Электропоезд ЭС2Г «ЛАСТОЧКА»: расположение оборудования (электрическое, электронное, вспомогательное)
д.э. лимонов, начальник управления проектирования подвижного состава ООО «Уральские локомотивы»,
Н.О.ЖУХИН, заведующий лабораторией электроподвижного состава, инженер-разработчик кафедры «Электропоезда и локомотивы», РУТ (МИИТ), В.П. ОБУХОВ, канд. техн, наук, доцент, преподаватель кафедры «Электропоезда и локомотивы», РУТ (МИИТ)
Электропоезда «Ласточка» получают все большее распространение на сети железных дорог. При этом наибольшая серия выпуска — у составов «Ласточек» ЭС2Г.
Электропоезда этой серии включают несколько моделей и модификаций с различной составностью и назначением. Так, в продуктовой линейке бренда «Ласточка ЭС2Г» есть модификации, которые предназначены для эксплуатации на линиях, электрифицированных по системе постоянного тока номинальным напряжением 3000 В. Кроме того, есть модели (модификации), предназначенные для эксплуатации как на электрифицированных, так и на неэлектрифицированных путях при объединении электрических цепей электропоезда номинальным напряжением 3000 В постоянного тока, с системой энергоснабжения специально оборудованного локомотива (тепловоза).
Следует отметить, что питание этих цепей от локомотивного источника переменного напряжения заводом-изготовителем не предусмотрено. Однако конструкцией предусмотрено питание от внешних источников как трехфазных цепей 380 В и 110 В постоянного тока, так и только цепей 110 В постоянного тока. Это возможно при отстое или при проведении мероприятий технической эксплуатации электропоезда. Для удобства электроподключений конструкторами предусмотрено оснащение поездов соответствующими специальными розетками на блок-контейнерах преобразователей собственных нужд (ПСН), аккумуляторных батарей.
Рассмотрим общие сведения о расположении оборудования. Основное электрическое, электронное, вспомогательное и другое оборудование электропоезда располагается в контейнерах подкузовного пространства, на крышах вагонов, во внутрипо-толочных контейнерах и в электрошкафах кабины управления. Кроме того, во многих других местах электропоезда также можно
встретить различные компоненты современного электрического и электронного оборудования, автоматики, основные из которых описаны в данном материале. Кабельные каналы расположены во внутрипотолочной зоне.
На тележках как головных моторных вагонов 01 и 05, так и промежуточных моторных вагонов 07 и 09 установлено по два асинхронных тяговых электродвигателя.
Все вагоны оборудованы автоматически управляемыми нормально замкнутыми стояночными тормозами с пружинными энергоаккумуляторами.
Для входа и выхода пассажиров в салон электропоезда каждый вагон оборудован четырьмя входными прислонно-раздвижными дверями. Снаружи и изнутри вагона входные двери снабжены устройствами для их автоматического открывания. Для обеспечения возможности высадки и посадки пассажиров с низких платформ входные двери салонов электропоездов № 001 — 003 оборудовались автоматическими выдвижными ступеньками под управлением машиниста. На электропоездах с № 004 выдвижная ступенька устанавливается по требованию заказчика.
В каждом салоне электропоезда расположены двух- и трехместные блок-кресла для пассажиров, багажные полки и стойки, специальные шкафы и контейнеры. Для удобства и безопасности пассажиров и обслуживающего персонала все указанное оборудование эргономично-направленно освещается. Все вагоны оснащены системой информирования пассажиров.
Для комфортной перевозки пассажиров с ограниченными возможностями конструкцией электропоезда предусмотрено необходимое оборудование.
Планировка и оборудование вагонов электропоезда выполнены с учетом требований эргономики и системотехники.
Напомним состав электропоездов ЭС2Г. Так, для 10-вагонного поезда — МГ-ПТО-ПП-ПТО-МП-МП-ПТО-ПП-ПТО-МГ, где:
- МГ и МП — моторные головной и промежуточный вагоны соответственно;
- ПТО (СП) — промежуточный вагон с тяговым (силовым) оборудованием;
- ПП — прицепной промежуточный вагон.
Например, такой электропоезд можно составить из вагонов: 01-02-03-06-07-09-08-10-04-05 (рис. 1), а 5-вагонный — 01-02-03-04-05 (рис. 2).
Рассмотрим расположение оборудования в головном моторном вагоне 01 (05). На крыше вагона 01 (05) расположены контейнеры с тормозными резисторами, климатическая установка пассажирского салона, установка системы охлаждения тягового преобразователя и климатическая установка кабины управления. Также на крыше вагона установлены антенны радиосвязи, спутниковой связи и системы информирования пассажиров (рис. 3).
В головной части вагона расположена кабина управления. Для обеспечения безопасности локомотивной бригады головная часть вагона оборудована крэш-модулем, закрытым фронтальной маской. Во фронтальной маске установлены лобовое стекло со стеклоочистителем, буферные и сигнальные фонари и прожектор.
В головной части вагона также установлена автоматическая сцепка типа «Scharfenberg», на которую возможна установка адаптера для обеспечения сцепления с автосцепкой типа СА-3 отечественного типа.
Внутреннее пространство вагона 01 (05) состоит из кабины управления и пассажирского салона, которые разделены между собой служебным тамбуром. С обеих сторон тамбур оборудован входными распашными дверями. В кабине управления расположены пульт, рабочие места машиниста и его помощника, а также место машиниста-инструктора.
За рабочими местами машиниста и его помощника между кабиной управления и тамбуром находятся два шкафа с электрооборудованием: справа — шкаф управления +115 (+215), слева — шкаф приборов безопасности +114 (+214). Доступ к этим шкафам возможен как из кабины управления, так и из тамбура.
В передней части пассажирского салона расположен шкаф для инструмента и инвентаря, в котором хранятся тормозные башмаки, средства пожаротушения и сигнализации, средства индивидуальной защиты обслуживающего персонала, инвентарь для уборки салона, слесарный и прочий инструмент.
В средней части пассажирского салона находится санитарный модуль — универсальный санузел замкнутого типа и резервуарная стойка с системой трубопроводов для заправки чистой водой и ассенизации.
Вторые по ходу движения электропоезда входные двери салона предназначены для посадки пассажиров с ограниченными возможностями. Снаружи и изнутри вагона автоматические две
ри оборудованы кнопками вызова обслуживающего персонала для оказания помощи при посадке и высадке.
Во внутрипотолочном контейнере +164.10 расположена электронная аппаратура системы информирования пассажиров, цифровые блоки системы управления и элементы пожарной сигнализации.
В подвагонном пространстве находятся тяговый преобразователь, контейнер с тормозным оборудованием и контейнер +174.02 с коммутационным оборудованием напряжением 110/380 В. Следует иметь в виду, что при описании электропоездов «Ласточка» под кратким обозначением коммутационного оборудования напряжением 110/380 В авторский коллектив имеет в виду оборудование, работающее как под напряжением 110 В постоянного тока, так и под напряжением 380 В переменного тока; при этом, сюда входят еще и другие группы электрооборудования, например, работающие под напряжением 220 В.
Между тяговым преобразователем и размещенной на крыше вагона установкой охлаждения проложены трубопроводы для охлаждающей жидкости.
Головные вагоны оборудованы электропневмоуправляемой системой подачи песка.
Расположение оборудования в вагонах 07 и 09 во многом аналогично. Основным конструктивным отличием является обеспечение сквозного прохода из вагона 07 в вагон 09, отсутствие кабин машиниста и связанного с ними оборудования.
Рассмотрим расположение оборудования в прицепном промежуточном вагоне с тяговым (силовым) оборудованием 02 (04). На крыше вагона расположены установка системы охлаждения дросселя сетевого фильтра и преобразователя собственных нужд, климатическая установка пассажирского салона, контейнер с быстродействующим выключателем, токоприемник, разъединитель-заземлитель и ограничитель перенапряжения (рис. 4).
Во внутрипотолочных контейнерах +364.10 и +364.20 находятся электронная аппаратура, цифровые блоки системы управления, элементы пожарной сигнализации, защитные автоматические выключатели и вспомогательные контакторы.
В подвагонном пространстве расположены контейнер с аккумуляторной батареей, дроссель сетевого фильтра, преобразователь собственных нужд и зарядное устройство аккумуляторной батареи, контейнер +374.20 с коммутационным оборудованием напряжением 110/380 В, контейнеры тормозного оборудования и вспомогательного компрессора.
Между дросселем сетевого фильтра и преобразователем собственных нужд, установленных в подкузовном пространстве, и расположенной на крыше установкой охлаждения проложены трубопроводы для охлаждающей жидкости.
Для подъема на крышу вагонов электропоезда предусмотрена электробезопасная складная лестница. Лестница установлена на торцевой стенке вагонов 02 и 04 со стороны длинной межвагонной сцепки.
Для предотвращения подъема на крышу при наличии высокого напряжения лестница оснащена замковым механизмом и
заперта при помощи ключа в сложенном положении. Ключ находится в устройстве выдачи ключей, в связке с ключом «F», расположенном в подкузовном контейнере +574.20 в вагоне 03. Данным ключом возможно воспользоваться только при условии точного выполнения процесса заземления.
Расположение оборудования в других прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием аналогично.
Расположение оборудования в прицепном промежуточном вагоне без тягового оборудования (03) показано на рис. 5. На крыше вагона расположена климатическая установка пассажирского салона.
Во внутрипотолочном пространстве вагона расположены контейнеры +564.10, +564.20 и +562.10 (см. рис. 5), в которых размещены электронная аппаратура системы автоведения, цифровые блоки системы управления, элементы пожарной сигнализации, защитные автоматические выключатели и вспомогательные контакторы.
В подвагонном пространстве расположены контейнер для хранения адаптеров сцепки, контейнер компрессорной установки, контейнер +574.20 с коммутационным оборудованием напряжением 110/380 В и контейнер тормозного оборудования.
Расположение оборудования в других прицепных промежуточных вагонах без тягового оборудования во многом аналогично. Основным конструктивным отличием может являться наличие оборудования, установка которого направлена на обеспечение повышенного уровня обслуживания пассажиров.
Также во внутрипотолочном пространстве всех вагонов электропоезда расположены контейнеры +162.20 «Мегалит».
Экипажная часть электропоезда также высоконасыщена компонентами современного электрического и электронного оборудования, без которого не может обойтись ни один современный моторвагонный поезд.
Расположение навесных элементов на корпусах буксовых узлов показано на рис. 6, при этом температурные датчики, установленные в корпусе каждого буксового узла, на этом рисунке не показаны.
На электропоезде применены бесчелюстные буксовые узлы с двухрядным коническим подшипником кассетного типа (рис. 7). Корпус буксы литой, разъемный в горизонтальной плоскости. Верхняя часть является собственно корпусом, нижняя — крышкой. Обе части корпуса буксы соединяются четырьмя буксовыми шпильками. Верхняя часть корпуса имеет два прилива — прилив для крепления гидравлического демпфера (гасителя) вертикальных колебаний первой ступени рессорного подвешивания и прилив для установки валика резинометаллического блока (сай-
лент-блока) подвески буксового узла к раме тележки.
Внутри корпуса размещен двухрядный конический компактный подшипниковый узел закрытого типа, зафиксированный задним и передним упорными кольцами. Подшипник устанавливается на буксовую шейку оси колесной пары. При работе этого узла возможно достаточно большое повышение температуры.
Для контроля температуры нагрева подшипникового узла в верхнюю часть корпуса буксы интегрирован двойной температурный датчик, построенный на базе резисторных термометров Pt 100.
С внешней стороны на корпус буксового узла крепятся осевые импульсные датчики защиты от скольжения, датчики угла поворота системы БЛОК (ДПС) и заземляющие контакты (заземляющие устройства), либо буксовый узел остается свободным. Расположение датчиков и заземляющих устройств на буксовых узлах каждого из вагонов электропоезда приведено на рис. 6. Электрическая связь датчиков и устройств с аппаратурой электропоезда осуществляется при помощи специализированных кабелей, зафиксированных на кронштейнах буксовых узлов.
Осевой импульсный датчик защиты от скольжения представляет собой зубчатый индуктор, закрепленный к торцу оси колесной пары и закрытый крышкой, в которой установлен индукционный таходатчик, измеряющий вращение индуктора и передающий информацию в систему управления электропоездом. Система управления электропоездом, анализируя полученную информацию, выявляет либо боксование колесной пары (в режиме тяги), либо ее юз (в режиме торможения).
Датчик угла поворота (ДПС) предназначен для преобразования угла поворота оси колесной пары в пропорциональное количество импульсов, используемых в измерительных системах, контролирующих направление движения, пройденный путь, скорость и ускорение. Корпус датчика пути и скорости крепится болтами к корпусу буксового узла. В корпусе датчика расположен подшипниковый узел с валом вращения. На валу закреплен диск-модулятор с системой пазов, приводимый в движение пальцем, закрепленным на торце оси. При этом палец закреплен на оси колесной пары эксцентрично.
Диск-модулятор входит в паз кронштейна, на котором установлена оптопара (светодиодные датчики). Диск-модулятор вращается синхронно с колесной парой. Преобразование угла поворота в количество импульсов происходит в результате модуляции оптического потока, излучаемого светодиодом.
Для уменьшения износа и преждевременного выхода из строя буксовых подшипников на корпусе буксовых узлов с одной стороны трех колесных пар вагонов 02 и 04 устанавливаются заземляющие контакты (заземляющие устройства), состоящие из щеткодержателя с тремя графитовыми щетками и контактного диска. Контактный диск крепится к переднему упорному кольцу буксового узла четырьмя болтами (рис. 8) и, вращаясь вместе с осью колесной
пары, взаимодействует со щетками. Для предотвращения выпадения щеток из гнезд щеткодержателя используются пружинные держатели.
Электрический штепсельный контакт сцепки также является особенностью автосцепного оборудования электропоездов «Ласточка».
Для соединения электрических цепей двух сцепленных электропоездов каждая автоматическая сцепка (рис. 9) оборудована электрическим штепсельным контактом, установленным в верхней части головки сцепки. Общий вид электрического штепсельного контакта показан на рис. 10.
Электрический контакт сцепки состоит из контактного блока со штепсельными контактами. Кабели, подводимые к контактному блоку, имеют водонепроницаемую защиту. По периметру контактного блока установлены резиновые уплотнения. В расцепленном состоянии штепсельные контакты блока закрыты крышкой и защищены от попадания влаги и случайных прикосновений. Привод контактного блока осуществляется посредством рычажной передачи, соединенной с пневматическим цилиндром. Сжатый воздух в цилиндр подается через клапан распределения сжатого воздуха, взаимодействующий с кулачком, установленным на шпильке поворотного затвора автоматической сцепки.
При соединении сцепок и повороте затвора кулачок воздействует на распределительный клапан, и в цилиндр привода электрического контакта подается сжатый воздух. Крышки электрических контактов обеих сцепок открываются автоматически, и контактные блоки начинают выдвигаться навстречу друг другу. Благодаря устройствам центрирования обеспечиваются выравнивание и фиксирование конечного положения электрической сцепки.
При необходимости автоматическую работу электрических контактов сцепки можно отключать. В этом случае при сцепке электропоезда соединяются только механически, в то время как электрические сцепки остаются в отведенном положении и могут выдвигаться только вручную.
Для защиты автосцепного оборудования от воздействия негативных факторов (дождя, снега, загрязнений) на головку сцепки устанавливается кожух (рис. 11) и сверху надевается чехол, закрывающий все элементы головной сцепки. Перед соединением сцепок кожух снимается и размещается в служебном помещении вагона электропоезда.
Головка сцепки оснащена нагревательными элементами, которые в несцепленном состоянии обеспечивают оттаивание намерзшего слоя снега и льда для последующей легкой очистки головки вручную. Головка сцепки обогревается посредством четырех нагревательных элементов мощностью 80 Вт, которые расположены на торцевой стенке. Выключатель на головке сцепки отключает нагревательные элементы, как только сцепка достигнет механически сцепленного состояния. Данный выключатель используется также для индикации состояния «Сцеплено».
Расцепить сцепки между двух электропоездов возможно как в автоматическом режиме (дистанционно), так и вручную. Для автоматического (дистанционного) расцепа двух электропоездов на пульте машиниста нажимается кнопка «Расцеп», после чего сжатый воздух кратковременно подается в расцепные цилиндры обеих автоматических сцепок. Штоки расцепных цилиндров выдвигаются и воздействуют на приливы поворотных затворов, поворачивая их по часовой стрелке, в результате чего ролики сцепных петель выходят из выемок поворотных затворов. Как только электропоезда отъедут друг от друга, сцепки вновь будут готовы к выполнению сцепления.
Оперативный доступ к наиболее необходимому электрооборудованию, например к такому, как разъединители-заземлители, контейнеры возможен также и из салонов электропоезда, где конструкцией предусмотрены соответствующие люки и другие конструктивные элементы интерьеров (рис. 12).
