2 Классификация и основные требования к электрическому траспорту

Электрический транспорт по виду получения электрической энергии подвижным составом может быть контактным и автономным. Имеющий наибольшее распространение контактный электрический транспорт получает электрическую энергию от контактного провода. Виды электрического транспорта приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Виды электрического транспорта

Наибольшее развитие и распространение электрический транспорт получил именно как контактный. Особенно велика роль электрического транспорта в железнодорожном и городском пассажирском транспорте.

Городской пассажирский транспорт - важная отрасль народного хозяйства. Без четкой функционирующей транспортной системы современный город попросту не может существовать. Во многих городах России городской электрический транспорт играет большую роль в обслуживании населения. Города и поселки должны представлять собой рациональную комплексную организацию производственных зон, жилых районов, сети общественных и культурных учреждений, бытовых предприятий, транспорта, инженерного оборудования и энергетики, отдыха людей.

Именно эту задачу призвана решать система городского транспорта, и это определяет его отраслевую специфику. Прежде всего, это своеобразие «продукции» городского транспорта. Эта «продукция» - услуги, то есть пассажирские перевозки, измеряемые количеством перевезенных пассажиров (иногда количеством выполненных пассажире - километров). «Продукция» городского электротранспорта в отличие от продукции промышленности или сельского хозяйства - овеществляемый материальной продукцией - не может быть во времени и пространстве оторвана от производственного процесса, не может существовать вне этого процесса.

Поэтому, с одной стороны нельзя за счет перевыполнения плана создать какой-то запас продукции, а с другой - невыполнение плана за некоторый период нельзя компенсировать в последующие периоды без ущерба для интересов пассажиров.

Это своеобразие «продукции» ставит транспортные предприятия в непосредственную зависимость от колебаний спроса на перевозки, ведет плановой неравномерности производства.

К тому же сама потребность населения города в услугах транспорта не одинакова по времени (сезонные, месячные, внутридневные почасовые и другие колебания) и зависит от целого ряда разнообразных факторов.

Всякие отклонения, просчеты, неэффективность работы горэлектротранспорта ведут не только к плохому предоставлению услуг, а и целому ряду непродуктивного перерасхода трудовых, финансовых, энергетических и других ресурсов.

Перерасход основных ресурсов в результате производства в значительной степени сказывается на себестоимости готовой «продукции», которая непосредственно попадает к потребителю.

Так на предприятиях горэлектротранспорта из-за нерационального использования ресурсов происходит увеличение себестоимости перевозок, ухудшения качества обслуживания и ряд других негативных последствий, которые отрицательно сказываются на работу предприятия в целом.

На фоне жестких условий рыночных отношений, когда происходит повышение цен на электроэнергию, запчасти, сырье, наиболее разумным с технической и экономической точки зрения для предприятий является применение ресурсосберегающих технологий и режимов, наряду с созданием стимулов для их внедрения.

Определяя основные научно-технические проблемы развития городского электрического транспорта в будущем, следует исходить прежде всего из основной задачи - максимального удовлетворения потребностей городского населения в транспортном обслуживании.

Основные требования, предъявляемые к транспорту его пассажирами:

- минимальное расстояние от пунктов начала и окончания движения пассажиров до ближайшей остановки транспорта;

- максимальная скорость передвижения;

- минимальный интервал между поездами;

- безопасность движения;

- высокая регулярность движения.

За небольшим исключением, чем в большей степени удовлетворяются требования пассажиров, тем больше требуется капитальных вложений или эксплуатационных расходов транспортных предприятий. При постоянной плате за проезд, независимо от качества транспортного обслуживания, и повсеместной нерентабельности предприятий городского электрического транспорта задача сводится не к достижению максимально высоких показателей качества функционирования транспорта, а к достижению оптимальных для данного периода показателей. Естественно, по мере роста национального богатства страны такие показатели будут непременно возрастать. Вместе с тем на всех этапах останется актуальной проблема достижения наиболее высоких показателей при минимальных издержках, что возможно только при непрерывном внедрении достижения науки и техники, при планомерном проведении новых научно-технических разработок.

Весьма серьезное влияние на транспортное обслуживание населения оказывает уровень решения градостроительных проблем - взаимное размещение жилых районов, промышленных предприятий, общественных центров, мест массового отдыха и спорта. Решение этих проблем, как проблем формирования дорожно-транспортных сетей городов и их плотности, является самостоятельной задачей.

Проблема «Повышение качества пассажироперевозок» включает в себя пять разделов;

I. Разработка методов и критериев оценки качества обслуживания пассажиров:

1) исследование социально-экономической эффективности повышения качества пассажироперевозок:

2) исследование влияния характеристик городского транспорта (скорости, регулярности, надежности, комфортабельности и т. п.) на качество пассажироперевозок;

3) разработка технических средств и методов автоматизированной регистрации основных показателей объема и качества пассажироперевозок;

4) разработка методики расчетов по возмещению транспортным предприятиям расходов в функции объема и качества осуществленных пассажироперевозок, стимулирующей требуемый уровень качества.

П. Разработка методов и средств повышения скорости сообщения:

1) разработка методов и средств повышение скорости движения на перегоне: «разработка рекомендаций по выбору способов обособления рельсовых путей от других транспортных средств и пешеходов (тоннели, эстакады, выемки, ограждения пути, системы управления шлагбаумами, светофорами) и рекомендации по выбору способов выделения особой полосы для движения троллейбусного транспорта; разработка подвижного состава трамвая и троллейбуса с высокими динамическими показателями, а также токоприемников и элементов контактной сети, обеспечивающих высокий токосъем при высоких скоростях движения; исследование взаимодействия и разработка конструкции колесных пар вагонов и верхнего строения пути, позволяющих осуществлять движение поездов с максимальными скоростями; разработка конструкции спецчастей пути, позволяющих осуществлять движение по ним без снижения скорости, а также устройств по программному переводу стрелок;

2) разработка мер по сокращению времени пассажирообмена на остановочных пунктах: разработка рекомендаций по оптимизации расположения остановочных пунктов; разработка подвижного состава с минимальной высотой пола и увеличенным количеством дверей; разработка технических и архитектурных требований но применению высоких платформ на остановках рельсового транспорта; разработка системы безопасного управления дверьми, уменьшающей потерю времени подвижным составом на остановке.

III. Разработка мер по обеспечению безопасности движения:

1) разработка рекомендаций по повышению эффективности тормозных систем подвижного состава;

2) разработка системы автоматического ограничения скоростей движения подвижного состава и предупреждения столкновения поездов;

3) разработка методов и средств диагностирования узлов подвижного состава и стационарных устройств, влияющих на безопасность движения;

4) разработка методов и средств экспресс-проверки психофизиологического состояния водительского персонала;

5) разработка методов и технических средств обучения водительского персонала;

6) разработка устройств непрерывного контроля наличия опасного потенциала на корпусе троллейбуса.

IV. Разработка методов и средств повышения регулярности движения городского транспорта:

1) разработка методов и средств планирования движения городского транспорта: технических средств непрерывной регистрации фактических пассажиропотоков и методов прогнозирования их прогнозирования, программ по составлению (с применением ЭВМ) расписаний движения на основе прогноза пассажиропотоков:

2) разработка методов и средств диспетчерского управления движением; методов и технических средств по автоматизации диспетчерского управления движением (включая автоматическое определение местонахождения всех экипажей, их загрузку, определение отклонений от расписания, автоматическую выдачу команд водителю дальнейшем режиме движения, возможность двухсторонней связи между диспетчером и водителем); методов восстановления нарушенного движения, создание мобильных технических средств восстановления движения (аварийной машины по восстановлению пути, контактных сетей, ликвидации сходов и повреждений вагонов) и их технологического оборудования;

3) разработка мероприятий по повышению надежности подвижного состава, системы электроснабжения и пути; технических средств контроля и методик прогнозирования технического состояния подвижного состава для обеспечения его безотказной работы на линии; средств повышения конструктивной надежности подвижного состава (включая возможность движения его в аварийных режимах); маневровых устройств, позволяющих в максимальной степени локализовать последствия задержек в движении; поездов с двухстороннем управлением; систем электроснабжения, обеспечивающих высокую надежность электроснабжения; технических средств методик диагностирования и прогнозирования технического состояния систем электроснабжения; улучшенной конструкции контактной сети и ее взаимодействия с токоприемником; конструкцией пути и его спецчастей, обеспечивающих надежность работы путевых устройств, технических средств и методик прогнозирования технического состояния путевого хозяйства.

V. Разработка мероприятий по повышению комфортабельности и культуры пассажироперевозок:

1) разработка рекомендаций по составлению комплексных транспортных схем: методов и автоматизированных средств обследования пассажиропотоков с целью создания оптимальной, с минимальном количеством пересадок, маршрутной сети; узлов пересадок однородных и разнородных видов городского и пригородного транспорта (в том числе с применением экскаваторов, движущихся тротуаров и других современных технологических средств), обеспечивающих минимальную потерь времени и высокий комфорт; технических, архитектурных и эстетических требований к остановочным и пересадочным пунктам;

2) разработка средств повышения комфортабельности подвижного состава: средств улучшения плавности хода подвижного состава; методов и средств улучшения микроклимата салонов подвижного состава; новых конструкций тележек и других элементов вагонов, конструкции и пути и спецзапчастей с целью снижения уровня шумов;

3) разработка методов и средств информации; устройств информации пассажиров на остановках об ожидаемом времени прибытия подвижного состава; картосхем маршрутов, справочных автоматов, указателей остановок, маршрутных указателей подвижного состава; средств качественной информации пассажиров в салонах подвижного состава в пути следования;

4) разработка мер по поддержанию эстетического и санитарно-гигиенического состояния подвижного состава: эстетических и санитарно-гигиенических требований к внешнему и внутреннему виду подвижного состава; технологии и технических средств (включая моечно-уборочные устройства) по поддержанию требуемого санитарно-гигиенического состояния состава; рекомендации по оформлению салонов подвижного состава.

В городах электрический транспорт представлен следующими видами: трамвай, троллейбус, метрополитен.

Трамвай - вид городского рельсового транспорта с электрической тягой, получающий электроэнергию от контактной сети. При этом рельсовый путь является частью тяговой сети, так как по нему электрический ток возвращается к тяговым подстанциям по отсасывающим линиям.

Трамвай имеет кузов, опирающийся на двухосные тележки. В передней части кузова располагается кабина водителя, в остальной части - места для размещения пассажиров. Тяговые электродвигатели располагаются на тележках, обычно их число равно числу осей вагона. Остальное электрическое и другое необходимое оборудование располагают под кузовом или на крыше. Кроме моторных трамвай может иметь прицепные вагоны, один или два, для увеличения вместимости при большом числе пассажиров. Несколько моторных вагонов также могут соединяться в один поезд, управляемый из одной кабины. В последнее время появились сочлененные трамваи, состоящие из 2 - 3 вагонов, имеющих общий пассажирский салон и две кабины водителей с двух сторон. Число осей таких трамваев может быть 6, 8 или 10. Обмоторенными могут быть все оси или часть из них.

Для питания трамвая используется система постоянного тока с напряжением в контактном проводе 550...750 В (в Российской Федерации применяется напряжение 550 В). Мощность тяговых электродвигателей составляет 45...80 кВт. Обычно применяются двигатели постоянного тока, но в последнее время появились системы тягового электропривода для трамваев с бесколлекторными асинхронными двигателями. Трамваи оборудуются механическими, электромагнитными тормозами и системами электрического торможения. Максимальная скорость трамвая в России - 75 км/ч, в других странах может быть до 90 км/ч.

В конце XX в. в отдельных странах получил развитие скоростной трамвай, эксплуатирующийся на относительно протяженных линиях, зачастую связывая город и пригороды или обслуживая перевозки пассажиров между районами в больших городах и мегаполисах. Хотя максимальную скорость трамвая при этом не увеличивают или увеличивают незначительно, за счет высоких ускорений и замедлений достигается заметное увеличение скорости сообщения. Линии скоростного трамвая прокладываются обособленно от других видов транспорта, частично под землей или в выемках, без пересечения в одном уровне с другими дорогами. На наземных линиях скоростного трамвая используют ограждения для предотвращения попадания на рельсы животных и людей.

Скоростной трамвай значительно дешевле метрополитена, но имеет меньшую (примерно в 2 раза) провозную способность. На окраинах городов, где пассажиропотоки меньше, чем в центре, скоростной трамвай может быть удобным продолжением линий метрополитена. Чаще всего для скоростного трамвая применяют специальный подвижной состав из шарнирно-сочлененных трех-четырех секций с общим салоном для пассажиров по всей длине поезда. Поскольку получение высоких ускорений и замедлений для скоростного трамвая очень важно, стремятся к тому, чтобы все оси (шесть или восемь) были обмоторенными. В качестве тяговых используются двигатели постоянного тока или асинхронные.

Троллейбус - вид электрического безрельсового транспорта, предназначенный для движения по дорогам общего пользования. Троллейбус оборудован колесами с резиновыми пневматическими шинами, контактная сеть троллейбуса в отличие от трамвайной имеет два провода. По одному электроэнергия подается от тяговой подстанции к подвижному составу, по другому возвращается к подстанции. Устройство токоприемника троллейбуса, состоящее из двух штанг, позволяет троллейбусу отклоняться от оси контактной подвески для объезда возможных препятствий. Поэтому по маневренности троллейбусы превосходят трамваи, хотя и уступают автобусам.

В городах Российской Федерации контактная сеть для троллейбусов питается постоянным током напряжением 550 В. Тяговый электродвигатель располагается под кузовом троллейбуса и через карданный вал и коническую зубчатую передачу приводит во вращение ведущие колеса, конструктивно объединенные в ведущий мост. Для прохождения поворотов ведущий мост снабжен дифференциалом. Кузов троллейбуса имеет большое сходство с автобусным: в передней части расположена кабина водителя, в остальной части кузова - места для пассажиров. Электрическое и механическое оборудование располагают под кузовом, частично на крыше. Поскольку под кузовом электрическое оборудование подвергается сильному воздействию влаги, грязи, пыли, в современном троллейбусостроении проявляется тенденция размещения электрооборудования на крыше. В отличие от трамвая, имеющего постоянное заземление через стальные колеса и рельсы, троллейбус от земли изолирован резиновыми шинами. Поэтому при нарушении изоляции электрического оборудования троллейбуса от его металлического кузова существует опасность поражения пассажиров электрическим током во время их посадки в троллейбус или при выходе из него. Для предотвращения этого стремятся повысить надежность изоляции электродвигателя, электрических аппаратов, применяют специальные приборы, контролирующие возможное появление электрического потенциала на кузове троллейбуса. В процессе эксплуатации регулярно проводится проверка состояния изоляции токоведущих частей оборудования троллейбусов.

Тяговые электродвигатели троллейбусов имеют мощность 90... 170 кВт. Они являются коллекторными машинами постоянного тока. Появились также для троллейбусов тяговые электроприводы с асинхронными электродвигателями. Максимальная скорость троллейбусов до 70 км/ч. В больших городах применяются сочлененные троллейбусы с общим салоном для пассажиров.

Одно из перспективных направлений совершенствования трамваев и троллейбусов - создание подвижного состава с низким уровнем пола, получившего название низкопольного. Трамваем и троллейбусом с низким полом считается экипаж с высотой пола от дорожного полотна 280...350 мм (у трамвая высота пола считается от уровня головки рельсов). Низкопольный пассажирский транспорт создает значительные удобства для пассажиров, уменьшает время для посадки и выхода пассажиров. Поскольку большая часть электрооборудования располагается под полом, создание низкопольного транспорта связано с некоторыми трудностями. Поэтому иногда применяют кузов с разным уровнем пола: низким в зоне входа и выхода пассажиров и более высоким в других зонах кузова, что дает возможность разместить тяговое электрооборудование. Для уменьшения габаритных размеров электродвигателей уменьшают их мощность, соответственно увеличивая их число. Применяют также конструкции мотор-колесной компоновки. Для снижения уровня пола также стремятся больше оборудования разместить на крыше.

Основные преимущества трамвая и троллейбуса перед автобусом - отсутствие выбросов в атмосферный воздух вредных загрязняющих веществ и возможность экономии электрической энергии за счет ее частичного возвращения при торможении. Управление электрическим транспортом проще, чем автомобильным. Достоинства наземного электрического транспорта послужили причиной его широкого использования в разных странах мира, особенно в странах Западной Европы, в России и странах СНГ, в некоторых странах Азии и Латинской Америки. В Европе после некоторого спада в использовании трамваев в середине XX в. отмечается его возрождение.

Наиболее совершенным и комфортабельным видом общественного пассажирского транспорта в настоящее время является метрополитен - внеуличная железная дорога для массовых перевозок пассажиров. Чаще всего линии метро прокладываются под землей, хотя бывают и участки наземных линий или на эстакадах. Первая подземная железнодорожная линия, построенная в Лондоне в 1863 г., была с паровозной тягой. Широкое развитие метрополитен получил после применения на нем электрической тяги, избавившей тоннели от дыма и копоти при применении паровой тяги.

Эффективность работы метрополитена во многом зависит от используемого подвижного состава. Электропоезда метро состоят из моторных или прицепных вагонов или только из моторных. Как и у пригородных электропоездов, в метро электропоезда составляются из отдельных секций, что позволяет менять число вагонов в поезде в зависимости от величины пассажиропотока.

Электроэнергия для питания поездов метро поступает через тяговую сеть. При этом токосъем может осуществляться от контактного рельса или от контактного провода. Из-за ограниченных размеров тоннеля сооружение контактной сети над движущимся поездом затруднительно, такой способ используется на наземных участках метрополитена. Поэтому наибольшее распространение получил способ подвода энергии к поезду через третий, так называемый, контактный рельс, проложенный сбоку вдоль основного рельсового пути на некоторой высоте от него (в Российской Федерации и странах СНГ - на 160 мм выше головки ходовых рельсов). Вагонный токоприемник, расположенный на тележке моторных вагонов и скользящий при движении поезда по третьему рельсу, прижимается к нему снизу пружинами и снимает ток высокого напряжения. На всем протяжении контактный рельс должен быть закрыт электроизоляционным коробом таким образом, чтобы оставался доступ для токоприемника лишь снизу. Воздушную контактную сеть в метро можно использовать в тех случаях, когда на конечных станциях поезд переходит на обычные железнодорожные пути и продолжает по ним движение по территории транспортной агломерации. Так работает метрополитен в некоторых городах Японии и Южной Кореи. Для электроснабжения метрополитенов до настоящего времени используется только система постоянного тока напряжением 600...1000 В при наличии контактного провода - напряжением 1500 В. Для тягового электропривода поездов метро используются двигатели постоянного тока. Приводы с асинхронными электродвигателями пока не получили широкого распространения, хотя поезда московского метро последних серий оборудованы ими. Мощность тяговых электродвигателей поездов метрополитена составляет 110 кВт. Максимальная скорость поезда обычно 80...90 км/ч, в некоторых странах - до 100 км/ч. Полная обособленность метрополитена от других видов транспорта позволяет организовать движение поездов с очень малыми интервалами между ними - до 20...30 с, что требует высокого уровня автоматизации.

В настоящее время железные дороги обслуживают 1,2 млн. работников, магистральные пути со­ставляют 87 тыс. км (из 158 тыс. км) — 19 региональных желез­ных дорог, которые относятся к федеральной собственности. Же­лезные дороги перевозят ежегодно около 1 млрд. т груза и 120 тыс. контейнеров, что составляет 30% грузооборота страны.

Трудности работы железных дорог заключаются в том, что 70% сети железных дорог лишены денежной наличности, что приводит к задолженности по оплате перевозок и аренде под­вижного состава. Анализ объемов перевозок грузов внутри стра­ны показал, что они снижаются, а объем перевозок на экспорт возрос на 20%. Этот рост приходится на такие виды продукции: руды, химические и минеральные удобрения — на 39%; лесные и строительные грузы — на 23%; черные металлы — на 7%.

Из-за нехватки средств и резкого роста стоимости производства нового и ремонта подвижного состава железные дороги испытыва­ют трудности по удовлетворению заявок клиентуры на выделение подвижного состава для перевозки как грузов, так и пассажиров.

Особенно эта проблема характерна для перевозки наливных, опасных и скоропортящихся грузов, не хватает двухъярусных вагонов для перевозки контейнеров на отдельных направлениях. В настоящее время только по цистернам для перевозки нефте­продуктов нехватка составляет более 2 тыс. единиц.

Хорошо организованный железнодорожный транспорт наря­ду с энергетикой является важнейшим условием эффективного материального производства и обеспечения нормальной соци­альной обстановки в стране. Как показывает мировой опыт, го­сударство не может снять с себя ответственность за развитие же­лезнодорожного транспорта и отказаться от элементов плавного регулирования важнейших направлений его хозяйственной дея­тельности.

С Законом «О федеральном железнодорожном транспорте» от 20 июля 1995 г. железная дорога является государственным уни­тарным предприятием (ст. 2), имущество которого «относится ис­ключительно к федеральной собственности, а управление пере­возным процессом производится централизованно и относится к исключительной компетенции федерального органа исполнитель­ной власти в области железнодорожного транспорта» (ст. 7).

Поэтому в сфере капиталовложений в первую очередь государ­ство само должно активно участвовать в инвестиционном процессе, а также брать на себя функции регулирования деятельности част­ного капитала в отношении привлеченных средств на транспорте.

Однако этого на железнодорожном транспорте не происхо­дит. Доля государства в инвестициях составляет около 15%, а доля собственных и привлеченных средств — 85%.

В этих условиях руководство МПС РФ приняло решение об изыскании средств, включая приглашение иностран­ных инвесторов для сотрудничества по следующим направлениям:

1. Строительство новых и реконструкция уже имеющихся грузовых и контейнерных терминалов.

2. Закупка специального подвижного состава (включая цис­терны, спецплатформы для перевозки трейлеров) и орга­низация контейнерных перевозок.

3. Закупка спецконтейнеров международного стандарта ИСО.

4. Закупка оборудования для совершенствования системы слежения и информационного обслуживания за движени­ем грузов.

5. Закупка оборудования для совершенствования движения подвижного состава на магистральных железнодорожных линиях.

На предложение МПС РФ откликнулся один из самых круп­ных мировых перевозчиков и экспедиторов — американская компания «Си-Лэнд Сервис Интернэшил», которая предложила сотрудничество МПС сразу по всем направлениям. В 1991 г. бы­ло создано СП «Транссибирский экспресс-сервис ИНК» (ТСЭС), которое осуществляет перевозку контейнеров с тран­зитными и экспортно-импортными грузами по территории Рос­сии, стран СНГ, Балтии, Финляндии, Монголии в железнодо­рожном и смешанном сообщении; организует перевозки кон­тейнеров на фирменных грузовых судах в направлении Восток — Запад и обратно. По требованию клиента ТСЭС производит дос­тавку контейнера «до двери»; организует страхования, сопрово­ждение и охрану груза в пути следования; на базе компьютерной техники, собственной диспетчерской службы организует слеже­ние и предоставление информации клиентуре о месте нахожде­ния грузов в пути следования; осуществляет возврат корпусных контейнеров после доставки импортного груза. Совместному предприятию принадлежит 3400 железнодорожных вагонов. Компания «Си-Лэнд Сервис Интернэшнл» финансирует два проекта реконструкции железнодорожных контейнерных терми­налов в п. Восточном и г. Москве и нового контейнерного тер­минала в Санкт-Петербурге.

На железных дорогах силовое тяговое средство, предназначенное для перемещения по рельсам поездов, называется локомотивом.

Классификация подвижного состава железнодорожного транс­порта представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Классификация подвижного состава железнодорожного транспорта

Локомотив, получающий для своего движения электрическую энергию от контактной сети, называется электровозом. Грузовые электровозы, предназначенные для вождения тяжелых грузовых составов, имеют большие силы тяги, но не очень высокие максимальные скорости (до 100...110 км/ч). Пассажирские электровозы развивают меньшие силы тяги, но имеют более высокие максимальные скорости (160...180 км/ч, иногда до 200 км/ч и выше).

В зависимости от применяемой системы электрической тяги различают электровозы постоянного тока, переменного тока и многосистемные. В эксплуатации получили наибольшее распространение односистемные электровозы, многосистемные используются при необходимости водить поезда по участкам с разными системами тяги без смены локомотива. Механическая часть электровоза состоит из кузова и ходовых тележек. Обычно кузов состоит из одной или двух секций, которые опираются на двухосные или трехосные тележки. В торцах кузова располагаются кабины машиниста. Тяговые электродвигатели располагаются на тележках и через зубчатую передачу передают вращающий момент на ведущие колеса. Зубчатая передача позволяет получить частоту вращения якоря тягового двигателя более высокую, чем у ведущих колес электровоза. Это выгодно, так как при определенных габаритах мощность электродвигателя тем больше, чем выше частота вращения его якоря. Габаритные размеры тягового двигателя, от которых также зависит его мощность, на ЭПС ограничены диаметром ведущих колес и шириной колеи. Поэтому применение быстроходных двигателей позволяет получать большие силы тяги. Чаще всего, каждый двигатель вращает одну движущую колесную пару, поэтому такой привод называется индивидуальным. Иногда может применяться групповой привод, при котором один тяговый двигатель обеспечивает вращение двух или трех осей. При движении ЭПС из-за колебаний механической части взаимное расположение тягового электродвигателя и ведущих колес может меняться в определенных пределах. Поэтому тяговая передача должна при всех этих изменениях обеспечивать надежную передачу вращающего момента от двигателя к ведущим колесам. Добиваются выполнения такого требования специальными способами подвески тягового двигателя и использованием в тяговой передаче упругих элементов (муфты, карданные валы и т.п.). На тележках располагаются механические тормоза, элементы рессорного подвешивания. Остальное электрическое и механическое оборудование, трансформаторы, преобразовательные установки, пусковые и тормозные резисторы, аппараты управления и вспомогательные машины располагаются в кузове электровоза. Токосъемники и часть оборудования размещают на крыше.

Исполнение большинства электровозов позволяет использовать их по системе многих единиц, при которой отдельные электровозы сцепляются вместе для увеличения силы тяги, а управление ими осуществляется из одной кабины машиниста. При торможении электровозов применяется электрическое (реостатное, рекуперативное) торможение и механическое. Механическими тормозами все виды электрического подвижного состава оборудуются в обязательном порядке.

Помимо магистральных электровозов для транспортной работы с различными грузами используются промышленные электровозы, перевозящие грузовые вагоны на наземных путях промышленных предприятий, маневровые электровозы, обеспечивающие формирование грузовых составов на железнодорожных станциях, и рудничные электровозы, работающие в шахтах под землей.

В технических характеристиках ЭПС мощность и силу тяги принято обычно указывать в часовом режиме работы. Поскольку в процессе работы тяговое электрооборудование нагревается из-за потерь энергии в его элементах, температура его нагрева становится ограничивающим параметром. Нормой является работа, при которой температура не превышает установленной максимальной величины - допустимой температуры. При работе ЭПС ограничение по нагреву обычно достигается в первую очередь в тяговых электродвигателях. Нагревание двигателей зависит от мощности, с которой он работает, и длительности работы. Часовая мощность тягового электродвигателя - это наибольшая мощность на его валу, при которой двигатель, начав работу при температуре окружающей среды, может работать в течение 1 ч. без превышения температуры перегрева какой-либо его части над температурой окружающей среды сверх допустимого по нормам. Сила тяги (вращающий момент), ток, скорость, коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, соответствующие его часовой мощности, называются часовыми.

Кроме часового, определяют также длительный режим работы и, соответственно, длительную мощность. Длительной мощностью тягового двигателя называется та наибольшая мощность, развиваемая на его валу, при которой двигатель может работать неограниченно долгое время без того, чтобы превышение температуры какой-либо его части превзошло допустимое по нормам. Сила тяги, ток, скорость, КПД двигателя при длительном режиме работы называются длительными. Соотношение между часовой и длительной мощностью характеризует перегрузочную способность тягового электродвигателя.

Максимальную скорость электрического подвижного состава называют конструкционной. Введение такого термина объясняется тем, что конструкционная скорость определяется максимальной скоростью вращения якоря тягового электродвигателя, допустимой по условию прочности крепления обмотки якоря (пластин коллектора и лобовых частей).

Диапазон мощностей современных магистральных электровозов, эксплуатируемых на российских железных дорогах, в часовом режиме равен 6000...10000 кВт. При этом сила тяги у пассажирских электровозов составляет 200...300 кН, а у грузовых - до 800 кН. Наибольшую силу тяги электровозы развивают при трогании с места. Например, грузовой электровоз ВЛ85 имеет силу тяги в часовом режиме 726 кН, в длительном режиме 660 кН, а при пуске 1090 кН. Пассажирский электровоз ЭП10 имеет силу тяги в длительном режиме 300 кН, а при трогании 375 кН.

Электропоезд - вид железнодорожного ЭПС, состоящий из моторных и прицепных вагонов, получающих питание от контактной сети и предназначенных для перевозки пассажиров. Обычно электропоезда используются в пригородном сообщении при больших пассажиропотоках и могут обеспечивать провозную способность до 55 тыс. пассажиров в час. Скорость пригородных электропоездов достигает 120...130 км/ч, междугородних - до 250 км/ч. Обычно электропоезда формируются из отдельных секций. Изменяя число секций в электропоезде, можно регулировать провозную способность в зависимости от спроса пассажиров. Основная составность электропоездов в Российской Федерации - 10 вагонов, допускается формирование поезда из 4, 6, 8, 9, 11 вагонов в зависимости от пассажиропотока.

Передний и задний вагоны электропоезда имеют кабины машиниста для быстрой оборачиваемости составов на конечных станциях, эти вагоны называются головными. Большое число моторных вагонов, распределенных по длине состава, обеспечивает большие ускорения и высокие скорости сообщения даже при коротких перегонах между остановками.

Электропоезда постоянного тока используются на электрифицированных железных дорогах с системой тяги на постоянном токе (в Российской Федерации при напряжении в контактной сети 3 кВ). Для системы переменного однофазного тока 25 кВ, 50 Гц выпускаются электропоезда переменного тока, на которых используются тяговые электродвигатели постоянного тока с выпрямителями или асинхронные тяговые двигатели. Тяговые электродвигатели размещают на тележках, остальное оборудование - под кузовом вагона и на крыше.

Увеличенная мощность тяговых электродвигателей на электропоездах (до 220...240 кВт) и большое число «обмоторенных» осей позволяет получить суммарную мощность электропоездов 4700... 4800 кВт и обеспечить за счет этого высокие ускорения и скорости сообщения, являющиеся для мотор-вагонной тяги очень важной характеристикой. Все электропоезда помимо механических тормозов оборудуются системами электрического торможения - рекуперативного и реостатного. Эффективность рекуперативного торможения на мотор-вагонной тяге при коротких перегонах и высокой интенсивности движения очень высока и позволяет экономить до 30 % электрической энергии.

Появление высокоскоростных железных дорог связано с возрастающей мобильностью людей в мире и необходимостью существенного сокращения времени проезда между городами и странами. К высокоскоростным относятся железные дороги, на которых осуществляется движение специализированного подвижного состава со скоростями более 200 км/ч. Понятие «высокоскоростная железная дорога» утвердилось после ввода в эксплуатацию первой специализированной железнодорожной магистрали Токио - Осака в Японии в 1964 г. В 2001 г. в 15 странах мира эксплуатировалось более 5 тыс. км высокоскоростных магистралей (ВСМ). В России ВСМ является железная дорога Москва - Санкт-Петербург, на которой осуществляется регулярное движение электропоездов ЭР200. До 1964 г. подвижной состав достигал скоростей более 200 км/ч на обычных магистральных железных дорогах. После ввода линии Токио-Осака со скоростью движения до 240 км/ч все дальнейшие работы по освоению высоких скоростей на рельсах связаны с использованием специализированных ВСМ. При этом помимо высоких скоростей обеспечивается высокая безопасность движения. Наибольшая скорость движения по высокоскоростной железной дороге была достигнута во Франции на линии Париж - Ле-Ман 18 мая 1990 г. опытным электропоездом TGV и составила 515.3 км/ч, что пока является мировым рекордом скорости для железных дорог.

Вагонный парк состоит из пассажирских и грузовых вагонов. Грузовые вагоны подразделяются на универсальные (крытые, полувагоны, плат­формы, цистерны) и специализированные, приспособленные для перевозок определенного вида груза (изотермические, цементо­возы, кислотные и др.). Крытые вагоны используют для перевозки ценных грузов, и грузов, боящихся атмосферных осад­ков; полувагоны — для массовых наволочных и лесных грузов; цистерны - для наливных грузов (бензин, керосин, молоко и др.). Тяжеловесные и крупногабаритные грузы перево­зят в транспортерах грузоподъемностью 400 т. Каждый тип ваго­на характеризуется грузоподъемностью, вместимостью, массой тары вагона и другими показателями. Грузоподъемность опреде­ляется количеством груза в тоннах, которое может быть погру­жено в данный вагон в соответствии с прочностью его ходовых час­тей, рамы и кузова, вместимостью — произведением длины вагона из его ширину и высоту. Основные типы железнодорожных ваго­нов приведены на рисунке 3, а их характеристика — в таблице 2.

Важнейшим элементом роста производительности вагонного парка является полное использование грузоподъемности и вме­стимости вагонов. О степени использования грузоподъемности и вместимости вагона при перевозке того или иного груза можно судить по соответствующим коэффициентам.

Коэффициент использования грузоподъемности К_гр определя­ется отношением массы груза в вагоне М_гр (т) к его грузоподъ­емности q (т)

Таблица 2 - Техническая характеристика вагонов

Тип вагона	Грузоподъ­емность, т	Полный объем кузо­ва, м3	Удельная грузоподъ­емность, т/м3	Длина ва­гона по осям сцеп­ления, м	Масса тары, т	Техниче­ский коэф­фициент тары
Четырехосный цельноме­таллический	64	120,0	0,530	14.73	23,0	0,359
Восьмиосный полувагон цельнометаллический	125	137,5	0,909	20.24	45,5	0.364
Четырехосная платформа с металлическими борами	66	-	-	14,62	21,0	0,354
Двадцатиосный транспортер	400	-	-	58,14	195,6	0,490
Четырехосный автономный рефрижераторный вагон	39	99,8	0,391	22,08	45,0	1.154

а

б

в

Рисунок 3 - Железнодорожные вагоны основных типов: а - цельноме­таллический восьмиосный полувагон; б – цистерна восмиосная для перевозки светлых нефтепродуктов; в - цельноме­таллический крытый вагон с уширенным дверным проемом;

Коэффициент вместимости K_BM рассчитывают как частное от деления объема груза в вагоне V_гр (м³) на вместимость вагона V_ВМ (м³):

Чем ближе к единице значение этих коэффициентов, тем выше показатель грузоподъемности или вместимости вагона.

Сравнительно часто отправитель предъявляет к перевозке грузы, обладающие различной объемной плотностью. Раздельная их перевозка приводит к тому, что при перевозке высокоплот­ного груза грузоподъемность вагона используется хорошо, а вме­стимость — недостаточно. Противоположный результат получа­ется при перевозке груза, обладающего небольшой объемной плотностью: вместимость вагона используется хорошо, а грузо­подъемность — недостаточно.

В тех случаях когда это возможно, целесообразна совмещен­ная (комбинированная) перевозка в одном и том же вагоне вы­сокоплотных и низкоплотных грузов. Соотношения по массе и объему, занимаемому каждым грузом в вагоне, могут быть опре­делены по формулам:

• масса высокоплотного груза в вагоне, т

где:

M_B - грузоподемность вагона, т

V_B - плотный внутренний объем кузова крытого вагона м³

p_H - объемная плотность низкоплотного груза, т/м³

p_выс – объемная плотность высокоплотного груза, т/м³

• масса низкоплотного груза в этом же вагоне, т, должна быть:

Такая совмещенная погрузка способствует наилучшему ис­пользованию грузоподъемности и вместимости крытого вагона.

Для улучшения использования грузоподъемности платформ при перевозке автомобилей последние устанавливают в наклон­ном положении передними скатами в кузов впереди стоящей машины, иногда перевозят легковые автомобили в кузовах грузовых. С недавнего времени для перевозки автомобилей стали применять специализированные двухэтажные платформы.

Вместимость кузова и грузоподъемность вагонов повышают­ся при частичной разборке машин (особенно сельскохозяйст­венных), у которых отдельные детали иногда могут выступать за пределы бортов платформ.

В связи с тем что вагонный парк состоит из вагонов различ­ной грузоподъемности, их погрузку или выгрузку определяют в двухосных и условных вагонах.

Для перехода от физических вагонов к условным можно пользоваться формулой:

где U₂, U₄, U₆ , U_ц , - количество вагонов в двух-, четырех-, шести- осном исчислении цистерн;

цистерна грузоподъемностью 19т, 20-25т, 26-40т, и свыше 40т соответственно.

Для перевода физических вагонов в двухосные и условные пользуются шкалой, указанной в таблице 3.

Таблица 3 - Перевод физических вагонов в двухосные и условия исчисления.

Физический вагон	Количество условных вагонов, которому соответствует один физический вагон	Количество вагонов для двухосного исчисления
1 двух- и трехосный вагон (кроме цистерн)	1	1
1 четырехосный (кроме цис­терн)	2	2
1 шестиосный с большим числом осей	3	3
1 цистерна грузоподъемно­стью: до 19 т включительно от 20 до 25 т включительно от 26 до 40 т включительно свыше 40т включительно	1 2 3 4	Цистерны рас­считывают так же, как и ва­гоны, в зави­симости от ко­личества осей вагона

Железнодорожный транспорт - вид транспорта, осуществляю­щий перевозки грузов по рельсовым путям в вагонах (поездах) с помощью локомотивной тяги.

Железнодорожный путь - комплекс сооружений и устройств, образующий дорогу с направляющей рельсовой колеей для дви­жения подвижного состава железнодорожного транспорта.

Железнодорожный путь имеет сложное строение. Основные эле­менты железнодорожного пути: верхнее строение, земляное по­лотно, инженерные сооружения (мосты, тоннели, виадуки, дре­нажные сооружения, подпорные стенки). В разных странах приня­та различная ширина колеи, что объясняется в основном истори­ческими причинами: в России - 1520 мм; в Западной Европе, Канаде, США и Японии на новых линиях - 1435 мм; в отдельных штатах Южной Америки, странах Африки, Индии - 1067 мм. Уз­кая колея может быть шириной 1000; 914; 891; 750 и 600 мм. Колея шириной 600 и 750 мм характерна для промышленного железно­дорожного транспорта России.

В России существуют четыре категории железнодорожных ма­гистралей, различающиеся по грузонапряженности и числу пар поездов в сутки. Например, 1-я категория имеет грузонапряжен­ность более 10 млн. т-км/км пути и свыше 10 пар поездов, но густо­та ее сети (количество километров пути на 100 км² территории) составляет 0,51 км, что ниже, чем в большинстве стран, вклю­чая страны СНГ. Парк локомотивов в грузовом движении насчи­тывает примерно 4 тыс. единиц (2/3 электровозов), парк грузо­вых вагонов - 385,1 тыс. единиц, парк пассажирских вагонов - более 20 тыс. единиц.

Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства железнодорожного транспорта:

• высокая пропускная и провозная способность (двухпутная до-Рога с автоматической блокировкой пропускает 150 - 200 пар по­ездов в сутки; однопутная - 60 пар поездов в сутки);

• надежность работы благодаря независимости от климатических условий, что обеспечивает бесперебойную перевозку грузов в любое время года (95 % путей сообщения работает без сбоя при перепа­дах температуры; исключения приходятся на обрыв электриче­ских проводов при стихийных бедствиях);

• возможность сооружения путей сообщения на любой сухопут­ной территории и на водной территории при наличии паромов;

• непосредственная связь с промышленными и сельскохозяй­ственными предприятиями любых отраслей экономики. Отдель­ные отрасли (металлургическая, угледобывающая, нефтеперера­батывающая и др.) имеют, как правило, свои подъездные пути для выхода на магистральную сеть;

• массовость перевозок в сочетании с довольно низкой себесто­имостью (малые эксплуатационные расходы) и достаточно высо­кой скоростью доставки;

• более короткий путь следования по сравнению с естественны­ми путями водного транспорта.

Относительные недостатки железнодорожного транспорта:

• ограниченная маневренность из-за «привязки» к колее;

• высокая первоначальная стоимость основных фондов: стоимость строительства 1 км однопутной линии — примерно 10 млн руб., двухпутной - на 40 % больше (в трудных услови­ях может быть в 2 - 3 раза выше); подвижной состав дороже авто­мобилей (но дешевле в 3 - 4 раза, чем самолеты и морские суда);

• высокая металлоемкость, трудоемкость, низкая производитель­ность труда. Так, в среднем на 1 км эксплуатационной длины же­лезных дорог России приходится почти 14 человек (в США - 1,5 человека при тех же объемах транспортной работы).

Технология работы железнодорожного транспорта наиболее сложная, что связано с привязкой его к железнодорожной колее. Основой технологии работы железнодорожного транспорта явля­ется теория расписаний (график движения); план формирования поездов по направлениям движения; согласованный план форми­рования поездов на магистральном направлении с графиком ра­боты подъездных путей предприятий, имеющих связь с магист­ральной сетью железных дорог.

Модернизированный магистраль­ный грузовой электровоз ВЛ11^м. многосекционного формирования (рисунок 4) является модификацией электровоза ВЛ11 и предназначен для эксплуата­ции на грузонапряженных электри­фицированных участках железных дорог с шириной колеи 1520 мм и на­пряжением в контактной сети 3000 В постоянного тока.

Рисунок 4 - Электровоз ВЛ11^м

Опытный образец электровоза ВЛ11^м был выпущен Тбилисским электровозостроительным заводом по проекту Специального проектно-конструкторского бюро научно-про­изводственного объединения "Электровозостроитель" в 1986 г. Серийный выпуск электровоза начат с 1987 г. Завод выпускает электровозы ВЛ 11^м в двухсекционном исполнении. Сек­ции однотипные. В процессе эксплуа­тации электровозы могут быть сфор­мированы из трех или четырех секций (два двухсекционных электровоза), управляемых по системе многих еди­ниц. Основные технические данные электровозов ВЛ11^М приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные технические данные электровозов ВЛ11^м

Показатель	Значение показателя при числе секций в электровозе
	2	3	4
Осевая характеристика	2(2О-20)	3(2о-2о)	4(2о-2о)
Мощность на валах тяговых электродвигателей, кВт:
часового режима	5360	8040	10 720
продолжительного режима	4600	6900	9200
Сила тяги, кН:
часового режима	387	581	774
продолжительного режима	314	471	628
при скорости 100 км/ч и наибольшем ослаблении возбуждения	137	206	274
Скорость, км/ч:
конструкционная	100
часового режима	48,7
продолжительного режима	51,2
К.п.д. продолжительного режима, не менее	0,88
То же без учета вспомогательных машин, не менее	0,9
Передаточное отношение зубчатой передачи	88/23
Нажатие колесной пары на рельс, кН	225 (+8,28)/(-2,25)
Разница нажатий на рельсы между колесами одной оси, не более, кН	4,9
Масса с 2/3 запаса песка, т	184	276	368
Высота оси автосцепки от головки рельса при новых бандажах, мм	1040 — 1080
Диаметр колеса по кругу катания при новых бандажах, мм	1250
Наименьший радиус проходимых кривых при скорости 10 км/ч, м	125
Высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза токоприемника, мм:
в опущенном положении	5120
в рабочем	5500 — 7000
Длина электровоза по осям автосцепки, мм	32 880	49 260	65 760
Жесткая база тележки, мм	3 000
Ширина кузова, мм	3160

Тяговые характеристики электровоза ВЛ11^м приведены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Тяговые характеристики электровоза ВЛ 11^м

Наружные размеры электровоза соответствуют требованиям габари­та 1-Т ГОСТ 9238-83. Основное оборудование электро­воза пригодно для условий эксплуа­тации при воздействии механических факторов внешней среды, нормируе­мых группами М25 (неподрессоренные части), М26 (расположенное на тележках) и М27 (расположенное в кузове) согласно ГОСТ 17516 — 72. Все электрическое оборудование рассчитано на надежную работу при повышении напряжения в контакт­ной сети до 4000 В и понижении до 2200 В, температуре окружающей среды (вне кузова) от - 50 до +40 °С (+ 55 °С в кузове), верхней относительной влажности воздуха 90 % при 27 °С

Кузов, экипажная часть, пневма­тическое и основное электрическое оборудование электровоза ВЛ11^м унифицированы с электровозами по­стоянного тока ВЛ10, ВЛ10^у и ВЛ11, а также переменного тока ВЛ80^р и ВЛ80^с.

Каждая секция кузова опирается на две двухосные тележки с помощью люлечного подвешивания. Рамы тележек сварной конструкции оборудо­ваны бесчелюстными буксами с ро­ликовыми подшипниками. Перемещение букс относительно рамы про­исходит вследствие деформации сдвига резинометаллических блоков. Рессорное подвешивание обеспечи­вает эффективное смягчение вертикальных толчков и ударов при про­хождении электровозом неровностей пути.

Кузов с несущей рамой обладает достаточной прочностью. По концам кузова расположены кабины управ­ления с увеличенным объемом. Теплозвукоизоляция кабины управле­ния выполнена с применением поли­мерных материалов. Внутри кабины установлены пульты управления, устройства для отопления и вентиля­ции, радиостанция, локомотивная сигнализация и другое оборудование, необходимое для управления элект­ровозом, а также для создания ком­фортных условий обслуживающему персоналу. Лобовые стекла кабины широкие, снабжены пневматически­ми стеклоочистителями, в зимнее время обдуваются теплым воздухом, что обеспечивает хорошую видимость пути и контактной сети при любых по­годных условиях.

В средней части секции находится высоковольтная камера. Двери и щи­ты ограждения камеры имеют блоки­ровки, обеспечивающие открытие дверей и щитов только при опущен­ном токоприемнике. Расположение электрических аппаратов в камере обеспечивает удобный к ним доступ для осмотра и ремонта. Электрообо­рудование, подверженное в процессе работы интенсивному нагреву, имеет принудительное охлаждение от цент­робежного вентилятора.

Электрической схемой электрово­за предусмотрено три соединения тя­говых электродвигателей: последова­тельное, последовательно-парал­лельное и параллельное. Диапазон регулирования скорости рас­ширен благодаря применению на хо­довых позициях ослабления возбуж­дения тяговых электродвигателей (75, 55, 43, 36 %). Учтена возможность контроля режима работы секций электровоза и дистанционного-переключения цепей на аварийный режим работы при повреждении тяговых электродвигателей.

Для обеспечения плавности тяги при переключении тяговых электро­двигателей с последовательно-па­раллельного на параллельное соеди­нение и обратно в силовые цепи элек­тровоза включены диоды.

Электровоз ВЛ11м имеет надеж­ную систему автоматического управ­ления рекуперативным торможени­ем типа САУРТ-034 на новой элемен­тной базе. Рекуперативное торможе­ние осуществляется по схеме цик­лической стабилизации с противовоз-буждением, его можно применять на всех трех соединениях обмоток яко­рей тяговых двигателей.

Кроме того, электровоз оборудо­ван также тормозами с пневматиче­ским и ручным управлением.

Цепи управления постоянным то­ком (50±2) В получают электропита­ние от генератора и аккумуляторной батареи, устанавливаемыми на каж­дой секции. Напряжение на зажимах генератора управления стабилизи­руется бесконтактным электронным регулятором напряжения.

На электровозе установлены тя­говые электродвигатели ТЛ-2К1 мощностью часового режима 670 кВт, имеющие, опорно-осевое подвешива­ние. Вращающий момент от тягового электродвигателя на колесную пару передается двусторонней односту­пенчатой цилиндрической косозубой зубчатой передачей.

Конструкция электровоза обеспе­чивает удобный монтаж и демонтаж оборудования, аппаратов, приборов и свободный доступ к ним.

Показатели надежности, а также комплектность и гарантии поставщи­ка регламентированы техническими условиями на электровоз.

Тяговый электродвигатель по­стоянного тока ТЛ-2К1 (рисунок 6) пред­назначен для преобразования элект­рической энергии, получаемой из кон­тактной сети, в механическую в тяго­вом режиме, а в рекуперативном ре­жиме—для преобразования меха­нической инерционной энергии элек­тровоза в электрическую.

Рисунок 6 - Общий вид тягового электродвигате­ля ТЛ-2К1:

1 — гайка специальная с пружинной шайбой; 2 — вал якоря; 3 — трубка для смазки якорных подшип­ников; 4 — крышка верхнего смотрового люка; 5,6 — кожуха выхлопные большой и малый; 7,8 — букса и вкладыш моторно-осевого подшипника; 9 — нижние смотровые люки

Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники электродвигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению.

Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной стороны он опирается моторно-осевыми подшип­никами на ось колесной пары элект­ровоза, а с другой — на раму тележки через шарнирную подвеску и резино­вые шайбы. Тяговый электродвига­тель имеет высокий коэффициент ис­пользования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза (рисунок 7). Возбуждение электродви­гателя в тяговом режиме — последо­вательное, а в рекуперативном — независимое.

Рисунок 7 - Электромеханические характеристи­ки тягового электродвигателя ТЛ-2К1 при Uд=1500,В

Система вентиляции независи­мая, аксиальная, с подачей вентили­рующего воздуха сверху в коллектор­ную камеру и выбросом вверх с про­тивоположной стороны вдоль оси электродвигателя. Техни­ческие данные электродвигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах электродвигателя, В……………………………………….	1500
Часовой режим
Ток, А………………………………………………………………………………….	480
Мощность, кВт………………………………………………………………………..	670
Частота вращения, об/мин…………………………………………………………..	790
К.п.д…………………………………………………………………………………….	0,931
Продолжительный режим
Ток, А…………………………………………………………………………………	410
Мощность, кВт………………………………………………………………………	575
Частота вращения, об/мин……………………………………………………………	830
К.п.д……………………………………………………………………………………….	0,936
Класс изоляции по нагревостойкости………………………………………………	F
Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах, об/мин……	1690
Передаточное отношение……………………………………………………………	88/23
Сопротивление обмоток при тем­пературе 20 °С, Ом:
главных полюсов……………………………………………………………………	0,0254
дополнительных полюсов и компенсационных катушек……………………….	0,033
якоря…………………………………………………………………………………	0,036
Количество вентилирующего воздуха, м3 /мин, не менее………………………..	95
Масса без шестерни, кг……………………………………………………………..	5000

Питание данного тягового электродвигателя осуществляется по следующей схеме (Рисунок 8)

Рисунок 8 – Высоковольтная схема электровоза ВЛ11^м

Силовая схема электровоза ВЛ11^м.

«Сериосное» соединение

Контактная сеть – токоприемник ПК1 – индуктивный шунт L1 – крышевой разъединитель Рз1 – к вольтметру V1 через предохранитель Пр3 – к высоковольтному контакту БВ – окно РДФ1 – контактор К1 – первая группа пусковых резисторов R2 – силовой контакт ПкГ2 – группа пусковых сопротивлений R1 – якорь М1 – якорь М2 – обмотка возбуждения М1 - обмотка возбуждения М2 – контакты 4-6 ПкГ1 – якорь М3 – якорь М4 - обмотка возбуждения М3 - обмотка возбуждения М4 – контакт 5 ПкГ1 – через жоксы в другую секцию.

«СП» соединение

Происходит разворот 3 и 5 контактов ПкГ1

Контактная сеть – токоприемник ПК1 – индуктивный шунт L1 – крышевой разъединитель Рз1 – к вольтметру V1 через предохранитель Пр3 – к высоковольтному контакту БВ – окно РДФ1 – контактор К1 – первая группа пусковых резисторов R2 – силовой контакт ПкГ2 – группа пусковых сопротивлений R1 – якорь М1 – якорь М2 – обмотка возбуждения М1 - обмотка возбуждения М2 – контакты 4-6 ПкГ1 – якорь М3 – якорь М4 - обмотка возбуждения М3 - обмотка возбуждения М4 – контакт 3 ПкГ1 – окно РДФ1 – счетчик Wh1 – колесные пары – рельсовая цепь.

«П» соединение

Происходит разворот ПкГ2 контакта 1, размыкается ПкГ1 контакты 4-6, ПкГ1 контакт 1 замыкается, замыкается контактор К10 и К17.

Контактная сеть – токоприемник ПК1 – индуктивный шунт L1 – крышевой разъединитель Рз1 – к вольтметру V1 через предохранитель Пр3 – к высоковольтному контакту БВ – окно РДФ1 – две параллельные ветви:

1я – контактор К1 – первая группа пусковых сопротивлений R2 – якорь М3 – якорь М4 – обмотка возбуждения М3 - обмотка возбуждения М4 – контакт 3 ПкГ1 – окно РДФ1 – счетчик Wh1 – рельсовая цепь.

2я- контактор К10 – вторая группа пусковых сопротивлений R1 – якорь М1 – якорь М2 – обмотка возбуждения М1 - обмотка возбуждения М2 – контакт ПкГ1 – окно РДФ1 – счетчик Wh1 – рельсовая цепь.

Пк1 – токоприемник

L1 – индуктивный шунт для сглаживания радиопомех при токосъеме

Рз1 – крышевой разъединитель для отключения токоприемника с неисправной силовой изоляцией

БВ – выключатель быстродействующий для защиты от токов короткого замыкания силовой цепи электродвигателей

РДФ1 – реле дифференциальное силовой цепи ТЭД

К1 К10 – линейные контакторы. Подключают ТЭД и контактной цепи

R1 R2 – вторая и первая группа пусковых сопротивлений в цепи ТЭД

К3 К5 К6 К7 К9 К12 К13 К14 К15 К20 – угловые контакторы

М1 М2 М3 М4 – якоря ТЭД

М1 М2 М3 М4 – обмотки возбуждения ТЭД

ПкГ1 – групповой переключатель для переключения ТЭД из «С» в «СП» соединение ТЭД

ПкГ2 – групповой переключатель для переключения ТЭД из «СП» в «П» соединение ТЭД

Wh1 – счетчик электроэнергии.

Рисунок 9 - Низковольтная схема первой позиции электровоза ВЛ11^м

В20 – автоматический выключатель для подачи питания на машиниста

В30 – автоматический выключатель для подачи питания на машиниста и к кнопке «Возврат БВ»

АБТ – блокировка автотормозов. Обеспечивает образование цепи управления ТЭД при выключенных тормозах электровоза

РП28 – реле промежуточное. При разряде ТМ шестым положением ручки крана машиниста обеспечивает выключение линейных контакторов и подачу песка под колесные пары

ПкР – реверсор для изменения направления движения

ПкТ – тормозной переключатель. В режиме тяги обеспечивает соединение ТЭД последовательно

ПкГ1 – групповой переключатель для переключения ТЭД из «С» в «СП» соединение

РВ6 – реле времени с выдержкой на отпадание якоря 2-3 секции. При повороте валов ПкГ более этого времени выключает линейные контакторы.

БВ1 – блокировка низковольтная БВ

РП 20 – промежуточное реле. Обеспечивает выключение линейных контакторов после разворота реверсора

РП 23 – реле промежуточное. При нарушении целостности тормозной магистрали обеспечивает выключение линейных контакторов и загорание сигнальной лампы «ТМ»

ВУП6 – выключатель управления пневматический выключает линейные контакторы при снижении давления в ТМ до 2,7-2,9 Атм

К1 К10 – линейные контакторы. Подключают ТЭД к контактной сети