Системы жизнеобеспечения пассажирских вагонов

В целях создания комфортных условий для пассажиров и обслуживающего персонала вагоны оснащены системами жизнеобеспечения: электрооборудования, водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха.

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.

Рассмотрим подробнее конструктивные особенности и принципы работы автономной системы электроснабжения вагонов.

Система автономного электроснабжения вагона обеспечивает независимость от внешних источников электроэнергии, что является основным ее преимуществом. К недостаткам системы можно отнести: низкий коэффициент полезного действия (КПД), возможность значительного снижения силы тяги (до 10 %), если суммарная мощность потребителей в составе поезда достигает нескольких сотен киловатт; высокая стоимость электроэнергии – в 5–10 раз выше, чем при централизованном электроснабжении от локомотивов или вагонов-электростанций.

Для систем автономного электроснабжения приняты номинальные напряжения: 50 В – для вагонов без кондиционирования и 110 В – для вагонов с кондиционированием воздуха.

Пассажирские вагоны оснащают щелочными или кислотными аккумуляторными батареями емкостью до 400 А·ч.

Генераторы располагаются под кузовом вагона. Мощность генераторов в вагонах без установок для кондиционирования воздуха не превышает 10 кВт, а в вагонах с кондиционированием – 32 кВт.

Автоматическое регулирование напряжения в системе автономного электроснабжения осуществляется регулятором напряжения генератора. В этом случае обеспечивается напряжение, необходимое для подзарядки аккумуляторных батарей во время движения вагона.

Для обеспечения вращения подвагонных генераторов применяются специальные приводы, которые могут передавать крутящий момент от торца оси или от средней части оси колесной пары. По конструкции приводы генераторов разделяют на типы:

– с плоскоременной передачей от средней части оси колесной пары (применяются в рефрижераторных вагонах);

– с клиноременной передачей от торца оси колесной пары – текстропно-редукторно-карданные (ТРКП) (рис. 12.12) или текстропно-карданные (ТК-2).;

– редукторно-карданные от торца оси колесной пары или от средней части оси колесной пары.

Приводами генераторов с клиноременной передачей оборудовано большинство пассажирских и почтовых вагоны без кондиционирования воздуха. Вращение от ведущего шкива, укрепленного на торце оси колесной пары, передается ведомому шкиву, посаженному на конусную часть вала редуктора, с помощью комплекта клиновых текстропных ремней, а далее через соединительные фланцы и редуктор посредством карданного вала – якорю генератора. Мощность систем энергоснабжения вагонов с приводами ТРКП и ТК-2 составляет 8–10 кВт.

Многолетняя эксплуатация приводов с клиноременной передачей показала, что, несмотря на свои преимущества по сравнению с редукторно-карданными приводами, эти конструкции имеют свои недостатки. Одним из них низкая надежность клиноременной передачи, что отрицательно сказывается на работоспособности всей системы энергоснабжения. Это связано с низкой работоспособностью комплекта клиновых ремней и неудачной конструкцией натяжных устройств.

Рис. 12.12. Текстропно-редукторно-карданный привод генератора пассажирского вагона с клиноременной передачей от торца оси колесной пары:

1 – ведущий шкив; 2 – ведомый шкив; 3 – четыре приводных клиновых ремня;
4 – редуктор; 5 – натяжное устройство; 6 – карданный вал; 7 – генератор;
8 – предохранительные устройства карданного вала и генератора

Редукторно-карданные приводы (рис. 12.13) являются высоконадежной передачей, могут работать в любых условиях эксплуатации и позволяют передавать крутящий момент генераторам значительно большей мощности.

Рис. 12.13. Редукторно-карданный привод генератора пассажирского вагона от торца оси
колесной пары: 1 – редуктор; 2 – промежуточное кольцо, прикрепленное болтами к корпусу буксы; 3 – предохранительная скоба для редуктора; 4 – влагозащитное устройство, не допускающее попадание влаги на редуктор; 5 – предохранительная скоба для приводного вала; 6 – приводной карданный вал; 7 – хомут для генератора; 8 – предохранительная скоба для генератора;
9 – плита крепления генератора; 10 – генератор

При передаче мощности до 10 кВт привод устанавливается на торце шейки оси, а корпус зубчатого редуктора прикрепляется болтами к корпусу буксы.

В пассажирских вагонах и вагонах-ресторанах, оборудованных установками для кондиционирования воздуха, редуктор привода подвагонного генератора установлен на средней части оси колесной пары (рис. 12.14).

Дата добавления: 2014-01-03