какие рельсы у сапсана

Сапсанам нужны отдельные магистрали Появятся ли в России высокоскоростные железные дороги?

Появятся ли в России высокоскоростные железные дороги?

В России с высокоскоростным железнодорожным движением все очень сложно. С одной стороны, у нас из Москвы ходят Сапсаны в Петербург и Нижний Новгород, есть Аллегро из Петербурга в Хельсинки. С другой стороны, бо́льшую часть пути в сторону Северной столицы поезд может идти лишь на скорости до 200 км/ч, а в Нижний Новгород и того меньше.

Тот же Сапсан максимальную конструкционную скорость в 300 км/ч у нас вообще не развивает. Опять же, запуск скоростного движения привел к изменению расписания других поездов: все мы помним, как отменяли электрички, а кто часто ездит на обычных пассажирских и скорых поездах по линии Москва-Петербург, точно заметили многочасовые стоянки с целью пропуска Сапсанов.

Дело в том, что для высокоскоростных поездов нужно строить отдельные железнодорожные магистрали. В том же Китае, который сейчас очень активно развивает высокоскоростное движение, активно возводят отдельные железные дороги, на которых скорость движения может доходить до 350 км/ч. Сейчас общая протяженность китайской сети подобных железных дорог около 35 000 км, что примерно 2/3 от скоростных железнодорожных путей во всем мире (новые магистрали в Китае рассчитаны на скорость движения 250-350 км/ч).

У нас не Китай, у нас нет такого пассажиропотока, чтобы связать Москву и, например, Владивосток, но есть и очень загруженные направления. И есть планы строительства скоростных магистралей. Но у нас очень много планов!

На днях закончился Гайдаровский форум, где генеральный директор РЖД Олег Белозеров подтвердил планы по запуску движения на высокоскоростной магистрали (ВСМ) Москва-Петербург. Скорость движения на линии должна составить 380 км/ч. Более того, была названа вполне конкретная дата начала движения поездов – 2026 год, проект строительства должен быть готов к 2022 году. Это, конечно, все здорово и прекрасно – новые технологии, первая ВСМ в России, из Петербурга в Москву можно будет доехать почти в 2 раза быстрее, но все же есть некоторые сомнения. Ведь далеко не впервые нам говорят, что осталось чуть-чуть, вот уже скоро и мы будем жить в счастливом высокоскоростном будущем.

Про организацию скоростного движения на линии Москва – Санкт-Петербург думали еще во времена СССР. Более активно начали прорабатывать проект в 90-е, уже в России. В 1995 году одобрили технико-экономическое обоснование строительства линии, тогда речь шла про запуск поездов уже к 2000 году. В самом центре Петербурга под проект даже уничтожили ряд домов на Лиговском проспекте, рядом с Московским вокзалом. Там должны были построить отдельный пассажирский терминал для скоростных поездов между Петербургом и Москвой, а также деловой центр.

Однако проект строительства ВСМ так и не был реализован. На месте снесенных домов влепили громадный торгово-развлекательный комплекс.

Через несколько лет, в 2006 году, к идее строительства ВСМ вновь вернулись. Было создано акционерное общество «Скоростные магистрали». В это время вновь прорабатывается план, чуть позже появляется и дата открытия высокоскоростной линии – 2017 год. Стоимость оценили в 1,2 трлн.руб. В общем, для линии Москва-Петербург к этому времени подготовили уже несколько разных проектов строительства, но опять что-то пошло не так.

Каждый раздел проектной документации ВСМ содержит множество инноваций, каждая технология на ВСМ Москва — Казань — это результат работы большого количества разнопрофильных специалистов, причем, как российских, так и зарубежных. Проектирование ведет международный консорциум в составе ОАО «Мосгипротранс», ОАО «Нижегородметропроект», China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd.

Позже пошла даже речь о продлении ВСМ до самого Пекина! Я готовил отдельный пост, где объяснял, почему скоростных поездов между Москвой и столицей Китая не будет.

Что по этой всей истории можно сказать? Вообще у РЖД полно других проблем, неплохо было бы напомнить им, как до сих пор выглядят пригородные поезда во многих регионах страны. А что касается скоростных магистралей, не понятно, будет ли реализован новый проект, действительно ли мы увидим в 2026 году ВСМ Москва-Петербург? Или снова все поменяют, переиначат и начнут проектировать линию куда-нибудь еще? А что вы думаете?

Бывший замминистра финансов России устроил пышную свадьбу на озере Комо

Исследование показало, что россияне ездили в командировки этим летом в основном в Москву и Санкт-Петербург

Sohu: военные США «разинули рты», когда российский МиГ-31 на сверхзвуковой скорости вошел в опознавательную зону ПВО Аляски

МИК и научный парк «Чжунгуаньцунь» подписали соглашение о сотрудничестве

Летевший из Улан-Удэ в Москву самолет внепланово сел в Казани

Мэры Москвы и Пекина подписали программу сотрудничества городов на 3 года

Сергунина: Прием заявок на совместный технологический конкурс Москвы и Пекина начнется 18 января

В России за сутки зафиксировали 794 летальных исхода пациентов с COVID-19

Оставшись без угля и газа, Украина замахнулась на «зеленый водород»

В Узбекистане начали возобновлять внутреннее авиа- и железнодорожное сообщение

Германия в ближайшие 10 лет сможет рулить украинскими железными дорогами

Аркадий Новиков проиграл суд о возврате долгов партнерам

Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.

Источник

Десять технологических секретов «Сапсана». Факты, которые неизвестны рядовым железнодорожникам

Даже спустя 12 лет после появления высокоскоростных поездов на сети «Российских железных дорог» «Сапсаны» еще могут удивлять

В начале сентября в депо Металлострой прибыл первый из тринадцати новых «Сапсанов», составляющих третью партию высокоскоростных поездов. Договор на её поставку был заключён ОАО «РЖД» и Siemens в 2019 году. После дооборудования и окончательной настройки в депо новый поезд отправится на сертификационные испытания и выйдет на маршрут уже летом 2022 года. Сегодня мы расскажем вам об уникальных особенностях этих поездов.

Фото: Иван Шаповалов / Пресс-служба ОАО «РЖД»

1. Родом из Германии

2. Инновации для России

При создании «Сапсана», получившего европейское название Velaro RUS, исходная платформа претерпела множество изменений и доработок. Начиная с того, что габариты поезда увеличились с учётом большей ширины колеи (1520 мм вместо 1435 мм), благодаря чему салон стал шире стандартного почти на 30 см, и заканчивая разработкой новых систем вентиляции и охлаждения. Также при усовершенствовании удалось сократить нагрузку на каждую колёсную пару, повысить коэффициент сцепления при ускорении и улучшить ходовые качества.
В конструкции поезда используются многочисленные специальные материалы, лучше подходящие для суровых российских условий эксплуатации. В частности, они применяются в оптимизированной и более эффективной электросистеме, которая отличается сниженными потерями энергии за счёт меньшего числа этапов её преобразования.
В каждом головном вагоне «Сапсана» устанавливается отечественная автоматическая сцепка са-3. В случае неисправности контактной линии поезд можно будет вытянуть любым тепловозом.
В целом по результатам разработки «Сапсана» оформлено более 60 патентов, зарегистрированных в Европе, Казахстане, России и Украине. Например, запатентован даже специальный профиль поверхности железнодорожного колеса, снижающий контактное давление при взаимодействии с рельсом. Патентообладателями являются ОАО «Российские железные дороги» и Siemens AG.

Фото: Иван Шаповалов / Пресс-служба ОАО «РЖД»

3. Надёжность и морозостойкость

Умеренно-континентальный климат европейской части России предъявляет повышенные требования к характеристикам поезда. В числе прочего «Сапсан» должен без ограничений работать при температуре воздуха от –40 до +40 °C. Для выполнения этого условия при изготовлении элементов крепления, уплотнителей и пластиковых деталей используются особые материалы. А зимой воздух, охлаждающий компоненты тягового электропривода, забирается с помощью воздушных каналов крыши с защитным поддоном, сконструированных специально для Velaro RUS.
Повышенная надёжность «Сапсана» также обеспечивается распределением тяговой системы по всем вагонам и размещением двух моторных установок в разных половинах поезда. Трёхфазные асинхронные электродвигатели мощностью 8 тыс. кВт требуют минимум техобслуживания. Для движения поезду достаточно работы трёх из четырёх блоков двигателей, чтобы в случае выхода из строя одного из них достичь пункта назначения с 75%-ной тягой.
Электросистема переменного тока допускает разъединение цепи, при котором поезд сможет продолжить движение за счёт одной из двух частей системы, а при отказе одного токоприёмника постоянного тока можно использовать второй на том же вагоне. Материалы компонентов электросистемы позволяют ей работать при температуре воздуха –50 °C.

Фото: Максим Каширин / Пресс-служба ОАО «РЖД»

4. Продвинутая электроника

Система электронного управления поезда оценивает и контролирует состояние «Сапсана». В её работе задействована коммуникационная сеть, объединяющая в себе две отдельные подсистемы: общую для состава и многофункциональную вагонную. С их помощью реализован бесперебойный обмен данными между оборудованием. Также используются усовершенствованные отечественные разработки: обеспечивающее безопасность движения устройство КЛУБ-У и система технологической радиосвязи.
При этом все технические модули распределены по составу равномерно и смонтированы в подвагонном пространстве.
Третий по счету вагон от головного является трансформатором переменного тока для всего поезда, а четвертый – преобразователем напряжения. В пятом вагоне установлена мощная аккумуляторная батарея.

Фото: Иван Шаповалов / Пресс-служба ОАО «РЖД»

5. Экономичные тормоза

«Сапсан» оборудован системой рекуперативного торможения, снижающей энергозатраты и механический износ. Такое торможение позволяет возвращать в электросеть ток, вырабатываемый двигателями, работающими в режиме генераторов.
Переключение тормоза с электродинамического на пневматический режим автоматизировано. Также все вагоны оснащены механическими стояночными тормозами с пружинными накопителями энергии.
Каждый вагон оборудован емкостью с морским песком. Он высыпается прямо под колеса если сцепление с рельсами ослабевает, например в условиях гололеда на путях.

6. Работа в полный рост

Российский регламент требовал обеспечить машинисту возможность работать стоя, если время в пути превышает три часа, чего не предусматривали поезда Siemens до создания Velaro RUS. Поэтому кабину изменили, увеличив пространство так, чтобы составом мог управлять машинист ростом 190 см. Благодаря этому нововведению в ней также могут одновременно находиться два человека.

Фото: Иван Шаповалов / Пресс-служба ОАО «РЖД»

7. Первенство и новаторство

«Сапсан» стал передовым российским поездом не только в технической части, но также и во многих других областях, а его опыт затем распространялся на другие поезда. Именно в нём впервые стал действовать полный запрет курения. Он стал первым поездом, за опоздание которого можно получить компенсацию. В нём стоимость проезда начала регулироваться специальной Системой динамического управления тарифами и стимулирования спроса (ДУТИСС), отвечающей за ценообразование. Перед поездкой в нём впервые для российских поездов стало необходимым пройти предварительный бесконтактный досмотр, как перед посадкой на самолёт. На его борту появилась беспроводная локальная сеть Wi-Fi. Кроме того, «Сапсан» стал первым отечественным поездом, у которого есть собственные аккаунты в социальных сетях.

В 2014 году полукилометровый «Сапсан» попал в книгу рекордов Гиннеса как самый протяжённый высокоскоростной поезд в мире. Длина сдвоенного состава из 20 вагонов, курсирующего между Санкт-Петербургом и Москвой, составила 500 м 78 см. Рекорд был зафиксирован и нотариально заверен в присутствии членов независимой комиссии после замеров с помощью эталонной измерительной рулетки. Пассажировместимость 20-вагонного поезда достигает 1050 человек.

Фото: Сергей Гусев / Пресс-служба ОАО «РЖД»

9. Обновления для пассажиров

В 2020 году «Сапсан» стал лауреатом XI ежегодной премии «Права потребителей и качество обслуживания» в номинации «Железнодорожные перевозки». Он получил признание за развитие предоставляемого сервиса и совершенствование услуг на борту.
Премия по итогам голосования экспертного совета и выбора потребителей присуждена обновлённому поезду, вышедшему в рейс в конце 2019 года, модернизация которого опиралась на пожелания пассажиров. Главные нововведения коснулись интерьера и удобства для путешественников: в каждом кресле установили розетки для зарядки мобильных устройств и USB-разъёмы, яркость освещения стала регулироваться в зависимости от времени суток, в вагонах установили кулеры с питьевой водой, а также заменили обивку, чехлы кресел и оконные шторы.

10. Скоростной потенциал

Максимальная конструкционная скорость «Сапсана» зафиксирована на уровне 300 км/ч. При этом для самой платформы Velaro она достигает 350 км/ч (в частности, у испанской модификации Velaro E).
На отечественных железных дорогах скорость «Сапсана» ограничена 250 км/ч из-за особенностей инфраструктуры. Однако во время предэксплуатационных испытаний в мае 2009 года на линии Москва – Санкт-Петербург он разогнался до рекордных 290 км/ч. Поэтому поезд обладает потенциалом для ускорения движения, хотя и сейчас он позволяет преодолеть 645-километровый маршрут с несколькими остановками между двумя крупнейшими городами страны всего за 3 часа 45 минут. При этом на большей части пути его скорость не превышает 200 км/ч.
Кстати, сокол-сапсан, являющийся быстрейшей птицей, во время пикирования способен разогнаться до 322 км/ч. И, возможно, его железнодорожный тёзка однажды перегонит своего побратима.

Ещё больше интересных новостей в нашем телеграм-канале.

Все наши публикации читайте на канале «Гудка» в «Яндекс Дзене».

Источник

Неизвестный «Сапсан»: часть 1 — общий обзор конструкции электропоезда

Как-то, давным-давно, обещал я рассказать об электропоезде «Сапсан». Пришло время выполнить свое обещание.

Для начала скажу, что речь не пойдет о дороговизне билетов, расписании этого поезда, о его уместности в инфраструктуре Октябрьской железной дороги. Пройдем мимо хайповых тем. Речь пойдет сугубо о технической стороне вопроса, затрагивающей в частности и тормоза. Но не только их.

1. Немного общих цифр

Электропоезд «Сапсан» является локализованной версией семейства высокоскоростных поездов Velaro, на базе которого Siemens производит высокоскоростные поезда как для Deutsche Bahn (немецких железных дорог), так и много ещё для кого. У нас поезду дали обозначение ЭВС — Электропоезд Высокоскоростной Сименс. Дорога эксплуатирует два его варианта: ЭВС1 для участков, работающих на постоянном токе 3 кВ и ЭВС2 — двухсистемый электропоезд для сетей постоянного тока 3 кВ и переменного тока 25 кВ.

«Сапсану» присущи все характерные черты высокоскоростных поездов, сформировавшиеся за 56 лет эксплуатации этого вида транспорта в разных странах мира.

Во-первых, «Сапсан» — поезд постоянного формирования. В отличие от пригородных электропоездов («собак»), которые формируются из пар «моторный вагон + прицепной вагон» (плюс головные вагоны с кабиной управления), за счет чего можно формировать «электрички» разной длины, «Сапсан» является монолитной неразделяемой инженерной системой. Все вагоны в поезде эксплуатируются вместе. Поезд сформирован из десяти 4-х осных вагонов, средней массой 65 тонн, то есть масса поезда около 650 тонн, что соответствует статической нагрузке от одной колесной пары на рельс 16,3 тонн, при допускаемой для высокоскоростных поездов 18 тонн. Вагоны поезда цельнометаллические, с несущим кузовом.

Условно поезд можно разделить на две пятивагонные секции, симметричные по компоновке.

Компоновка электропоезда ЭВС1 для системы постоянного тока (кликабельно)

Каждый вагон в пятивагонной секции имеет свою «профессию»:

Другая секция из пяти вагонов, с 6-го по 10-й, устроена совершенно симметрично.

Что же, от общего обзора в стиле википедии, можно перейти к деталям.

2. Механическая часть

Самый ответственный элемент в механической части поезда — экипажная часть, а именно тележка. Именно она обеспечивает образование и передачу на кузов тягового и тормозного усилия, ее элементы непосредственно взаимодействуют с верхним cтроением пути. При движении на высоких скоростях именно тут происходят самые интересные динамические процессы.

На «Сапсане» используется два типа тележек: тележка моторного вагона, и тележка прицепного вагона. Принципиальным и главным отличием одной от другой является наличие и отсутствие тягового привода. Наличие тягового привода определяет и разную конструкцию механики тормоза.

Общий вид тележки моторного вагона (кликабельно)

1 — рама тележки; 2 — клещевой механизм дискового тормоза; 3 — рессорное подвешивание 1-й тупени; 4 — пневморессора 2-й ступени; 5 — гаситель поперечных колебаний; 6 — демпфер виляния; 7 — тяговый электродвигатель (ТЭД); 8 — опора пружины качания; 9 — форсунка песочницы; 10 — путеочиститель (только на головных вагонах); 11 — зубчатая муфта поперечной компенсации; 12 — тяговый редуктор; 13 — колесная пара; 14 — буксовый узел; 15 — гаситель вертикальных колебаний 1-й ступени; 16 — гаситель вертикальных колебаний 2-й ступени;

Если посмотреть на эти чертежи, то видно, что тормозные диски моторной тележки установлены на колесные центры и на каждой колесной паре по два клещевых механизма, прижимающих колодки к дискам. Другую компоновку тормоза предусмотреть не получится — место между колесами плотно занято узлами тягового привода.

На необмоторенной колесной паре прицепного вагона тормозные диски напресованы на ось колесной пары, их по три на каждую колесную пару. Такое размещение дисков обеспечивает большую равномерность распределения тормозного момента вдоль оси, а так же несколько снижает требования к прочности самих дисков. Диски выполнены по вентилируемой схеме, даже на этом чертеже видны вентиляционные каналы в них.

Соответственно, эффективные радиусы трения для колодок на моторной и не моторной тележке находятся в соотношении 3/2, дабы обеспечить одинаковое тормозное усилие на той и другой тележке.

Общий вид тележки прицепного вагона (кликабельно)

1 — рама тележки; 2 — клещевой механизм; 3 — рессорное подвешивание 1-й ступени; 4 — пневморессора 2-й ступени; 5 — гаситель поперечных колебаний; 6 — демпфер виляния; 7 — опора пружины качания; 8 — колесная пара; 9 — букса колесной пары; 10 — гаситель вертикальных колебаний 1-й ступени; 11 — гаситель вертикальных колебаний 2-й ступени.

Чем выше скорость движения экипажа по рельсам, тем более выражена роль динамических нагрузок в общей картине распределения усилий, приложенных к его элементам. Источником возникновения динамических нагрузок является ряд возмущающих факторов, главными из которых являются неровности верхнего строения пути в вертикальном и поперечном направлениях, а так же кинематическая склонность колесных пар к развитию их поперечных колебаний в колее, за счет конической формы поверхности катания.

Если с первым все понятно, то со вторым — что я имел в виду? И зачем вообще железнодорожные колеса имеют коническую форму?

В колесной паре оба колеса жестко связаны между собой через ось, а значит, пренебрегая крутильной упругостью оси, можно считать, что оба колеса имеют одинаковую угловую скорость. Всегда. И при движении в прямом участке пути всё будет отлично. А если мы поедем в кривой? Вот тут, для того чтобы внутреннее колесо (ближнее к центру поворота) не проскальзывало, скорость его центра должна быть меньше скорости центра внешнего колеса. Если бы колеса не были связаны жестко, то так и получилось бы — внутреннее колесо стало бы вращаться медленнее внешнего. Но так как существует жесткая связь, внутреннее колесо начнет проскальзывать, а ось колесной пары испытывать серьезные нагрузки на кручение.

Чтобы избежать этого придумали остроумное решение — раз нельзя уменьшить угловую скорость внутреннего колеса, то тогда можно уменьшить его радиус! Уменьшить радиус внутреннего колеса, а радиус внешнего — увеличить, и тогда произойдет перераспределение скоростей центров колес, обеспечивая лучшие условия прохождения поворота в части проскальзывания и динамических нагрузок на ось. Для этого поверхность катания колес делается конической. При этом, как нетрудно сообразить, при входе в кривую, колесная пара смещается в поперечном направлении в сторону противоположную центру поворота. Выйдя из равновесного состояния, свободная колесная пара продолжит совершать поперечные колебания даже в прямом участке пути, с частотой тем большей, чем больше скорость её вращения.

Конечно, в реальных условиях это перемещение ограничивается буксовыми узлами, но, становится очевидным, что жесткость конструкции поперечных связей в тележке не должна быть чрезмерно высокой, поэтому поводки букс крепятся к раме через сайлентблоки. Кроме того, в буксовых узлах обеспечивается возможность смещения оси колесной пары — так называемый поперечный разбег.

Все эти факторы приводят к тому, что элементы ходовой части совершают сложные пространственные колебания, неизбежные при присутствии в связях между ними упругих элементов, обеспечивающих податливость конструкции в направлении действия динамических нагрузок. Колебания эти необходимо гасить, поэтому тележка «Сапсана» буквально обвешана гидравлическими гасителями. Кроме того, система управления электропоезда оценивает характеристики колебаний в реальном времени, делая вывод об устойчивости движения тележки в колее.

Описанию механики движения высокоскоростного поезда лучше посвятить отдельную статью, в рамках этой сложно будет рассказать обо всех нюансах, которые безусловно интересны. Пока только скажу, что механическая часть поезда, унаследованная от предка — немецкого ICE3, вполне рассчитана на скорости движения до 350 км/ч.

3. Силовая электрическая схема

Проще всего описать схему двухсистемного электропоезда ЭВС2 — односистемый ЭВС1 отличается от него отсутствием оборудования для работы на переменном токе.

Функциональная схема силовых цепей электропоезда ЭВС2 (кликабельно)

Traktions container — контейнер тягового преобразователя; Netzfilter — сетевой фильтр; Traktions motoren — тяговые двигатели

При работе на переменном токе, напряжение снимается из контактной сети одним из токоприемников переменного тока P-AC, и через главный выключатель AC-HS и крышевой ввод попадает в третий (или восьмой) вагон электропоезда. Токоприемников переменного тока на поезде два — поднимается задний по ходу движения токоприемник, второй выступает в качестве резервного и вступает в дело при повреждении основного токоприемника. Питание на секцию с опущенным токоприемником подается по крышевой высоковольтной шине, через пару разъединителей DLT. Переменное напряжение 25 кВ, 50 Гц, поступает на первичную обмотку тягового трансформатора, понижается им, и от четырех вторичных полуобмоток подается в контейнеры тяговых преобразователей (Traktions container). Там это напряжение выпрямляется четырехквадрантными преобразователями (4QS-преобразователи), подаваясь на вход звена постоянного тока, и далее на автономный инвертор напряжения (АИН) PWR, питающий тяговые двигатели.

Не следует путать 4QS-преобразователь с управляемым выпрямителем. Выпрямитель, в том числе управляемый, всегда является понижающим AC-DC преобразователем, в то время как 4QS-преобразователь, кроме того что может работать как управляемый выпрямитель, является ещё и повышающим AC-DC преобразователем, за счет наличия в его схеме контура короткого замыкания с индуктивным дросселем и специального алгоритма управления ключами. Подробнее о принципе его работы можно почитать, например, тут, так как в задачу данной статьи не входит описание принципов построения силовых преобразователей. Тем не менее, отмечу, что напряжение (действующее) на вторичной полуобмотке тягового трансформатора равно 1550 В, при этом с выхода 4QS-преобразователя снимается напряжение постоянного тока 3 кВ. За счет данного преобразователя, система управления стабилизирует напряжение в звене постоянного тока, вне зависимости от колебаний напряжения в тяговой сети (от 19 до 29 кВ).

Упрощенная схема силовой цепи при питании переменным током (кликабельно)

Часть схемы со звеном постоянного тока и АИН у ЭВС1 и ЭВС2 совершенно идентична, за исключением того, что при питании от постоянного тока, АИН вынужден довольствоваться тем напряжением постоянного тока, которое приготовила ему тяговая подстанция. С учетом тяги других поездов на участке, рабочие пределы его изменения от 2,2 до 4 кВ.

При работе на постоянном токе, каждая секция поезда питается от своего токоприемника постоянного тока P-DC. Таких токоприемников на поезде четыре, они попарно расположены на втором и девятом вагоне. В нормальной работе поднимается задний по ходу движения токоприемник в каждой пятивагонной секции. Второй токоприемник в паре является резервным.

Упрощенная схема силовой цепи при питании постоянным током (кликабельно)

Почему на постоянном токе поднимают два токоприемника? Потому, что действующее значение напряжения в сети постоянного тока (3 кВ) меньше действующего значения напряжения в сети переменного тока (25 кВ) в 8,3 раза. При одинаковой потребляемой из сети мощности, ток текущий через токоприемник постоянного тока будет выше во столько же раз. По правде несколько не совсем так, нужно еще учитывать реактивую мощность в цепи переменного тока, однако, если использовать один токоприемник, он получится и массивным, и протекание всего тягового тока может вызвать пережог контактного провода в месте токосъема, поэтому тяговый ток уполовинивают, питая каждую секцию от своего токоприемника.

Итак, постоянный ток, через токоприемник P-DC и быстродействующий выключатель DC-HS подается на отпайку плюсового провода звена постоянного тока тягового преобразователя и подается на вход автономного инвертора напряжения (АИН) PWR. АИН преобразует постоянный ток в переменный трехфазный, с изменяющейся частотой и амплитудой напряжения, за счет чего осуществляется регулирование тягового усилия, развиваемого тяговыми электродвигателями (ТЭД).

Рассмотренная схема обеспечивает режим тяги, так и режим электродинамического торможения, которое на «Сапсане» рекуперативно-реостатное.

При возможности выполнять рекуперацию (исправные силовые цепи и ненасыщенная контактная сеть с напряжением на постоянном токе менее 4кВ, на переменном — менее 29 кВ) выполняется рекуперативное торможение. АИН работает как регулируемый трехфазный выпрямитель по схеме Ларионова, преобразуя трехфазное напряжение, вырабатываемое ТЭД в постоянный ток, которое при работе на постоянном токе отдается в сеть, а при работе на переменном — преобразуется в однофазное напряжение 4QS-преобразователем, работающим в режиме инвертора, обеспечивающего компенсацию реактивной мощности, значение коэффициента мощности максимально близким к единице (пресловутый «косинус фи»). Далее, повышенное тяговым трансформатором напряжение, выдается в сеть.

При срыве рекуперации, энергия, преобразованная АИН, перераспределяется на тормозной резистор R_B. Для решения этой задачи в звене постоянного тока в силовую цепь включен импульсный регулятор напряжения (ИР), представляющий собой транзисторный понижающий DC-DC преобразователь, основная задача которого — регулирование тока, протекающего через тормозной резистор.

Каждый тяговый преобразователь имеет индивидуальный тормозной резистор, которые собраны в блоки и располагаются под защитным обтекателем с жалюзи на крышах пятого и шестого вагонов.

Таким образом, каждый из четырех моторных вагона электропоезда оснащен одним тяговым преобразователем, обеспечивающим работу четырех тяговых двигателей в режиме тяги и электродинамического торможения. Из сорока осей в поезде, 16 осей оснащены тяговым приводом, общей мощностью 8 МВт в режиме тяги и рекуперации и 3,2 МВт в режиме реостатного торможения (40% мощности за счет ограничения тока через тормозные резисторы).

Приведу тяговую характеристику поезда — зависимость силы тяги от скорости (кликабельно)

Из этого графика, в частности, видно, что электропоезд способен разогнаться до скорости свыше 300 км/ч на площадке, а на подъеме в 10 тысячных поддерживать скорость 230 км/ч.

При исправном одном моторном вагоне (25% мощности) поезд на площадке вполне легко пойдет со скоростью 180 км/ч, а на подъем в 10 тысячный будет уверенно ехать со скоростью 80 км/ч.

Все вышесказанное говорит о том, что поезд располагает запасом мощности, и способен на гораздо более высокие эксплуатационные показатели, чем он демонстрирует сейчас.

Ограничение в 250 км/ч введено искусственно в системе управления тягой, из-за отсутствия на наших дорогах инфраструктуры для движения с большими скоростями. После модернизации участка Москва — Санкт-Петербург, однако, «Сапсан» (при отключенной системе АУДиТ — Автоматическое Управление Движением и Торможением, как раз и не дающей разогнаться выше 250) достиг скорости 291 км/ч. Быстрее по нашим железным дорогам пока никто не ездил.

4. Тормозные системы электропоезда

Рассмотрим общие черты тормозов. Электропоезд оснащен несколькими тормозными системами:

Управление движением, в том числе и торможением, обеспечивается тремя рукоятками на пульте машиниста. При этом различают несколько режимов регулирования скорости:

1 — задатчик скорости; 2 — дисплейный модуль устройства безопасности КЛУБ-У; 3 — задатчик силы тяги; 4 — тормозной контроллер (задатчик тормозного ускорения); 5 — реверсивный переключатель; 6 — дисплей интерфейса «человек-машина»; 7 — тормозной дисплей.

В любом из перечисленных режимов управления, система управления тормозами руководствуется, прежде всего, величиной заданного ускорения, которое, в ручном режиме, в зависимости от положения рукоятки контроллера и скорости поезда определяется по следующим кривым

Кривые заданного тормозного ускорения (кликабельно)

Для обеспечения заданного ускорения приводятся в действие тормоза, причем приоритетным рабочим тормозом является электродинамический рекуперативный тормоз (ЭДТ) на моторных вагонах.

Естественно и логично отдавать приоритет ЭДТ, так как 40% вагонов поезда являются моторными, при этом ЭДТ обеспечивает довольно существенное тормозное усилие. О мощности ЭДТ на «Сапсане» можно судить по его тормозной характеристике

Тормозные характеристики электропоезда в режиме ЭДТ (кликабельно)

При недостаточной эффективности ЭДТ, приводятся в действие пневматические (ПТ) или электропневматические (ЭПТ) тормоза на прицепных вагонах — моторные продолжают использовать ЭДТ. При этом тормозное усилие регулируется таким образом, чтобы, опять таки, поддерживать заданное ускорение. При превышении ускорения над заданным значением, прежде всего отпускаются пневматические тормоза. Система стремится, таким образом, максимально использовать возможности электрического тормоза.

При скорости ниже 3 км/ч, выполняется замещение электродинамического тормоза пневматическим. При снижении эффективности ЭДТ на каком либо из моторных вагонов, конкретно на этом вагоне выполняется замещение ЭДТ на ПТ/ЭПТ.

5. Особенности конструкции пневматических и электропневматических тормозов

Об этих системах следует поговорить подробнее, даже вне рамок данной статьи. В этой же статье поговорим об общих принципах реализации автоматических тормозов на «Сапсане».

Высокоскоростное движение предъявляет к пневматическим и электропневматическим тормозам обязательное требование — любое торможение с применением ПТ/ЭПТ должно происходить с обязательной разрядкой тормозной магистрали служебным темпом!

Исходя из данного требования, торможение всегда осуществляется путем разрядки тормозной магистрали с последующим срабатыванием на каждом вагоне воздухораспределителя (ВР), набирающего тормозные цилиндры из запасного резервуара (ЗР). Даже если это торможение электропневматическое.

При работе ЭПТ происходит одновременная разрядка тормозной магистрали на всех вагонах, локально, в месте подключения к ней воздухораспределителя, выполняемая электропневматическими вентилями. Этим обеспечивается одновременность их срабатывания, но и только! Воздухораспределитель реагирует только на разрядку тормозной магистрали. Конструкций подобных нашему пассажирскому ЭПТ, где разрядки ТМ практически не происходит, а наполнение тормозных цилиндров ведется из запасного резервуара непосредственно электровоздухораспределителем, с одновременной подпиткой ЗР из ТМ, вы на высокоскоростных поездах не увидите.

При выключении ЭПТ, разрядка тормозной магистрали выполняется с головы поезда, со стороны рабочей кабины, устройством, по своему действию аналогичным крану машиниста, именуемым блок управления тормозной магистралью (БУТМ). Посмотрим на схему тормозов головного вагона

Упрощенная схема тормозов головного моторного вагона (кликабельно)

Зарядное давление тормозной магистрали на «Сапсане» равно 0,5 МПа. Система управления, через электропнематические вентили, снижает давление в уравнительном резервуаре (УР) служебным темпом. В след за этим, БУТМ, стремясь поддерживать давление в тормозной магистрали давлению в УР, снижает давление и в ней служебным темпом.

Воздухораспределитель срабатывает на торможение. Но он не наполняет тормозные цилиндры! Он создает в своей тормозной камере давление, равное тому, которое должно установится в тормозных цилиндрах! За наполнение ТЦ отвечает преобразователь давления (ПД), работающий как пневматическое реле. Тормозная камера ВР соединена с рабочей камерой ПД трубопроводом, через запирающий электропневматический вентиль.

При подаче питания на этот вентиль, он перекрывает трубопровод и сбрасывает давление из рабочей камеры ПД, что приводит к отпуску тормозов даже при сработавшем на торможении воздухораспределителе. Питание на этот вентиль подается, если на вагоне работает электрический тормоз. Если электрический тормоз не работает, питание с этого вентиля снимается и происходит наполнение тормозных цилиндров до давления, заданного от ВР.

Замечу также и то, что запасный резервуар, непрерывно, через обратный клапан, отпитывается от питательной магистрали (ПМ), где поддерживается давление от 0,8 до 1 МПа, за счет работы компрессора. Давление в ЗР лежит в этих же пределах, так что пневматический тормоз электропоезда является неистощимым. В отличие от поездов с локомотивной тягой, питательная магистраль проходит через все вагоны электропоезда.

Схема тормозов моторного промежуточного вагона выглядит также, как и на головном, за исключением того что там отсутствует БУТМ. На прицепном вагоне установлено 6 тормозных цилиндров, вместо четырех на моторном, в остальном, его устройство в части тормоза, аналогично устройству моторного промежуточного вагона.

Следует отметить, что воздухораспределитель, обозначаемый страшной аббривеатурой KEdSo-EAE, производства Knorr Bremse, в отличие от ВР 242, принятого у нас, имеет ступенчатый пневматический отпуск, за счет того, что работает на разнице не двух давления (в ТМ и ЗР), а трех давлений: в тормозной магистрали (ТМ), рабочей камере (РК) и тормозной камере (ТК). В РК сохраняется давление равное зарядному, что позволяет выполнять отпуск ступенями.

Эта особенность идет от того, что на европейских дорогах ВР (серии KE) унифицированы между грузовыми и пассажирскими поездами, да и грузовые поезда короткие, так что для пневматического торможения в них нет нужды в монстрах типа ВР 483.

Второй нюанс — БУТМ, который является по сути не просто тормозным краном с дистанционным управлением, а управляется опосредованно, через систему управления поездом, которая сама, без участия машиниста решает, когда и насколько разрядить тормозную магистраль, чтобы обеспечить требуемое ускорение (заданное машинистом, подсистемой АУДиТ или системой автоведения), а так и когда отпустить тормоза, тоже принимает решение электроника.

А что делать, если «эта ваша электроника» выйдет из строя? Во-первых, есть режим экстренного торможения (ЭТ). Реализуется он безо всякой электроники — машинист, переведя контроллер в положение ЭТ, механическим клапаном открывает огромную дыру в тормозной магистрали. Справа, на тумбе, установлен второй клапан, выполняющий ту же функцию — нажатие на ударную кнопку открывает ТМ в атмосферу. Естественно, существует и ряд электрических цепей, образующих так называемую ПЭТ — Петлю Экстренного Торможения. Но её функция вторична, поезд может быть остановлен и без неё.

Вторым способом, уже после ЭТ и откачки поезда, если надо довести поезд до депо без вызова вспомогательного локомотива, является использование крана резервного управления. Он установлен справа от машиниста на боковой тумбе и имеет три положения: О — отпуск, П — перекрыша, Т — торможение. Этот кран позволяет вручную, пневмо-механически регулировать давление в ТМ, выполняя торможение и отпуск тормозов.

Заключение

Думаю, вышел неплохой обзор, думаю, статья будет интересна и полезна для любителей железной дороги. Пока я работал над ней, понял, что одной статьи для «Сапсана» будет мало. Поэтому, первая статья вышла пилотной, дающей общее представление об этом поезде, являющем собой сплав великолепной точной механики, современной силовой электроники и информационных технологий. Поэтому, спасибо за внимание и…

На закуску — предлагаю вашему вниманию видеоэкскурсию на тренажер «Сапсана», руководителем разработки которого является ваш покорный слуга

Источник