WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 41 |

Вместе с тем введение электрической тяги требует больших капиталовложений (устройство контактной сети, линий электропередачи, тяговых подстанций). Однако они быстро окупаются на железных дорогах с большой интенсивностью движения. Поэтому электрическая тяга нашла широкое применение на наиболее грузонапряженных и тяжелых по профилю линиях, а также в пригородном пассажирском движении.

По роду работы локомотивы подразделяются на грузовые, пассажирские и маневровые. Грузовые локомотивы должны развивать силу тяги, позволяющую водить поезда большой массы до 6000 т. Пассажирские локомотивы предназначены для вождения более легких поездов, но с большими скоростями.

Моторвагонный подвижной состав на электрифицированных линиях состоит из электровагонов, включаемых в электропоезда; на неэлектрифицированных линиях применяют дизель-поезда. В отличие от локомотивов моторные вагоны служат не только для тяги поезда, а используются одновременно и для размещения и перевозки пассажиров.

Сила тяги, которая вызывает перемещение поезда, появляется в результате взаимодействия колес локомотива или моторного вагона с рельсами при передаче вращающего момента от двигателя к колесным парам.

Применение на электровозах или тепловозах тяговых электродвигателей дает возможность использовать как индивидуальный, так и групповой привод. При индивидуальном приводе каждая движущая колесная пара соединена со своим тяговым двигателем зубчатой передачей. При групповом приводе движущие колесные пары, размещенные в одной жесткой раме, соединяются между собой промежуточными зубчатыми колесами, но все колесные пары получают вращение от одного двигателя.

Если число колесных пар не превышает шести, локомотив всегда выполняется с одним кузовом. Такой локомотив называется односекционным. При большом числе колесных пар кузов локомотива оказывается слишком длинным и тяжелым, что сильно усложняет его конструкцию и затрудняет прохождение кривых. Поэтому такие локомотивы обычно выполняются не с одним, а с двумя и даже с тремя самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или специальными шарнирными соединениями. Такие локомотивы называются двух- или трехсекционными. В некоторых случаях оборудование многосекционных локомотивов позволяет каждой его секции самостоятельно водить поезда.

В последнее время односекционными сталивыполнять и 8-осные локомотивы (электровоз ЭП200).

Расположение колесных пар в экипаже, род первичного двигателя, связи от тяговых электродвигателей к колесным парам и способ передачи тягового усилия принято выражать осевой характеристикой, в которой цифрами показывается число колесных пар. В осевой характеристике знак «–» означает, что обе тележки несочлененные – не связаны шарнирно – и тяговое усилие от движущих колесных пар к автосцепке локомотива передается через рамы тележки. Знак «+» указывает, что тележки сочлененные – соединены между собой и сила тяги передается через раму кузова.

Если движущие колесные пары имеют индивидуальный привод, то к цифре, показывающей число осей в тележке, добавляется индекс «0». Так, электровоз с осевой характеристикой 30+30 представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и с индивидуальным приводом движущих колесных пар. Тепловоз с осевой характеристикой 2(30– 30) – двухсекционный локомотив, каждая секция которого имеет две трехосные тележки с индивидуальным приводом движущих колесных пар и может работать самостоятельно. Если же секции не могут работать самостоятельно, то осевая характеристика в данном случае имела бы вид 30– 30–30–30.

На железных дорогах широко применяют, особенно при тяжелых поездах, кратную тягу, т.е. совместную работу нескольких локомотивов. В связи с эти многие электровозы и тепловозы имеют оборудование, позволяющие им работать по системе нескольких (многих) единиц, что дает возможность помощью электрических цепей управлять всеми секциями локомотива или локомотивов из одной кабины машиниста; достигается точно согласованная и синхронная работа локомотивов и отпадает необходимость иметь на каждом из них полный состав локомотивных бригад.

Особенно широко управление по системе многих единиц используется на электропоездах и дизель-поездах. Здесь поезд составляют из нескольких постоянных по составу поездных единиц – секций.

Каждая секция включает в себя один моторный вагон и несколько (обычно один или два) прицепных (немоторных вагонов). Управляют таким поездом из одной кабины, расположенной в головном вагоне.

На железных дорогах страны эксплуатируются электровозы около серий и модификаций. Одним из самых мощных является двухсекционный 12-осный электровоз ВЛ85 с рекуперативным торможением, предназначенный для работы на магистралях, электрифицированных по системе однофазного переменного тока напряжением 25 кВ. электровоз состоит из двух шестиосных секций; кузов каждой из них подвешен на трех двухосных тележках. Электровоз может водить поезда массой 6000 т и более. Для вождения более тяжелых поездов и для работы на участках с более трудным профилем предусмотрена возможность работы двух электровозов при управлении одним машинистом из кабины любой секции. На электровозе предусмотрено автоматическое управление режимом движения.

Мощность локомотива 10 000 кВт, сила тяги 740 кН, конструкционная скорость 110 км/ч.

В числе новых локомотивов грузовой 12-осный электровоз ВЛ15, он предназначен для вождения тяжеловесных поездов на магистральных участках с напряжением 3000 В постоянного тока. Мощность локомотива 9000 кВт, сила тяги 657 кН, конструкционная скорость 100 км/ч.

Современные электровозы и тепловозы могут совершать пробег между экипировками в зависимости от массы поездов и профиля пути до 1200 км, а между техническими обслуживаниями – от 1200 до 2000 км.

К электрическому подвижному составу относятся электровозы и электрические моторные вагоны. В зависимости от рода применяемого тока различают электровозы постоянного и переменного тока и двойного питания; также различаются и электропоезда.

Электровозы и моторвагоны состоят из механической части, электрического оборудования и имеют пневматические системы. К механической части современного электровоза или моторвагона относятся кузов и тележки. Электрическое оборудование состоит из тяговых электродвигателей, вспомогательных электрических машин, аппаратуры для управления двигателями и вспомогательными машинами, а на электроподвижном составе переменного тока и двойного питания, кроме того, – из трансформаторов и преобразователей тока (выпрямителей для питания электродвигателей переменного тока или автономных инверторов для питания асинхронных электродвигателей).

1.2. Виды тяги – автономные и неавтономные В различных регионах мира и даже в отдельных странах железнодорожный транспорт отличается своеобразием применяемых решений.

Здесь необходимо иметь в виду такие параметры, как ширина колеи и габариты (подвижного состава и приближения строений), предельно допустимые осевые нагрузки (15–33 т/ось), скорость движения поездов, типаж локомотивов и вагонов. Одна из принципиальных особенностей связана с использованием принципа автономности или неавтономности тяги. Обычно любая страна использует оба указанных рода тяги, но сочетание долей их участия в перевозочном процессе существенно различно. Например, в США преобладает автономная тяга с использованием самых мощных в мире тепловозов. В Швейцарии и Норвегии почти все перевозки осуществляются на неавтономной (электрической тяге) – причина состоит в чрезвычайно низкой цене электроэнергии, получаемой на гидроэлектростанциях, построенных на горных реках). Поэтому можно сделать вывод о том, что развитие железнодорожного транспорта, как системы и создание новых видов локомотивов и в целом локомотивной тяги, определялось в каждой стране ее экономическим потенциалом, наличием энергетических и сырьевых ресурсов, производственной базой, уровнем подготовки инженерных кадров, способных возглавить научно-технический прогресс, состоянием транспортного машиностроения и электротехнической промышленности.

В мире и в целом пройден огромный и трудный путь исторического развития в локомотивостроении и тяге поездов от традиционного колеса паровоза до магнитного подвешивания высокоскоростных электропоездов(400–500 км/ч). К последним относятся построенная в Москве и введенная в эксплуатацию эстакадная монорельсовая дорога с линейными электродвигателями.

Ниже эта проблема рассматривается применительно к конкретным условиям железных дорог России.

Исторически на железных дорогах России, как и в других странах, сложились два вида тяги. При одном из них (автономная тяга) на локомотивах находятся полные запасы топлива, расходуемые на выработку энергии, необходимой для движения поезда. Запасы топлива, воды и смазки по мере их расходования пополняют обслуживающие бригады в специальных заправочных (экипировочных) пунктах на участковых станциях.

Локомотивы другого вида тяги не имеют на борту собственного источника энергии, а получают питание извне, т.е. централизованно: через контактную сеть от тяговых подстанций, специально сооружаемых при электрификации железных дорог. Тяговые подстанции получают электроэнергию от единой энергосистемы ЕЭС, в составе которой в России находятся более 100 крупных электростанций – тепловых (73%), гидравлических (15%) и атомных (12%).

Отсюда и получили свое название эти виды тяги: первая – автономная, вторая – неавтономная. Их классификация приведена на рис.1.2.

Если рассматривать эту проблему в историческом аспекте, то нужно начать анализ с автономных локомотивов, потому что они появились первыми. Сначала они использовали паровые машины (самые простые тепловые двигатели), потом – двигатели внутреннего сгорания (дизели).

Предпринимаются также попытки использования газовых турбин (газотурбовозы).

Локомотивы автономной тяги подразделяют по наиболее характерному признаку – принципу действия их тепловых машин. Такими на паровозах являются паровые машины – в них используется пар, вырабатываемый паровым котлом. На тепловозах используют дизели – двигатели внутреннего сгорания, работа которых основана на самовоспламенении топлива, подаваемого в цилиндры при его сжатии. На газотурбовозах установлены газовые турбины, широко применяемые в авиации.

На неэлектрофицированных участках дорог пригородные и местные пассажирские перевозки осуществляют дизель-поезда. Два крайних их вагона являются моторными, часть пассажирского помещения в них занимают дизельные установки. В каждом поезде имеется от одного до четырех прицепных вагонов для размещения пассажиров. В газотурбовозах источником энергии, вырабатываемой для движения поезда, является установка с газотурбинными двигателями. Газотурбовозы пока менее экономичны, чем дизельный подвижной состав, и поэтому не получили широкого распространения. К тому же ресурс (срок службы) газовой турбины в 10–раз меньше, чем у дизеля.

Локомотивы неавтономной тяги – электрической классифицируют также на основе ее наиболее характерного признака – по роду тока и напряжения в контактной сети. На отечественных дорогах применяются две системы: постоянного тока напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц.

Чем выше напряжение в электрической цепи, тем меньше потери энергии при передаче ее на расстояние. Поэтому стремятся иметь в контактной сети возможно более высокое напряжение, изыскивая экономичные способы преобразования его до значения, подходящего для питания тяговых двигателей.

Однако в условиях СССР и России преимущественное распространение получила электрическая тяга. Такая тенденция характерна для большинства стран Евросоюза, Японии, Китая, Кореи.

В России на электрической тяге выполняется свыше 80% грузооборота и эта доля постоянно растет.

1.3. Особенности электрической тяги – непрерывное взаимодействие электроподвижного состава и системы электроснабжения железной дороги Электрическая тяга на железных дорогах предполагает питание электроподвижного состава (э.п.с.), т.е электровозов и электропоездов, по сложной электрической цепи (рис. 1.3), которая включает:

– электростанции Э (тепловые, гидравлические и атомные), причем все электростанции вырабатывают 3-фазное переменное напряжение частотой 50 Гц. В России долевое участие указанных электростанций в общем энергобалансе страны можно оценить примерно как 73, 15 и 12%;

– линии электропередачи ЛЭП, по которым вырабатываемая электростанциями электроэнергия переменного тока передается потребителям (обычно магистральные ЛЭП выполняются на напряжение 500–1000 кВ);

– районные распределительные подстанции РРП, расположенные в крупных городах и промышленных центрах. От этих подстанций питаются все потребители электроэнергии (заводы, крупные предприятия, городские районы, железные дороги), причем вся совокупность Э + ЛЭП + РРП образует единую энергетическую систему страны ЕЭС;

– тяговые подстанции ТП, получающие питание от РРП 3-фазным переменным напряжением обычно 220 кВ и преобразующие это напряжение в постоянное напряжение 3,3 кВ или в однофазное переменное напряжение 27,5 кВ 50 Гц;

– тяговую сеть, состоящую из контактной сети, подвешенной на опорах, и рельсовой цепи, называемой также цепью обратного тока (ее образуют ходовые рельсы, соединенные по стыкам специальными электрическими перемычками);

Виды тяги Автономная Неавтономная Паровая Дизельн Газотурб Постоян Перемен Постоян ая инная ный ток ный ток ный ток 3000В 25 кВ, 50 750В Гц Комбини рованная Электро Электро Электро возы поезда поезда пригоро метро дного Контактно- Дизельназначен аккумуляторная контактная ия Рис. 1.2. Классификация видов тяги – Э.п.с., который получает электроэнергию в любой системе электрической тяги по двум проводникам – по контактной сети посредством верхнего токоприемника и по рельсовой цепи через колесные пары, на которых установлены специальные токосъемники (графитовые щетки).

Потребители электроэнергии Единая энергосистема (ЕЭС) КС Э ЛЭП РРП ТП ЭПС РЦ Рис.1.3. Полная электрическая цепь системы электрической тяги на железнодорожном транспорте Особенность электрической тяги заключается в неразрывной связи режимов работы э.п.с. и устройств электроснабжения: для перемещения поезда э.п.с. отбирает из контактной сети необходимое количество энергии.

Система электроснабжения электрической железной дороги как постоянного, так и переменного токов имеет своим назначением обеспечение нормального снабжения электроэнергией э.п.с. при всех его нагрузочных режимах.

На рис. 1.4 показан участок электрифицированной железной дороги.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.