[01-2016] Особенности системы торможения на электровозе 2ЭС5 «СКИФ»

[Admin]

Особенности системы торможения на электровозе 2ЭС5 «СКИФ»

Современные технические решения, воплощенные на электровозе 2ЭС5 «Скиф», позволили существенно повысить его технико-эксплуатационные показатели. Тяговый привод с асинхронными двигателями позволяет электровозу работать в любой точке тяговой характеристики, ограниченной сцеплением и максимальной мощностью. В сравнении с электровозами предыдущего поколения улучшены тяговые свойства и показатели надежности, увеличены межремонтные интервалы, внедрены микропроцессорные системы контроля и диагностики оборудования.

Обоснованный интерес вызывают у машинистов конструктивные решения пневматической системы, позволившие достичь следующих результатов:

• □ снизить износ колес и тормозных колодок при торможении электровоза благодаря замещению пневматического торможения электрическим;
• □ исключить «толчки» и уменьшить продольно-динамические реакции в поезде при срыве электрического торможения путем применения системы адекватного замещения электрического торможения пневматическим;
• □ потележечно тормозить благодаря применению блоков адаптивного управления торможением каждой тележки (БАУТТ);
• □ улучшить процессы управления торможением (рис. 1);
• □ повысить надежность и энергоэффективность.

Рассмотрим более подробно пневматическую схему (рис. 2) и некоторые режимы ее работы. Отметим, что на локомотиве «Скиф» применено тормозное оборудование нового поколения на современной элементной базе и невзаимозаменяемое аналогичным на серийных электровозах ООО «ПК “Новочеркасский электровозостроительный завод”».
Блок компрессорного оборудования (БКО) состоит из без-масляного поршневого компрессора и устройства осушки сжатого воздуха. Производительность компрессора — 3,5 м3/мин. Агрегат отличается повышенным ресурсом, низкой трудоемкостью обслуживания по сравнению с серийными масляными компрессорами и способностью работать с продолжительностью включения 100% — до 12 тыс. ч.
Блок адаптивного управления торможением тележки (БАУТТ) обеспечивает потележечное пневматическое торможение. БАУТТ содержит оборудование, которое управляет наполнением тормозных цилиндров сжатым воздухом при торможении прямодействующим (вспомогательным) тормозом, при включении системы замещения электрического тормоза (рекуперации) пневматическим, а также клапан, обеспечивающий взаимодействие служебного и рекуперативного торможения.
Автоматический пневматический стояночный тормоз (ACT) позволяет удерживать локомотив на уклоне до 30 %о неограниченное время. По сравнению с ручным тормозом серийных грузовых электровозов управление ACT осуществляется дистанционно двумя кнопками, которые расположены на поперечной стенке кабины локомотива. ACT включает в себя тормозные цилиндры с блоком пружинного энергоаккумулятора и систему управления стояночным тормозом.
Управление торможением в поезде. Торможение поезда может осуществляться:

• • электрическим тормозом электровоза с помощью контроллера машиниста;
• • автоматическим пневматическим тормозом с помощью контроллера крана машиниста. При этом приводятся в действие пневматические тормоза локомотива и состава;
• • прямодействующим пневматическим тормозом с помощью контроллера крана вспомогательного тормоза. При этом приводится в действие пневматический тормоз только электровоза;
• • совместным применением электрического тормоза локомотива и автоматического пневматического тормоза состава;
• • совместным применением электрического тормоза электровоза и прямодействующего пневматического тормоза локомотива до давления в тормозных цилиндрах 0,15 МПа.

Режим рекуперативного торможения при ручном управлении может быть задан следующими устройствами: контроллером машиниста, маневровым контроллером, контроллером крана машиниста в режиме «Рекуперация от ККМ».
Управление остановкой электровоза. С помощью контроллера машиниста задается необходимый процент тормозной силы. При достижении скорости 5 км/ч рекуперация отключается и автоматически включается прямодействующий пневматический тормоз (давление в тормозных цилиндрах — 0,07 МПа). Кроме того, электровоз можно остановить контроллером крана машиниста с помощью автоматического тормоза.
Особенности процессов в тормозной системе при реализации пневматического и электрического торможения. Наиболее сложными процессами, с точки зрения их реализации, являются адекватное замещение электрического тормоза пневматическим и замещение пневматического тормоза электрическим.

Адекватное замещение электрического тормоза пневматическим. Локомотив 2ЭС5 «Скиф» стал первым грузовым электровозом среди выпускаемых ООО «ПК “НЭВЗ”», на котором оно внедрено. Ранее подобная система была применена только на пассажирских машинах ЭП20. Основная задача реализации адекватного замещения — снизить продольно-динамические реакции в поезде.
Существующие системы замещения имеют ряд недостатков, один из которых — неспособность в полной мере заменить электрическое торможение во всем диапазоне скоростей и величин тормозного усилия, что в эксплуатации может приводить к деформации колес. На локомотиве 2ЭС5 применена схема, при которой тормозная сила до и после срыва рекуперации одинаковы.

В случае определения системой управления электровоза срыва или низкой эффективности электрического торможения отключается электрический тормоз и снимается питание с клапана ЭПР2 в блоках БАУТТ. Кроме того, будет сформирован запрос в систему управления модуля тормозного оборудования на наполнение тормозных цилиндров локомотива сжатым воздухом до требуемого давления.
Затем система управления блока тормозного оборудования подает питание на вентили ВТ и ВО в блоках БАУТТ и тем самым устанавливает требуемое давление в тормозных цилиндрах. Чтобы выйти из режима замещения и отпуска тормозов, машинисту необходимо нажать кнопку «Сброс» на контроллере машиниста.
Важно учитывать, что максимальная сила электрического тормоза превышаеттормозную силу от пневматического тормоза. Как видно на рис. 1, зона адекватного замещения электрического торможения пневматическим для машин 2ЭС5 (при существующей конструкции локомотива) находится в пределах 0... 143 кН. Значит, если в момент срыва рекуперации тормозная сила превышала 143 кН, то максимальная тормозная сила пневматического тормоза составит 143 кН.
В случае применения электрического торможения до полной остановки режим автодотормаживания позволяет остановить электровоз пневматическим тормозом с давлением в тормозных цилиндрах 0,07 МПа и тормозной силой 23 кН. Постоянство тормозной силы при пневматическом торможении во всем диапазоне скоростей обусловлено применением композиционных колодок, имеющих постоянный коэффициент трения 0,27.

Замещение пневматического торможения электрическим. Служебное торможение реализуется с помощью крана машиниста 130. Как известно, при выполнении служебного торможения разряжается тормозная магистраль, затем тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом. Происходит фрикционное торможение, которое сопровождается износом тормозных колодок и колес.
На электровозе 2ЭС5 «Скиф» впервые среди российских локомотивов внедрили новый режим работы — «Рекуперация от ККМ» ,'r,.c,i,\<ncno! и,-с пл иолльипо г>т Vс\птпг,ппьпя кпана машиниста^ Он предполагает автоматическое применение электрического тормоза при служебном торможении краном машиниста 130.
Этого достигли благодаря контролю давления в импульсной магистрали воздухораспределителя (см. рис. 2, датчик ДД7). В данном случае сила электрического тормоза будет максимально приближена к заданной тормозной силе пневматического торможения.
Как следует из рис. 2, при служебном торможении контроллером крана машиниста 130 разряжается тормозная магистраль и срабатывает воздухораспределитель ВР. Сжатый воздух от ВР и переключательного клапана ПКЗ поступает к клапанам ЭПР2. Однако если электровоз находится в режиме «Рекуперация от ККМ», то по команде системы управления клапаны ЭПР2 получают питание, тем самым блокируя поступление сжатого воздуха в тормозные цилиндры локомотива.
В это же время система управления, получив от датчика ДД7 сигнал о значении давления, вычисляет необходимое значение тормозной силы электрического тормоза и, в свою очередь, выдает задание в тяговую систему на торможение локомотива.
Таким образом, машинист, управляя только контроллером крана машиниста 130, реализует комбинированное торможение поезда: электрическое — электровоза и пневматическое — состава. Применение потележечного торможения позволяет при отказе электрического тормоза на одной из тележек автоматически привести в действие на ней пневматическое торможение. На исправных тележках продолжится электрическое торможение.

В-заключение следует отметить, что специалисты одного из предприятий, активно участвующих в оснащении локомотивов современным оборудованием — ООО «Технологии рельсового транспорта», совместно с ведущими разработчиками тормозной аппаратуры сосредоточили усилия на дальнейшем повышении эффективности тормозных систем и качества управления тормозами подвижного состава.

Инженеры А.С. КОРОТКОВ, С.Ю. ПЛОХОВ, К.П. СОЛТУС,
ООО «Технологии рельсового транспорта»,
г. Новочеркасск