Высоковольтное оборудование спроектировано для работы под контактной сетью переменного тока 25 кВ, 50 Гн и постоянного тока напряжением 3 кВ. Обе системы напряжений электрически полностью независимы друг от друга, их оборудование установлено на четырех нагонах двухсистемного 10-вагонного поезда. Для системы переменного тока предусмотрены два токоприемника, каждый из которых установлен на вагоне с трансформатором. Они связаны между собой крышевым кабелем. В обычном режиме движение осуществляется только с одним поднятым токоприемником. Крышевой кабель разветвляется за главным вакуумным выключателем. Для системы постоянного тока необходимы четыре токоприемника. Два из них размешены на вагонах DRТ (дроссельных). В обычном режиме движения подняты два токоприемника. Электроснабжение двух частей поезда осуществляется раздельно, т.е. между силовым оборудованием вагонов DRT отсутствует высоковольтный крышевой кабель, передающий мощность. При управлении высоковольтным оборудованием особое внимание уделяется требованию резервирования. Поскольку в системе переменного тока обе части поезда электрически связаны между собой, в случае серьезного отказа или пожара гарантировано сохранение способности электропоезда к движению, так как электрическая цепь поврежденной части поезда отсоединяется посредством крышевого разъединителя. В системе постоянного тока при отказе одного токоприемника можно использовать второй, установленный на том же вагоне. Особо значительным нагрузкам высоковольтное оборудование подвергается при низких температурах. Для того чтобы гарантировать сохранение его работоспособности п прочности при температуре —50 °С, материалы ряда компонентой заменили на материалы, соответствующие данным условиям.
Под контактной сетью переменного тока на поезде используются токоприемники типа SSS400+, принадлежащие к хорошо зарекомендовавшему себя семейству токоприемников компаний Siemens/Schunk, которые можно использовать при скорости движения до 400 км/ч и выше. Именно к токоприемникам при высокоскоростном движении предъявляются особо высокие требования в отношении динамических и аэродинамических свойств. Длина полоза адаптирована к российским условиям и составляет 1950 мм. Токоприемник может использоваться при движении в обоих направлениях. Для работы на постоянном токе применяется токоприемник SSS87 с контактными вставками для постоянного тока. Этот токоприемник уже многие годы успешно используется на высокоскоростном поезде ICEТ (BR411/415). Длина полоза этого токоприемника составляет 2000 мм.
Для работы в системе переменного тока используется разработанный компанией Secheron вакуумный главный выключатель, имеющий обозначение MACS. Этот выключатель приводится в действие не с помощью сжатого воздуха, а имеет собственный электрический привод. MACS является усовершенствованной модификацией успешно используемого на протяжении многих лет главного выключателя BVAC. Максимальная отключающая способность составляет 18 кА. В связи с необходимостью использования при температуре до —50 °С в главный выключатель интегрирован обогрев. Главный выключатель образует единый блок с заземляющим разъединителем высоковольтной цепи. В системе 3 кВ сети постоянного тока используется главный выключатель UR26, также выпускаемый компанией Secheron.
Для работы в сети 25 кВ, 50 Гц поезд «Сапсан» имеет в распоряжении два главных трансформатора, установленных в подкузовном пространстве нагонов. Трансформатор мощностью 5460 кВ А рассчитан на эксплуатацию поезда с максимальной скоростью 300 км/ч. На его вторичной стороне имеются четыре тяговые обмотки напряжением по 1550 В мощностью 1300 кВ А п одна обмотка отопления напряжением 2990 В мощностью 260 кВ А.
Охлаждающая установка и трансформатор жестко закреплены вместе в общей несущей раме, которая упруго подвешивается к кузову. Установка состоит из радиатора, грязеотделительной решетки и двух вентиляторов с электроприводом, регулируемым переключением полюсов. Использованием этою принципа регулирования, а также подключением н отключением отдельных вентиляторов поддерживается низкий уровень шума и обеспечивается возможность регулирования уровня охлаждения в зимний период в зависимости от потребности. В качестве охлаждающей жидкости используется минеральное масло, обладающее высокой вязкостью при температуре —50 °С.
Тяговые компоненты поезда «Сапсан» распределены по всем десяти вагонам поезда. В обеих половинах поезда находятся автономно функционирующие тяговые установки, каждая из которых состоит из двух идентичных тяговых блока. В каждый тяговый блок входят один тяговый преобразователь, включая блок управления приводом (БУП), четыре параллельно подключенных тяговых двигателя, один блок тормозных резисторов, а также ввод для подключения преобразователей собственных нужд (ПСН) к промежуточному звену тягового преобразователя. В случае выхода из строя одного из тяговых блоков его отключают, что не оказывает влияния на работу оставшегося оборудования. Поезд может продолжать движение, используя 75 % установленной тяговой п электрической тормозной мощности. Благодаря равномерному распределению тяговых блоков но всему подкузовному пространству поезда достигается равномерное распределение весовых нагрузок по его длине п обеспечивается оптимальное использование коэффициента сцепления. Связанное с этим уменьшение нагрузки от колесных пар на путь способствует снижению затрат на техническое обслуживание ходовой части подвижною состава и текущее содержание пути. Тяговая мощность на ободе составляет 8000 кВт.
Съем соответствующей мощности с контактной сети постоянного тока при напряжении 3 кВ и максимальной скорости движения 250 км/ч предъявляет повышенные требования к токоприемникам. Электропоезд «Сапсан» имеет реостатный тормоз с суммарной мощностью на ободе 3600 кВт, необходимой только тогда, когда невозможно использование электродинамического тормоза, т. е. сеть на короткий или длительный промежуток времени не допускает либо ограничивает рекуперацию.
Электропоезд содержит в обшей сложности 16 узлов привода, каждый из которых состоит из тягового двигателя, зубчатой муфты и редуктора. На каждую колесную пару моторной тележки приходится по одному тяговому двигателю. Последние закреплены на поперечных балках моторных тележек, причем оси двигателей расположены параллельно осям колесных пар. Конструкция рамы тележки позволяет уменьшить неподрессоренную массу, повысить плавность хода, снизить нагрузки на верхнее строение пути. Тяговый двигатель выполнен в виде четырехполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. На вал ротора насажен пакет сердечника с роторными стержнями, которые соединены короткозамыкаюшими кольцами. Расчетная мощность тягового двигателя 510 кВт. Оба двигателя, установленные в тележке, с помощью общего вентилятора снабжаются необходимым объемом охлаждающего воздуха. Вентилятор соответствующего размера размешен в защитном поддоне подкузовного пространства и из этого же поддона забирает воздух, который проходит через вентилятор, направляется по встроенным в днище вагона каналам и поступает к тележке. Возникающие в процессе движения относительные смешения нала тягового двигателя и редуктора компенсируются зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями. С учетом максимально допустимого числа оборотов тягового двигателя для достижения максимальной скорости в 300 км/ч передаточное число редуктора выбрано равным 3,033.
Система электронного управления является «мозгом» поезда. Она централизованно управляет важнейшими процессами в поезде, выполняет задачи контроля и диагностики. Наряду с электронным управлением существуют многочисленные, жестко заданные сигналы и цепи обеспечения безопасности, которые в критических ситуациях дают возможность продолжения работы жизненно необходимых систем или вызывают срабатывание тормозной системы. Основой системы электронного управления поездом является сеть поездной связи TCN (Train Communication Network). Она представляет собой стандартную двухступенчатую коммуникационную сеть иерархической структуры. Данная сеть состоит из поездной шины WTB(Wired Train Bus) и многофункциональной вагонной шины MVB(Multifunction Vehicle Bus).
В обеих системах используется последовательная шина передачи данных. Шипы исполнены в виде экранированной крученой пары, которая дли MVBв целях резервирования дублирована (2x2 линии в одном кабеле MVB). В связи с необходимостью резервирования и обеспечения пожарной безопасности кабели обеих информационных шин проходят раздельно через весь поезд. Поездная шипа WTB соединяет между собой отдельные блоки многофункциональной вагонной шины (тяговые блоки). Она обеспечивает обмен данными между ведущим и ведомым блоками, а также независимую снизь между блоками MVB.
Внутри блока MVB данные с соответствующего центрального блока управления Masterв головном вагоне передаются через отдельно смонтированную резервную многофункциональную шину на подсистемы отдельных вагонов соответствующего тягового блока (вагоны головной, трансформаторный, преобразовательный и промежуточный в системе управления рассматриваются как блоки шипы MVB). К MVB подключены все электронные приборы вагона. Все компоненты, имеющие интерфейс MVB. через эту шипу напрямую связываются с другими системами поезда. Приборы, у которых отсутствует интерфейс MVB. подключаются к шине с помощью специальных узлов KLIP. Тем самым становится возможной передача через шину цифровых и аналоговых сигналов.
С помощью аббревиатуры SIBAS (система автоматизации железнодорожного движения компании Siemens) обозначаются приборы управления этой компании, предназначенные для использования на железнодорожном транспорте и подключаемые к MVB. Приборы управления SIBAS образуют модульную систему, которая скомпонована из различных узлов с учетом конкретных потребностей применения. Все сложные электронные приборы осуществляют самодиагностику, результаты которой посредством MVB они передают в центральную систему диагностики поезда. Кроме того, у обслуживающего персонала есть возможность с помощью последовательного интерфейса считывать подробные результаты диагностики непосредственно на самом приборе. Центральные диагностические данные в зависимости от вида информации отображаются на дисплее машиниста или начальника поезда.
Пульт управления машиниста отличается высокой степенью эргономичности расположения органов управления и приборов контроля. Данные, имеющие отношение к техническому обслуживанию поезда, еще во время движения передаются посредством связи GSM (глобальная система железнодорожной мобильной связи) обслуживающему техническому персоналу, с тем чтобы но прибытии поезда можно было сразу предпринять меры но устранению неисправности либо замене неисправного элемента.
Продолжение следует…
Поддержите канал-поставьте лайк.