СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОВОЗЫ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

Турсунов Хуршид Махмуджанович

Аспирант ПГУПС, г. Санкт-Петербург

E-mail:

Железнодорожный транспорт надежно обеспечивает важнейшие транспортно-экономические связи в Узбекистане с ее промышленностью, большими запасами полезных ископаемых и т. д. На долю железнодорожного транспорта приходится почти три четверти внутреннего грузооборота страны и около половины общего объема пассажирских перевозок. Такая ведущая роль железных дорог сохранится и на перспективу, несмотря на опережающее развитие других видов транспорта, особенно воздушного и автомобильного. Поэтому неуклонно должна развиваться материально-техническая база железнодорожного транспорта.

В настоящее время железнодорожная сеть Узбекистана – это Государственно-акционерная железнодорожная компания (ГАЖК) «Узбекистон темир йуллари» («Железные дороги Узбекистана» или «Узбекские железные дороги») образованная 7 ноября 1994 года на базе бывшей Среднеазиатской железной дороги, расположенной на территории Республики Узбекистан. Общая развернутая длина главных путей железных дорог Узбекистана на сегодняшний день составляют 3645 км. Из них электрифицировано 674,3 км или около 20 % дороги на переменном токе с напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц. До последних лет на этих участках эксплуатировались электровозы ВЛ-60 и ВЛ-80. В настоящее время эти электровозы выработали свой ресурс. Для их замены были закуплены грузопассажирские электровозы серии «O’zbekiston» и пассажирские, серии «O’Z-Y» в количестве 12 и 15 единиц соответственно, произведенные на Чжучжоуской электровозостроительной компании (ЧЭК) КНР.

Основные характеристики. Новые электровозы будут эксплуатироваться для тяги грузовых и пассажирских поездов на магистрали ГАЖК «Узбекские железные дороги». На локомотивах применены приводы переменного тока, обеспечивающие стабилизацию мощности и скорости. На электровозах возможно рекуперативное торможение при скорости более 5 км/ч. Основные параметры, а также параметры тяговых и тормозных характеристик приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики электровозов

Внешний вид и механическая часть. Кузова электровозов и механическая часть проектировались и изготавливались инженерами ЧЭК. Внешние виды электровозов представлены на рис. 1.

Рисунок 1. Внешний вид электровозов:

а) серии «O’zbekiston»; б) серии «O’Z-Y»

а)                                                             б)

Основные особенности механической части состоят в том, что у электровоза серии «O’zbekiston» имеется три двухосные тележки, которые соединены между собой наклонными тягами для улучшения прохождения кривых, подвешивание двигателей моторно-осевое. А у электровоза серии «O’Z-Y» имеются две трехосные тележки, подвешивание двигателей опорно-рамное. За счет опорно-рамного подвешивания тяговых двигателей, максимальная скорость данного электровоза повышена до 160 км/ч. Еще одной из особенностей является то, что на электровозах большинство оборудования находится под электровозами, а конструкция кузова имеет обтекаемую форму, что уменьшает сопротивление движению поезда. Оборудование на электровозе расположено так, чтобы проход внутри электровоза осуществлялся по центру.

Электрическая часть. Электрическая часть электровоза выполнена полностью на элементной базе немецкой компании «Siemens». Основной особенностью является использование способа электропривода типа переменно-постоянно-переменный и трехфазных асинхронных двигателей.

Асинхронные тяговые электродвигатели (АТД) получают питание от вторичных обмоток трансформатора через четырехквадрантные (4q-S) преобразователи, которые обеспечивают регулирование напряжения, частоты на тяговых электродвигателях (ТЭД) и коэффициента мощности [1]. Принцип работы 4q-S преобразователя проще рассмотреть на примере режима рекуперации, когда происходит однофазное инвертирование [2, 3]. Системой управления, которая осуществляет регулирование этих параметров, является SIBAS 32 [4].

В отличие от электровозов серии «O’zbekiston», тяговые преобразователи  электровозов серии «O’Z-Y» оснащены IGBT транзисторами, вместо GTO тиристоров.

До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.

Тиристор является полууправляемым прибором: для его включения достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, но для выключения необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо снизить коммутируемый ток до нуля. Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая неэнергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота.

Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.

Для асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позволяют работать на низких скоростях без датчика обратной связи.

Новые электровозы («O’zbekiston» и «O’Z-Y») отличаются от старых (ВЛ-60 и ВЛ-80) тем, что на них использованы АТД и 4q-S преобразователи. Электронные аппараты электровоза обслуживаются филиалом компании «Siemens», находящимся в городе Ташкенте. Эти электровозы стали результатом совместной работы китайских, российских и узбекских инженеров, а также инженеров компании «Siemens». За весь не большой период эксплуатации серьезных неисправностей не было, но выявлены неисправности отдельных электрических цепей управления, которые были устранены совместно с сотрудниками ЧЭК и ремонтными бригадами локомотивного депо «Узбекистан» (ТЧ-1).

Так как, электровозы зарекомендовали себя с положительной стороны, ГАЖК «Узбекские железные дороги» в ближайшее время планирует пополнить парк локомотивов такими электровозами.

Обновление локомотивного парка и улучшение обслуживания локомотивов позволили значительно увеличить скорости движения и вес поездов, перейти на безостановочное движение по участкам большой протяженности, повысить безопасность движения, увеличить пропускную и провозную способность дорог и значительно увеличить объем работы транспорта.

Список литературы:

1.            Системы управления электрическим подвижным составом: учеб. для вузов ж. –д. трансп. / А. В. Плакс. – М: Маршрут, 2005. – 357 с.

2.            4q-S – четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока / В. В. Литовченко // Известия вузов. Электромеханика. – 2000. – №3. – С. 64-73.

3.            Kehrmann H., Lienau W. und Nill R.: Vierquadrantsteller – eine netzfreundlieche Einspeisung fϋr Triebfahrzeuge mit Drehstromantrieb. Elektrische Bahnen 45 (1974), H.6, S. 135-142.

4.            SIBAS 32. The control system for all rail vehicles. [электронный ресурс] – Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.siemens.pl/upload/images/TS-Sibas%2032.pdf (дата обращения: 19.09.2011).