СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 14.08.2020, 08:36   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,794
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: [12-2016] Новый прожектор для тягового подвижного состава


Новый прожектор для тягового подвижного состава


Инженер М.Ю. ДАВЫДОВ на протяжении восьми лет занимается разработкой осветительных приборов, оптических систем специального назначения. Имеет несколько российских патентов, а также европейские и американские патенты на полезные модели и изобретения. Предлагаем читателям и заинтересованным лицам ознакомиться с его разработкой нового лобового прожектора для тягового подвижного состава.


В настоящее время тема разработки лобового прожектора очень актуальна, потому что, несмотря на большое количество вариантов прожекторов, существуют проблемы с их обслуживанием, эксплуатацией и ремонтом. Созрела необходимость создать и получить прожектор с большим КПД, хорошей светоотдачей, а также высокой степенью надежности, которая еще не достигнута.
В данный момент активно рекламируются и продвигаются осветительные приборы, построенные на базе светодиодной техники, но газоразрядные лампы продолжают оставаться и по сей день наиболее эффективными по соотношению затраченной энергии и получаемого результата.


ЛОБОВОЙ ПРОЖЕКТОР СЕРИИ 23М
Предлагаемый прожектор 23М создан для замены старых ламповых и возможном использовании вместо светодиодных прожекторов. Корпус может быть выполнен в виде встраиваемой секции (рис. 1), а также иметь собственное крепление-кронштейн для установки взамен ламповых или аналогов.
Прожектор имеет один оптический элемент режима «Тускло» и два оптических элемента режима «Ярко». Необходимо отметить, что оба оптических элемента «Ярко» могут использоваться отдельно друг от друга, так как имеют необходимое по ГОСТу значение осевой силы света. Оптические элементы были специально разработаны и изготовлены по заказу, чтобы соответствовать необходимым параметрам.

КОНСТРУКЦИЯ, ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И КОНФИГУРИРОВАНИЯ
Одними из преимуществ лобового прожектора 23М являются его простота исполнения и модульность. Основные компоненты прожектора показаны на рис. 2. В то время, как большинство светодиодных прожекторов представляют собой единый компонент, где все схемы по сути интегрированы друг в друга, прожектор 23М имеет три независимые друг от друга цепи. Каждая цепь состоит из трех основных компонентов — это DC-DC преобразователь, блок розжига лампы и сама высоковольтная лампа.
Все компоненты этих цепей специально разработаны для железнодорожной техники с учетом повышенной вибрационной нагрузки и высоких требований к надежности. Такой подход к построению прожектора открывает большие возможности как в конфигурировании, так и в обслуживании, что позволяет:
  • □ достаточно быстро менять компоненты во время эксплуатации и планового ремонта;
  • □ конфигурировать работу прожектора, например, объединять в одно целое оба режима «Ярко», либо устанавливать автоматическое или ручное переключение между элементами «Ярко» в случае выхода из строя одного из них. Благодаря этому создается система резервирования;
  • □ выполнять экстренное переключение цепей и оптических элементов между собой в случае нарушения работы целой цепи или более одной.

Благодаря тому, что прожектор имеет полностью модульную систему, появляется возможность выполнять модернизацию путем установки более производительных оптических элементов. И главное — все три элемента имеют одинаковый цоколь, поэтому работают на одном типе ламп.


ОПЫТ УСТАНОВКИ
До определенного момента не было точной концепции в построении корпуса, и изначально прожектор проектировался для замены лампового. Но сотрудничество с ООО «Уральские локомотивы» определило
ход дальнейшего развития. Все составляющие прожектора были интегрированы в компактный корпус, чтобы прожектор встал на замену светодиодного производства фирмы «Pintsch Bamag» (Германия).
Благодаря тому, что прожектор состоит из простых модулей, интеграция в корпус меньших размеров прошла успешно. Прожектор 23М, в силу ряда причин, был предоставлен уже после того, как электропоезд ЭС2ГП («Ласточка-Премиум») прошел сертификационные испытания в части осветительных приборов на полигоне АО «ВНИИЖТ» (г. Щербинка). Но установленный во время продолжившихся других испытаний прожектор 23М на протяжении одного с лишним месяца исправно и надежно работал, после чего он был снят и полностью разобран для дефектирования. Необходимо отметить, что основные узлы работали исправно и показатели прожектора после его более чем месячной работы на ЭС2ГП не отклонились от номинальных значений.

РАБОТА ПРОЖЕКТОРА В НОЧНОЕ ВРЕМЯ (тестирование и результаты)
В процессе разработки прожектора проходила постоянная модификация оптических элементов. Было сделано немало версий оптики, и каждый раз после изготовления очередного экземпляра проводилось обязательное тестирование в ночное время на железнодорожных путях.
Такое тестирование необходимо было для точного визуального определения характера пучка света и его распространение на путях. Для визуального тестирования был выбран малодеятельный участок дороги, что давало возможность продолжительное время и безопасно изучать распространение светового пучка.
При рассмотрении фотографии (рис. 3) видно, что характер пучка света не однородный. Он имеет максимальную плотность в центре и постепенное затухание к краям. Это дает возможность иметь хорошую видимость удаленных объектов, при этом не испытывается дискомфорт при отражении света от ближних объектов.
Тот же самый участок дороги, только в зимнее время и немного с большего расстояния, представлен на рис. 4. До видимого поворота железнодорожных путей 400 м. На данной фотографии также заметно, что луч света имеет хорошую плотность по центру и слабую освещенность по краям, однако резкого перехода между областями нет - это дает большой комфорт для видимости при использовании данного прожектора.

Admin добавил 14.08.2020 в 09:36
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ЛОКОМОТИВНЫХ ПРОЖЕКТОРОВ ДЛЯ ЭС2ГП
Как указывалось выше, из-за возникших трудностей не удалось предоставить ксеноновый прожектор 23М на официальные сертификационные испытания, но были проведены испытания собственными силами с помощью сертифицированного люксметра.
Как видно из приведенных на рис. 5 данных, прожектору 23М на базе газоразрядных ламп необходимо всего 35 Вт для достижения тех же показателей, что выдают светодиодные прожектора НПО «Автоматики» и «Pintsch Bamag», потребляющие в среднем 150 Вт.
Следует отметить, что предоставленный позже на испытания прожектор 23М был чуть дефорсирован путем расширения светового пучка с уменьшением его плотности, чтобы войти в границы показателей уже используемых прожекторов. Без оптимизации под границы показателей ксеноновый прожектор 23М обладает примерно в 1,5 раза большей отдачей в режиме «Ярко».

СРАВНЕНИЕ КСЕНОНОВОГО ПРОЖЕКТОРА 23М И СВЕТОДИОДНЫХ ПРОЖЕКТОРОВ
На рис. 6 представлены сравнительные данные ксенонового прожектора 23М со светодиодными аналогами. Они имеют следующие функции.
Потребление энергии. Ксеноновый прожектор потребляет почти в 4 раза меньше энергии, чем светодиодный аналог.
Раздельный износ элементов. В светодиодном прожекторе абсолютно все светодиоды задействованы в обоих режимах «Ярко» и «Тускло». Разница между этими двумя режимами состоит в том, что ток проходит по разным цепям, где и регулируется по-разному. Например, в режиме «Тускло» ток ограничен до 0,3 А, а в режиме «Ярко» ограничение составляет 2 А. Вследствие этого светодиоды подвергаются постоянному износу. В ксеноновом прожекторе работа режимов «Ярко» и «Тускло» друг от друга не зависит и реализуется разными оптическими элементами.
Влияние перегорания элементов на режимы. Предположим, что в светодиодном прожекторе по каким-то причинам в хаотичном порядке вышли из строя 6 или более светодиодов. Из-за этого прожектор потерял свою яркость сразу в обоих режимах «Ярко» и «Тускло», так как оба режима реализуются одними и теми же светодиодами. Напротив, в прожекторе на базе газоразрядных ламп нарушения в какой-то из электрических цепей не влияют на работу других цепей и элементов.
Ремонт и обслуживание. Хотя светодиодный прожектор и отличается своей долговечностью, но он необслуживаемый. Если происходит его поломка во время поездки локомотива, то локомотивная бригада остается без света. В прожекторе 23М есть возможность замены лампы и блока розжига.

СРОК СЛУЖБЫ КСЕНОНОВОГО ПРОЖЕКТОРА 23М В СРАВНЕНИИ СО СВЕТОДИДНЫМ
Изначально светодиодный прожектор является необслуживаемым и имеет большой срок службы. Данная информация выставляется в качестве основного плюса и выглядит привлекательно, но предлагаю рассмотреть график падения яркости относительно времени использования.
Необходимо напомнить, что заявленные сроки службы светодиодов в пределах 50— 100 тыс. ч возможны при работе в теоретически идеальных условиях. На практике же при влиянии больших перепадов температур, перегрева и вибраций срок работы может быть в 2 — 3 раза меньше. Кэтому стоит добавить и то, что прожектор является неразборным, и выход из строя платы преобразователя также приводит его в неработоспособное состояние.
На рис. 7 представлены сравнительные показатели яркости и срока службы ксенонового и светодиодного прожекторов. Согласно представленному на нем графику ксеноновый и светодиодный прожекторы выдают 100 % яркости. Также в соответствии с графиком происходит постепенное падение яркости обоих прожекторов. На определенном этапе перегорает ксеноновая лампа и при замене ее на новую получаем опять номинальные 100 % яркости, в то время как светодиодный прожектор продолжает терять яркость со временем эксплуатации.
По истечении 20 — 30 тыс. ч (среднее значение) работы светодиодный прожектор перегорает, при этом, подходя к этому моменту, он уже выдает гораздо меньшее значение яркости, чем в начале эксплуатации. Однако в этот же временной период в ксеноновом прожекторе уже были заменены лампы и показатели яркости снова ооотсстстоовзл и 100 % номинзлэ Необходимо отметить и то, что
при выборе качественных преобразователей Dc-Dc и блоков управления лампами срок службы прожектора будет значительно выше используемых в графике временных рамок. Поэтому в момент выхода из строя светодиодного прожектора и покупки нового ксеноновый потребует лишь замены некоторых компонентов. Другими словами, в ксеноновом прожекторе замене подлежат только те компоненты, которые вышли из строя, а не весь прожектор. Данный факт позволит значительно снизить эксплуатационные расходы.
Светодиодные прожекторы построены по модульному типу. Но замена модуля — это все равно смена целой группы элементов, которые бракуются даже будучи исправными, например, в случае, когда перегорело более половины диодов, но при этом регулятор тока и оптика исправны.

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КСЕНОНОВЫХ ПРОЖЕКТОРОВ В РОССИИ И ДРУГИХ СТРАНАХ
Япония. Абсолютно все японские скоростные поезда оборудованы прожекторами на базе ксеноновых ламп. Светодиоды используются только в качестве габаритных или буферных огней. Даже прототипы поездов будущего в Японии имеют ксеноновые прожекторы. С точки зрения безопасности движения и эффективности в стране они признаны самыми лучшими.
Россия. Сравнение ксенонового прожектора 23М с импортными аналогами. На данный момент на территории России используются два типа электропоездов, оснащенных ксеноновыми прожекторами — это ЭВС1, ЭВС2 «Сапсан» и ЭШ2 «Stadler».
На обоих электропоездах установлены прожекторы фирмы «Helopal Helmholz & Pauli GmBH». Ксеноновые прожекторы данная компания собирает на основе уже известных оптических элементов немецких производителей автомобильной оптики, т.е. своих разработок у данной фирмы в этой сфере нет.
Рассмотрим более детально каждый прожектор.
Высокоскоростные электропоезда «Сасан». Расположение фар на кабине «Сапсана» представлено на рис. 8. Верхний блок фар состоит из трех оптических элементов:

А — режим «Ярко», узкоградусный элемент 220 мм;
В — режим «Тускло», два одинаковых элемента 90 мм.
Снизу расположены буферные огни и дополнительный элемент дальнего света — С. Вид указанных оптических элементов показан на рис. 9. Машинисты, управляющие данными поездами, отмечают высокую эффективность данных прожекторов.
Двухэтажный скоростной электропоезд ЭШ2 «Stadler» (рис. 10). Прожектор состоит из трех элементов (рис. 11):
  • □ центральный элемент 90 мм, режим «Тускло» (такой же используется на «Сапсане»);
  • □ два боковых элемента 170 мм являются режимом «Ярко», работают вместе (данный элемент используется в одном экземпляре на «Сапсане» в качестве дополнительного резервного элемента).
В самом начале проектирования прожектора 23М имели место попытки также использовать автомобильные компоненты и были изготовлены несколько таких рабочих прототипов. Следует отметить, что эти компоненты были модифицированы для большей продуктивности и удобства использования, но даже посредством визуального восприятия результат не оправдал надежд.
Возникло большое желание построить нечто более производительное, надежное и компактное. Таким образом, было принято решение завершить поиски среди уже существующей оптики и приступить к разработке собственных отражателей, со своим типом крепления цоколя и креплением лампы, а также создать более универсальную систему, использующую разные типы ламп, в отличие от немецких производителей.



РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ КСЕНОНОВЫХ ПРОЖЕКТОРОВ «САПСАН», ЭШ2 «STADLER» И 23М
В предыдущем тестировании и сравнении со светодиодными прожекторами оптические элементы прожектора 23М были настроены на широкий угол, и в режиме «Ярко» показатель был равен 1307 лк. В случае тестирования, когда оба оптических элемента 23М настроены на максимальную плотность и узкий угол, яркость увеличилась почти в 2 раза (с 1307 до 2200 лк). Таким образом, данный показатель у всех трех сравниваемых ксеноновых прожекторов в режиме «Ярко» находится на одном уровне (рис. 12).
Режим «Тускло». Все три ксеноновых прожектора имеют одинаковые показатели, прожектор 23М имеет несколько вариантов исполнения, ввиду этого указан диапазон значений. Все три прожектора потребляют 35 Вт.
Режим «Ярко». Прожектор «Сапсана» и 23М используют только один элемент и потребляют 35 Вт. Прожектор электропоезда «Stadler» использует оба элемента для получения идентичного значения и потребляет уже 70 Вт.
Режим дополнительного света. В электропоезде «Сапсан» предусмотрен дополнительный оптический элемент С, который имеет примерно половину яркости основного элемента «Ярко». В прожекторе 23М дополнительный свет реализуется включением такого же элемента, как и режим «Ярко», тем самым мы получаем почти в два раза большую яркость. В электропоезде ЭШ2 «Stadler» такой возможности вообще нет.

АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВ И НЕДОСТАТКОВ ПРОЖЕКТОРОВ

Прожектор «Stadler». Простая система, без возможности подключения резервного света. Оптические элементы, работающие в режиме «Ярко», имеют достаточно широкий пучок света, поэтому дальность света этого прожектора ограничена. Данный тип света больше подойдет для дороги с переменной освещенностью.
Прожектор «Сапсан». Представляет собой целую систему, состоящую из двух элементов «Тускло», одного элемента «Ярко» и дополнительного элемента средней дальности. Режим «Ярко» обеспечивает очень плотный и узкий пучок света, что значительно увеличивает дальность свечения. Кроме того, благодаря резервным элементам электропоезд не останется без света при выходе из строя одного или более элементов и продолжит движение на максимальных скоростях без угрозы безопасности.
Прожектор 23М. По сути представляет собой такую же гибкую систем^ как и «Сапсан». Но основным повиммществом данного прожектора является то, что оптические элементы имеют меньший диаметр (160 мм) против 220 мм у «Сапсана», но выдают такие же характеристики благодаря улучшенной форме отражателя. Это позволяет иметь на борту два элемента сверхдальнего света в меньшем корпусе, нежели у «Сапсана», а при одновременном включении получить почти двойную яркость, если это необходимо (высокая скорость, плохие погодные условия).
Кроме того, если выйти за рамки корпуса и оборудовать локомотив не одним прожектором, а модулями, это позволит сделать свет еще более эффективным при меньшем размере самих элементов.
Еще одно преимущество стоит добавить — это возможность устанавливать угол свечения в каждом элементе, что позволит сделать комбинацию из одного широкого и одного узкого пучка света. Технические характеристики прожектора 23М представлены в таблице.

ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА
Цена прожекторов, установленных на «Сапсане» и «Stadler» производства Германии, достаточно высока. На стоимость влияют два фактора: во-первых, производитель оптики — достаточно известный бренд, и цены на его продукцию высоки, а во-вторых, большое влияние на их стоимость оказывает курс евро.
Если сравнивать стоимость самих оптических элементов, то элементы, установленные на прожекторе 23М, в 1,5 — 2 раза дешевле импортных, потому что производятся в России.
Оба прожектора немецкого производителя не содержат преобразователя тока, а подключаются напрямую к бортовой сети напряжением 24 В. Поэтому при адаптации данной системы для подвижного состава с другим бортовым питанием (110 В) потребуется установка дорогих преобразователей тока, специально разработанных для напряжения 24 В ксенонового оборудования.
В прожекторе 23М внутри системы все компоненты работают на напряжении 12 В, что позволяет использовать более дешевые преобразователи DC-DC, а также строить цепи с разными конфигурациями и возможностью резервирования.


Все эти факторы дают возможность выпустить на рынок прожектор начального уровня ценой приблизительно 800 евро, в то время как импортные аналоги стоят от 1500 евро и выше.
Исходя из вышеизложенного, прожектор 23М обладает следующими преимуществами:
  • □ благодаря низкому потреблению энергии, высокой светоотдаче и возможности ремонта он по всем показателям превосходит светодиодные аналоги;
  • □ сравнительно легко система может конфигурироваться от начального уровня до серьезно подготовленной версии к тяжелым условиям эксплуатации с разными режимами работы, резервированием и объединением модулей, исполнением для любой бортовой сети локомотива - от 12 до 150 В;
  • □ благодаря компактности оптических элементов может быть изготовлен как в классическом варианте (замена лампового), так и в модульном компактном корпусе;
  • □ на высоком уровне соперничает и превосходит отдельными показателями импортные аналоги на ксеноновых лампах;
  • □ цена прожектора значительно ниже импортных аналогов;
  • □ идеально подходит как для установки на новые единицы тягового подвижного состава, так и для модернизации уже используемых локомотивов путем замены лампового или светодиодного прожекторов;
  • □ имеет потенциал постоянной модернизации, которая может проводиться путем установки более производительных и эффективных оптических элементов. Возможно изменение формы отражателя, его размеров, а также качества самого материала, покрытия и в дальнейшем получение более производительной и долговечной оптики. Кроме того, модернизацию можно проводить путем установки более прогрессивных и ярких ламп, а также ламп с меньшим потреблением энергии в тех случаях, где это необходимо, так как качество и КПД ксеноновых ламп из года в год улучшаются;
  • □ благодаря тому, что данная система является модульной, возможны разные типы исполнения как в представленном корпусе, так и в корпусе на установочном кронштейне для замены классического (370 мм) лампового прожектора. Кроме того, существует возможность установки вместо двух элементов «Ярко» одного с большим диаметром и большей производительностью (до 1,2 млн. кандел). Это положительно повлияет на общую цену прожектора, но лишает возможности резервирования и режима двойной яркости.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

Последний раз редактировалось Admin; 14.08.2020 в 08:36. Причина: Добавлено сообщение
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Двигатели для тягового подвижного состава (книги) Admin Тяговые двигатели и вспомогательные машины 1 25.03.2014 12:27
Экипировка тягового подвижного состава Анонимный Разговоры обо всем 0 20.07.2013 08:04
Двигатели для тягового подвижного состава (книги) Admin Книги и журналы 0 21.03.2013 13:06
ПР 32.163-2000 Система испытаний подвижного состава. Организация и порядок проведения эксплуатационного пробега тягового подвижного состава на этапе предварительных испытаний Admin ОСТы 0 04.05.2011 17:40
ОСТ 32.53-96 Система испытаний подвижного состава. Организация и порядок проведения приемочных и сертификационных испытаний тягового подвижного состава Admin ОСТы 0 03.05.2011 14:33

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
вниижт, Ласточка, локо1216, локомотив, Сапсан


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 19:01.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4