Совершенствование системы электроснабжения собственных нужд (сэсн) перспективного электропоезда постоянного тока

Содержание

103

При использовании перечисленных ограничений в качестве целевой функции (критерия оптимизации) выбрана производительность обработки.

Возможна и другая формулировка задачи: при постоянной

производительности, например, реально достигнутой в производственных условиях, путем оптимизации режима резания и геометрических параметров инструмента добиться уменьшения расхода инструмента (повышения стойкости инструмента).

Эти задачи решаются как с помощью эксперимента, так и с помощью моделирования процесса резания и расчетов на ЭВМ. Первый путь весьма трудоемок и трудноосуществим. Второй основан на использовании предлагаемых методов расчета сил, температур и износа режущего инструмента.

5. Заключение

Разработанная программа позволяет учесть основные факторы, в том числе повышение твердости, влияющие на процесс обработки, и рассчитать рациональные режимы восстановления геометрии профиля обода при ремонте.

6. Литература

Кушнер В.С. и др. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. для техн. вузов /В.С. Кушнер, С.А. Васин, А.С. Верещака. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 448 с.

Воробьев А.А. О причинах повышенного износа колесных пар подвижного состава и оценка обрабатываемости колес повышенной твердости // Международная конференция: Транспорт 21 века - Варшава, Польша, 2004. - с. 389 - 397.

УДК 629.4.064.5

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД (СЭСН) ПЕРСПЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

А.И. Г орлов

Аннотация

В статье рассматриваются подходы к проектированию систем электроснабжения собственных нужд для перспективного электропоезда постоянного тока с применением следующих инноваций: конфигурацию поезда с короткими сочленёнными вагонами, одноосными тележками и раздельно вращающимися мотор-колёсами, а также новый

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

104

подход проектирования: основной функциональной единицей принимаем не вагон, а целиком поезд.

Ключевые слова: системы электроснабжения; перспективный электропоезд постоянного тока; источник электроснабжения; ЭД4Э; ЭТ4Э

Введение

Пригородные и междугородние электропоезда по мере их совершенствования расходуют всё больше энергии на единицу полезной пассажирской работы (Гуткин Л.В. и др., 1993). Аналогичная тенденция наблюдается и в локомотивостроении. Дополнительное электрооборудование, улучшающее режимы работы (например, реостатное торможение) или повышающее надёжность тягового привода (статические преобразователи для асинхронных тяговых двигателей), увеличивает массу тары электропоезда и является источником дополнительных потерь энергии. В зарубежной практике при создании электропоездов с бесколлекторным тяговым приводом используют новую конфигурацию поезда с короткими сочленёнными вагонами, одноосными тележками и раздельно вращающимися мотор-колёсами (Гурлов И.В. и др., 2003). Общий вид такого поезда показан на рис. 1.

Рис.1. Конфигурация перспективного электропоезда.

Масса тары электропоезда снижается в 1.3-1.5 раза, в 2 раза снижается механическое сопротивление движению. Такого эффекта невозможно достичь с коллекторным тяговым приводом.

При создании такого электропоезда встречается ряд новых проблем, в том числе проблема выбора структуры СЭСН.

Эти проблемы решаются в том случае, если при проектировании основной функциональной единицей считать не вагон, а целиком поезд.

1. Основные потребители энергии собственных нужд перспективного электропоезда и выбор методики синтеза СЭСН

Конечными потребителями энергии собственных нужд нового электропоезда являются те же нагрузки, что и при традиционной конфигурации: мотор-компрессор, мотор-вентиляторы, устройства

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

105

питания систем управления, регулирования и диагностики, заряда аккумуляторной батареи и устройства жизнеобеспечения. Однако есть и существенная разница: количество единиц оборудования СЭСН может быть оптимизировано (минимизировано), при этом можно применить какой-либо математический метод исследования и оптимизации, в частности, метод теории графов (Лазарев И.А., 1976). Критериями оптимизации могут быть качество электроэнергии, массо-габаритные показатели, надёжность и потери энергии, взаимная совместимость потребителей и источников и т. п.

Обоснование ТТТ на эскизное проектирование

Рис.2. Блок-схема основных этапов синтеза структуры СЭСН

электропоезда

На рис.2 приведена блок-схема основных этапов синтеза структуры СЭСН электропоезда.

2. Возможные варианты структурных схем СЭСН

Основой для формирования банка данных является информация по ранее созданным системам. Для электропоездов постоянного тока с питанием от контактной сети (к.с.) 3 кВ можно выделить три основные системы СЭСН, отличающиеся принципами генерирования и распределения электроэнергии.

1. Традиционная с двухмашинным преобразователем энергии к. с. напряжением 3 кВ, с первичным высоковольтным коллекторным двигателем постоянного тока и трёхфазным синхронным генератором 220 В, 50 Гц на общем валу. Потребители энергии при необходимости

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

106

имеют индивидуальные статические преобразователи (управляемые или неуправляемые выпрямители), либо питаются непосредственно от трёхфазной сети (мотор-компрессор, мотор-вентиляторы) (Цукало П.В., 1994).

2. Современная система СЭСН с высоковольтным статическим преобразователем на IGBT-транзисторах, запираемых тиристорах или обычных однооперационных тиристорах с промежуточным высокочастотным колебательным LC-контуром (аналоги этих преобразователей используются на электропоездах «Сокол», ЭТ2А, ЭД6 и др.) (Электрификация, 2001). Преобразователь состоит из двух частей -высоковольтной и низковольтной, последняя включает индивидуальные преобразователи конкретных потребителей.

3. Комбинированная (из старой и новой) система, в которой, как и в

традиционной системе, в качестве первичного преобразователя используется электромашинный агрегат, однако для привода трёхфазного синхронного генератора вместо малонадёжного высоковольтного коллекторного двигателя применён вентильный двигатель (преобразователь ПР50 электропоездов ЭД4Э и ЭТ4Э. При необходимости потребители оснащены индивидуальными статическими

преобразователями (Вахмисторов С.Н., 2002).

Выбор из этих трёх структур может быть сделан эвристическим методом, либо путём составления графа, отражающего некоторую функционально-избыточную структуру проектируемой системы генерирования, из которой может быть выбрана функциональнонеобходимая структура (Лазарев И.А., 1976).

3. Сравнительные данные СЭСН традиционного и перспективного электропоездов

Секционная компоновка традиционных электропоездов позволяет оперативно изменять составность поезда, в то же время приводит к избыточности оборудования СЭСН. При проектировании новых поездов возможно сокращение числа генерирующих установок, а также некоторых потребителей, в частности, мотор-компрессоров и аккумуляторных батарей. Соответственно снизится расход электроэнергии на собственные нужды.

В табл. 1 отражены указанные изменения применительно к серийному 10-вагонному электропоезду ЭР2Р (ЭР2Т) и равнозначному по пассажирской нагрузке перспективному электропоезду сочленённой конфигурации.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

107

ТАБЛИЦА 1. Сравнение вспомогательного оборудования электропоездов

ЭР2Р и перспективного

Наименование электрооборудования СЭСН Число агрегатов на электропоезде

ЭР2Р Перспективный сочленённый

Первичный преобразователь 5 2

Мотор-компрессор 5 2

Аккумуляторная батарея 5 2

Новый электропоезд состоит из двух половин, каждая из которых включает модули управления (головной модуль), агрегатный и пассажирские модули (рис.1). Высоковольтное оборудование СЭСН, мотор-компрессоры и аккумуляторные батареи размещены в агрегатных модулях, системы жизнеобеспечивания - в специальных отсеках пассажирских модулей.

4. Заключение

Перспективные электропоезда с бесколлекторными (в т.ч. асинхронными) тяговыми электродвигателями могут быть экономически целесообразными не только по расходу электроэнергии на тягу, но и на собственные нужды, если перейти к сочленённой модульной

конфигурации поезда.

5. Литература

Гуткин Л.В., Меркушев С.И. Нормирование расхода электроэнергии для электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т в условиях депо Железнодорожная. // Совершенствование электрооборудования электропоездов и высоковольтного оборудования пассажирских вагонов. Сб. науч. тр. / Под ред. Г.Г. Гомолы. - М.: Транспорт, 1993. - 128 с.

Гурлов И.В., Пармас Я.Ю., Пивоваров В.М. Концепция создания скоростного электропоезда на базе «электромотор-колеса». // Вестник Петербургского государственного университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС МПС России, 2003. - Вып.1. - 148 с.

Лазарев И.А. Синтез структуры систем электроснабжения летательных аппаратов. - М.: «Машиностроение», 1976. - 256 с.

Цукало П.В., Просвирин Б.К. Эксплуатация электропоездов: Справочник. - М.: Транспорт, 1994. - 383 с.: ил., табл. — Библиогр.: с. 380.

Малютин В.А., Грибанов П.Ф. Электрооборудование электропоезда ЭД-6. - с.218-220. Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы: Материалы международного симпозиума Eltrans 2001, 23-26 октября 2001 г., ПГУПС, 202. - 354с.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

108

Вахмистров С.Н., Карзунов Р.А., Крутяков Е.А., Пармас Я.Ю., Терешонков В.А., Тимофеев А.В., Тимофеев Б.А., Харебов С.К. Электромашинно-вентильный преобразователь 3000В/3х230В системы электроснабжения собственных нужд электропоезда постоянного тока. Сборник Электросила, выпуск 41. - СПб. 2002.

УДК 620.179.16

БЕЗРАЗБОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ПРИ РЕМОНТЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

С.А. Пудовиков

Аннотация

Неразрушающий контроль деталей и узлов подвижного состава при его ремонте в вагонных и локомотивных депо является необходимым условием обеспечения безопасности перевозочного процесса. Рассмотрена методика контроля осей колесных пар вагонов без демонтажа буксового узла.

Ключевые слова: подвижной состав; колесная пара; ось; ультразвук; контроль; дефектоскопия

Введение

В настоящее время в вагонных и локомотивных депо ультразвуковой контроль осей железнодорожного подвижного состава производится с целью выявления недопустимых дефектов путем прозвучивания оси в продольном направлении (руководящий документ РД 07.09-97). При этом пьезоэлектрический преобразователь устанавливается на торец оси или в зарезьбовую канавку.

Геометрические особенности оси (протяженность в продольном направлении при ограниченных поперечных размерах, наличие переходов одного диаметра в другой) таковы, что на экране дефектоскопа присутствует множество эхо-сигналов, вызванных переотражениями излученных и трансформированных волн и отражениями от конструктивных элементов. Эти сигналы не связаны с наличием дефекта.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1