Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Перспективы создания электровозов нового поколения

Роль железнодорожного транспорта для нашей страны трудно переоценить. Большие расстояния и объемы перевозок, практическая независимость от погодных условий сделали его стратегическим транспортом. По данным ОАО «РЖД» состоя­ние подвижного состава железных дорог характеризуется кри­тическим уровнем износа, в связи с чем в последние годы ОАО «РЖД» резко увеличило инвестиции и заказы на приобре­тение новой техники, так как в противном случае к 2010 году выработали бы срок службы 67,8% электровозов постоянного тока, 35,4% электровозов переменного тока, а из них 73,6% пас­сажирских электровозов постоянного тока, 50,4 % пассажирских электровозов переменного тока.

Потребность в новых электровозах производства ООО «ПК «НЭВЗ» на ближайшие годы представлена на рисунок1.1

Рисунок 1.1 – Потребность ОАО «РЖД» а магистральных электровозах производства ООО «ПК «НЭВЗ» с коллекторным (КТД) и асинхронным (АТД) тяговыми двигателями до2015 года

Для определения направлений развития схем и конструкций новых перспективных магистральных электровозов важно по­нять, что нужно потребителю, какие перспективные задачи сто­ят перед ним по обеспечению возрастающих пассажирских и грузовых перевозок. Важным является обеспечение эффектив­ности и экономики перевозочного процесса. В рыночных усло­виях именно эти требования выдвигаются на первое место.

Технические требования к перспективным электровозам определены ОАО «РЖД». В соответствии с этими требованиями отечественные электровозы нового поколения должны иметь:

– высокую производительность и экономичность перевозок;

– уменьшенные затраты на техническое обслуживание и ре­монты, низкую стоимость жизненного цикла;

– высокую степень унификации электровозов в целом и их составных частей;

– модульные конструкции основных узлов, оборудования, в т.ч. унифицированную модульную кабину с климатконтролем;

– комплексную микропроцессорную систему управления, диагностики и безопасности движения, реализующую для пас­сажирских электровозов функции автоведения поезда с рацио­нальным энергопотреблением;

– асинхронный тяговый привод с унифицированными для грузовых и пассажирских электровозов преобразователями на основе высоковольтных IGBT – модулей большой единичной мощности;

– механический тяговый привод первого класса с моторно - осевыми подшипниками качения для грузовых и третьего класса

– для пассажирских электровозов;

– унифицированные тележки и устройства связи тележки с кузовом на основе одноповодковых букс, продольных тяг и пружин «флексикойл»;

– современное тормозное оборудование модульного испол­нения (винтовые компрессоры с устройствами осушки воздуха, тормозные блоки, противогазную защиту, электронные краны управления тормозами);

– тяговое электрооборудование повышенной надёжности с улучшенными массогабаритными показателями;

– увеличенную нагрузку на ось и повышенные тяговые свойства для грузовых электровозов.

Часть этих требований, важных как для потребителей, так и для изготовителей электровозов, на мой взгляд требуется до­полнительно обсудить и уточнить.

Главное, что необходимо сделать при разработке семейств перспективных электровозов нового поколения – это, за сравни­тельно короткое время, создать две базовые платформы:

– для пассажирских электровозов постоянного, переменно­го тока и двойного питания на максимальные скорости 160 – 200км/ч с механическим приводом третьего класса, в т.ч. элек­тровозов для грузопассажирских и контейнерных поездов;

– для грузовых электровозов постоянного, переменного то­ка и двойного питания на максимальные скорости 100 – 120км/ч с механическим приводом первого класса и осевой нагрузкой 25 – 27 тонн.

Концепции базовых платформ локомотивов разработаны специалистами технической дирекции ЗАО «Трансмашхолдинг» с участием ОАО «РЖД», заводов и институтов. В качестве пер­вой разрабатывается базовая платформа пассажирского электро­воза двойного питания. Для ее реализации необходимо разрабо­тать, испытать и освоить в производстве компоненты (оборудо­вание) базовых платформ, провести их сертификацию.

Учитывая новизну, сложность и стратегическую важность задачи, необходимо особенно тщательно провести разработку компонентов базовых платформ и собственно электровоза с со­блюдением всех этапов исследований, проектирования и испы­таний, так как их сокращение в конечном итоге приводит к зна­чительным дополнительным издержкам в производстве и удли­нению процесса внедрения электровозов в эксплуатации.

При разработке компонентов базовых платформ часть обо­рудования должна быть унифицирована и для грузовых, и для пассажирских электровозов, а часть специфического оборудова­ния будет унифицирована внутри каждой группы. Опыт подоб­ной унификации в России есть.

Создание базовых платформ в кратчайшие сроки диктуется многими факторами:

– необходимостью унификации составных частей и ком­плектующих изделий электровозов для обеспечения максималь­ного повышения производительности, качества, надежности, модульности и снижения себестоимости в производстве;

– обеспечением единых исходных требований для проектов технического перевооружения предприятий машиностроения;

– облегчением освоения новых электровозов в эксплуата­ции, повышением их производительности, при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание и ремонты (сни­жение стоимости жизненного цикла);

– обеспечением единых исходных требований для проектов технического перевооружения депо и ремонтных заводов;

– обеспечением условий для создания новых принципов комплексного сервисного обслуживания электровозов в экс­плуатации заводами – поставщиками.

Проблемным вопросом является выбор общесетевого пас­сажирского электровоза по количеству осей в односекционном исполнении, особенно для европейской части и равнинных до­рог России. Результаты расчетов, анализ вариантов исполнения электровозов (четырех – или шестиосных с нагрузкой на ось до 22,5т) для поездов составностью из 8 – 16 вагонов на участках со сравнительно небольшими пассажиропотоками, максимальными подъемами до 16%о и максимальными скоростями до 160км/ч показывают, что для этих условий эксплуатации достаточно иметь четырехосные электровозы (рис.2.2 – 2.4) и они будут эконо­мически выгоднее шестиосных на подавляющем большинстве полигонов эксплуатации.

Опытными поездками на электровозах двойного питания типа ЭШО установлено, что при осевой нагрузке 22,5т и коллекторном тяговом приводе осевой мощностью 1200 кВт электро­воз способен четырьмя осями обеспечить движение поезда из 24 вагонов на подъеме 16%о, но не обеспечивает шестью осями движение на подъеме 23%о.

1 – тяговая характеристика электровоза Рв = 4800 кВт, Vмакс = 160 км/ч;

2 – 5 – сопротивление движению поезда на звеновом пути с составом из 16 вагонов на подъем 0, 5, 10, 16 ‰ соответственно.

Рисунок 1.2 – Тяговая характеристика четырехосного электровоза с асинхронным приводом и сопротивление движению поезда

С учетом сказанного, исходя из обеспечения эффективной экономики перевозочного процесса, в качестве базовой модели перспективного пассажирского электровоза двойного питания целесообразно, на наш взгляд, использовать четырехосный электровоз, опирающийся на две двухосные тележки – 2о – 2о. Это позволит значительно сократить расходы материальных и трудовых ресурсов при производстве электровозов и улучшить экономические показатели в эксплуатации, что существенно, особенно для пассажирских перевозок.

1 – тяговая характеристика электровоза Рв = 4800 кВт, Vмакс = 160 км/ч;

2 – 5 – сопротивление движению поезда на звеновом пути на поъеме 16 ‰ с составом из 8, 12, 16, 21 вагонов соответственно.

Рисунок 1.3 – Тяговая характеристика четырехосного электровоза с асинхронным приводом и сопротивление движению поезда

На участках со сложным профилем, большими руководя­щими подъемами, а также для высокоскоростных поездов составностью более 21 вагона целесообразно было бы использо­вать два четырехосных электровоза, работающих по системе многих единиц, или разработать и выпустить небольшую пар­тию шестиосных электровозов с повышенными пусковыми свойствами.

Техническими требованиями к новому двухсистемному пассажирскому шестиосному электровозу с максимальной ско­ростью 160км/ч пусковая тяга установлена на уровне 450кН.

1 – тяговая характеристика электровоза, Рв = 9600 кВт, Vмакс = 200 км/ч;

2 – 6 – сопротивление движению поезда на бесстыковом пути на поъеме 23 ‰ с составом из 8, 12, 16, 21, 24 вагонов соответственно.

Рисунок 1.4 – Тяговая характеристика восьмиостного электровоза с асинхронным приводом с соротивлению движения поезда

Базовая модель перспективного электровоза должна позволять развивать максимальную скорость движения до 200 – 220км/ч. Реализация этих требований невозможна без разработки нового тягового преобразователя, унифицированного для пассажирских и грузовых электровозов, с увеличенными перегрузочными спо­собностями, а также тягового двигателя мощностью 1200 – 1400кВт на ось с приводом третьего класса и высокоскоростной тележки для пассажирских электровозов.

Пример характеристик шестиосного электровоза приведен на 1 листе графической части

Меньшая стоимость четырехосных электровозов, меньшие затраты на их обслуживание и ремонты, а в итоге – меньшая стоимость жизненного цикла при выполнении одинаковой рабо­ты обуславливают применение в качестве общесетевого четы­рехосного электровоза.