Опытный электропоезд постоянного тока ЭД6
15 мая 2001 г. на экспериментальное кольцо в Щербинку прибыл опытный образец пригородного электропоезда постоянного тока ЭД6-0001. Для наладки и испытаний на Демиховском машиностроительном заводе был изготовлен шестивагонный поезд, состоящий из двух головных, двух моторных и двух прицепных вагонов.
Фото: Олег Назаров, 2001 г.
Разработка электропоезда была начата в 1997 г. в соответствии с заданиями Федеральной целевой Программы "Разработка и производство пассажирского подвижного состава нового поколения на предприятиях России (1996-2005 годы)".
Для достижения основных целей:улучшения качества пассажирских перевозок, повышения безопасности движения и снижения эксплуатационных расходов в новом электропоезде сконцентрированы передовые достижения технической мысли. Несомненно, создание электропоезда ЭД6 - серьезный технологический прорыв отечественного вагоностроения.
Реализация проекта проводится в два этапа. В качестве базовой модели принят серийный пригородный электропоезд ЭД4М. На первом этапе внедряются следующие технические решения:
На втором этапе планируется начать серийный выпуск электропоезда и параллельно дорабатывать конструкцию для внедрения новых систем и оборудования:
Такой электропоезд получит обозначение ЭД6М, в настоящее время
прорабатывается его дизайн-проект и конструкторская документация.
Уже сейчас можно ознакомиться с одним из предварительных вариантов
дизайн-проекта, разработанного ПКБВ Магистраль (см. здесь)
Основным разработчиком и поставщиком комплекта электрооборудования и системы управления было выбрано РАО "Высокоскоростные магистрали" - разработчик электропоезда Сокол.
Изготовление наиболее сложного и ответственного узла - тягового преобразователя было поручено известной японской фирме Hitachi.
Кузова вагонов опытного электропоезда выполнены по чертежам ЭД4М, материал обшивы - нержавеющая сталь. Основным бичом серийных электропоездов после 20-25 лет эксплуатации является коррозия кузовов. Предполагается, что примененные материалы позволят увеличить срок эксплуатации с 28 до 40 лет.
Специально для нового электропоезда сконструированы новые моторные тележки. Разработчик проекта - ПКБВ Магистраль. Применен тяговый привод 3 класса первого рода с полым валом и опорно-рамным креплением тягового двигателя и редуктора. Диаметр бандажей обмоторенных колесных пар теперь равен диаметру немоторных осей - 950 мм. Редуктор - двухступенчатый со сварным корпусом. Система подвешивания - Флексикоил.
Источник: ДМЗ, 2002 г.
Конструкция моторной тележки рассчитана на эксплуатацию с максимальной скоростью 160 км/ч. Планируется, что такая тележка станет также базовой для электропоездов местного сообщения, изменения коснутся только передаточного числа редуктора. На ее основе в ближайшее время будет сконструирована тележка для прицепных вагонов.
Асинхронный тяговый двигатель модели ДТА 400-6 УХЛ2 с изоляцией класса H и C, остовом сварной конструкции изготовлен на предприятии "Новая Сила". Номинальная мощность - 400 кВт. Кратковременная перегрузочная способность 460 кВт (1 мин). Линейное напряжение 2200 В. Не смотря на высокую мощность масса двигателя составляет всего 998 кг, более чем в два раза меньше массы серийных коллекторных тяговых двигателей. Охлаждение двигателя - самовентиляция с забором воздуха из подоконного пространства кузова.
Двигатель оснащен датчиком числа оборотов, тремя термодатчиками фазных обмоток и двумя термодатчиками подшипниковых щитов. Информация с датчиков используется системой управления для регулирования скорости, оптимизации тепловых и предотвращения аварийных режимов работы.
Питание попарно соединенных двигателей осуществляется от двух тяговых преобразователей Hitachi, установленных на моторных вагонах. Каждый преобразователь представляет собой автономный инвертор напряжения, выполненный по трехточечной схеме с применением IGBT транзисторов. На инверторы подается напряжение тяговой сети 3000 В через входной LC-фильтр. Система охлаждения - испарительная. Такая схема уже достаточно отработана на многих электропоездах, изготовленных фирмой Hitachi для Японских ж.д.
Предполагается, что высокие показатели надежности, заложенные в конструкцию преобразователя позволят осуществлять его эксплуатацию с четырехлетним циклом обслуживания (очистка радиаторов охлаждения, визуальная проверка монтажа, проверка контактных соединений).
Защита осуществляется с помощью вакуумных быстродействующих выключателей. На опытном образце в период испытаний временно установлен БВ UR26 производства швейцарской фирмы Secheron с электромагнитным дутьем.
Электропоезд оборудован следящим рекуперативно-реостатным торможением. Система управления в каждый момент времени определяет наиболее оптимальный режим торможения для реализации заданной тормозной силы с учетом внешних факторов и плавно перераспределяет мощность между рекуперативным, реостатным и пневматическим тормозом при преимуществе рекуперативного.
Для электропоезда ЭД6 были специально сконструированы тормозные резисторы. Конструктивно они представляют собой ТЭНы, запрессованные в теплорассеивающий радиатор из нержавеющих материалов. Индуктивность таких резисторов минимальна. Конструкция - модульная, мощность на моторный вагон - 480 кВт, общий вес 300 кг. Модули резисторов, соединенные последовательно, расположены на крыше моторного вагона в два ряда по 15 м длиной.
Для питания вспомогательных цепей применен высоковольтный статический преобразователь, выполненный также с применением IGBT транзисторов производства Hitachi. Разработчик и изготовитель преобразователя - ЦНИИ Судовой электротехники (Санкт-Петербург), конверсионное предприятие, головной разработчик тяговых преобразователей электропоезда Сокол.
Конструктивно вспомогательный преобразователь состоит из четырех модулей: входной высоковольтный инвертор с трансформатором мощностью 80 кВА, инвертор напряжения для питания трехфазных цепей 380/220 В 50 Гц, преобразователь с выходным напряжением 110 В и зарядное устройство аккумуляторных батарей. Преобразователь можно комплектовать произвольным набором модулей, что делает его практически универсальным.
Один преобразователь может питать вспомогательные цепи трехвагонной секции, а в аварийном режиме по сжеме резервирования до 6 вагонов.
Для управления всеми системами электропоезда ЦНИИ СЭТ разработал двухуровневую микропроцессорную систему управления. Передача информации осуществляется с помощью волоконно-оптической шины данных. Применены межвагонные соединения новой конструкции.
В пульте машиниста установлены новые приборы безопасности КЛУБ-У, поезд оборудован системой автоведения УСАВПЭ. С помощью системы диагностики машинист или помощник могут контролировать состояние систем. Для этого в пульт встроены многофункциональные компьютерные мониторы. Контроль бдительности машиниста осуществляется с помощью системы ТСКБМ. Кабины оборудованы кондиционерами воздуха.
Для отопления салонов применена новая калориферная система, опробованная ранее на вагоне ЭД4М-003407. Из-под сидений исчезли привычные высоковольтные электрические печи - источник постоянной головной боли деповчан. Подача нагретого калориферами воздуха теперь осуществляется из-под окон. На входах в салон - тепловая завеса. Изменилась конструкция потолка.
Применены новые оконные блоки со стеклопакетами производства фирмы КМТ. На опытном электропоезде представлено несколько вариантов конструкции диванов для пассажиров. Прицепные вагоны оборудованы экологически чистыми туалетами.
В соответствии с новыми стандартами головные вагоны оборудованы специальными подъемниками для инвалидов с колясками и соответствующими туалетами.
Приемочные и сертификационные испытания были закончены в декабре 2002 г. К сожалению по ряду показателей электропоезд не соответствует требованиям. Одна из главных недоработок - моторная тележка и тягрвый привод 3 класса.
В процессе испытаний был обнаружен недопустимо высокий уровень виброускорений в элементах привода, что привело к откручиванию болтов крепления деталей привода, редуктора и тягового двигателя. После незначительной доработки экипажной части электропоезд был направлен на Свердловскую ж.д. для эксплуатационных испытаний без пассажиров.
Электропоезд ЭД6-0001 в мае-июне 2003 г. эксплуатировался на участках Нижний Тагил - Екатеринбург - Тугулым Свердловской ж.д. Потребовалась дополнительная доработка систем электрооборудования для обеспечения стабильной работы. Решались вопросы снижения уровня радиопомех. К сожалению, эти работы не были доведены до конца. Из-за вновь возникших вибраций в приводе поездки пришлось приостановить для серьезного рассмотрения проблемы.
Электропоезд был направлен на эавод. В настоящее время тележки разобраны, проводятся исследования и проработка вариантов улучшения конструкции экипажа. Продолжение эксплуатационных поездок намечается на начало 2004 г.