KnigaOmelyanenko

3.4. Рекорды скорости

Рис. 3.17. Рекорд скорости 574,8 км/ч

71

Глава 3. Высокоскоростной транспорт Европы

контактной сети повысили до 29,5 кВ, а натяжение контактного провода подняли до 33 кН. Рекордная скорость достигалась на участке длиной 30 км в районе километрового знака 150, где радиусы кривых были 10 000 м до знака и 15 000 м после. Максимальная вертикальная нагрузка на оси моторной тележки составила 150 кН, а на поддерживающей 104 кН (расчетная 170 кН). Максимальные поперечные силы на осях моторных тележек 48 кН (передняя), 46 кН (задняя), а на поддерживающей – 32 кН (передняя) и 35 кН (задняя) (расчетная 120 кН). Максимальное поперечное ускорение тележек при скорости 500 км/ч 6,9 м/с2 на стрелках, 6,5 м/с2 на пути без стрелок и 2 м/с2 на кузовах вагонов. Мощность на ободах колес 12900 кВт, на валах двигателей 14800 кВт, ток в контактной сети 720 А, сопротивление обмоток якорей 150 мОм, их температура 225°С, температура букс 46°С.

Экспериментальный электропоезд, сформированный из двух концевых моторных вагонов типа TGV POS и трех модифицированных промежуточных типа TGV Duplex, оснащенных обмоторенными тележками, 3 апреля 2007 г. на участке новой высокоскоростной линии LGV Est europeenne (Париж — Страсбург) вблизи населенного пункта Пассаван-ан-Аргонн развил максимальную скорость 574,8 км/ч.

В ходе подготовки к установлению рекорда колеса поезда были заменены другими большего диаметра, общая мощность тягового привода увеличена примерно до 19,6 тыс. кВт, а напряжение в контактной сети повышено с 25 до 31 кВ переменного тока.

Следует отметить, что этот же поезд еще в феврале и марте 2007 г. несколько раз превышал прежний рекорд, установленный также во Франции поездом TGV Atlantique в мае 1990г. и равнявшийся 515,3 км/ч, но это не было официально зафиксировано.

Рекорд средней скорости движения 305,5 км/ч был установлен 26 мая 2001 года поездом TGV Reseau ¹531 при прохождении пути между Кале и Марселем длиной 1067,2 км за 3 ч 29 мин 36 с [26]. По сравнению с серийным поездом мощность тяговых двигателей была повышена с 1,1 до 1,4 МВт, а также усилены полупроводниковые преобразовательные агрегаты системы тягового электропривода. Мгновенное значение скорости колебалось от 200 до 367 км/ч, причем со скоростью 360...367 км/ч поезд шел в течении 2 интервалов времени длительностью 15 и 5 мин.

72

3.5.Германия

3.5.Германия

Из 37600 км общей длины железных дорог Германии доля высокоскоростных магистралей составляет 1000 км. На первых магистралях, построенных до 1991 года, использовался путь на балласте. Здесь максимальный уклон составляет 12,5‰, минимальный радиус кривых — 5100 м, максимальное возвышение наружного рельса — 90 мм, максимальный недостаток возвышения — 90 мм, непогашенное центробежное ускорение — 0,59 м/с2. В дальнейшем

на высокоскоростных магистралях Германии начал применятся

.. ..

путь на плитном основании типа Rheda, Zublin, Bogl. Для такого

пути максимальный уклон — 40‰, радиус кривой — 3350 м, возвышение — 170 мм, недостаток возвышения — 150 мм, ускорение — 0,98 м/с2. Используются рельсы МСЖД 60. Но путь на плитном основании дороже, чем путь на насыпи. Так, 1 км пути линии Вюрцбург—Ганновер (мосты — 9%, тоннели — 37%, выемки — 25%, насыпи — 24%, на уровне земли — 5%) обошелся 18 млн, а пути Нюрнберг—Ингольштадт (19%, 26%, 30%, 25%, 0%) —48 ìëí.

Система электроснабжения традиционна для Германии — 15 кВ, 16,7 Гц. С самого начала на высокоскоростных линиях монтировали контактные подвески различных типов. Так, на линии Ганновер—Вюрцбург использована подвеска типа Re250, а на линии Берлин–Ганновер, где разрешена скорость движения поездов до 280 км/ч,— Re330. На высокоскоростных линиях, введенных в эксплуатацию после 2000 года, потребовалась такая подвеска, которая бы обеспечивала высокое качество токосъема при движении поезда с двумя поднятыми токоприемниками при скорости 330 км/ч. Это подвеска типа SICAT H 1.0, электрические характеристики и параметры токосъема которой такие же, как у Re330, но капитальные вложения значительно ниже. Она допускает следование с интервалом 3 мин высокоскоростных поездов, каждый из которых потребляет мощность до 20 МВА в расчете на один токоприемник. Выполнение этих требований обеспечивается шестью тяговыми подстанциями (расстояние 200 км) с установленной мощностью по 2 х 15 МВА.

73

3.5. Германия

Äëÿ поезда ICE1 (рис. 3.18) была принята локомотивная тяга, когда 2 локомотива общей мощностью 9,6 МВт должны тянуть 12 прицепных вагонов [27]. Локомотивы (концевые моторные вагоны) оборудованы системой тягового привода трехфазного тока, как на электровозе серии 120 (ðèñ. 3.19). Электроэнергия напряжением 15 кВ и частотой 16,7Гцпоступаетнакаждыймоторныйвагончерезтокоприемник.Для поезда ICE1 была разработана новая конструкция токоприемника, при создании которого преследовались следующие цели: уменьшение высоты для снижения аэродинамического сопротивления и аэроакустического шума, изготовление основания из многокомпонентного стеклопластика с заделанным в него токопроводящим медным проводом, монтаж изоляторов в нижнюю часть рычажной системы, исключающей токи утечки. От токоприемника электроэнергия через главный выключатель, разъединитель и сетевой фильтр поступает на трансформатор общей мощностью 5200 кВ∙А и массой 9700 кг. На преобразовательную часть тягового электропривода (4-квадрантный преобразователь, звено постоянного тока, инвертор напряжения) возложены две задачи. Первая — обеспечить реализацию тяговым двигателем вращающего момента без динамических толчков и наилучшего использования коэффициента сцепления пары «колесо—рельс». Это достигается при синусоидальной форме питающего двигатель тока. Вторая — синхронизировать работу всех трех компонент преобразовательной установки так, чтобы результирующий ток, потребляемый из тяговой сети, имел минимальный уровень высших гармоник.

Требуемая мощность и установленный уровень напряжения определили необходимость использования для ICE1 четырех статических преобразователей. По этим соображениям главный трансформатор выполнен с четырьмя гальванически развязанными вторичнымитяговымиобмоткамимощностью1125кВ∙Аснапряжением 1430 В. Тем самым была получена возможность осуществить работу 4-квадрантных преобразователей со взаимным смещением по фазе, чтобы свести к минимуму действие гармонических составляющих тягового тока. Для каждой пары 4-квадрантных преобразователей предусмотрен один общий отсасывающий контур, настроенный на частоту 33,3 Гц с целью снижения пульсации напряжения в проме-

75

3.5. Германия

жуточном контуре. Инвертор напряжения также делится на четыре блока. По два таких блока включаются на шины трехфазного тока, к которым подключаются параллельно оба тяговых двигателя одной тележки через дроссели, включенные в каждую фазу.

Тяговый двигатель (ðèñ. 3.20) имеет 4-полюсное исполнение и оборудован принудительной вентиляцией. При напряжении питания 2200 В и фазном токе 385 А он развивает мощность 1200 кВт при частоте вращения ротора 3670 об/мин. Корпус статора сварной цилиндрический. Длина пакета стали статора 475 мм, диаметр отверстия 380 мм. Диаметр ротора 376 мм. Обмотка статора имеет изоляцию класса F, а обмотка ротора выполнена в виде беличьей клетки из трапециевидных медных стержней. В результате того, что конструктивные элементы двигателя интегрированы в общую конструкцию тягового привода, стало возможным получить его длину 975 мм, диаметр 710 мм и массу 1865 кг.

Вращающий момент передается от двигателя через редуктор — шестерню на валу двигателя, промежуточное зубчатое колесо, большое зубчатое колесо (передаточное отношение 1:1,9), полый вал

èсистему карданных поводков к ведущему колесу. Блок тягового привода со стороны двигателя подвешивается через поперечный гидравлический амортизатор к кузову вагона, а со стороны колесной пары опирается на торцевую балку рамы тележки через маятниковую подвеску. Два тормозных диска размещены на полом валу тяговой передачи.

Моторная тележка (ðèñ. 3.21) имеет раму из сварной коробчатой конструкции с торцевыми балками и низко расположенную штангу для передачи локомотиву тяговых и тормозных сил. Первичное

èвторичное подвешивание выполнено на винтовых пружинах с параллельно расположенными гасителями колебаний. Здесь предусмотрены три вида тормозов: электрический, фрикционный (по два тормозных диска на каждой колесной паре) и по два магниторельсовых тормоза на тележку.

Каркас кузова, рассчитанный на продольную статическую нагрузку 1500 кН при собственной частоте изгибных колебаний — 10 Гц, выполнен из стали, а обшивка из нержавеющей стали. По

77

Глава 3. Высокоскоростной транспорт Европы

Рис. 3.19. Электропривод ICE1, 2

Рис. 3.20. Асинхронный тяговый двигатель

78

3.5. Германия

аэродинамическим и аэроакустическим требованиям в передней трети моторных вагонов в зоне крыши и боковых стен нет надстроек и разрывов. Фронтальный обтекатель изготовлен из многокомпонентного синтетического материала, армированного стекловолокном. Ударные нагрузки при столкновениях должны воспринимать расположенные за деформируемой обшивкой мощные элементы каркаса.

Прицепные вагоны имеют цельнонесущую конструкцию на базе крупноразмерных экструдированных профилей из алюминиевого сплава. Для уменьшения аэродинамического сопротивления на прицепных вагонах предусмотрены полусферические днища. Дело в том, что, как показали исследования, аэродинамическое сопротивление движению распределяется следующим образом: в зоне тележек и под полом — 39%, на поверхности вагонов — 27%, на токоприемнике и крышевом оборудовании — 17%, в голове и хвосте поезда — 12%, межвагонные переходы и т. д. — 5%. Такого рода днища не входят в несущую структуру вагона. Они имеют профильный каркас, обшитый листами из волокнистого синтетического материала. Внутри полостей размещается электрическое оборудование вагонов.

Под прицепными вагонами использованы тележки типа MD522 с колесной базой 2,5 м люлечного типа со стальными винтовыми пружинами во вторичной системе подвеса. Каждая колесная пара оборудована тремя тормозными дисками пневматических тормозов, а также каждая тележка оборудована двумя магниторельсовыми тормозами.

Поезд ICE2 представляет половину поезда ICE1 и содержит: 1 концевой моторный вагон, 6 прицепных и 1 концевой с кабиной управления.

Концевой моторный вагон ICE2 во многом соответствует таковому в поезде ICE1. Установлен новый токоприемник DSA 350 SEK, отличающийся от токоприемника прежней конструкции за счет применения упруго центрированного полоза и уменьшения массы контактных накладок, а также измененной кинематикой (расстояние и углы между шарнирами). Благодаря этому удалось обеспечить

79

Глава 3. Высокоскоростной транспорт Европы

Рис. 3.21. Моторная тележка ICE1

Рис. 3.22. Дисковый тормоз ICE2

80