Admin

Крышевое и кузовное оборудование электропоезда ЭС2Г «ЛАСТОЧКА»

Д.Э. Лимонов, начальник управления проектирования подвижного состава ООО «Уральские локомотивы»,
Н.О.ЖУХИН, РУТ (МИИТ), заведующий лабораторией электроподвижного состава, инженер-разработчик кафедры «Электропоезда и локомотивы»

Главным отличием электропоездов ЭС2Г «Ласточка» является наличие на борту современного оборудования. В данной статье описывается крышевое и, в основном, связанное с ним кузовное оборудование.
Важной частью крышевого оборудования электропоездов являются токоприемники. В зависимости от исполнения на одном составе может быть различное их количество. На электропоезда серии ЭС2Г «Ласточка» устанавливается по одному токоприемнику на каждый прицепной промежуточный вагон с тяговым оборудованием (вагоны 02,04,08 и др.).

Технические характеристики токоприемника ЛА 19-СЭТ 160 1200 приведены в табл. 1. Именно такие токоприемники получили широкое распространение на электропоездах ЭС2Г.
Токоприемник предназначен для снятия электрической энергии контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ и передачи ее к электрическому оборудованию электропоезда. Снятие электрической энергии с контактной сети производится при помощи
подвижного электрического соединения (скользящего контакта).
Токоприемник представляет собой конструкцию, выполненную по схеме асимметричного полупантографа. Подъем токоприемника осуществляется при помощи пневматического привода, опускание — под действием собственного веса системы под
вижных рам и верхнего узла.
Токоприемник состоит из следующих частей (рис. 1):

• основания;
• системы подвижных рам;
• механизма подъема;
• верхнего узла.

Все узлы и агрегаты токоприемника расположены на основании, которое на опорных изоляторах устанавливается на крыше вагона электропоезда.
Система подвижных рам включает в себя нижние и верхние рамы и тяги. Нижняя рама подшипниковыми узлами соединяется с основанием и верхней рамой.
Механизм подъема состоит из пневморессоры, которая одним концом, через кронштейн, посредством двух подъемных тяг (тросов) связана с нижней рамой, а другим жестко закреплена на кронштейне основания.
Верхний узел состоит из штанги и полоза. Штанга установлена в поперечине верхней рамы и через рычаг соединена с верхней тягой. Электрическая связь верхнего узла с системой подвижных рам и основанием осуществляется гибкими шунтами.


Основание предназначено для монтажа всех систем и механизмов токоприемника и крепления токоприемника к опорным изоляторам, установленным на крыше электропоезда. Основание представляет собой раму, сваренную из стальных труб прямоугольного сечения (две продольные балки, две поперечные балки и две опоры). На основании имеются кронштейн для установки пневморессоры и две стойки для шарнирного крепления нижней рамы. К продольным балкам приварены технологические рымы, предназначенные для строповки токоприемника при выполнении монтажа или демонтажа. На одной из поперечных балок имеются два зажима, предназначенные для крепления шунтов, обеспечивающих электрическое соединение основания с нижней рамой.
Система подвижных рам предназначена для подъема верхнего узла из сложенного положения до контактного провода и восприятия действующих на верхний узел продольных и поперечных нагрузок. Она состоит из нижней рамы, верхней рамы, нижней тяги и верхней тяги.
Нижняя и верхняя рамы представляют собой сварные конструкции из труб и деталей, изготовленных из алюминиевого сплава. Нижняя рама состоит из балки, нижней поперечины, верхней поперечины; двух щек для установки между ними роликов; двух обойм верхней и нижней поперечин. В выточке обойм запрессованы стальные втулки для установки подшипников, через которые нижняя рама крепится на основании и соединяется с верхней рамой. В колодку ввернуты две шпильки для установки кронштейна верхней тяги.
Верхняя рама состоит из поперечины, на которую устанавливается верхний узел токоприемника, стрелы, усиленной накладками, двух щек, расположенных на консолях и предназначенных для шарнирного соединения верхней и нижней рам; рычага с затыльником и укосинами. Через отверстие рычага верхняя рама соединяется с нижней тягой.
Нижняя тяга предназначена для обеспечения заданной траектории подъема верхнего узла и состоит из штанги, в один конец которой ввернута петля, и двух корпусов для подшипников, соединенных с петлей и вторым концом штанги пальцами. Через один корпус нижняя тяга соединена с верхней рамой, а через второй — с основанием.

Верхняя тяга предназначена для удержания верхнего узла в строго горизонтальном положении при работе токоприемника. Она представляет собой изогнутую стальную трубу с вилкой на одном конце и резьбовой бобышкой на другом. В резьбовую бобышку ввернута вилка с контргайкой. Соединение верхней тяги с нижней рамой и вилки с рычагом штанги верхнего узла осуществляется через втулки, зажатые гайками и установленные на подшипниках скольжения, запрессованных в рычаг штанги.
Верхний узел (рис. 2) предназначен для съема тока с контактного провода и дополнительного подрессоривания полоза относительно конца верхней подвижной рамы. Он состоит из штанги и полоза. Штанга является основной несущей частью верхнего узла. В качестве демпфирующих элементов используются каретки. На каретках установлен полоз.
Полоз двумя кронштейнами установлен на каретках и закреплен при помощи калиброванного пустотелого валика, к которому подведена сигнальная магистраль сжатого воздуха «В».
Механизм подъема предназначен для подъема с помощью системы подвижных рам верхнего узла и прижатия полоза к контактному проводу с заданным усилием в рабочем диапазоне. Механизм подъема включает в себя пневморессору с регулятором давления и две подъемные тяги (тросы). Один конец каждого из тросов соединен с кронштейном пневморессоры, а другой за
креплен на щеке нижней рамы болтами с гайками и шайбами. Управление пневморессорой выполняется посредством регулятора давления.


При подъеме полоз токоприемника упирается в контактный провод, пружины кареток сжимаются на величину от 30 до 50% от их полного перемещения. При динамическом возрастании нагрузки на полоз пружины кареток сжимаются, а их жесткость возрастает. Пределы изменения жесткости пружин кареток выбраны так, что при наибольших динамических нагрузках на полоз со стороны контактного провода замыкания подвижной и неподвижной частей кареток не происходит. Изменение пределов жесткости пружины каретки осуществляется регулировочным болтом.
Алгоритм управления токоприемниками состоит в следующем.
Для подъема токоприемников подается сигнал в центральный блок управления (ЦБУ) поворотом переключателя 3.01.502 «Токоприемник» в положение «Поднят».
Подъем токоприемника осуществляется подачей питания на вентиль токоприемника при выполнении следующих условий:

• выключены БВ во всех прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием (контактор 1.01.К01 выключен);
• закрыты все контейнеры с высоковольтной аппаратурой на всех вагонах (включены контакторы 3.01.К05 на всех вагонах);
• выключены заземлители на прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием (находятся в положении «Не заземлено»);
• отсутствует сигнал о подключении разъема питания в ПСН от внешнего источника 380 В переменного тока;
• скорость движения электропоезда не превышает 70 км/ч;
• давление сжатого воздуха в цепях управления токоприемника не менее 0,4 МПа;
• имеется команда на поднятие ТКП;
• отсутствует блокировка ТКП или БВ с монитора пульта управления машиниста;
• отсутствует сигнал превышения высоты подъема ТКП;
• отсутствует сигнал «Пожар» системы пожарной сигнализации.

Опускание токоприемника осуществляется снятием питания с вентиля токоприемника и происходит при одном из следующих условий:
невыполнение вышеперечисленных условий;
отсутствует сигнал «Контроль пневматической цепи ТКП» (аварийное опускание);
постановка импульсного переключателя «Токоприемник» в положение «Опущен».



Управление работой токоприемника осуществляется при помощи пневматического блока управления, который состоит из пневматических, электропневматических, электрических и соединительных элементов. Конструктивно блок управления состоит из двух модулей, один из которых расположен на токоприемнике, а другой в вагоне электропоезда (в потолочном пространстве). Оба модуля соединены между собой посредством трубопроводов и воздушных изолирующих шлангов (рис. 3).
Модуль блока управления, расположенный на токоприемнике, включает в себя регулятор давления (РД), дроссель (Д1), пневмораспределители (ПР1 и ПР2). При помощи регулятора давления (РД) обеспечиваются регулировка статического нажатия токоприемника, время его подъема и опускания. Модуль блока управления (рис. 4), расположенный в вагоне электропоезда, включает в себя два реле давления, пневмораспределитель и глушитель.

При подаче с пульта машиниста сигнала «Поднять токоприемник» напряжение поступает на контакты разъема XI, пневмораспределитель (ПРЗ) включается и открывает канал от магистрали «М» к магистрали «А». Сжатый воздух поступает на регулятор давления (РД), который понижает давление сжатого воздуха до уровня, необходимого для обеспечения статического нажатия токоприемника, а далее через дроссель (Д1) в пневморессору, которая обеспечивает подъем токоприемника (см. рис. 3). Так же воздух подходит к пневмораспределителям (ПР1 и ПР2).
Через канал пневмораспределителя (ПР1) сжатый воздух поступает в магистраль «С» и к реле давления (Р1), которое замыкает свой контакт.
При появлении давления в пневмоприводе токоприемника происходит переключение пневмораспределителя (ПР2) и сжатый воздух магистрали «А» поступает в магистраль «Б» к реле давления (Р2), которое, в свою очередь, замыкает контакт. В цепь управления электропоезда поступает сигнал о подъеме токоприемника. Реле давления (Р1 и Р2) имеют замыкающие контакты. При наличии давления воздуха в магистралях «Б» и «С» контакты реле замкнуты.


После подачи управляющего сигнала «Опустить токоприемник» отключается питание с пневмораспределителя (ПРЗ), сжатый воздух из магистрали «А» и пневморессоры через глушитель выходит в атмосферу, при этом токоприемник опускается под собственным весом.
При достижении полоза токоприемника высоты более 7000 мм над уровнем головки рельса срабатывает концевой пневмораспределитель (ПР1), установленный на основании токоприемника. Через открывшийся канал пневмораспределителя сжатый воздух из магистрали «С» выходит в атмосферу. Реле давления (Р1) размыкает свой контакт, пневмораспределитель (ПРЗ) теряет питание, и токоприемник опускается на данном вагоне.
При воздействии на полоз ударных нагрузок со стороны контактной сети (при ее неисправностях) происходит разрушение калиброванного пустотелого валика в каретке токоприемника, разряжается магистраль пневмопривода токоприемника, переключается пневмораспределитель (ПР2), соединяя магистраль «Б» с атмосферой. Вследствие этого контакт реле давления (Р2) размыкается, пневмораспределитель (ПРЗ) теряет питание, происходит аварийное опускание токоприемников на всем электропоезде.
Ограничитель перенапряжений также относится к крышевому электрическому оборудованию и предназначен для защиты электрооборудования электропоезда от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Ограничитель перенапряжений обеспечивает первоочередное (по отношению к аппаратам защиты тяговой сети) отключение быстродействующего выключателя электропоезда в случае короткого замыкания в его силовой электрической цепи. Внешний вид ОПН представлен на рис. 5. Основные технические характеристики ограничителя перенапряжений ОПН-3,3 ЭМ УХЛ1 (далее ОПН) представлены в табл. 2.
Ограничитель перенапряжения имеет электрическое соединение с токоведущей шиной при помощи медного шунта, закрепленного верхним контактным болтом. Для заземления ОПН применяется шунт, который одной стороной крепится к болту на нижнем фланце ограничителя, а другой стороной к крышевому элементу электропоезда.


Ограничитель перенапряжений представляет собой высоковольтный защитный аппарат, состоящий из объединенных в блок последовательно-параллельно включенных высоконелинейных керамических варисторов, выполненных на основе окиси цинка и заключенных в фарфоровую герметизированную покрышку.
Защитное действие ограничителей обусловлено тем, что при возникновении перенапряжений в сети вследствие высокой нелинейности варисторов через ограничители протекает значительный ток, в результате чего величина перенапряжения снижается до уровня, безопасного для изоляции защищаемого оборудования.
Заземляющий разъединитель постоянного тока на электропоездах ЭС2Г предназначен для надежного отключения участков высоковольтной цепи и заземления, исключающего подачу напряжения на выведенный участок силовой цепи электропоезда для обеспечения безопасных условий работы во время ремонта или ревизии оборудования. Основные технические характеристики заземляющего разъединителя представлены в табл. 3.
На опорной плите заземляющего разъединителя расположен приводной вал, который соединяет с верхней стороны плиты поводок с контактным ножом, а с нижней стороны плиты — с рычагом управления. Рычаг управления приводится в действие при помощи ручного перемещения. На верхней стороне плиты закреплены два изолятора, оснащенные контактными пружинами. Штекер и вспомогательный выключатель служат для подключения и управления низ-
ковольтной цепи.


В нормальном режиме работы заземляющий разъединитель находится в положении «Не заземлено». Это положение устанавливается синим ключом «А» при помощи системы блокировки. При необходимости рабочее положение может быть деблокировано поворотом этого же ключа на 90° против часовой стрелки. Заземление разъединителя осуществляется путем подъема и поворота рычага управления в направлении знака заземления.
В положении «Заземлено» заземляющий разъединитель блокируется поворотом красного ключа «В» на 90° по часовой стрелке. Посредством концевых выключателей во вспомогательной цепи контролируются конечные положения заземляющего разъединителя «Разомкнуто» и «Заземлено», и при помощи МПСУиД информация передается в центральный блок управления.
При осуществлении технической и производственной эксплуатации электропоезда необходимо помнить о том, что заземляющий разъединитель недопустимо переключать под нагрузкой.
Внешний вид заземляющего разъединителя постоянного тока представлен на рис. б.
Устройства обработки воздуха и охлаждения системы отопления, вентиляции, кондиционирования кабины управления (климатической установки кабины машиниста) смонтированы в специальных контейнерах, установленных на крышах головных вагонов электропоезда над кабинами управления (рис. 7).
Контейнер климатической установки представляет собой сварную конструкцию, обшитую металлическими листами. Контейнер соединен с крышей вагона с помощью четырех захватов. В установке предусмотрено гашение вибрации работающих компрессоров.
Подключения кабелей питания напряжением 380 В, управляющего напряжения и шины CAN осуществляются изнутри вагона через штекеры.


Каждая установка кондиционирования воздуха включает в себя систему охлаждения и систему обработки воздуха. Система охлаждения включает в себя компрессорный агрегат, теплообменник и вентилятор. Вентилятор теплообменника нагнетает воздух со стороны боковой стенки установки. Выход воздуха из теплообменника находится в верней части установки. Регулировка мощности охлаждения осуществляется посредством отвода (байпаса) горячего газа на один из контуров охлаждения.
Устройство обработки воздуха состоит из воздушного фильтра, вентилятора приточного воздуха, испарителя и нагревателя напряжением 380 В. Устройство обработки воздуха расположено в специальных отсеках контейнера климатической установки, оборудованных звуко- и теплоизоляцией.
Забор наружного воздуха осуществляется через решетчатые жалюзи, расположенные на боковой стенке контейнера. Жалюзи осуществляют грубую фильтрацию наружного воздуха. Рециркуляционный воздух поступает внутрь устройства обработки воздуха из кабины управления через отверстие в нижней части климатической установки. При помощи заслонки осуществляется регулирование соотношения рециркуляционного и наружного воздуха в климатической установке.
Далее приточный (смешанный) воздух выдувается вентилятором приточного воздуха в сторону фильтра, испарителя и нагревателя, где очищается, охлаждается или нагревается (в зависимости от включенного в данный момент режима работы — охлаждение или обогрев). После этого воздух поступает через систему воздушных каналов в кабину машиниста.


В режимах обогрева и охлаждения воздух выдувается через щелевые выходные отверстия, расположенные у лобового стекла. С боковой стороны располагаются регулируемые выходные отверстия, которые позволяют локомотивной бригаде электропоезда индивидуально настраивать поток воздуха на своих рабочих местах.
Часть отработанного воздуха под действием избыточного давления через отверстие в потолке кабины и систему каналов выводится через климатическую установку наружу. Другая часть в качестве рециркуляционного воздуха засасывается в области потолка кабины машиниста и подается вместе с наружным воздухом в устройство обработки воздуха климатической установки. После обработки (обогрев, охлаждение) приточный (смешанный) воздух вновь подается в кабину машиниста.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК