, в конечном итоге, сократит затраты на обслуживание и ремонт локомотива.

   О снижении потерь энергии в контуре принудительной коммутации импульсного регулятора электропоезда постоянного тока с асинхронным тяговым приводом рассказал А.В. Ковтун. Он сообщил, что в результате предложенных мер в коммутирующем реакторе они уменьшаются в 2,1 раза. Кроме того, освобождается место за счет сокращения двух элементов конденсаторной батареи, что немаловажно в стесненных условиях подвагонного пространства.

   Тема выступления С.В. Присенко — нестационарные процессы в цепях тягового электропривода электропоездов постоянного тока Их анализ при коротких замыканиях групп тяговых двигателей проводился с помощью математического моделирования В докладе содержались также оценка параметров цепи, сведения о быстродействии защиты силовых цепей, подтверждена правильность выбора коммутирующей и защитной аппаратуры.

   В докладе В.И. Омельяненко, Н.Н. Калюжного и Г.В. Омельяненко шла речь о программно-алгоритмическом комплексе для моделирования тяговых сетей постоянного тока. Так, разработана методика выбора оборудования тяговой подстанции, обеспечивающего заданный график движения поездов с определенными параметрами составов и типами локомотивов.

   Предлагаемый комплекс программ позволяет, прежде всего, исследовать временные и энергетические данные движения поездов, сравнивать различные режимы ведения и выбирать наилучшие по расходу энергии, времени хода и др С его помощью можно измерять токи тяговой сети для уточнения режимов работы или выбора преобразовательных агрегатов и аппаратов защиты. Становится возможным определять временную зависимость токов фидеров подстанций для выбора оптимального графика движения поездов с точки зрения использования мощности подстанций, анализировать аварийные ситуации.

   Гости из Эстонии С.П. Фролов и О.Г. Чаусов рассказали о перспективных преобразователях для питания собственных нужд электропоездов, электровозов постоянного тока и пассажирских вагонов Они отметили, что существующая элементная база и отработанные технические решения позволяют создавать статические устройства с лучшими техническими и электрическими показателями по сравнению с машинными.

   Такое направление развития целесообразно также из-за постоянного увеличения мощности собственных нужд и необходимости получать различные значения параметров вторичных каналов (напряжения, частоты, числа фаз и др.). Электропоезда ЭТ2 с преобразователями мощностью 37 кВт прошли более 30 тыс. км. В настоящее время изготовлены преобразователи для модернизации электропоездов ЭР2.

   Об особенностях электропоезда ЭР2 с импульсным регулированием напряжения и о статических преобразователях для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей и цепей управления электровозов и электропоездов постоянного тока сообщили С.И. Карибов, В.Н. Кавтарадзе и Ш.Г. Хурцилава (Грузия). Они отметили, что в рекуперативном режиме электромашинные агрегаты не отвечают современным требованиям по мощности, надежности и быстродействию. Появление мощных транзисторов IGBT и полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов типа IGCT создало предпосылки для разработки мощных тяговых электроприводов с асинхронными двигателями.

   Однако на это потребуется много времени. Поэтому представляется целесообразным внедрить промежуточный вариант импульсного регулирования напряжения тяговых двигателей с использованием более простой схемы. На двух электропоездах ЭР2, работающих свыше полутора лет на участках Тбилиси — Батуми и Тбилиси — Зугдиди, уже применены схемы с искусственной коммутацией на обыкновенных тиристорах, когда напряжение на выходе не зависит от тока нагрузки.

   С результатами испытаний вспомогательных преобразователей для ЭПС постоянного и переменного тока, выполненных на транзисторных модулях IGBT, поделились Б.И. Хоменко, Г.И. Колпахчьян и И.В. Пехотский (ОАО «ВЭлНИИ»), При разработке пассажирского электровоза переменного тока ЭП200 с вентильными тяговыми двигателями были учтены конструктивные особенности исполнения вспомогательного регулируемого электропривода: централизованной системы вентиляции с двумя осевыми вентиляторами и приводом от асинхронных двигателей. На локомотиве использованы два одинаковых преобразователя собственных нужд типа ПСН-169.

   Создавая вспомогательный преобразователь для электровоза постоянного тока, проанализировали разные варианты схем с однофазным или трехфазным разделительным трансформатором Им отдано предпочтение как наиболее надежно обеспечивающим одно из важных требований — гальваническое разделение высоковольтных цепей источника питания напряжением 3 кВ и низковольтных потребителей напряжением 380 и 220 В.

   Авторы уверены, что схемные и конструктивные решения вспомогательных преобразователей на транзисторных модулях IGBT являются базовыми. Их станут использовать при создании аналогичных систем для перспективных электровозов постоянного и переменного тока, в том числе локомотивов с регулируемыми электроприводами на базе асинхронных и реактивных индукторных двигателей.

   К.П. Флячинский, А.Н. Печурица и B.C. Хохлов ознакомили участников секции с результатами исследований виброакустических характеристик пассажирских локомотивов. Они отметили, что главная задача экспериментального изучения — сравнение показателей с нормами, выявление основных источников воздействий и их влияния, а также определение эффективности мер по его снижению

   Так, для уменьшения шума от выхлопа газов на тепловозах был разработан и запатентован резонансный глушитель с гидравлическим сопротивлением не более 100 мм вод. ст. и эффективностью около 10 дБА Подобный эффект оказывают и акустические жалюзи, установленные на пути воздуха, всасываемого турбокомпрессором. Причем, их гидравлическое сопротивление не превышает 30 мм. вод. ст. Эти мероприятия позволили обеспечить уровень внешнего шума тепловозов ТЭП70 и ТЭП80 не выше 86 дБ на расстоянии 26 м от оси пути, скорости движения 110 км/ч и работе силовой установки на 2/3 мощности.

   О работах специалистов ОАО «ВЭлНИИ» по созданию электропоезда с индукторным тяговым и вспомогательным электроприводами доложили Г.И. Колпахчьян, Г.Н. Кононов и А.В. Киреев. Подобные устройства отличаются простотой конструкции магнитной системы и ста-торных обмоток, отсутствием обмоток на роторе двигателя. Появляется возможность достичь более высокий коэффициент полезного действия и кратность пускового момента. Результаты стендовых испытаний приводов с индукторными двигателями и расчетно-конструкторские проработки (оценка массогабаритных и энергетических показателей, расчет тяговых характеристик) позволяют сделать вывод о реальности создания подобного привода для пригородного моторвагонного подвижного состава нового поколения.

   В выступлении представителей Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий А.Л. Донского и Е.Е. Завьялова говорилось о функциональных возможностях системы автоматизированного ведения поезда и регистратора параметров движения и автоведения. Универсальная система обеспечивает информационную поддержку деятельности машиниста, автоматическое ведение поезда (разгон, поддержание расчетной и установленной скоростей движения). Она выполняет служебное торможение перед запрещающим сигналом светофора, а также снижает негативное влияние психофизических факторов на машиниста. Докладчики поделились планами внедрения прогрессивных систем на электропоездах и электровозах.

   О том как наиболее эффективно использовать рекуперируемую энергию в метрополитенах рассказали В.И. Омель-яненко и Г.В. Омельяненко (Украина). По их мнению, для этого следует применять энергонакопители, которые ее воспринимают, хранят и в определенный момент отдают в тяговую сеть. В качестве аккумулятора может служить кольцевой безвальныи маховик, совмещенный с ротором электрической машины и имеющий бесконтактный электромагнитный подвес относительно статора Вся конструкция помещается в вакуумный кожух. Предлагаемый накопитель позволит экономить до 8,5% электроэнергии, потребляемой на тягу поездов.

   Современная преобразовательная техника предъявляет к конденсаторам все более жесткие требования: увеличиваются частота пульсирующего напряжения, прокачиваемая мощность, повышаются требования к их надежности и массогабаритным характеристикам. Кроме того, накладываются жесткие ограничения на собственную индуктивность конденсаторов, предназначенных, в частности, для преобразователей на модулях транзисторов IGBT. О разрабатываемых и изготавливаемых специалистами НИИ «Гириконд» и ЗАО «Элкод» конденсаторах с органическим диэлектриком и металлизированными электродами для мощной преобразовательной техники сообщили В.В. Кирьянов, B.C. Хаецкий и А.В. Шашкин.

   О перспективном применении альтернативного источника энергии для питания электроподвижного состава доложили П.А. Кучер и В.И. Коломиец. Во многих странах проводится интенсивный поиск возобновляемых альтернативных источников энергии. Наиболее знакомой и достаточно хорошо изученной является солнечная энергия. Значительная ее доля при обратной транспортировке в космос на некоторое время превращается в энергию потенциального электрического поля.

   Заряженная стратосфера охватывает Землю от полюса до полюса. Это готовая глобальная распределительная сеть постоянного тока подключенная к бесплатному и экологически чистому источнику энергии — Солнцу. Результаты исследований позволяют говорить о возможности ее использования, т.е. извлечения энергии непосредственно из электрического поля атмосферы и преобразования ее в работу, тепло или электричество.

   Железнодорожный транспорт является одним из наиболее предпочтительных потребителей такой энергии на начальном этапе ее освоения. Электровозы заземлены на всем пути следования и находятся под открытым небом, что является исходным требованием для работы атмосферного генератора

   Канд. техн. наук Г.И. КОЛПАХЧЬЯН,
 председатель секции «Электрическая тяга и преобразователи»


3. АЭРОДИНАМИКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ПНЕВМАТИКА

   На заседании секции «Аэродинамика, теплопередача и пневматика» заслушали доклады о совершенствовании систем охлаждения силового и вспомогательного оборудования ЭПС, средствах очистки и обработки охлаждающего воздуха и воздуха, подаваемого компрессором в пневматические системы локомотива. Кроме того, были сделаны сообщения о нормализации и минимизации тепловых режимов электрооборудования, санитарно-гигиенических нормативах для кабины машиниста и салонов вагонов прежде всего, кондиционировании О положении дел с подготовкой сжатого воздуха на подвижном составе доложили Ю.Н. Головач, В.О. Кубил и Л.Н. Сорин (ОАО «ВЭлНИИ»), Они рассмотрели наиболее интересные конструкции устройств его очистки и осушки, в том числе и для электровоза ЭП1. Авторы сообщили также о разработанной и запатентованной адсорбционной установке, не требующей расхода дополнительного осушенного воздуха на регенерацию адсорбента. Особо следует отметить, что она не имеет аналогов в мировой практике

   В последнее время большое внимание уделяется силовым и вспомогательным преобразователям на транзисторах IGBT Их применение заставило отказаться от традиционных охладителей, которые были созданы для таблеточных силовых полупроводниковых приборов. При этом возникла проблема оптимизации геометрии охладителя, когда необходимо достичь максимального теплосъема при минимальных габаритах. Оптимизация экспериментальным методом — весьма дорогостоящая процедура, требующая значительных материальных и временных затрат. В докладе Л.И. Матвеева и Е.Г. Ярошенко (ОАО «ВЭлНИИ») была изложена разработанная ими методика теплового расчета цельнометаллического алюминиевого оребренного охладителя для силовых полупроводниковых приборов при воздушном охлаждении, позволяющая проводить оптимизацию аналитическим методом. Проверка показала хорошую сходимость расчета с экспериментами — результаты отличаются всего на 4 %.

   Применение методики позволяет еще на стадии выбора варианта охладителя рассчитать его с любыми параметрами оребрения, а использование созданных программ для ПЭВМ — проанализировать любое разумное число вариантов и выбрать оптимальный с минимальными временными затратами.

   Весьма сложно обеспечить требуемые стандартами климатические условия в кабине машиниста. До настоящего времени эта задача не решена, так как в стране не налажено производство кондиционеров в транспортном исполнении. Поэтому значительный интерес вызвал доклад Е.Г. Савельева (ЗАО «Остров») о разработанных и изготавливаемых этой фирмой в России системах кондиционирования воздуха.

   Специалисты фирмы ЗАО «Остров» разработали несколько типов установок для пассажирских вагонов и предложили вариант для кабин локомотивов. В конструкциях использована импортная элементная база, что позволило создать системы с высокой надежностью. По-видимому, разработчикам локомотивов в ближайшей перспективе придется ориентироваться на продукцию ЗАО «Остров». В любом случае, она будет дешевле, чем приобретаемая за рубежом.

   Несмотря на то, что сотрудники ОАО «ВЭлНИИ» ранее занимались оптимизацией затрат на изготовление систем охлаждения, интерес специалистов к схемам их компоновки не ослабевает. В докладе В.М. Калабуховой, Б.И. Пхайко и В.В. Сергеева (ОАО «ВЭлНИИ») были представлены три варианта компоновки на примере электровоза ЭП2А: индивидуальный, когда каждый охлаждаемый объект имеет свой вентилятор; централизованный, при котором несколько объектов охлаждаются одной вентиляторной установкой; смешанный, когда сочетаются два предыдущих.

   Анализ данных систем охлаждения различной топологии с точки зрения минимальных затрат электроэнергии на охлаждение оборудования до требуемого температурного режима, снижения металлоемкости и использования наиболее приемлемой конструкции вентиляторов показал неоспоримые преимущества индивидуальной системы.

   Повышению надежности компрессорного оборудования тягового подвижного состава, которая во многом определяется оптимальными режимами и алгоритмами его работы был посвящен доклад А.Л. Редина и А.И. Запольского (ФГУП ВНИКТИ, г. Коломна). Используя методы моделирования, авторы создали новый алгоритм управления работой компрессорных установок.

   Он включает в себя частотное управление электроприводом компрессора и его плавный пуск, поочередное включение аппаратов от регуляторов давления в основном эксплуатационном режиме, временный режим работы с повышением частоты вращения электродвигателей до 1450 мин-1 и др. Все перечисленное может быть применено при модернизации старого и создании нового подвижного состава.

   О новых полимерных материалах для интерьеров вагонов электропоездов доложили В.А. Кондратьев и К.Ю. Савинов (ОАО «ВЭлНИИ»),

   Все участники конференции выразили удовлетворение ее организацией и были едины во мнении о высокой эффективности общения специалистов на таком уровне. Своевременный обмен накопленной информацией о последних научных наработках и достижениях позволяет значительно сократить сроки до начала их использования как при разработке новой техники и технологий, так и в сфере эксплуатации ЭПС.

Канд. техн. наук В.О. КУБИЛ,
 председатель секции «Аэродинамика, теплопередача и пневматика»


 Состояние и перспективы развития электроподвижного состава