Тепловозная автоматика

/ Литература / Тепловозы (итоги и перспективы) / Тепловозная автоматика

Каким же образом машинист заставляет локомотив двигаться? Прежде всего он включает дизель. Для этого машинист должен выполнить несколько несложных манипуляций: включить на пульте управления кнопку «Топливный насос», а затем кнопку «Управление», и только после этого он может нажать на кнопку «Пуск дизеля». Прошло несколько секунд, и двигатель запустился. Из машинного помещения доносится равномерный шум, свидетельствующий о том, что дизель работает равномерно.

Всего три простых нажатия на кнопки пульта управления, а сколько процессов произошло за это время в системах тепловоза!

При включении кнопки «Топливный насос» замыкается цепь электродвигателя топливоподкачивающего насоса, который подает топливо из бака к двигателю. На паровозе подача топлива в топку осуществляется кочегаром. Теперь на смену кочегару пришел топливоподкачивающий насос.

Кнопка «Управление» позволяет подать ток в цепь пуска дизеля. Теперь при нажатии на кнопку «Пуск дизеля» срабатывает реле времени РВ, которое через специальный контактор создает цепь от аккумуляторной батареи к электродвигателю малопрокачивающего насоса. Насос начинает работать и подает смазку в масляную систему двигателя в течение 85-95 сек. За это время масло успевает поступить ко всем трущимся деталям. Затем реле времени РВ разрывает цепь питания маслопрокачивающего насоса и включает пусковые контакторы, которые соединяют аккумуляторную батарею с генератором, работающим в период пуска как электродвигатель. Коленчатый вал дизеля начинает вращаться. Одновременно при включении пусковых контакторов специальный электропневматический клапан открывает доступ сжатого воздуха к воздушному поршню ускорителя пуска, который помогает топливному насосу регулятора быстро поднять давление, и рейка топливных насосов устанавливается на подачу нужного количества топлива.

От насосов топливо подается к форсункам, которые рас-пыливают его по отдельным цилиндрам. Дизель начинает работать самостоятельно. При достижении в масляной системе давления 0,5-0,6 ат включается контакт реле давления масла, и кнопку «Пуск дизеля» можно отпустить.

Вот зажегся зеленый огонь светофора. Пора трогаться в путь.

Для приведения тепловоза в движение нужно ток от генератора направить в тяговые электродвигатели. Чтобы произошло образование требующихся для этой цели цепей, машинист переводит рукоятку реверсора в положение «Вперед» или «Назад». Тока еще нет, так как дизель работает на нулевой позиции контроллера.

Наступает самый ответственный момент: машинист переводит рукоятку контроллера на первую позицию. При этом срабатывает соответствующий электропневматический вентиль, и сжатый воздух при помощи поршня поворачивает реверсор в нужном направлении: контакты реверсора создают цепь обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, а также цепь питания независимых обмоток возбудителя и возбуждения главного генератора. Ток от главного генератора поступает к тяговым электродвигателям. Тепловоз приходит в движение.

Постепенно переводя рукоятку контроллера в следующие положения, машинист увеличивает скорость движения состава.

Каждому положению рукоятки контроллера соответствует вполне определенное число оборотов коленчатого вала дизеля. При неизменной скорости движения тепловоза в цилиндры двигателя поступает вполне определенное количество топлива. Но вот поезд вступил на подъем. Сопротивление его движению возросло, и обороты дизеля начинают падать. Но регулятор двигателя начеку! Центробежные грузы сходятся и передвигают золотник (который управляет перемещением рейки топливного насоса) в сторону увеличения подачи топлива. Аналогично реагирует регулятор при увеличении нагрузки на дизель из-за включения компрессора, вентилятора -Холодильника или вспомогательного генератора.

Итак, регулятор автоматически изменяет подачу топлива для обеспечения установленного контроллером числа оборотов. Подобные регуляторы установлены на многих отечественных тепловозах серий ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 и др. Практика эксплуатации показала некоторые недостатки таких регуляторов. На каждой позиции контроллера необходимо ограничивать подачу топлива для предохранения дизеля от перегрузки, поэтому при больших нагрузках со стороны генератора дизель будет уменьшать обороты. Чтобы избежать этого, регулятор должен воздействовать на главный генератор, уменьшая нагрузку до допустимой величины. Удобнее всего уменьшить напряжение магнитного поля главного генератора путем включения реостата в цепь обмотки независимого возбуждения генератора. Подобный регулятор применяется на новых отечественных тепловозах ТЭ10, а на ТЭЗ установлен узел автоматического регулирования мощности, действующий только при 16-м положении рукоятки контроллера.

На любом тепловозе имеется целый ряд других приборов, облегчающих работу машиниста. При разгоне поезда специальный автомат обеспечивает поддержание приблизительно постоянной величины тока в силовой цепи главного генератора и тяговых электродвигателей. Переключение тяговых двигателей или шунтировка их поля осуществляется другим автоматом. Специальное устройство предохраняет тяговые электродвигатели при буксовании. Автоматический регулятор ограничивает максимальное число оборотов коленчатого вала дизеля. Регулятор давления масла самостоятельно выключает двигатель при падении давления в системе смазки ниже допустимого. Термореле следит за температурой масла и воды. Машинисту остается наблюдать только за путевыми сигналами и поддерживать заданную скорость движения, перемещая рукоятку контроллера.

Автоматическая система тепловоза уже столь совершенна, что, кажется, ничего добавить или исключить из нее нельзя. Однако это мнение ошибочно. Техника непрерывно движется вперед. То, что казалось совершенным вчера, сегодня уже не соответствует последним достижениям науки.

Многочисленные контакторы несколько лет назад казались верхом достижений системы автоматики на тепловозе. Теперь ясны их недостатки. Периодически приходится проверять нажатие контактов. Если нажатие мало из-за неправильной регулировки или износа, контакторы перегреваются. При слишком большом нажатии контакты быстро изнашиваются. Поскольку переключающихся контакторов много, для поддержания их постоянно в нужном порядке требуются затраты работы и времени. Эксплуатация тепловозов удорожается. А есть ли возможность создать тепловоз без контакторов с движущимися частями? Теперь на этот вопрос можно ответить утвердительно. На помощь тепловозостроителям пришли достижения радиоэлектроники в виде полупроводниковых бесконтактных аппаратов.

На британских железных дорогах уже более двух лет эксплуатируется тепловоз Зо-Зо «Кестрел» с дизелем мощностью 4000 л. с. при 1100 об/мин и весом в рабочем состоянии 126 т (рис. 4). Максимальная скорость его движения 200км/ч. Этот локомотив является гордостью английских тепловозо-строителей. За сравнительно небольшой срок подтверждена надежность системы электроники. Электрическая передача Рис. 4. Общий вид английского тепловоза «Кестрел»: 1 - главный вентилятор; 2 - блок сопротивлений динамического тормоза; 3 - дизель; 4 - главный генератор; 5 - нагнетательный вентилятор; 6 - генератор поездного отопления; 7-стертер-генератор; 8 - тяговый электродвигатель; 9-редуктор; 10 - тормозной компрессор; /1 - эксгаустер; 12 - высоковольтная камера; 13- привод ручного тормоза,

Тепловозы (итоги и перспективы)

тепловоза имеет десятиполюсный генератор переменного тока, компактный силовой выпрямитель с кремниевыми вентилями и шесть тяговых электродвигателей, напряжение на которых регулируется при помощи тиристоров.

Все переключения на тепловозе «Кестрел» осуществляются электронными системами, изготовленными на сменных блоках с напечатанными электрическими цепями. Блоки легко вынимаются из шкафов, что позволяет быстро осматривать и заменять неисправные детали.

Тепловоз оборудован воздушной и электродинамической системами торможения. При торможении сигналы от датчика давления в тормозной магистрали и от блоков сравнения токов тяговых электродвигателей поступают в блок регулирования возбуждения главного генератора, где они сравниваются. Затем автоматически выбирается ступень реостатного торможения.

Успехи автоматики позволили осуществить управление тепловозом по радио. В последние годы сталелитейная промышленность США стала применять радио для автоматического управления локомотивом на расстоянии при условии установившейся технологии в работе тепловоза. Стандартное автоматическое оборудование позволяет выполнить десять функций машиниста, включая разгон, торможение и вспомогательные операции.

Для дистанционного управления работой локомотива применяют радиосистемы с частотной модуляцией в диапазоне метровых волн. Эта система состоит из полупроводниковых приемника и передатчика, а также источника питания.

Важным условием успешного дистанционного управления является подавление помех. Приемник должен обеспечивать уверенный прием сигналов управления даже в том случае, если в зоне нахождения тепловоза будут проходить посторонние сигналы. И, наконец, радиооборудование должно отличаться особой надежностью, что связано с требованием безопасности движения.

На рис. 5 слева стоит человек, которого теперь трудно назвать машинистом. Для обозначения его профессии больше подходит слово «оператор». В руках оператора находится портативная радиостанция с кнопочным управлением. Тепловоз с вагонами стоит. Но вот оператор нажал на кнопку «Движение вперед». 110-тонный промышленный тепловоз, повинуясь электромагнитным волнам передатчика, послушно поехал. Нажим кнопки «Тормоз» - и локомотив точно остановил вагоны под бункером для погрузки в них кокса. Нажим следующей кнопки на радиостанции - и вагоны отделились от тепловоза. Теперь локомотив может ехать за новой партией вагонов. Такие тепловозы изготавливаются фирмой «Дженерал Электрик» и успешно эксплуатируются более чем 50 промышленными предприятиями США.

Дистанционное управление применяется и для тепловозов с гидравлической передачей. В 1969 г. фирма «Хеншель» (ФРГ) изготовила тепловоз мощностью 250 л. с. для маневровых работ в меловом карьере. Локомотив используется для вождения поезда из 15 вагонов. После загрузки вагонов он вывозит их на магистральную линию, где их прицепляют к

Тепловозы (итоги и перспективы)
Рис. 5. 110-тонный промышленный тепловоз, управляемый по радио на одном из металлургических заводов США.

другому локомотиву. Все управление осуществляет один человек на расстоянии по радио.

Использование дистанционного радиоуправления позволяет обойтись вместо двух одним человеком, который к тому же, стоя в стороне на каком-либо возвышении, имеет хороший обзор места работ. Кроме того, значительно улучшаются условия труда машиниста-оператора: нет шума, вибрации, отработавших газов. Все это ведет к повышению производительности труда.

⇐ | Охлаждающие устройства | | Тепловозы (итоги и перспективы) | | Дороже или дешевле | ⇒