С 1983 г. началось оборудование электровозов ВЛ10 устройствами СМЕТ (Система Многих Единиц Телемеханическая), позволяющими управлять двумя сцепленными электровозами одним машинистом.

Принцип работы

От внешней электрической сети (электростанции), которая вырабатывает переменный трехфазный ток промышленной частоты (50 ГЦ), ток поступает на повышающие трансформаторы, которые повышают напряжение от 200 тыс. до более 1 млн. В. Далее этот переменный трехфазный ток по линиям электропередач поступает на тяговые подстанции, расположенные вдоль железнодорожного пути на расстоянии 50 – 100 км.

В тяговых подстанциях это высокое напряжение поступает на тяговый понижающий трансформатор, который понижает напряжение до 3000 В и подает его на выпрямительное устройство, где по двухполупериодной схеме переменный трехфазный ток преобразуется в постоянный ток напряжением 3000 В. Этот ток по двухпроводной схеме подводится одной полярностью к рельсам, а другой – к контактному проводу, расположенному выше электровоза посередине рельсов вдоль всего железнодорожного пути.

При поднятом пантографе постоянное высокое напряжение поступает в высоковольтные камеры, где расположены контакторы и пусковые реостаты. Машинист с помощью контроллера, расположенного в кабине машиниста, подключает пусковые реостаты к тяговым электродвигателям постоянного тока, расположенным на осях тележек. От тяговых электродвигателей через заземляющие шины электрический ток поступает на колесные пары, а от них – в рельсы, а по рельсам – возвращается на тяговую подстанцию. Электрическая цепь оказывается замкнутой и по тяговым электродвигателям начинает протекать постоянный ток. Якоря электродвигателей начинают вращаться, преобразуя электроэнергию постоянного тока в механическую работу вращения якорей. На валу якоря закреплена ведущая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней, закрепленной на оси колесной пары. Ведомая шестерня вращается и вращает ось колесной пары и колеса электровоза начинают вращаться. Передаточное отношение зубчатых колес 23:88=1:3,826.

Благодаря наличию сил трения, между колесами и рельсами возникает касательная сила тяги:

Fк = Nд * Fkg = Nд (3,6 * С * Ф * Ig – ΔF), Н

где:

Fkg – касательная сила тяги одного тягового электродвигателя, Н

Nд – число движущихся осей или тяговых электродвигателей локомотива

С – постоянная электроподвижного состава, которая зависит от передаточного отношения зубчатой передачи, диаметра движущих колес локомотива, конструктивной постоянной тягового электродвигателя, включающая в себя число пар полюсов, число параллельных ветвей и активных проводников обмотки якоря

Ф – магнитный поток тягового электродвигателя, Вб

Ig – переменный ток тягового электродвигателя, А

ΔF – сила, возникающая из-за механических и магнитных потерь в тяговом электродвигателе и потерь в зубчатой передаче.

Благодаря наличию касательной силы тяги электровоз движется вперед. Скорость движения электровоза регулируется машинистом с помощью контроллера, который расположен в кабине машиниста. Контроллер при изменении машинистом положения его ручки изменяет величину сопротивления пусковых реостатов. Чем меньше их сопротивление, тем больше величина тока Ig, протекающего по тяговым электродвигателям, тем больше частота вращения якорей тягового электродвигателя и тем больше скорость электровоза.

Направление движения машинист изменяет с помощью специального переключателя, который изменяет полярность тока одновременно у всех электродвигателей одной из двух обмоток на обратное и якоря начинают вращаться в обратную сторону и электровоз движется назад.

Модернизация электровоза ВЛ-10

Выполняя решение октябрьской 2000 года коллегии МПС, работники Челябинского электровозоремонтного завода совместно со специалистами ВНИИЖТа приступили к модернизации серийного электровоза ВЛ10, состоящего из двух секций, для Южно-Уральской железной дороги. Причём решили вести обновление локомотивов одновременно в двух направлениях. Во-первых, создать надёжную и отвечающую современным требованиям машину для вождения пассажирских составов, а во-вторых - для грузового движения, с более высокими технико-экономическими характеристиками для вождения по системе многих единиц.
Эта двуединая задача решена экспериментально довольно быстро. В ноябре 2000 года локомотивы, которым предстояло пройти обновление, ещё стояли на заводском дворе, а 6 февраля 2001 года после обкатки на полигоне предприятия однокузовной четырехосный пассажирский электровоз с "паспортом" ВЛЮМ-001 был передан для эксплуатационных испытаний Златоустовскому отделению Южно-Уральской железной дороги. Тогда же и другой электровоз той же серии - впервые на сети дорог - прошёл капитальный ремонт с продлением срока службы на 15 лет в грузовом движении. Особого внимания заслуживает то, что в обоих случаях проводился не только капитальный ремонт, но и обновление с учётом перспективы. Для "реанимации" взяли электровоз, выпущенный Новочеркасским заводом в 1969 году, то есть свой срок эксплуатации он уже выработал. А суть модернизации заключалась в оборудовании второй кабины управления, в перекомпоновке машинного отделения, подкузовного оборудования, дополнительной установке второго токоприёмника и резервного компрессора.
Локомотив оснащён современной системой радиосвязи и комплексным локомотивным устройством безопасности (КЛУБ), которому пока нет равных на зарубежных магистралях.
Таким образом, из серийных, отслуживших нормативные сроки ВЛ10 создаются, по сути, новые электровозы с маркой ЧЭРЗ, в которых нашли воплощение разработки научно-производственного комплекса ВНИИЖТа под руководством кандидата технических наук Александра Пырова. Они получили всестороннюю поддержку коллектива завода, и это позволило ускорить сроки освоения нового вида ремонта.
По словам директора завода Григория Задорожного, это один из способов наиболее экономного решения проблемы в целом для сети; сегодня более двух тысяч электровозов ВЛ10 выработали свой ресурс и нуждаются в оздоровлении.

На заводе смогли создать, по сути, новый электровоз, который полностью отвечает сегодняшним требованиям. Более глубокая его модернизация позволяет изменить систему планово-предупредительных ремонтов, формировать тягу в зависимости от массы поезда из 2 - 3 или 4 секций-модулей при значительной экономии электроэнергии и повышении производительности.
По расчётам специалистов, годовой экономический эффект от замены восьмиосного электровоза ВЛ10 модернизированным в Челябинске превышает 2,5 миллиона рублей. Уже в следующем году здесь оздоровят 200 локомотивов. Челябинский завод поможет выйти из критической ситуации с имеющимся парком магистральных электровозов, пока промышленность не начнёт выпускать локомотивы нового поколения. ¹

Техническая характеристика 4-осного цельнометаллического крытого грузового вагона

На железных дорогах мира находится в обращении более 5 млн. грузовых вагонов. Конструкция современного грузового вагона создавалась в течение длительного периода.
Совершенствование грузовых вагонов происходило по нескольким направлениям. Среди них - повышение грузоподъемности, приспособление конструкций вагонов к перевозкам различных видов грузов, включая создание лучших условий для погрузочно-разгрузочных работ, оснащение вагонов средствами механизации и автоматизации.

Организаторы железнодорожных перевозок обратили внимание на закономерность: чем больше груза можно перевезти в одном вагоне, тем экономичнее перевозка. Поскольку масса груза, перевозимого в одном вагоне, зависит от допустимой нагрузки одной оси на рельс, числа осей вагона и массы тары, усилия создателей грузовых вагонов были направлены на решение проблем, связанных с этими факторами. В России первые серийные грузовые вагоны начали выпускать в 1846 г. Они были четырехосными на двух двухосных тележках. Однако из-за того, что рама и кузов вагонов были деревянными и это снижало их грузоподъемность, было решено перейти на бестележечные двухосные вагоны, подобные западноевропейским.

Четырехосные вагоны имеют значительное преимущество по сравнению с двухосными. У них меньше коэффициент тары (отношение массы тары к его грузоподъемности), потому что такие элементы вагона, как сцепные устройства и тормоза, имеют одинаковую массу независимо от числа осей. При одинаковой массе перевозимого груза длина поезда из четырехосных вагонов в 1,6-1,7 раза меньше, чем из двухосных. Это снижает требование к длине станционных путей. Четырехосные тележки с меньшим сопротивлением проходят кривые участки пути. Сопротивление движению поезда из таких вагонов также снижается благодаря меньшему числу междувагонных промежутков. Все это приводит к уменьшению расхода топлива. Можно назвать много других преимуществ четырехосных вагонов, например, сокращение времени на расформирование и формирование поездов, взвешивание вагонов, оформление документов и т. д. Были попытки создания трехосных вагонов, но эти вагоны не получили распространения. Постоянно проводимые работы по усилению железнодорожного пути позволили к началу XX века усилить дополнительную нагрузку на ось до 17, а к 40-м годам до 20 т. Грузоподъемность четырехосного вагона при массе тары 20-22 т возросла до 60т.

Грузовой четырехосный вагон состоит из следующих основных частей:

1) Колесная пара является наиболее ответственным узлом вагонов, от исправности которого в первую очередь зависит безопасность движения. Колесные пары несут на себе массу всего вагона и груза, направляют вагон относительно рельсового пути и воспринимают жесткие и разнообразные по направлению удары от неровности пути.

2) Буксы, надеваемые на шейки оси колесной пары, представляют собой стальные корпуса, в которых размещены подшипники, вкладыши, смазочные и подбивные материалы. Они обеспечивают соединение колесных пар с рамой тележки или вагона, передачу нагрузки от кузова вагона и находящихся в нем грузов через подшипники, ограничивают поперечное и продольное перемещение колесных пар относительно кузова или тележки.

3) Рессорное подвешивание состоит из рессор и пружин и служит для погашения ударов и уменьшения их действия на детали вагонов. На тележках современных грузовых вагонов стоят цилиндрические пружины в комплекте с фрикционными гасителями колебаний. Их применяют для предотвращения чрезмерного нарастания амплитуды колебаний рессорного подвешивания путем создания сил трения пропорциональных перемещениям.

4) Тележки служат для обеспечения направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок на путь, восприятия тяговых и тормозных сил, обеспечения необходимой плавности хода.

5) Рама вагона – часть несущей конструкции кузова. Она является одной из основных частей вагона, на которой укрепляется кузов, автосцепное устройство, узлы автоматического и ручного тормозов.

6) Автосцепное устройство служит для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, передачи растягивающих и сжимающих усилий. При использовании автосцепного устройства сцепление подвижного состава происходит автоматически без участия сцепщика. Автосцепки сцепляются автоматически при нажатии на вагон локомотива или другого вагона.