Вопрос 41
Системы жизнеобеспечения пассажирских вагонов.
Ребята этот вопрос разбит на отдельные вопросы (40, 42, 43, 44). Здесь он собран воедино, т.к. этого требует название данного (41) вопроса.
В целях создания комфортных условий для пассажиров и обслуживающего персонала вагоны оснащены системами жизнеобеспечения: электрооборудования, водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха.
1. В пассажирских поездах применяются автономная, централизованная (с индивидуальным преобразователем или без него) и смешанная системы электроснабжения.
При автономной системе электроснабжения источники электроэнергии расположены только непосредственно на вагоне. В качестве источников электроэнергии в пассажирских вагонах используются генераторы с приводом от торца или средней части оси колесной пары и аккумуляторные батареи.
Централизованная система электроснабжения с индивидуальным преобразователем на каждом вагоне предназначена для питания от локомотива всех потребителей электроэнергии. От локомотива подается постоянный или переменный однофазный ток высокого напряжения 3000 В через поездную подвагонную магистраль. Индивидуальный преобразователь преобразует постоянный или переменный ток высокого напряжения в трехфазный переменный ток промышленной частоты 50 Гц напряжением 220/380 В. В конструкции вагонов нового поколения постройки ТВЗ, предназначенных для постановки в поезда постоянного формирования, будет реализована централизованная схема электропитания (от локомотива) через высоковольтные статические преобразователи. Это упрощает процедуры текущего обслуживания вагонов (за счет исключения из конструкции подвагонного электрогенератора). Централизованное электроснабжение впервые было применено при создании вагонов для поезда «Невский экспресс» в 2001 г., а затем в поездах «Красная стрела», «Столичный экспресс» и зарекомендовало себя как надежное и экономичное.
При смешанной системе электроснабжения устройства электроотопления подключены к высоковольтной подвагонной магистрали, а остальные потребители электроэнергии малой мощности питаются от подвагонного генератора. Выбор той или иной системы электроснабжения обусловлен общей мощностью потребителей электроэнергии и условиями эксплуатации вагонов (постоянство маршрута, вид тяги и другие особенности поезда).
Электрооборудование пассажирских вагонов включает в себя следующие элементы:
1. Источники электрической энергии – генераторы и аккумуляторные батареи.
2. Преобразователи, изменяющие напряжение, род тока, частоту.
3. Устройства электрического освещения.
4. Пускорегулирующая аппаратура и электрические приводы вентиляторов, компрессоров, насосов и других механизмов.
5. Электронагревательные приборы и устройства электроотопления.
6. Аппаратура автоматического регулирования напряжения источников питания и режима заряда аккумуляторных батарей.
7. Аппаратура автоматического контроля и регулирования работы электропотребителей, электроизмерительные приборы, устройства защиты от перегрузки и короткого замыкания, сигнальные устройства и устройства противопожарной безопасности (например, в корпусах букс имеются датчики аварийного перегрева буксовых подшипников и детекторы юза колес).
8. Вагонная электрическая сеть, междувагонные соединения, вводные устройства для подключения внешних источников электроэнергии.
2. Система водоснабжения пассажирских вагонов является важнейшим санитарно-техническим оборудованием, обеспечивающим необходимые условия пассажирам во время их длительной поездки. Независимо от типа каждый пассажирский вагон оснащен самотечной системой водоснабжения, предназначенной для обеспечения пассажиров питьевой водой, удовлетворения их бытовых нужд и пополнения системы отопления в промежутках между заправками.
Система водоснабжения включает в себя баки для хранения запаса воды, расположенные с двух сторон в верхней части вагона, разводящие трубопроводы, разобщительные и спускные вентили и краны. Заправка водой (ее поступление в баки) осуществляется снизу вагона через заправочные патрубки, которые в зимнее время отогреваются горячей водой из системы отопления. В систему водоснабжения обязательно входит вестовая труба, не допускающая переполнения баков при несвоевременном прекращении налива воды. Из баков хранения вода самотеком поступает к умывальникам, унитазам, кипятильнику и в водогрейную систему; система отопления наполняется с помощью насоса.
В вагоностроении нашли применение две системы водоснабжения пассажирских вагонов: отечественная и германская.
Отечественная система водоснабжения общей вместимостью 1000 л
обеспечивает горячей и холодной водой всех потребителей вагона. Система снабжения некупейного вагона холодной водой (рис. 12.15) состоит из большого 17 и малого 4 баков с поддонами 5, наливных труб с соединительными головками, расположенными под вагоном с обеих сторон, и сети трубопроводов (на схеме изображены сплошными линиями) с разнообразной арматурой.
Большой бак 17 объемом 850 л расположен над потолком туалета
и коридора нетормозного конца вагона. Он состоит из стального корпуса, волнорезов и крышки. В корпус вварены две наливные трубы и вестовая труба, ограничивающая уровень воды в баке. По торцам бак снабжен люками, предназначенными для его очистки. Малый бак 4 объемом 80 л размещен над потолком туалета и коридора тормозного конца вагона. Внутренняя поверхность большого и малого баков оцинкована, а наружная окрашена эмалью. Сливные трубы снабжены обогревателями, расположенными на их концах. На наливных трубах устанавливают вентили, предназначенные для предотвращения выплескивания воды из бака во время движения вагона. Уровень воды в обоих баках, соединенных между собой уравнительной трубой, определяется по водомерному стеклу, установленному на малом баке 4. Из баков холодная вода поступает к кипятильнику 10, водяной коробке системы отопления, в туалеты к умывальникам 13 и унитазам 12, а также в служебное отделение к мойке 14.
Питьевая вода в пассажирских вагонах приготавливается в кипятильниках непрерывного действия с комбинированным электроугольным отоплением, поступает в бак 16, а охлаждение ее осуществляется водоохладителем 15.Система снабжения некупейного вагона горячей водой (рис. 12.15) состоит из водогрейного бойлера 8, расширительного бака 6, расположенных в котельном отделении, а также бака 11 для горячей воды, размещенного над потолком коридора котлового конца вагона, и системы трубопроводов горячей воды (на схеме изображены пунктирными линиями). Бак для горячей воды 11 объемом 45 л состоит из стального корпуса, покрытого теплоизоляцией, крышки, змеевика и патрубка. В бак вмонтирован термометр с дистанционным указателем для периодического контроля температуры воды. Расширительный бак 6 состоит из корпуса, переливной трубы, не допускающей подъема воды выше установленного уровня, водопроводной трубы и патрубков для подсоединения различных трубопроводов. Для управления системой водоснабжения вагона служат вентили 2, 7 и краны 3 Рассматриваемая система имеет два режима работы: зимний и летний. В зимнем режиме при работающем котле системы отопления горячая вода непосредственно из котла поступает в змеевик бака 11. В летнем режиме при неработающем котле горячая вода в змеевик
поступает от водогрейной плиты 8. Пассажирские вагоны других типов, такие как вагоны-рестораны, почтовые, багажные и др., также оборудованы самотечной системой водоснабжения и отопления.
В вагоне-ресторане, например, установлены две самостоятельные системы снабжения горячей и холодной водой: первая – для кухни с раздаточным отделением, вторая – для котельной с туалетным отделением. Для снабжения кухни и раздаточного отделения холодной водой имеется бак емкостью 800л, расположенный над потолком кухни. Из бака холодная вода по трубам подается к кранам: мойке, находящейся в раздаточной, мойке и умывальнику, находящимся в кухне. От этого же бака по трубопроводу ручным насосом вода подается к водонагревателю и баку горячей воды, объем которого равен 50 л. Отсюда вода через очистной фильтр поступает к кранам моек для посуды и умывальника.
3. Система отопления в пассажирских вагонах бывает двух видов: водяная и электрическая.
Водяная система применяется на всех типах пассажирских вагонов локомотивной тяги, оснащенных автономной системой электроснабжения от подвагонных генераторов и аккумуляторных батарей. Система водяного отопления (рис. 12.16) включает в себя котел 1, расширитель-воздухоподогреватель 10, нагревательные трубы 2, питательный насос 8, баки 6 и 7 для воды и топлива, вентили 5, 9, грязевик 3 и кран 4 для спуска воды из котла.
Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя. Система водяного отопления при температуре наружного воздуха –40 °С при работе котла на твердом топливе совместно с механической приточной вентиляцией обеспечивает температуру воздуха в вагоне не ниже +18 °С, а при нагреве воды электронагревателями температура автоматически поддерживается в пределах +20…24 °С.
Для отопления вагонов в межсезонный период в купе для пассажиров и проводников установлены электронагреватели.
При комбинированной (электроугольной) системе отопления вода
в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии – за счет теплоты сжигаемого твердого топлива – угля.
Электрической системой отопления оборудованы вагоны локомотивной тяги, имеющие централизованное питание от контактной сети через электровоз.
4. Система вентиляции воздуха предназначена для удаления загрязненного воздуха из помещений вагона и замены его чистым наружным. Существует два вида вентиляции: естественная и принудительная. В пассажирских вагонах применяется как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция.
Естественная вентиляция осуществляется через открытые окна и с помощью дефлекторов, установленных на крыше вагона, и не требует затрат энергии.
Принудительная же вентиляция осуществляется с помощью центробежных или осевых вентиляторов и требует постоянной затраты энергии, в основном электрической.
По принципу работы принудительную вентиляцию разделяют на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.
Современные пассажирские вагоны оснащены приточной вентиляцией с использованием центробежных вентиляторов.
Механическая вентиляция в зависимости от способа притока воздуха в вагон подразделяется на две системы: без использования рециркуляции и с рециркуляцией воздуха.
В пассажирских вагонах применяется частичная рециркуляция воздуха. В вагон подается смесь наружного и взятого из вагона и возвращаемого обратно воздуха. Использование рециркуляционного воздуха требуется в процессе охлаждения и в отопительный сезон.
Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах служит для придания воздуху требуемых физико-химических свойств: температуры и влажности, содержания кислорода и углекислого газа, степени запыленности и т. д. Данная система с помощью микропроцессорного устройства в теплый период в установившемся режиме осуществляет автоматическое регулирование температуры в вагоне в пределах +22…26 °С. Минимальная подача наружного воздуха 25 м3/ч на одного пассажира. Холодильное оборудование установок кондиционирования воздуха позволяет поддерживать в вагоне требуемые температурно-влажностные условия.