В общем виде требования, предъявляемые к локомотивам, можно сформулировать так: современный локомотив должен развивать возможно большую силу тяги (мощность) при минимальных затратах на его производство и эксплуатацию. Развитие локомотивостроения должно развиваться в следующих направлениях:
— повышение секционной мощности;
— увеличение удельной мощности;
— повышение надежности с целью увеличения межремонтных пробегов;
— повышение к.п.д.;
— расширение пределов унификации и типизации применяемых узлов и деталей;
— улучшение конструкции с целью снижения себестоимости постройки и ремонта;
— увеличение степени автоматизации работы отдельных агрегатов и локомотива в целом;
— улучшение тяговых свойств;
— применение передачи переменного тока;
— повышение нагрузок от колесной пары на рельс;
— снижение динамического воздействия на путь;
— повышение безопасности движения;
— увеличение конструкционной скорости;
— улучшение условий труда локомотивных бригад.
В процессе конструирования должны быть учтены ряд ограничений и реально существующие условия эксплуатации. Наиболее существенным ограничением при создании ТПС является необходимость вписать его внешние очертания в габарит подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Наружные размеры ТПС должны соответствовать требованиям ГОСТ.
Конструкция ходовой части должна обеспечивать безопасность движения во всем диапазоне допустимых скоростей, как на прямых, так и на кривых участках пути, в том числе малого радиуса. Климатические факторы, которые могут воздействовать на ТПС, определены ГОСТом.
Категории размещения оборудования, устанавливаемого вне кузова, — I, устанавливаемого в кузове и кабине, — II. Оборудование, устанавливаемое в кузове и кабине, должно быть пригодно к эксплуатации при температурах окружающей среды от +40 до — 60 °С.
Все элементы конструкции, оборудование, элементы монтажа проектируются таким образом, чтобы они безотказно функционировали в условиях больших динамических воздействий, которые возникают при прохождении колес по стыкам рельс и неровностям пути, при сцеплении локомотива с составом и из-за вибрации. Конкретные значения механических факторов, которые должны быть учтены при расчете и конструировании узлов и деталей оборудования, оговорены ГОСТ 17516-72.
Допустимые пределы изменения напряжения у токоприемника элек-троподвижного состава определены ГОСТ 6962-75 «Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений».
Все оборудование электровоза и электропоезда должно надежно работать без ограничений по времени при изменении напряжения токоприемника в пределах, указанных в таблице 1. Максимальное и минимальное значения напряжения определяют границы колебаний во всех режимах работы электроподвижного состава, кроме коммутационных.
На участках магистральных железных дорог, электрифицированных на постоянном токе, на которых применяется рекуперативное торможение, максимальное напряжение на токоприемнике электроподвижного состава может достигать 4000 В.
Электровозы и электропоезда являются энергоемкими потребителями электрической энергии, поэтому при выборе системы преобразования электрической энергии в механическую, силовой схемы, системы вспомогательных машин необходимо выбирать варианты, обеспечивающие максимально возможные к.п.д., коэффициент мощности и минимальное искажение напряжения в системе электроснабжения.
Значения напряжения на токоприемнике
|
Электроподвижной состав |
Напряжение, В |
|
|
номинальное |
рабочее |
|
|
Магистральных железных дорог: переменного тока постоянного тока |
25000 3000 |
29000-19000 3850-2200 |
|
Промышленного транспорта: переменного тока постоянного тока |
10000 1500 |
11500-7500 1950-1100 |
При создании системы управления следует максимально автоматизировать процесс управления тяговым подвижным составом, стремясь оптимизировать режимы ведения поезда по заданному параметру (максимальному использованию коэффициента сцепления, минимальному расходу топлива, соблюдению графика движения и т. д.), и облегчить условия работы локомотивной бригады.
Одновременно схема локомотива должна быть приемлема для работы по системе многих единиц как двух локомотивов, так и локомотива (многосекционного) и секции. Это позволяет меньшими ступенями повышать мощность тяговой единицы в поезде, а, следовательно, и массу поезда без увеличения числа локомотивных бригад и более рационально использовать подвижной состав.
Большой опыт эксплуатации транспортной техники в районах холодного климата показывает, что главным требованием в данном случае является повышение надежности. Это объясняется тем, что устранять неисправности в таких условиях значительно труднее, а также тем, что при низких температурах отказы механического оборудования внезапны и более опасны.
В кузове локомотива выделяется большое количество теплоты. При конструировании приходится принимать меры, чтобы интенсивность вентиляции кузова обеспечивала превышение температуры в кузове по сравнению с температурой вне кузова не более чем на 15 °С. Такое требование необходимо, чтобы создать условия локомотивной бригаде для контроля и обслуживания оборудования в пути следования. Одновременно система вентиляции должна включать устройства очистки охлаждающего воздуха от воды, снега, пыли и т. д.
Важно, чтобы силовая схема и схема управления ТПС обеспечивали повышенную живучесть тягового подвижного состава, т. е. имелась возможность оперативно отключать поврежденное в пути следования оборудование, собирать временные аварийные схемы и обеспечить с соответствующим изменением силы тяги самостоятельное движение поезда до места ремонта или остановочного пункта.
Для облегчения ремонта электрическое и пневматическое оборудование собирают во взаимозаменяемые блоки, сборка и испытание которых может осуществляться вне ТПС. ГОСТ предусматривает, что конструкция ТПС должна обеспечивать безопасность локомотивных бригад и пассажиров, защиту от воздействия возникающих вредных и опасных производственных факторов: низких (высоких) температур, шума, вибрации, электромагнитных полей и др. Кроме того, компоновка ТПС должна обеспечивать удобный и безопасный доступ к узлам и агрегатам при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.
Для обеспечения безопасности на локомотиве должен устанавливаться комплект специальных систем: автоматическая локомотивная сигнализация с автостопом и устройством контроля бдительности машиниста, радиостанция двусторонней связи, звуковые и световые сигналы, прожекторы, автоматический и ручной тормоза. Современный тяговый подвижной состав должен быть оборудован пневматическим, электрическим и ручным механическим тормозами. При торможении пневматическим тормозом на горизонтальном прямолинейном участке пути со скорости ПО км/ч тормозной путь одиночно следующего локомотива не должен превышать 1100 м. Ручной тормоз должен обеспечивать удержание одиночного локомотива на спуске с уклоном 30 °/00 при усилии на рукоятке не более 343 Н и коэффициенте трения между колесом и рельсом не менее 0,25. Действия пневматического и электрического тормозов должны быть автоматически скоординированы для исключения заклинивания колесных пар.
Требования к надежности тягового подвижного состава определяются на стадии разработки проекта следующими показателями:
— наработка до отказа первого рода, при котором необходим вызов вспомогательного локомотива;
— наработка до отказа второго рода, при котором нет необходимости вызова вспомогательного локомотива;
— срок службы до списания.
Надежность зависит не только от особенностей конструкции ТПС
и качества его изготовления, но и от периодичности проведения ремонтов. Поэтому одновременно с конкретными показателями надежности устанавливают периодичность технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов как локомотива в целом, так и его наиболее важных узлов.
⇐Виды ТПС, эксплуатируемые на железных дорогах России; их сравнительные технические и экономические характеристики | Конструкция тягового подвижного состава | Рама и кузов. Назначение, классификация и условия работы⇒