ВНЕДРЕНИЕ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ПРИВОДА НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ОАО «РЖД»

Российские железные дороги справляются с перевозками, которые на 80-85 % осуществляются электровозами. Однако электровозный парк нуждается в обновлении. Примерно у 70 % серийных электровозов выработан плановый ресурс. Локомотивным службам дорог и ремонтным заводам трудноподдерживать парк в работоспособномсостоянии: увеличиваются простои наплановые и неплановые ремонты, нарастает доля отказов локомотивов в общем балансе отказов ОАО «РЖД» [1].

Основные серии пассажирских электровозов – ВЛ60 и ЧС-4 - разработаны более 40 лет назад. В то время по тяговым параметрам и эксплуатационной надежности они были более чем современны, несмотря на непростые условия работы на сети дорог. Тяговые двигатели постоянного тока разработки Новочеркасского электровозостроительного завода (НЭВЗ) среди своих прямых конкурентов отечественного и зарубежного производства промышленного назначения выделялись высокими показателями и надежностью [2].

Рисунок 1.Электровоз ВЛ60

В европейских странах работы по асинхронному приводу были начаты в конце семидесятых, и к 1980 г. была изготовлена партия электровозов серии Е120, пригодных для эксплуатации.

Рисунок 2.Тяговый привод электровоза Е 120

В 1995 г. в России было решено вернуться к асинхронному приводу, и на заводе НЭВЗ изготовлен пассажирский электровоз ЭП10 с преобразователем, созданным фирмой Бомбардье. Обкатка на экспериментальном полигоне ВНИИЖТ показала соответствие его тяговых характеристик техническим требованиям. Но последующие испытания в условиях реальной поездной работы вскрыли ряд дефектов. Вскоре было решено изготавливать электровозы ЭП20, подобные ЭП10, но с устранением отмеченных неполадок. Для компании ОАО «РЖД» первостепенной задачей является эксплуатация электровозов с асинхронным приводом для кардинального улучшения эксплуатационных показателей при возрастании пассажиропотока.

В дополнении вышеизложенных соображений, дана оценка технологическим преимуществам при изготовлении электровозов с асинхронным приводом [3].

Впоследствии за счет усовершенствования поездной работы участковая скорость сравняется с расчетной. Можно с уверенностью сказать, что для перспективного электровоза участковая скорость составит 75 км/ч, что существенно выше реализуемых сейчас.

Рисунок 3.Электровоз ЭП10

Повышение участковой скорости движения пассажирских поездов на 1 км/ч приносит компании дополнительную прибыль 200 млн. рублей. Помимо того, возрастание максимальных скоростей движения пассажирских поездов увеличит среднесуточный пробег электровоза, а также даст возможность массового возрастания скорости пассажирского движения при совмещении его с грузовыми перевозками. Важно, что увеличение скорости доставки пассажиров – это потребность рынка в перевозках и возможность уменьшения парка вагонов или замены их современными двухэтажными. Следует заметить, что Китайские железнодорожники  в процессе эксплуатации электровоза ВЛ60 пришли к показателям электровоза с асинхронным приводом, совпадающим по техническим характеристикам с российским аналогом.

Вследствие чего, эффективность предлагаемой разработки на этапе производства: применение более современной технологии приводит к уменьшению себестоимости. На первоначальных этапах исследования процент стоимости преобразователей в ценообразовании электровоза был весьма существенным, однако быстрая модернизация в области микропроцессорной техники, и ситуация существенно меняется. Быстро уменьшается число высоковольтных аппаратов за счет увеличения предельных токов и напряжений. Аппараты серии IGBT с напряжением 6,5 кВ повсеместно применяются на электровозах новейших разработок. Важно и то, что в таких преобразователях  модули взаимозаменяемы, их 3 на каждый тяговый двигатель. Модули собираются производить на специализированных заводах и фабриках большими партиями и доставлять на предприятия-изготовители. Возможности улучшения силовых аппаратов еще не полностью реализованы. Например, нанотехнологии могут упростить их и уменьшить потери. Модернизирующаяся микроэлектроника, дает возможность увеличить надежность систем управления режимами работы электровоза и дальше существенно повысить возможности диагностирования узлов и деталей [4].

Выгода в сфере эксплуатации.

Увеличение максимальной скорости и скорости доставки пассажиров позволит существенно уменьшить количество электровозов и вагонов за счет более интенсивной их эксплуатации. Уменьшение финансовой составляющей и времени на ремонтные простои путем модернизации электрической части электровозов с увеличением их надежности.

Минимизация удельного расхода энергоресурсов до 25 % и увеличение безопасности перевозок за счет высокой эффективности рекуперативного тормоза; уменьшение износа фрикционных колодок. Увеличение скорости движения пассажирских поездов при совмещенной работе с грузовыми поездами. Эффективность рекуперативного тормоза обеспечивается отсутствием переключения в высоковольтной цепи и сводится только к изменению алгоритма управления машинистом, именно поэтому торможение производится не только на редких крутых спусках, но и на частых режимах служебного и регулировочного торможения. Вышеизложенное позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы ОАО «РЖД» и уменьшить себестоимость перевозок [5].

Выгода в сфере производства.

Максимальная унификация электрических аппаратов электровозов за счет монтажа из однотипных модулей. Быстрая и качественная постройка электровозов за счет применения готового набора деталей и узлов [6].

Увеличение надежности электровозов за счет производства составляющих узлов на специально оборудованных предприятиях. Озвученное даст возможность уменьшить стоимость электровоза при увеличении его эксплуатационных характеристик. Благодаря тому, что структура электровоза с асинхронным тяговым приводом, высокой степени унификации и узловой сборке его себестоимость в будущем должна быть существенно меньше себестоимости электровоза с тяговым приводом постоянного тока [7].

Систематизируя итоговую эффективность, можно с уверенностью говорить о положительном влиянии перевозок в структуре РЖД на уменьшение процента транспортных затрат в цене выпускаемой продукции, а с учетом сохранения окружающей среды и пониженных удельных затрат энергии на перевозки значимая роль РЖД в областитранспортных услуг на экономические показатели России неоспорима. Уменьшение удельных затрат энергии в 5-7 раз весьма существенно в условиях повсеместного сокращения расходов. Высокая эффективность пассажирского электровоза с асинхронным приводом объяснима. Для диверсификации производства надо, в части выпуска преобразователей, привлечь одну из европейских электровозостроительных фирм [7].

Список литературы:

1. Взгляд в будущее. Гудок. - 1 октября 2008.
2. Канетти Ф. Мы демонстрируем не только желание, но и возможности РЖД Партнер.- 2007. - № 3.
3. Корякин А. В. Обеспечить надежность парка локомотивов Локомотив. - 2007. - № 8.
4. Курбасов А.С. Возможности улучшения базовых показателей перевозок Российских железных дорог Транспорт РФ. - 2006. - № 4.
5. Курбасов А.С., Шабалин Н.Г. Приполярная железнодорожная
6. Локомотивы семейства Прима компании Альстом ЖДМ. - 2008. -№ 5.
7. Мугинштеин Л.А., Лисицин А.Л. Нестационарные режимы тяги. -Москва, 1996.