4.3. Устройство электровозов.
4.3.1. Состояние и обновление электровозного парка.
Подвижной состав – электровозы и электропоезда, получающие энергию из контактной сети, как постоянного так и переменного, принято называть электроподвижным составом (э.п.с). Есть еще комбинированная система тяги - контактно-аккумуляторный подвижной состав и дизель- контактный подвижной состав. У первого тяговые двигатели получают питание от контактной сети на электрифицированных участках, а после выхода за их пределы – от аккумуляторов, заряжаемых от стационарных источников питания. Тяговые двигатели дизель - контактного подвижного состава на неэлектрифицированных участках получают питание от дизель - генератора, а при выходе его на электрифицированный участок- от контактной сети.
На участках железнодорожных линий, электрифицированных на переменном токе напряжением 25 кВ, основными грузовыми электровозами являются двухсекционные электровозы серии ВЛ80 всех индексов с четырьмя двухосными тележками, а также самый мощный двухсекционный двенадцатиосный электровоз ВЛ85 с шестью двухосными тележками. Основными пассажирскими электровозами являются электровозы с двумя трехосными тележками 4 С4т , а также 4С8-двухсекционые с двухосными тележками.
На участках линий постоянного тока эксплуатируются грузовые восьмиосные электровозы ВЛ10, ВЛ11 производства Тбилисского электровозостроительного завода
Рис.4.28. Пассажирские электровозы нового поколения.
Электровозы ВЛ11 могут быть двух-трех-четырехсекционными. Пассажирские поезда на этих участках обслуживают тепловозы Чешского производства односекционные шестиосные УС2т , а также двухсекционные восьмиосные 4С7 и 4С200.
Существующий парк электровозов физически и морально устарел. Большинство электровозов выработало свой ресурс и требуют замены их новыми или глубокой модернизации. Появилась настоятельная необходимость организовать собственное производство, как грузовых постоянного тока, так и пассажирских электроозов. Эта задача возложена на Новочеркасский электровозостртельный завод, а также на Уральский завод железнодорожного машиностроения.
Парк пассажирских локомотивов требует особого внимания. Поставлена задача полностью вывести из эксплуатации пассажирские электровозы переменного тока ЧС4, заменив их локо- мотивами ЭП 1. На железные дороги будет поставлено свыше 100 таких машин.
Для замены парка электровозов постоянного тока на Коломенском заводе выпущен первый российский пассажирский электровоз ЭП2К с техническими характеристиками, значительно превышающими параметры локомотивов ЧС2 и ЧС2Т. Серийный выпуск этих локомотивов налажен на Новчеркасском заводе.
К 2010г. на дороги будет поставлено 160 таких локомотивов. Это позволит отказаться от затратной модернизации с продлением срока службы электровозов ЧС2.
Для вождения поездов на электрифицированных линиях с пунктами стыковки контактной сети с. постоянного тока на переменный строятся односекционные электровозы двойного питания ЭП 10 с тремя двухосными тележками.
Конструкционная скорость этого локомотива 160 км/ч, мощность продолжительного режима-7000 Вт.
ОАО «ПО Новочеркасский электровозостроительный завод>> (НЭВЗ) выпущен опытный электровоз 2ЭС5К «Ермак». Такими локомотивами в ближайшие годы будут заменять электровозы серий ВЛ80 всех индексов. Новый магистральный двухсекционный восьмиосный электровоз переменного тока предназначен для эксплуатации в грузовом движении с поездами массой до 6 тыс. т на железных дорогах колеи 1520 мм. .
Локомотив 2ЭС5К имеет осевую формулу 2(20 — 20), тип тягового привода 1-го класса (с опорно-осевым подвешиванием тягового двигателя), конструкционную скорость 120 км/ч. На электровозе установлены коллекторные тяговые электродвигатели НБ-520. В часовом режиме локомотив развивает мощность 6560 кВт, силу тяги 464 кН (47,3 тс), скорость 49,9 км/ч.
«Ермак» оборудован микропроцессорной системой управления режимами тяги и рекуперативного торможения. Он может работать по системе многих единиц в составе двух электровозов или трех секций.
В 2006 Новочеркасский электровозостроительный завод выпустил первый магистральный грузовой двухсекционный восьмиосный электровоз постоянного тока 2ЭС4К. Электровоз 2ЭС4К содержит новые конструктивные решения и имеет улучшенные технико-экономические показатели по сравнению с эксплуатируемыми электровозами.
Мощность продолжительного режима нового локомотива составляет 5900 кВт, что на 28 %о выше мощности электровоза ВЛ 11. При применении асинхронных тяговых двигателей (2ЭС4А) мощность возрастет на 65 - 70 %. Конструкционная скорость электровоза 2ЭС4К составляет 120 км/ч (у ВЛ1I — 100 км/ч). Назначенный срок службы 2ЭС4К — 45 лет
С ростом осевой мощности и усложнением системы питания тягового привода определяющим фактором главных размеров электровоза становится компоновка оборудования. На электровозах прежних выпусков оборудование устанавливалось с обеспечением прохода с разных сторон для технического обслуживания и ремонта. С появлением модульных конструкций блоков аппаратов и систем потребовалось пересмотреть рас- положение оборудования на локомотивах.
В результате анализа различных компоновок для электровозов 2ЭС4К и 2ЭС4А был принят центральный служебный проход и расположение оборудования вдоль боковых стек кузова. Это решение продиктовано также модульной конструкцией статического преобразователя собственных нужд; пускотормозных резисторов; блоков аппаратов, компрессорного агрегата, пневматической системы, а также унификацией кузовов 2ЭС4К и 2ЭС4А.
Блочно-модульное исполнение узлов и систем локомотива, а также компоновка с центральным проходом позволяют более рационально использовать внутрикузовное пространство, оптимизировать длину кузова электровоза и, следовательно, более оптимально разместить узлы экипажной части локомотива, снизить металлоемкость. Кроме того, в ходе эксплуатации такие электровозы могут устанавливаться на имеющихся ремонтных позициях в депо.
На локомотиве применены новые технические решения:
— тяговый электродвигатель мощностью 81Q кВт со смешанным возбуждением;
— современная кабина управления;
— микропроцессорная система. управления и диагностики, построенная по европейским стандартам;
— тормозной винтовой компрессор и модуль пневмооборудования;
— быстродействующий выключатель;
— модуль пускотормозных резисторов шахтного типа; — монтажный модуль-канал;
— тележка с моторно-осевыми подшипниками качения и рамой тележки со сроком службы 45 лет.
Рис. 4.29. Компоновка электровоза 2Э4К: 1- кабина управления; 2- модуль тормозного оборудования; З- пускавые резисторы; 4- ПСН; 5- блок высаковольтных аппаратов; 6- тормозной компрессор; 7- модуль ПТР; 8- блок силовых аппаратов; 9- быстродействующий выключатель; 10 - монтажный модуль-канал; 17 - сантехнический модуль; 12 - вентиляторы охлаждения ТЭД.
Выпускать электровоз 2ЭС4К планируется на Уральском заводе железнодорожного машиностроения в г Верхняя Пышма Свердловской обл. Работа нового локомотива в сравнении с тремя секциями электровоза ВЛ 11 обеспечит экономию годовых эксплуатационных расходов 3,87 млн руб. Срок окупаемости дополнительных инвестиций на приобретение грузового электровоза 2ЭС4К по сравнению с тремя секциями ВЛ 11 со- ставит 8,3 года.