poster333

Новое поколение итальянских высокоскоростных поездов

В настоящее время на дорогах Италии Германии, Швейцарии и Финляндии появились высокоскоростные электропоезда «Пендолино» третьего поколения с принудительным наклоном кузова вагона в кривых для повышения скорости движения. В Италии эксплуатируются 10 таких электропоездов серии ETR460, а в международном сообщении Швейцарии и Италии — семь электропоездов серии ETR470 на две системы тока. В Финляндии курсируют 25 электропоездов серии SM200, состоящие из шести вагонов на переменном токе напряжением 25 кВ.


Электропоезда «Пендолино» третьего поколения соответствуют основным концепциям подвижного состава серии ETR450, работающим в Италии, и VT610 — в Германии. Эти концепции касаются основных технических требований к ряду параметров и устройств электропоезда- стабильность движения, комфорт, незначительное напряженное состояние элемент от пути, низкие осевые нагрузки, снижение до возможного минимума массы тележки, применение активного поперечного рессорного подвешивания и принудительного наклона кузова в кривых в зависимости от их радиуса, производимого гидравлическим устройством с применением гироскопа и ускорение-мера.

В вагонах электропоездов третьего поколения использован модульный принцип конструирования на базе секций электропоезда мощностью 2000 кВт и применен привод с инвертором Проведенные к настоящему времени всесторонние испытания электропоездов третьего поколения показали, что уровень комфорта в них, динамики, мощность новой системы привода и системы наклона кузова вагона в кривых имеют запас и в дальнейшем могут быть улучшены еще.

Модульный принцип конструирования, возможность формирования электропоездов любой составное™ делают моторвагонный подвижной состав третьего поколения «Пендолино» типом электросекций, которые лучше всех других приспособлены для движения с высокими скоростями в кривых и на прямых с хорошей плавностью хода Надежность электропоезда в работе, незначительный объем и время его технического обслуживания позволяют широко применять электропоезд третьего поколения в эксплуатации в различных условиях.

Ведущим западно-европейским предприятием в области технологии постройки высокоскоростных электропоездов третьего поколения с активной системой наклона кузова в кривых в настоящее время является Итальянская фирма «Fiat Ferroviaria», которой поступили большие заказы на постройку электросекций «Пендолино» от дорог Италии, Швейцарии, Германии и Финляндии.

Электропоезд «Пендолино» с принудительным наклоном кузова вагона в кривых уменьшает время следования по перегонам по сравнению с обычным типовым электропоездом и повышает комфорт с соблюдением всех установленных правил безопасности движения Конструкция электропоезда «Пендолино» с системой принудительного наклона кузова учитывает всю инфраструктуру железнодорожного пути. Например, легкое верхнее строение пути, участки с большим количеством кривых, состояние пути и др.

Кроме того, эти электропоезда должны быть экономичными в эксплуатации с точки зрения стоимости их постройки, окупаемое™, эксплуатации и технического обслуживания, хорошей комфортабельности, высоких динамических качеств, допустимого уровня воздействия на путь и высоких скоростей движения Все это принимается во внимание при проектировании новых высокоскоростных электропоездо из «Пендолино» с учетом опыта эксплуатации ранее построенных электросекций.

Масса вагона должна равномерно распределяться на колесные пары и тележки вагона. Для этой цели необходимо:

-уменьшать до возможного минимума в эксплуатации необрессоренную массу тележки типовой конструкции;

-достигать низкой осевой нагрузки без ненужного осложнения конструкции при условии сохранения прочности элементов тележки;

-распределять требуемую мощность электропоезда по тяговым электродвигателям, которые должны быть подвешены на раме вагона и иметь надежную эффективную силовую передачу;

-применять моторные и немоторные тележки с одинаковыми динамическими характеристиками;

-иметь оптимальные динамические параметры тележек при определенных условиях эксплуатации и желаемой плавности хода вагона;

-компенсировать путем применения активного пневматаческого поперечного подрессоривания вагона поперечные силы с целью центрирования кузова вагона без снижения комфорта пассажиров;

-оптимально гасить в любой момент времени часть центробежной силы, действующей на пассажира, за счет применения быстродействующего прогрессивного управления наклоном кузова в кривых.

Из вышесказанного следует, что необходимо соблюдать следующие условия:

-показатель уровня комфорта пассажиров в кривых участках пути должен иметь оценку «отлично» и не отличаться от показателя на прямых участках пути;

-вертикальные и поперечные горизонтальные силы в контакте колеса с рельсом должны быть такими же или даже меньше, чем при обычных типовых ходовых частях при номинальной скорости движения.

Основные положения этой концепции уже реализованы в электропоезде серии V1060 первого поколения в начале 70-х годов. Первым электропоездом с активной системой принудительного наклона кузова вагона в кривых на дорогах Италии является электропоезд серии ETR401 Опытные поездки этого поезда показали очень хорошую динамику, пригодность к работе в различных условиях эксплуатации, многосторонность применения его при перевозках пассажиров, а также незначительное воздействие вагонов состава на путь.

Получены также сравнительно хорошие динамические показатели и высокая надежность работы тележек вагонов. Допускаемая вначале максимальная скорость движения электропоезда 200 км/ч была повышена сначала до 220 км/ч и затем окончательно — до 250 км/ч без дополнительных изменений в конструкции тележки и системы привода электропоезда.

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ «ПЕНДОЛИНО»

В начале второй половины 80-х годов сначала на основании запросов дорог Италии, а затем по результатам длительных испытаний электропоездов и доводкой слабых узлов и конструкций, а также большого интереса и помощи зарубежных специалистов, были спроектированы и построены электропоезда «Пендолино» второго поколения серий VT610 для дорог Германии и ETR для самой Италии. Оба проекта моторвагонного подвижного состава базируются на вышесказанной концепции конструкции тележки и на принципе регулируемого принудительного наклона кузова вагона в кривых в зависимости от их радиуса. При этом в конструкции вагонов использованы все строительные, технологические и другие улучшения и достижения последних лет в области механики, электроники, техники регулирования, гидравлики, электротехники и пневматики.

Постройкой этих электропоездов в Италии хотели достичь сразу две цели: во-первых, ввести высокоскоростное движение на новых магистральных участках пути между Флоренцией и Римом, а во-вторых, сократить время следования поездов на старых участках дорог без переукладки верхнего строения пути и оборудования системы сигнализации. Эти цели были достигнуты при одновременном повышении надежности работы электросекций при различных условиях эксплуатации.

В настоящее время на дорогах Италии насчитывается 15 девятивагонных электропоездов серии ETR450 второго поколения «Пендолино». Первые электросекции этой серии были введены в эксплуатацию в мае 1988 г., которые уже имеют общий пробег свыше 15 млн. км и перевозили около 3,5 млн. пассажиров На высокоскоростных участках пути и на региональных скоростных дорогах Италии электропоезда «Пендолино» серии ETR450 второго поколения проезжают кривые с повышенными скоростями при непогашенном поперечном ускорении до 1,8.

На прямых участках скорость движения также повышена в среднем на 20 км/ч по сравнению с обычными типовыми электропоездами. Время следования моторвагонного подвижного состава серии ETR450 класса «Р» на перегонах между Миланом и Римом сокращено на 20 %, а по другим участкам пути — на 10 — 25 %. Электропоезд «Пендолино» второго поколения, спроектированный для дорог Германии, предназначен для эксплуатации в основном на участках пути с большим количеством кривых удовлетворительного состояния.

С мая 1992 г. 20 электропоездов «Пендолино» второго поколения (последние поезда введены в эксплуатацию летом 1993 г.) имеют общий пробег свыше 4,5 млн. км и перевезли больше 1,5 млн. пассажиров. Это на 15 % превышает перевозку людей типовыми обычными электропоездами.

С 1987 г фирма «Fiat Ferroviaria» совместно с дорогами Италии, принимая во внимание постоянно растущий интерес к электропоездам «Пендолино», провела свыше 10 пробных поездок и демонстраций электросекции серии ETR401 второго поколения в Германии, Австрии, Словакии, Чехии и в Швейцарии. Результаты этих опытных поездок представляют технический интерес, так как они проведены на разных участках пути различного состояния, а именно, кривых малого радиуса на дорогах Австрии и кривых большого радиуса на дорогах Словакии, Чехии и Германии.

Независимо от состояния верхнего строения пути и без дополнительных изменений в конструкции электропоезда «Пендолино», результаты опытных поездок являются положительными с точки зрения безопасности движения и плавности хода Систематические опытные поездки проведены также в феврале 1991 г. совместно с дорогами Швейцарии и фирмой BLS (Bern — Lotschberg — Simplon) на участках пути Берн — Люцерн и Берн — Бриг. Эти перегоны очень трудны для эксплуатации, так как на них кривые составляют 57 % общей длины участков, а радиусы кривых изменяются от 250 до 400 м.

Результаты этих пробных поездок показали, что электропоезда «Пендолино» второго поколения могут быть введены в эксплуатацию и на таких сложных участках пути. При этом функционирование всех механизмов и узлов поезда, его динамика и безопасность движения по сравнению с ранее проведенными за рубежом опытными поездками электропоездов первого поколения обеспечивают уровень комфорта, приемлемый для пассажиров при максимально возможных скоростях движения.

ЭЛЕКТРОПОЕЗДА «ПЕНДОЛИНО»
ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ

Фирмой «Fiat Ferroviaria» на основании опыта, полученного в процессе эксплуатации электропоездов ETR401 второго поколения, и особенно при плановой работе электросекций «Пендолино» серий ETR450 и VT610 второго поколения, накоплены необходимые данные для дальнейшего проектирования нового моторвагонного подвижного состава третьего поколения По своим техническим качествам их можно отнести к авангардным в области проектирования поездов для высокоскоростного движения с принудительным наклоном кузова в кривых. Электропоезда «Пендолино» третьего поколения соответствуют основным характеристикам первоначальной концепции проектирования и представляют дальнейший скачок вперед сточки зрения многообразия мощности, комфорта пассажиров, внутренней планировки и динамических качеств вагонов. Новые электропоезда «Пендолино» третьего поколения по достоинству оценены многими западно-европейскими железнодорожными компаниями.

В настоящее время фирма «Fiat Ferroviaria» выполнила первые заказы на постройку 10 девятивагонных электропоездов «Пендолино» для своих дорог, 25 шестивагонных электропоездов для дорог Финляндии и 7 депятивагонных электропоездов для дорог Швейцарии. Первые опытные электропоезда «Пендолино» третьего поколения испытывались в феврале 1993 г. ни дорогах Италии, в марте-апреле 1993 г. на дорогах Финляндии В декабре 1993 г проведены специальные испытания автономных тяговых секций электропоезда «Пендолино» на дорогах Италии для оценки динамических качеств, в том числе и плавности хода. В итоге получены отличные многообещающие результаты динамических испытаний тележек электропоезда третьего поколения под кузовом вагона типа «Amfleet Coachder AMTRAKs. В табл. 1 приведены показатели плавности хода Wz вагона при скоростях движения 200 км/ч.

Сила тяги электропоезда «Пендолино» третьего поколения должна реализовываться на всех моторных вагонах и иметь высокую мощность при низкой осевой нагрузке. Длительная мощность тяговых секций поезда должна быть повышена с 1,4 МВт до 2,0 МВт. Для постоянного тока каждая тяговая секция электропоезда составляется из двух моторных вагонов. Для переменного тока к моторным вагонам прибавляется еще трансформаторный вагон.

По желанию заказчика лобовая часть головного вагона электропоезда «Пендолино» с кабиной машиниста может иметь аэродинамическую обтекаемую форму. Средний и нетяговый хвостовой вагоны электропоезда позволяют формировать его любой составности. Каждая секция поезда для скоростей движения 220 — 250 км/ч может, например, состоять из нетягового трансформаторного вагона и двух тяговых вагонов с кабиной машиниста в голове Каждая секция электропоезда работает независимо друг от друга.

На основании накопленного опыта обработки легированных и легких металлов при проектировании электропоездов «Пендолино» серий ETR401 и ETR450, а также благодаря дальнейшим техническим достижениям в области изготовления прессованных профилей, фирма «Fiat Ferroviaria» значительно улучшила технологию постройки электропоездов третьего поколения. Так, кузов вагона имеет разную форму поперечного сечения, а также различную высоту и ширину соотвстственно от 3340 до 3731 мм и от 2800 до 3200 мм Вагоны поездов «Пендолино» третьего поколения серий ETR460 и ETR470 имеют высоту над головками рельсов и ширину соответственно 3460 и 2800 мм; вагоны электропоезда «Пендолино» третьего поколения серии SM200 имеют высоту над головками рельсов и ширину соответственно 3731 и 3200 мм; вагоны «Пендолино» серии JR для дорог Германии имеют высоту над головками рельсов и ширину соответственно 3500 и 3000 мм

Фирмой «Fiat Ferroviaria» разработаны модульные типы крепления вспомогательного электрического оборудования на крыше вагона или под полом, обеспечивающие легкую доступность к нему, хорошие условия технического обслуживания, ремонта, а также легкую и удобную замену его на исправное оборудование после окончания срока работы. Для различных вариантов нового поезда «Пендолино» применяются различные системы тока- 3,0 кВ постоянного тока для электропоезда серии ETR460 на дорогах Италии; 25 кВ с частотой 50 Гц переменного тока для электропоезда серии SM200 на дорогах Финляндии; 3,0 кВ постоянного тока и 15 кВ переменного тока с частотой 16 73 Гц для электропоезда серии ETR470 на дорогах Италии и Швейцарии.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЕЗДА «ПЕНДОЛИНО» СЕРИИ ETR460

Электропоезд «Пендолино» серии ETR460 третьего поколения состоит из 9 вагонов, по три вагона в каждой из трех тяговых секций Такая секция, в свою очередь, состоит из двух вагонов с тяговыми электродвигателями и тяговыми инвертора и. На каждой тележке двух тяговых вагонов установлено по одному тяговому электродвигателю. Основные технические данные вагонов электропоезда «Пендолино» серии ETR460 приведены в табл. 2.

В головном и хвостовом вагонах секции электропоезда количество сидячих мест соответственно 49 и 62, а в среднем вагоне секции оно изменяется от 38 до 65 в зависимости от внутренней планировки вагона.

КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ВАГОНА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА СЕРИИ ETR460

В конструкции вагонов электропоезда применяется в основном легированная сталь, которая обладает высокой стойкостью против коррозии и старения металла. Широко используются прессованные профили, форма которых особенно выгодна для постройки кузова вагона и его внутреннего оборудования. Кузова вагонов имеют трубчатую легкую сварную несущую конструкции.

Головной и хвостовой вагоны электропоезда имеют аэродинамическую обтекаемую форму. Собственная частота изгибных колебаний такой несущей конструкции кузова составляет 10 Гц. Внутренняя обшивка кузова вагона для хорошего дизайна, термоизоляции и звукоизоляции сделана из синтетического материала, который соответствует международному классу противопожарной защиты.

При проектировании и постройке электропоезда «Пендолино» третьего поколения большое внимание уделялось разработке мероприятий по защите пассажиров и обслуживающего персонала поезда от ударной волны, возникающей при высоких скоростях движения в туннеле и при встречном движении двух электропоездов на двухпутных участках. Устройства отопления и вентиляции обеспечивают максимальны 1 комфорт пассажиров.

Приняты также соответствующие меры защиты от проникновения внутрь вагона шума при движении электропоезда, а также для снижения уровня звукового давления проникающего снаружи вагона, до возможного минимального уровня. Сидячие места в вагонах имеют очень удобную конструкцию и красивый внешний вид. Диваны расположены поперечными рядами по схеме 2+1 место в ряду в вагонах первого класса и по схеме 2+2 в вагонах второго класса.

На лобовой части головного и хвостового вагонов электропоезда расположены вместительные кабины машиниста с эргономически удобными сиденьями для машиниста Широкое лобовое стекло каби-
ны машиниста обеспечивает хороший обзор участков пути. Лобовая часть кабины машиниста имеет аэродинамическую обтекаемую скошенную форму.

Ширина прохода для пассажиров в салонах вагонов достаточна для удобного и беспрепятственного прохода людей с багажом и для разноса напитков и закусок из буфета электропоезда. В районе багажного отделения ширина прохода равна 800 мм. Все туалеты вагонов работают по замкнутому циклу под низким давлением. В вагонах первого класса предусмотрены также ватерклозеты.

ТЕЛЕЖКА ВАГОНОВ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА СЕРИИ ETR460

Для моторных и немоторных тележек вагонов электропоезда «Пендолино» серии ETR460 остаются в силе основные требования первоначальной концепции относительно конструкции и параметров. Однако по сравнению с тележками вагонов предыдущих поколений применен ряд новых решений. Основной новинкой является применение на тележке системы принудительного наклона кузова вагона в кривых.

Для этой системы разработана люлька новой конструкции, из-за которой возникла необходимость проектирования вторичной (центральной) ступени рессорного подвешивания новой геометрии и в новом расположении механизма для принудительного наклона кузова в кривых. Управляющий гидравлический цилиндр для наклона кузова расположен поперек тележки между балансиром и надрессорной балкой, а направляющий механизм для принудительного наклона кузова в кривых расположен так, что центр поворота кузова находится выше сто центра тяжести.

Первичная (надбуксовая) ступень рессорного подвешивания состоит из двойных цилиндрических винтовых пружин с большой гибкостью. Рама тележки опирается,на буксы через двойные поводки, благодаря которым можно устанавливать оптимальные параметры рессорного подвешивания рамы тележки, при котором обеспечивается свободный поворот колесных пар в кривых при одновременном повышении стабильности их качения на прямых. Это дает возможность уменьшить напряженное состояние элементов верхнего строения пути и износ гребней колес и рельсов.

Вторичная (центральная) ступень рессорного подвешивания состоит из двойных цилиндрических винтовых пружин, через которые передаются вертикальные силы между кузовом вагона и тележкой, а также поперечные и продольные силы в кривых. Поперечные перемещения кузова вагона регулируются через активное поперечное рессорное подвешивание, эластичные муфты и упругие упорные элементы, которые ограничивают максимальные относительные перемещения кузова вагона и тележки при выходе из работы активного поперечного рессорного подвешивания.

Продольные силы тяга и тормозные силы передаются через поводок и качающийся рычаг поводкового устройства Упругий упор или буфер ограничивает возможные перемещения между кузовом вагона и тележкой в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Жесткая Н образная рама тележки состоит из стальных профилей и сварных листов из углеродистой стали. При конструировании тележки основное внимание уделялось простоте конструкции, снижению веса в соответствии с нормами UIC (Международный железнодорожный союз) Рама тележки, рессорное подвешивание и колесные пары тяговых и нетяговых тележек взаимозаменяемые Тяговые электродвигатели подвешены на раме вагона и соединены с осями колесных пар через простой карданный вал. Немоторная колесная пара имеет на оси три тормозных диска, а тяговая колесная пара только два диска дискового тормоза.

СИСТЕМА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО НАКЛОНА КУЗОВА В КРИВЫХ

Вагоны электропоезда «Пендолино» третьего поколения серии ETR460 имеют автоматическую систему для управления наклоном кузова вагона в кривых, который может достигать максимум 8°. Этому соответствует погашенное поперечное ускорение 1,36 при непогашенном поперечном ускорении 2,0 на колесе и рельсе. Гидравлическая установка системы наклона кузова в кривых со всеми ее узлами расположена в отдельном шкафу на легко доступном к нему месте при техническом обслуживании и замене деталей и узлов на исправные.

Эта установка на вагонах серии ETR460 по сравнению с установкой на сериях ETR450 и VT610 значительно улучшена Применение ротационного регулируемого насоса позволяет экономить электроэнергию и одновременно контролировать поток и давление масла в системе наклона кузова вагона в кривых. Управляющий клапан рабочего гидравлического цилиндра является клапаном избыточного давления, благодаря чему повышается надежность работы системы наклона кузова вагона в кривых.

Возникающие в процессе эксплуатации повреждения в системе наклона кузова вагона в кривых регистрируются и запоминаются электронными вычислительными устройствами, установленными в различных вагонах электропоезда. Сигналы от этих вычислительных устройств посылаются в центральное вычислительное устройство в головном вагоне электропоезда.

Если возникшие неисправности в системе управления наклоном кузова вагона в кривых могут нанести вред установке управ
ления наклоном кузова вагона при ее функционировании, то вычислительное электронное устройство срабатывает так, что кузов вагона возвращается из наклонного положения в свое исходное первоначальное путем прекращения возбуждения соответствующего электромагнитного вентиля и, следовательно, путем выключения из работы гидравлической установки наклона кузова вагона в кривых.

Активное поперечное рессорное подвешивание включает в себя выключатель, который управляется размыкающим пневматическим вентилем, питаемым от прибора управления наклоном кузова вагона в кривых Подающееся на него напряжение электротока пропорционально величине непогашенного поперечного ускорения. Следовательно, при повороте кузова вагона одновременно возникает его поперечное перемещение, благодаря чему улучшаются динамические показатели и плавность хода вагона в кривых.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА ТЯГОВОГО БЛОКА ВАГОНА ПОЕЗДА

Электрическая аппаратура отдельного тягового блока вагона сконструирована так, что она работает независимо от аппаратуры других тяговых блоков и при появлении в ней повреждений она может автоматически отключаться от электропроводки высокого напряжения. Электрическая аппаратура тягового блока включает в себя преобразователь, стабилизирующий напряжение, и трехфазный инвертор с постоянным напряжением, который питает четыре асинхронных тяговых электродвигателя одного вагона, которые включены параллельно и имеют мощность по 500 кВт каждый. Тяговый преобразователь состоит из четырех тиристорных модулей GTO.

Регулятор инвертора работает дискретно с модулями «Paizzi», которые собраны на стандартном «VMEbus» Трехфазный инвертор работает с напряжением, которое задается на двух плоскостях. Регулятор тягового инвертора также работает на базе стандартного «VMEbus». В нем применены аналоговые и логические переключающие схемы для блока регулирования. Регулятор тягового инвертора типа «Master» подсоединен к регулятору тягового преобразователя через последовательно соединенную электролинию. Таким образом, возможен обмен диагностической информацией и исходными данными, необходимыми для регулирования тягового инвертора.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА СЕРИИ ETR460

Эта система включает в себя центральный диагностический блок на каждом вагоне электропоезда, клавиатуру и дисплей для диалога с обслуживающим персоналом каждого вагона поезда, а также монитор и клавиатуру для диалога с машинистом электросекции (только на головном и хвостовом вагонах). Технические средства диагностического блока можно при необходимости устанавливать в любом месте вагона совместно с другими приборами электропоезда.

Основной целью диагностической системы, разработанной и установленной в вагонах поезда фирмой «Раrizzi», являются, уменьшение времени на ремонт дефектных деталей, точное определение объема ремонтных работ, систематический сбор информации для составления статистики по работе устройств и аппаратуры вагонов электропоезда.

В аппаратуру управления и контроля наклона кузова вагона в кривых встроен прибор для постоянного измерения при движении колебаний виляния тележки вагона На электропоездах установлены ускорение меры для измерения поперечного ускорения вагона, сигналы от которых через специальную передающую систему поступают на пульт управления наклоном кузова вагона в кривых в кабине машиниста и в информационную систему на борту электропоезда.

Д-р техн. наук П.С. АНИСИМОВ
профессор МГУПСа

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin