Основой бортовой сети собственных нужд служат статические преобразователи (инверторы, выпрямители, трансформаторы, преобразователи постоянно-постоянного тока). Применение статических преобразователей комплексно позволяет получить большой спектр систем питания потребителей.

На ЭВС «Сапсан» в бортовой цепи собственных нужд используются следующие системы напряжений:

  1. Трехфазная система переменного тока:
    • U= 440 В, f= 60 Гц;
    • U= 380 В, f = 50 Гц;
    • U = 345 В, f = 47 Гц.
  2. Однофазная система переменного тока:
    • U = 230 В, f = 60 Гц;
    • U= 220 В, f= 50 Гц.
  3. Система постоянного тока:
    • U= 3000 В;
    • U= 110 В;
    • U= 24 В.

Все преобразователи (за исключением инвертора 220 В) с коммутационным, охладительным и противопожарным оборудованием размещены в монтажных контейнерах в подвагонном пространстве поезда.

Перейдем к рассмотрению структурной схемы бортовой сети и порядка преобразования электрической энергии от контактной сети до конечного потребителя.

Приобрести электронный вариант книги в формате PDF и доступ к закрытой части интернет-сайта для ознакомления с сопутствующей технической документацией можно в нашем Интернет-магазине.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Трехфазная система переменного тока электропоезда Сапсан

Независимо от того, в какой системе питания от контактного провода работает поезд, питание преобразователей собственных нужд осуществляется от промежуточного контура тягового преобразователя (звено постоянного тока), среднее напряжение на промежуточном контуре равно 3 кВ: при питании от сети постоянного тока нет необходимости использовать четырехквадрантный (4QS) преобразователь (напряжение подается от контактного провода через сетевые фильтры), а при питании от сети переменного тока происходит последовательное преобразование энергии посредством трансформатора и 4QS-преобразователя. Такое техническое решение позволяет применять на односистемных и двухсистемных высокоскоростных электропоездах «Сапсан» идентичное оборудование, используемое в сети собственных нужд.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Преобразователь собственных нужд (ПСН) электропоездов ЭВС1 и ЭВС2

Назначением ПСН является преобразование постоянного тока со средним действующим напряжением 3000 В промежуточных контуров тяговых преобразователей (ТП) в напряжение, пригодное для подачи на вспомогательные электрические системы поезда. Бортовая сеть также может получать питание от трехфазного внешнего источника переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц при необходимости технического обслуживания и диагностики. ПСН осуществляет питание всех трехфазных потребителей и зарядных устройств аккумуляторных батарей секции поезда с напряжением 440 В трехфазного переменного тока частотой 60 Гц и питание всех трехфазных потребителей и зарядных устройств аккумуляторных батарей секции поезда с напряжением 345 В трехфазного переменного тока частотой 47 Гц в режиме «горячего отстоя».

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Порядок подключения электропотребителей собственных нужд электропоезда Сапсан

Подключение потребителей к сборной шине осуществляется с задержкой по времени, для того чтобы не допустить перегрузки бортовой сети. Условием для реализации данного принципа является необходимость присвоения потребителям или группам потребителей идентификационного номера — ID-E. Таким образом, управление подключением потребителей с задержкой по времени представляет собой счетчик, производящий контролируемый подсчет по возрастанию (циклично), и питание подается в момент, когда значение счетчика соответствует ID-E-номеру электропотребителя. Приборам и узлам, функции которых направлены на поддержание работоспособности сети собственных нужд, присваивается более низкий номер. Узлам, функции которых направлены на создание комфорта и бытовые нужды, присваивается более высокий номер. В случае когда бортовая сеть не получает необходимой мощности, в первую очередь снимается или уменьшается питание потребителей с более высокими ID-E-но-мерами (например, климатическая установка).

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Потребители трехфазного переменного тока электропоезда Сапсан

В зависимости от своих функциональных свойств (односкоростные, многоскоростные двигатели, статические элементы) трехфазные потребители собственных нужд имеют следующие принципы управления и подключения: «прямое подключение» к источнику питания с применением защитных автоматических выключателей и управлением по датчикам обратной связи (MSS); подключение к источнику питания по схеме Далендера (переключение обмоток статора Д/YY) с применением защитных автоматических выключателей и управлением по датчикам обратной связи (MSS).

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Однофазная система переменного тока электропоезда Сапсан

К поездной сборной трехфазной шине напряжением 440 В подключены два вида потребителей: потребители, получающие питание переменным трехфазным током напрямую от сборной шины; потребители, работающие от однофазного переменного тока с номинальным напряжением 230 В (частота 60 Гц). Напряжение 230 В (частота 60 Гц) однофазного тока используется для питания обогрева системы пескоснабжения, обогрева ниш для ног, питания защиты от замерзания систем водоснабжения, оборудования модулей кухни.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Система постоянного тока электропоезда Сапсан

Зарядные устройства (ЗУ) аккумуляторных батарей (АБ), обеспечивающие питание бортовой сети постоянного тока, в свою очередь получают питание через отдельный выход сдвоенных ПСН напряжением 440 В (частотой 60 Гц) и при этом выполняют роль преобразователей 440 В (три фазы переменного тока)/110 В (постоянного тока). Зарядные устройства размещены в контейнерах из мягкой стали, которые крепятся под вагоном (вагоны 05 и 06). Напряжение от ЗУ подается на аккумуляторные батареи, в систему питания постоянного тока с напряжением 110 В и на подключенные к данной системе устройства, разъемы для подсоединения которых предусмотрены на всем протяжении поезда.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Аккумуляторная батарея электропоезда Сапсан

Применение никель-кадмиевых аккумуляторных батарей обусловлено следующими их свойствами: возможность применения при низких температурах окружающей среды, что особенно актуально при эксплуатации электропоезда в зимний период времени (длительное время сохраняет величину заряда, нагрузочную способность), долговечность (среднее количество циклов перезаряда — около 1000), относительно короткое время зарядки, относительно низкая стоимость. Процесс зарядки АБ контролируется по увеличению напряжения на батарее и температуре электролита. В начальный момент времени аккумулятор получает максимальный зарядный ток 114 А (режим быстрой зарядки); в момент когда напряжение на батарее становится равным 122,98 В (1,43 В на банке), ток заряда начинает падать, а напряжение поддерживаться постоянным. Когда ток зарядки опускается ниже значения 13 А, зарядное устройство переключается с постоянного напряжения 122,98 В на пониженное постоянное напряжение 118,68 В (режим постоянной подзарядки), при этом ток продолжает уменьшаться. Обратное переключение в режим быстрой зарядки происходит при увеличении тока до 19 А.

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Преобразователь постоянно-постоянного тока 110В/24В

Преобразователь постоянно-постоянного тока обеспечивает стабилизированным питающим напряжением отдельные модули системы видеонаблюдения, сигнальные огни электропоезда (в том числе прожектор), осветительный элемент подсветки пульта управления, привод солнцезащитных шторок, модем дистанционной передачи данных, аппарат речевого выхода, питание электропневматических вентилей привода носового обтекателя.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Система дополнительного отопления

Отопительные элементы (тены) располагаются в тамбурной зоне вагонов. Питание осуществляется постоянным током напряжением 3000 В.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Работа сети питания собственных нужд при нештатных ситуациях

Чтобы защитить систему от постоянных некритических ошибок, применяется счетчик попыток сброса для каждого модуля бортовой сети. При включении системы счетчик имеет определенное начальное значение, которое уменьшается в зависимости от серьезности возникающих ошибок и неисправностей. В момент когда значение на счетчике больше нуля, система управления производит перезапуск проблемного модуля, а если значение на счетчике становится меньше нуля, то система блокируется. Дальнейшее поведение системы управления зависит от типа и степени серьезности ошибки: в случае незначительных ошибок (например, перегрев какого-либо элемента, программный сбой) отключенные компоненты самостоятельно перезапускаются, после того как негативный фактор перестает действовать; в случае более серьезных проблем в модулях система управления переводит его в режим блокировки, а в случае ошибок, которые влияют на работу узла в целом, блокируются все модули и узел изолируется. Разблокирование в таком случае может быть произведено техническим персоналом, снятием напряжения с системы управления преобразователя либо сбросом программного обеспечения. Во время исправной работы модуля каждые 20 с значение счетчика увеличивается на единицу.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Общие сведения о высокоскоростном электропоезде Сапсан

Высокоскоростной электропоезд «Velaro RUS» был спроектирован и изготовлен немецким концерном «Siemens AG» на платформе проекта «Velaro», разработанной для испанских железных дорог и примененной также при разработке электропоездов для Китая. Конструктивно поезд состоит из двух тяговых секций, каждая из которых включает в себя пять расположенных по определенной схеме вагонов. Состав тягового оборудования на каждой секции одинаков. Эксплуатируются поезда при 10-вагонной составности. Нумерация мест в вагонах произведена следующим образом: нечетные места расположены у окна, четные — у прохода; места у столиков пронумерованы последовательно; нумерация начинается со стороны вагона, противоположной той, где находится туалет.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Эксплуатационные характеристики в режимах тяги и электрического торможения

Для установления эксплуатационных возможностей электропоездов, расчета времени хода и тормозного пути, определения нагрузки на питающую сеть, а также для решения ряда других задач принято использовать таблицы или графики, называемые тяговыми и тормозными характеристиками. Тяговой характеристикой называется зависимость силы тяги на ободе колеса, создаваемой всеми двигателями электропоезда, от скорости движения. Тяговая характеристика определяется как свойствами самих тяговых двигателей, так и особенностями конструкции подвижного состава. Кроме того, на тяговую характеристику всегда накладывается ряд ограничений, работа за пределами которых либо невозможна, либо может привести к повреждению подвижного состава или к аварии.

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Механическая часть электропоезда ЭВС1 и ЭВС2 Сапсан

В данной главе подробно рассматривается конструкция моторной и не моторной тележки, включая, подвешивание тяговых двигателей, колесные пары, буксовый узел, тяговый редуктор, зубчатая муфта, механическое оборудование фрикционного торможения и обзор некоторых неисправностей компонентов тележек. Сцепные устройства, межвагонный переход и носовая часть головного вагона: неавтоматическая короткая сцепка, межвагонный переход, головная автосцепка, носовая часть головного вагона, обтекатели и сигналы.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Электрические машины и трансформаторы электропоезда Сапсан

Электрические машины и трансформаторы электропоезда Сапсан: асинхронные тяговые двигатели «Siemens» модели 1TB2019-1GC02, которые  преобразует электрическую энергию в механическую и  установлены по два на  каждой моторной тележке, на  поездах В2 в вагонах TR T 03 и TR T 08 расположены тяговые трансформаторы EFAT 6745. К вспомогательным машинам относятся, например трехфазный асинхронный двигатель — составная часть компрессорного агрегата VV180-T и является одновременно приводом компрессора и его системы охлаждения.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Электрические аппараты и преобразователи высокоскоростного поезда Сапсан

Электрические аппараты и преобразователи высокоскоростного поезда Сапсан размещены на крыше и в подвагонном пространстве электропоезда. На ЭВС «Сапсан» установлены: четыре токоприемника постоянного тока 8WLO 139-6YH47-2 (по два на каждом дроссельном вагоне (02 и 09) на всех типах поездов); два токоприемника переменного тока 8WLO 185-6YH95 (по одному на каждом трансформаторном вагоне (03 и 08) только на поездах двойного питания В2). Для защиты силовых электрических цепей при питании от контактной сети постоянного тока 3 кВ, при коротких замыканиях и перегрузках, а также для оперативных отключений на каждом вагоне DR T (02 и 09) расположено по одному быстродействующему выключателю (БВ) марки UR26 64TCs фирмы «Secheron». Тяговые преобразователи установлены на моторных вагонах односистемных и двухсистемных поездов (вагоны 01, 04, 07, 10) в подвагонном пространстве. Сам преобразователь расположен в тяговом контейнере. Преобразователи подразделяют на однорежимные (установлены на поездах В1) и двухрежимные (установлены на поездах В2).

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Пневматическая схема высокоскоростного электропоезда Сапсан

В данной главе приводится общее описание тормозной системы: виды применяемого торможения, система управления торможением, модуль резервного управления тормозной магистралью. Электропоезд Сапсан обеспечивается сжатым воздухом при помощи главной и вспомогательной установок снабжения сжатым воздухом. Для управления тормозами на каждом вагоне устанавливаются модули воздухораспределителя и управления стояночным пружинным тормозом, тележки вагонов оборудуются клещевыми механизмами осевого и колёсного дискового тормоза.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Бортовые сети собственных нужд электропоезда Сапсан

Основой бортовой сети собственных нужд служат статические преобразователи (инверторы, выпрямители, трансформаторы, преобразователи постоянно-постоянного тока). Применение статических преобразователей комплексно позволяет получить большой спектр систем питания потребителей. На ЭВС «Сапсан» в бортовой цепи собственных нужд используются следующие системы напряжений: трехфазная система переменного тока (U= 440 В, f= 60 Гц; U= 380 В, f = 50 Гц; U = 345 В, f = 47 Гц.), однофазная система переменного тока (U = 230 В, f = 60 Гц; U= 220 В, f= 50 Гц), система постоянного тока (U= 3000 В; U= 110 В; U= 24 В).

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Приборы и системы безопасности электропоездов ЭВС1 и ЭВС2

На электропоездах Сапсан в качестве основного прибора безопасности используется унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У) с телемеханической системой контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ). Так же на электропоезде устанавливается навигационное коммуникационное устройство КУРС-ТС, завершено использование цифрового стандарта связи «Тетра», радиостанция РВС-1-15. Для обеспечения безопасности движения и автоматической остановке (снижения скорости) электропоезда предусмотрены петли безопасности.

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Внутрисалонное оборудование электропоезда Сапсан

Внутривагонное оборудование разделяется на компоненты кабины управления, блоки управления интегрированными в электропоезд системами и на компоненты расположенные в салонах вагонов, необходимых для поддержания высокого уровня комфорта и удобства пассажиров: кухня и оборудование для хранения и приготовления пищи, санитарное оборудование, современные системы экологически чистых туалетов, система информирования пассажиров (СИП), герметичные одностворчатые двери прислонно-сдвижного типа системы DET-E1 с электрическим приводом австрийской фирмы «IFE».

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Управление электропоездом Сапсан

Управление электропоездом Сапсан начинается с операций по приведению поезда в рабочее состояние. В настоящей главе отдельно описываются способы управления тягой и тормозами электропоезда, использование системы  автоматического управления движением и торможением (АУДиТ) и системы автоведения поезда (автопилот).

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Заключение

В данном учебном пособии были подробно рассмотрены конструкция и оборудование ЭВС «Сапсан». В настоящее время осуществляется модернизация устройства пассажирских салонов. На базе десятивагонного состава планируется размещение четырех зон комфортнорсти: VIP-класс (вагон SR 01); премиум-класс (вагон SR 01); бизнес-класс (вагон DR 02); туристический класс (остальные вагоны).

Электропоезд ЭВС1 Сапсан

Список литературы

При создании учебного пособия Авторы руководствовались более чем 65 различными источниками информации, среди них: Плакс А.В. Системы управления электрическим подвижным составом: учеб. для вузов ж.-д. трансп. — М.: Маршрут, 2005. Литовченко В.В. 4q-S — четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Известия вузов. Электромеханика. — 2000. — № 3. Правила тяговых расчетов для поездной работы. — М.: Транспорт, 1985. Киреев А.В., Лебедев А.В., Гудков А.Н. Компьютерная модель четырехквадрантного преобразователя для ЭПС // Вестник «ВЭЛНИИ». — Том 53. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Высшая школа, 1996.

Логотип Эсткор и сайта etrain.ru

Ограниченная ответственность. Материалы, размещенные на этом Интернет-сайте взяты из открытых источников и размещены на безвозмездной основе. Копирование информации из одного открытого источника в другой не является нарушением авторских и смежных прав.

Поддержку Интернет-ресурса осуществляет общество с ограниченной ответственностью "Финансово-производственная компания "Эсткор" (ОГРН: 1205000045700, ИНН/КПП: 5012102260/501201001). Все права защищены.

Обратная связь

мкр. Железнодорожный,
г. Балашиха,
Московская область, 143980