| ET2A Model 62-4160A | |
|---|---|
| Elektrický vlak ET2A-001 s přídavným vozem | |
| Výroba | |
| Roky výstavby | 1999 |
| Země stavby | Rusko |
| Výrobce | TorVZ |
| Sestavy sestavené | jeden |
| Postavená auta | čtyři |
| Číslování | 001 |
| Technické údaje | |
| Typ služby | cestující (předměstský) |
| Aktuální typ sbírky | horní ( polopantograf ) |
| Typ proudu a napětí v kontaktní síti | konstantní, 3000 V |
| Počet vagónů ve vlaku |
4 (prototyp); 10 (hlavní složení dle projektu) |
| Složení |
Pg+2Mp+Pg (prototyp); 2Pg + 5Mp + 3Pp (hlavní, dle projektu) |
| Axiální vzorec |
vozy Pg, Pp: 2-2; Mp vozu: 2 0 -2 0 |
| Počet dveří v autě | 2×2 |
| Počet sedadel |
vůz Pg: 74; vůz Mn: 104; vůz Pp: 100 t |
| Délka vozu | 19 600 mm (podle těla) |
| Šířka | 3522 mm |
| Výška | 4253 mm |
| Průměr kola |
v okruhu trakčních náprav: 1050 mm; pojezdové nápravy: 950 mm |
| Šířka stopy | 1520 mm |
| Hmotnost obalu |
vůz Pg: 43,9 t; vůz Mn: 61,1 t; vůz Pp: 40,5t |
| výstupní výkon | 3040 kW (hodinu, u prototypu) |
| typ TED | DTA-380-6UHL1 |
| TED moc | 380 kW (hodinu) |
| Rychlost návrhu | 130 km/h |
| Maximální servisní rychlost | 120 km/h |
| Spusťte akceleraci |
0,8 m/s² (průměr, až 60 km/h) [až 1] |
| Zpomalení zrychlení |
0,7 m/s² (průměr, od 80 km/h) [na 1] |
| Elektrické brzdění | rekuperačně-reostatické |
| Trakční systém | asynchronní tyristorový pohon |
| Brzdový systém | pneumatické, elektrické |
| Vykořisťování | |
| V provozu | neoperováno |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
ET2A ( Elektrický vlak Torzhoksky 2. typ, A synchronní pohon, tovární označení 62-4160A ) je experimentální příměstský stejnosměrný elektrický vlak s asynchronními trakčními motory .
Vývoj elektrického vlaku probíhal od roku 1994 podle pokynů RAO High-Speed Railroads , dohodnutých s ministerstvem železnic . Vlak byl postaven v roce 1999 v závodě na stavbu vagónů Torzhok v jediném exempláři ve složení dvou hlavových a dvou motorových vozů a testován do roku 2002 . Charakteristickým rysem elektrického vlaku byly vyšší technické vlastnosti ve srovnání s analogy, vyšší energetická účinnost a schopnost provozu jako součást sériových elektrických vlakových vozů té doby. Elektrický vlak neprošel certifikačními zkouškami a nebyl uveden do provozu [1] [2] .
Vývoj asynchronního trakčního motoru byl zvolen jako priorita pro vývoj zařízení kolejových vozidel z několika důvodů: jednak provozních (snížení energetických ztrát při nízkých rychlostech, zlepšení trakčních vlastností při vysokých rychlostech, zajištění spolehlivé rekuperace energie v celém rozsah otáček, snížení mzdových nákladů na servis trakčních motorů) a výrobu (snížení spotřeby materiálu a pracovní náročnosti výroby kolejových vozidel a v důsledku toho i výrobních nákladů o 25 ... 30 % ve srovnání s analogy vybavenými sběracími motory ) výhody [3] .
Vývoj trakčních asynchronních elektromotorů probíhal podle pokynů RAO "VSM", dohodnutých s Ministerstvem železnic , od roku 1994 v Central Design Bureau of Transport Engineering ( Tver ) a OJSC "Sila" ( St. Petersburg ) . Vývoj asynchronního trakčního pohonu prováděla laboratoř speciálně vytvořená v RAO VSM pod vedením Ph.D. S. N. Vasil'eva. Vytvoření příměstského elektrického vlaku ET2A spolu s vytvořením vysokorychlostního elektrického vlaku Sokol-250 bylo pro RAO High-Speed Railroads prioritou z hlediska rozvoje slibných kolejových vozidel [4] .
Testy nového vybavení byly prováděny na speciálně vytvořených maketách. Testy tyristorového měniče byly provedeny na experimentálním stojanu vytvořeném na území Sila JSC , následně na maketovém vlaku přestavěném u požáru St. Dále byl vlak instalován: vstupní filtr, pulzní zhášedlo, dva autonomní proudové měniče, střídačové tlumivky, čtyři asynchronní trakční motory, skříň řídicího systému a jeho napájecí zdroje; rychlovýpínač a traťové stykače byly použity ze skladového vlaku. Pro zjednodušení přístupu k zařízení bylo zařízení umístěno v kabině motorového vozu, kde byl instalován systém nuceného chlazení vzduchu [1] .
Zkoušky modelu elektrického vlaku probíhaly na úseku Petrohrad - Luga v letech 1996 až 1999 . V průběhu výzkumu byly vypracovány algoritmy pro provoz převodníků, byla studována správnost zvolených technických řešení. Zpočátku byl prováděn výzkum ve směru použití šestifázových trakčních motorů a odpovídajících měničů . Byla vyrobena příslušná sada motorů, ale na základě výsledků výzkumu v roce 1996 bylo pro zjednodušení konstrukce měniče rozhodnuto o přechodu na třífázovou verzi. Také design a parametry měničů byly několikrát změněny. V letech 1997-1998 byly vypracovány metody ochrany a řízení trakčního motoru a studovány elektromagnetické a tepelné procesy ve výkonových měničích . Nepřestavěný motorový vůz byl použit jako záloha pro případ poruchy makety. Najeto kilometry vlaku během testů byly více než 70 000 km [1] .
Po úspěšném testování prototypu vlaku začal Torzhok Carriage Works vyrábět experimentální elektrický vlak ET2A. Základem pro vytvoření elektrického vlaku ET2A byl návrh elektrického vlaku ET2 , vyráběného závodem od roku 1993 [1] . Prototyp elektrického vlaku (ET2A-001) byl představen vedení Ministerstva železnic 28. července 1999 [5] . Plně práce na ET2A-001 byly dokončeny v září téhož roku. Ve složení vlaku byly dva přívěsné čelní (Pg) a dva motorové mezilehlé (Mp) vozy [1] .
V říjnu 1999 byl po úpravách zahájen zkušební provoz 5000 km bez cestujících na úseku Petrohrad-Baltiysky - Luga . V období od června 1999 do června 2002 najel elektrický vlak ET2A-001 v úsecích Petrohrad-Baltiysky - Oranienbaum , Petrohrad-Baltiysky - Luga přes 110 000 km. Po jeho dokončení byl elektrický vlak odeslán do experimentálního okruhu VNIIZhT k přejímacím zkouškám. Bylo plánováno, že sériová výroba nového elektrického vlaku začne v roce 2002 a ve III. čtvrtletí 2002 bude uveden do provozu na Oktyabrské železnici a nahradí řadu ET2 [2] ; elektrovlak však nebyl uveden do provozu, neboť při přejímacích zkouškách byla k elektrické výzbroji a pohonům uplatněna řada připomínek (včetně četných případů selhání tyristorů a diod autonomních proudových měničů), které neumožňovaly jejich doporučení pro sériová implementace [1] [6] .
Nová technická řešení pro ET2A byla částečně aplikována při návrhu elektrických vlaků ET2M . Po testování byl elektrický vlak demontován [1] .
Elektrický vlak nesměl jezdit s cestujícími a zůstal v jediném exempláři [1] [7] [8] . Později byl hlavní vůz elektrického vlaku použit jako laboratoř na experimentálním okruhu VNIIZhT spolu s experimentálními vozy elektrického vlaku ET4E , poté byl odeslán do výrobního závodu. Od roku 2015 byl jeden z hlavních vozů na záložní základně Torzhok [9] .
Pro ET2A je dle projektu uvedeno jako hlavní desetivozové složení 2Gp + 5Mp + 3Pp; zároveň mohly být vlaky sestaveny z lichého počtu vozů (tedy v obecném případě z účetních úseků M + P a/nebo M + 2P) [10] . ET2A-001 byl postaven ve čtyřvozové konfiguraci (2Gp + 2Mp) [1] .
Systém číslování vlaků a vozů ET2A obecně odpovídá sovětskému, převzatému pro elektrické vlaky RVZ , stejně jako sériové elektrické vlaky TorVZ ( ET2 ). Jediné složení ET2A dostalo třímístné pravopisné číslo (001). Označení na přední části čelních vozů je provedeno ve formátu ET2A 001 (bez uvedení čísla vozu). Označení z výroby je provedeno na spodní části přední stěny kabiny, mírně nad automatickým spřáhlem; typ vlaku je označen vlevo a číslo je vpravo od automatického spřáhla. Každý vagón vlaku dostal své číslo v pětimístném formátu, kde první tři číslice jsou číslem vlaku, poslední dvě jsou číslem vagónu pro soupravu. Označení čísly vozů se provádí v úrovni okének podél okrajů boků vozů a je odlišeno přidáním dvou číslic na konec stejného formátu. Motorové vozy přitom dostaly sudá čísla 02 a 04, hlavní vozy - lichá čísla 01 a 09 (např. ET2A-00109 - hlavní vůz; ET2A-00104 - motorový vůz atd.). Označení těmito čísly se provádí ve dvou řádcích bez pomlčky (v prvním řádku - jméno, ve druhém - pětimístné číslo) [1] [9] [11] .
Konstrukční parametry pro desetivozový elektrický vlak ET2A (složení 2Pg + 5Mp + 3Pp) [10] :
Praktické parametry čtyřvozového vlaku (složení Pg + 2Mp + Pg) [12] [13] :
Trakční elektromotory (TED) instalované na elektrickém vlaku jsou třífázové asynchronní typu DTA-380-6UHL1 (hodinový výkon 380 kW, trvalý výkon 350 kW). Zavěšení TED - nosný rám. Jmenovité napětí na vinutí motoru je 1150 V. Hmotnost motoru není větší než 1500 kg. Systém napájení trakčního motoru je založen na autonomních proudových měničích . Jako vstupní měniče se používají pulzní tyristorové jističe. Vstupní a výstupní polovodičové měniče jsou namontovány na jednočinných tyristorech a obsahují vynucené kondenzátorové spínací zařízení . Výkonové měniče jsou řízeny mikroprocesorovým řídicím systémem na bázi mikrokontroléru Siemens [1] [10] [14] .
Trakční elektrická výzbroj elektrického vlaku zahrnuje vstupní filtr , vstupní pulsně šířkový měnič, tyristorové omezovače napětí, autonomní proudové měniče (AIT), dále ochranná zařízení a spínací zařízení. Trakční motory každého podvozku jsou zapojeny do párů paralelně a jsou napájeny vlastním nezávislým proudovým měničem. Měniče každého vozíku jsou zapojeny do série a připojeny ke vstupnímu převodníku přes vyhlazovací tlumivky . Elektrické vybavení pro vlak bylo vyvinuto v TsNII TEP . Výrobcem trakční elektrické výzbroje byla společnost Sila OJSC, výrobcem pomocné elektrické výzbroje byla společnost Riga Electric Machine Building Plant . Na elektrickém vlaku pro pomocná zařízení je instalován rotační měnič typu 1PV.005 [1] [10] .
Elektrický vlak je vybaven asymetrickými sběrači proudu ( polopantografy ) a vysokorychlostními výhybkami výrobce Sécheron (Švýcarsko). Na ruských kolejových vozidlech byl zároveň poprvé použit elektrický pohon pantografů [1] .
Mikroprocesorový řídicí systém trakčního pohonu, použitý na elektrickém vlaku, umožňuje ovládat všechny parametry elektrické výzbroje. Systém řízení vlaku byl vyvinut v KB Impulse (St. Petersburg). Mikroprocesorové vybavení na úrovni vlaku zajišťuje provoz informačního systému a také přenos řídicích signálů, diagnostických zpráv a hlášení vlakovým rozhlasem. Vlak je dále vybaven zařízením pro detekci a hašení požáru [1] .
Práce v trakčním režimuPo zvednutí sběrače proudu je energie z kontaktní sítě přiváděna do vysokonapěťového vedení umístěného na střeše vozu; poté přes RFI filtr a hlavní odpojovač k rychloupínacímu spínači . Pro ochranu silových obvodů před atmosférickými a spínacími rázy jsou v obvodu zahrnuty svodiče. Pro eliminaci přepětí, ke kterému dochází při vypnutí vysokorychlostního spínače, je v obvodu použita bočníková dioda, která vytváří obvod pro vypouštění energie nahromaděné tlumivkou vstupního filtru. Když vstupní proud překročí povolenou hodnotu (měřenou speciálním snímačem), elektropneumatický stykač odpojí silový obvod od kontaktní sítě. Stykače jsou propojeny s odpory pro předběžné nabití kondenzátorů vstupního filtru po obnovení rychlého jističe. Silový obvod je uzemněn pomocí příslušného zařízení na kolejovém obvodu [15] .
Každý AIT napájí dva trakční motory zapojené do párů paralelně; Pro snížení zvlnění vstupního proudu každého měniče jsou k dispozici vyhlazovací filtry . AIT rozděluje proud mezi fáze trakčních motorů s frekvencí vypočítanou mikroprocesorovým řídicím systémem podle signálů snímačů otáček rotoru a napětí na vinutí statoru . V rozsahu rychlosti elektrického vlaku 0…60 km/h realizuje řídicí systém stálost točivého momentu; v tomto případě se napětí dodávané do statorových vinutí zvyšuje přímo úměrně s rychlostí pohybu. Při rychlostech nad 60 km/h řídicí systém realizuje stálost výkonu na hřídeli trakčního motoru, pro kterou je napětí na vinutí statoru udržováno konstantní a absolutní skluz roste přímo úměrně s rychlostí pohybu [16] .
Práce v režimu brzděníV režimu elektrodynamického brzdění , pro magnetizaci trakčních motorů, odebírá motor energii z kontaktní sítě a na rotoru vzniká negativní skluz magnetického pole . Když se magnetické pole zvýší natolik, že motor může dodávat energii do kontaktní sítě, začne regenerativní brzdění . V počátečním režimu elektrodynamického brzdění , nutného pro magnetizaci trakčních motorů, odebírá motor energii z kontaktní sítě . Mikroprocesorový řídicí systém vytváří negativní skluz magnetického pole na rotoru TED (otáčky rotoru TED jsou vyšší než spínací frekvence tyristorů AIT). Trakční elektromotory začínají pracovat v generátorovém režimu, generují třífázový proud, odebraný z vinutí statoru a převedený pomocí AIT na usměrněný . Po zahájení výroby energie TED je v mikroprocesorovém řídicím systému realizováno spínání tyristoru, čímž jsou vytvořeny podmínky pro odblokování brzdových diod. Čas pro vstup do rekuperace před startem aktuální generace TED je 0,8 ... 1,9 s v závislosti na rychlosti na začátku brzdění. Schéma zajišťuje návrat energie do sítě až do rychlosti 15 km/h. Díky rekuperaci energie je účinnost trakčního motoru až 30 % [16] .
Podvozky elektrického vlaku byly vyrobeny tikhvinským závodem Transmash [1] . Základ podvozku motorového vozu je 2600 mm, hmotnost 13,3 t. Na podvozcích jsou instalovány trakční převodovky s převodovým poměrem 3,95. Průměr bandáže motorového dvojkolí v bruslařském kruhu bez opotřebení je 1050 mm. Na každém podvozku motorového vozu jsou instalovány dva trakční motory. Základ podvozku přívěsu je 2400 mm, hmotnost 6,6 t. Průměr pneumatiky bezmotorového dvojkolí ve valivém kruhu bez opotřebení je 950 mm [10] .
Skříně vozů mají design nezměněný oproti nástavbám vozů ET2 , s výjimkou kabin vedoucích vozů. Zde byla pro zajištění bezpečnosti lokomotivních čet použita kabina strojvedoucího z kompozitních materiálů kapslového typu s hladší čelní stěnou [1] . Pro zlepšení pracovních podmínek lokomotivních čet na elektrickém vlaku se plánuje instalace klimatizace , nové konstrukce sedadla strojvedoucího, snížení vibrací a hluku uvnitř kabiny [17] . Neměnný design mezivozových průjezdů a kompatibilita řídicích obvodů by umožnily provozovat nový elektrický vlak ve stejném složení s vozy tehdejších sériových vlaků ( ET2 a kompatibilní s ním) [1] .
| Elektrické vlaky Torzhok Carriage Works | |
|---|---|
| stejnosměrné elektrické vlaky | |
| Diesel-elektrické stejnosměrné vlaky | |
| ↑ *pouze hlavní vozy pro elektrickésekce ER2/ER2R/ER2TvýrobceRVZ | |
| Elektrické vlaky a elektromotory SSSR a postsovětského prostoru [~ 1] | |
|---|---|
| stejnosměrné elektrické vlaky |
|
| střídavé elektrické vlaky | |
| Elektrické vlaky s dvojitým napájením | |
| Úzkorozchodné elektrické vlaky | |
| Pseudoelektrické vlaky elektrické trakce | |