Диплом (1222966), страница 2
Текст из файла (страница 2)
- на головной (хвостовой) секции: провод Э53, блок управления А55, панели диодов U52, U59, U60, контакты реле KV16 в зависимости от направления движения;
- на бустерной секции: провод Э53, блок управления А55, панели диодов U52, U59, U60, контакты переключателей QP1 блоков А11, А12 в зависимости от направления движения.
Панель диодов U52 предназначена для исключения подачи напряжения в блок управления А55 от провода Э52.
При боксовании или юзе всех колёсных пар одновременно с импульсной подсыпкой песка блоком управления А55 обеспечивается (только в режиме авторегулирования) снижение тока тяговых двигателей пропорционально производной частоты вращения колёсных пар. после восстановления сцепления колёсных пар ток плавно увеличивается до заданного значения.
При аварийно-экстренном торможении напряжение на клапаны песочниц У11 – У14 подаётся через контакты переключателя SA3, провод Н321, контакты тумблера S31 «ПЕСОК ЭКСТРЕННО» головной (хвостовой) секции. Тумблер S31 предназначен для отключения клапанов песочниц при проезде стрелок. Контакты переключателя SA3 предназначены для обеспечения возможности включения клапанов песочниц только из рабочей кабины.
При экстренном торможении (при срабатывании электропневматического клапана У25 или установки рукоятки крана машиниста SQ3 головной (хвостовой) секции в шестое положение) и скорости движения выше 10 км/ч (замкнуты контакты реле KV85) клапаны песочниц У11 – У14 включаются контактами реле KV12 или KV13 головной (хвостовой) секции.
При служебном торможении клапаны песочниц У11 – У14 включаются пневматическим выключателем SP8 головной (хвостовой) секции при достижении давления воздуха в тормозных цилиндрах до значения из диапазона от 0,28 (2,8) до 0,32 МПа (3,2 кгс/см2).
Электровозы – обладатели электронных противобоксовочных систем по настоящее время продолжают эксплуатироваться на сети железных дорог Российской Федерации и в ближайшем будущем их замена не планируется и является маловероятной.
1.3 Системы регулировки проскальзывания колёсных пар
На текущий момент системы данной категории являются самыми эффективными следящими системами за каждой колёсной парой. В результате использования этих систем регулировки обеспечиваются наилучшие тягово-сцепные свойства электровоза. Данный вид противобоксовочных систем реализован на электровозах ЭП10. Однако необходимо отменить наличие значимого недостатка реализации этой системы на электровозе ЭП10 – отсутствие связи с автоматической подачей песка. Этот процесс реализуется на основании других алгоритмов микропроцессорной системы управления.
Электровоз ЭП10, в качестве противобоксовочного, использует способ, совершенно отличный от ранее представленных способов.
На электровозе ЭП10 для защиты от боксования и юза реализовали потележечный принцип динамического регулирования вращающего момента тяговых двигателей исходя из принятого построения силовых цепей. Это регулирование в пределах каждой тележки обеспечивается соответствующим тяговым преобразователем. Управляют таким регулированием модули управления тяговыми преобразователями DCU.
Для определения скорости проскальзывания колёсных пар используют сигналы датчиков частоты вращения тяговых двигателей. По этим сигналам система управления моделирует величину скорости так называемой псевдобегунковой оси. Разность между текущей величиной скорости колёсной пары и скоростью псевдобегунковой оси и принимается за величину скорости проскальзывания колёсной пары относительно рельса при боксовании и юзе.
Алгоритм динамического регулирования вращающего момента двух тяговых двигателей тележки построен на автоматическом поиске оптимальной величины скорости проскальзывания колёсных пар в данный момент, при котором реализуется максимальная сила сцепления колёс с рельсами. В различных условиях эта величина оптимальной скорости проскальзывания может быть разной и в целом колеблется в диапазоне от 2–3 до 8–10 км/ч.
Модуль управления DCU каждого тягового преобразователя «ищет» этот оптимум самостоятельно, но для всех тележек установили общий предел скорости проскальзывания, чтобы не допускать заведомо глубокого боксования. Этот предел зависит от скорости. В диапазоне скорости 80–160 км/ч он составляет порядка 8–10 км/ч. Более глубокое боксование или юз отдельных колёсных пар не допускается системой управления в принципе. На рисунке 1.3 показаны осциллограммы величин силы тяги (а) и скорости (б) колёсных пар тележки при разгоне электровоза ЭП10 в условиях сцепления, отличных от благоприятных.
Рисунок 1.3 – Осциллограммы процесса регулирования проскальзывания
колёсных пар тележки при неблагоприятных условиях сцепления:
а – сила тяги; б – скорость колёсных пар
На осциллограммах рисунка 1.3 видно, в каком значительном диапазоне регулируется сила тяги колёсных пар тележки для поддержания оптимальной скорости проскальзывания колёсных пар. Фактически кривая силы тяги приближается к естественным колебаниям силы сцепления между колёсами и рельсами. Этим и обеспечивается оптимальное использование сцепления электровоза в целом.
Как видно из рисунка 1.3, скорости проскальзывания колёсных пар тележки практически слились в единую линию. Скорость проскальзывания обеих колёсных пар тележки в данном режиме поддерживается на уровне 3–5 км/ч. Благодаря такому регулированию разносное боксование или глубокий юз отдельных колёсных пар полностью исключается.
При таком оптимальном регулировании скорости проскальзывания колёсных пар реализуется максимально возможный в данный момент средний коэффициент сцепления электровоза. Однако возможно, что реализуемой в таком режиме силы тяги будет недостаточно для движения поезда в требуемом режиме, например, при интенсивном разгоне.
В этом случае импульсными нажатиями кнопки «Песок» на пульте машинист может улучшить текущие сцепные условия электровоза. Система управления тут же «увидит» это и увеличит силу тяги электровоза естественным образом. Для этого, конечно, заданный главной рукояткой уровень силы тяги электровоза должен обеспечивать соответствующий резерв для такого повышения. Выше заданного значения сила тяги электровоза подняться автоматически не может.
На кривой скорости (рисунок 1.3, б) псевдобегунковой оси видны периодические короткие импульсы резкого, но незначительного роста этого параметра. По ощущениям и показаниям приборов машинист это не увидит. Но такие явления говорят о том, что в данном режиме все шесть колёсных пар электровоза работают на пределе по сцеплению. Таким образом, система управления как бы проверяет, насколько близко к общему пределу по сцеплению работает электровоз. За каждым таким импульсом роста скорости псевдобегунковой оси следует кратковременный и неглубокий общий сброс силы тяги всех трёх тележек электровоза одновременно. Это не видно на кривой фактической силы тяги тележки на рисунке 1.3, а из‑за наложения процесса глубокого динамического регулирования, но хорошо видно на кривой заданной силы тяги тележки на том же рисунке.
Это сделано для защиты от режима так называемого синхронного разносного боксования всех колёсных пар электровоза. Суть этой задачи в том, чтобы снизить до минимума вероятность постепенного втягивания в глубокое боксование всех колёсных пар вместе с сигналом скорости псевдобегунковой оси, на основе которой рассчитывается скорость проскальзывания каждой колёсной пары. Благодаря такому периодическому контролю расчётная величина скорости псевдобегунковой оси всегда (за исключением этих специальных коротких моментов) соответствует реальной линейной скорости электровоза. И это обеспечивает стабильную работу всей системы регулирования скорости проскальзывания колёсных пар.
Полностью исключить вероятность постепенного втягивания в глубокое разносное боксование всех колёсных пар электровоза можно только в том случае, если в системе используется независимый датчик линейной скорости, не связанный с колёсными парами. На электровозе ЭП10 такого датчика нет, поэтому указанный выше режим боксования всех колёсных пар теоретически возможен. Однако вероятность его все‑таки низка благодаря тщательному подбору параметров регулирования.
В режимах электрического торможения система оптимального регулирования скорости проскальзывания колёсных пар при неблагоприятных условиях сцепления работает аналогично режиму тяги.
1.4 Другие противобоксовочные системы
Одним из вариантов реализации механического устройства противодействия боксованию является противобоксовочный тормоз. Принцип заключается в кратковременном применении торможения, что практически не вызывает падения скорости и вращающего момента. Противобоксовочное торможение способно не только притормозить КП, но и очистить их бандажи, что способствует увеличению коэффициента сцепления. В целом данное устройство сложно отнести к эффективным из-за обязательного участия машиниста в этом процессе.
На электровозах западной Германии применялось специальное пневматическое приспособление для защиты от боксования. Его эффективность обеспечивалась быстрым прижатием тормозных колодок к ведущим колёсам (около 0,5 с) и немедленным отпуском тормоза. В депо «Октябрь» Южной железной дороги также было создано и испытано пневматическое противобоксовочного устройство, которое имело достаточно высокие показатели.
Впервые, в 1949 году, схему электрического спаривания осей предложил профессор Д.К. Минов [21]. В дальнейшем его работу продолжили профессор В.Б. Медель и доцент П.Н. Шляхто, предложив схему с уравнительным проводом.
На данный момент существует множество решений улучшения противобоксовочных свойств электровозов путём применения новых устройств и внесения изменений в силовую схему электровоза. Из этого множества выделяется группа идей, направленная на использование более «жёстких» характеристик тяговых электродвигателей. К таким идеям относят использование независимого возбуждения тяговых электродвигателей в режиме тяги, устройство защиты от боксования Боханов, система электрического спаривания осей. На текущий момент в электровозах 4ЭС5К при скоростях движения до 40 км/ч используют независимое возбуждение двигателей, но при повышении скорости более 40 км/ч возбуждение вновь используется последовательное. Устройство Боханов и система ЭСО, в том виде, в котором они были ранее предложены, применения на электроподвижном составе не получили, однако опыт использования их в эксплуатации показал высокие противобоксовочные свойства, полученные естественным путём. Недостатком этих двух систем выделяют невозможность поосного регулирования напряжения на тяговых электродвигателях, что в условиях эксплуатации (разность в диаметрах бандажей колёсных пар, разброс характеристик электродвигателей) не позволяет назвать эти системы полностью удовлетворяющими идеалу.
Первые попытки использования независимого возбуждения ТЭД для повышения жёсткости тяговых характеристик относят к 1954 г. Именно в этом году инженером С.О. Григоряном была применена схема регулируемого независимого возбуждения ТЭД, представленная на рисунке 1.4, от специального возбудителя.
Рисунок 1.4 – Независимое возбуждение тягового электродвигателя
В 1958 г. одна из секций электровоза ВЛ8-009 была переоборудована на эту схему. Первые испытания показали устойчивость работы схемы, а среди преимуществ выделяют сокращение расхода песка и увеличение веса поезда на 27 %. В 1961 г. по такой же схеме был переоборудован электровоз ВЛ8Р-414, после испытаний которого и выявились недостатки схемы. Неустойчивый режим работы рекуперации на первых позициях, меньшее ослабление возбуждения, перегрев обмоток главных полюсов.
В 1973–1974 гг. на НЭВЗе были выпущены два электровоза ВЛ12, особенностью которых было независимое возбуждение ТЭД. После проведённых испытаний было установлено, что при больших значениях пусковых сопротивлений применение независимого возбуждения не только не улучшает противобоксовочные свойства, но и ухудшает их. В последствии электровоз ВЛ12 из-за сложности схемы был признан неудачным и серийно не производился.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
