Статьи

Турбопоезда

«Турбопоезда
22-12-2014 1 867 0

Турбопоезда Современная научно-техническая революция, повышение темпов жизни выдвинули перед железнодорожным транспортом сложную

Турбопоезда

Современная научно-техническая революция, повышение темпов жизни выдвинули перед железнодорожным транспортом сложную технико-экономическую проблему организации высокоскоростного пассажирского движения, связанную с созданием более мощных тяговых средств, вагонов специальной конструкции, усилением верхнего строения пути и искусственных сооружений, совершенствованием средств связи и сигнализации, автоматизацией управлением движения поездов и т.д. При современном уровне транспортной техники на ближайшую перспективу считаются наиболее рентабельными железнодорожные пассажирские перевозки со скоростями 160-250 км/ч.


На неэлектрифицированных железных линиях высокоскоростное движение при помощи локомотивов (тепловозов, газотурбовозов) связано с существенными затруднениями, так как значительная часть мощности будет затрачиваться на перемещение самих локомотивов, а сосредоточение всей мощной силовой установки на одном экипаже локомотива приводит к повышенным нагрузкам от оси на рельсы, при которых практически исключена возможность осуществления высоких скоростей на существующих железнодорожных линиях без их капитальной, дорогостоящей реконструкции. Общепризнанна целесообразность при высокоскоростном движении применения моторвагонной тяги, при которой силовая установка компонуется на вагонах, а ее элементы могут быть достаточно равномерно распределены по поезду с целью реализации минимальных нагрузок от оси на рельсы.


При автономной тяге и высокоскоростном движении использование газовой турбины в качестве первичного двигателя имеет преимущество перед дизелем, заключающееся в значительно более высокой удельной мощности и меньших габаритах, что позволяет также облегчить конструкцию других элементов поезда, создать подвижной состав с приемлемыми величинами нагрузок от осей на рельсы и придать ему более обтекаемые формы с целью уменьшения величины аэродинамического сопротивления. В этих условиях вопросы тепловой экономичности силовой установки отходят на второй план, хотя следует отметить, что при высоких скоростях движения эксплуатационный к.п.д. ГТУ повышается за счет увеличения коэффициента использования мощности. 


В течение последних десяти лет в ряде стран с высокоразвитой техникой ведутся интенсивные работы по созданию высокоскоростных газотурбовозов. В 1964 году в ЦНИИ МПС был построе турбовагон на базе экипажной части и кузова моторного вагона дизель-поезда. В качестве силовой установки был использован авиационный двухвальный ГТД мощностью 350 л.с., при 24000 об/мин вала свободной газовой турбины. Передача была электрической переменного тока. Испытания турбовагона подтвердили принципиальную возможность получения удовлетворительных тяговых характеристик при применении бесколлекторных тяговых двигателей. В конце 1970 года были созданы два моторных вагона, которые могут быть использованы в шестивагонном турбопоезде. Газотурбинный двигатель такого вагона имеет мощность 900 л.с., коэффициент приспособляемости тяговой турбины равен 2,8. Применена передача переменного тока с быстроходным и высокочастотным синхронным генератором (6000 об/мин, частота тока 200 Гц), что позволило существенно сократить его габариты. Схема расположения оборудования турбовагона приведена на рис. 153, а принципиальная схема силовой установки на рис. 154. ГТД, генератор, редуктор и вспомогательное оборудование расмещены на крыше вагона, что позволило увеличить число место в маторном вагоне, упростить конструкцию системы всасывания воздуха и удаления отработанных газов, снизить уровень шумности. Вал свободной тяговой турбины двухвального ГТД через понижающий редуктор соединен с синхронным генератором трехфазного переменного тока, а вал турбокомпрессора – со вспомогательным генератором. При пуске вспомогательный генератор ВГ работает в режиме двигателя, получая питание от аккумуляторной баратеи АБ, раскручивая турбокомпрессор до 12000 об/мин, при которых ГТД переходит на режим холостого хода, а вспомогательный генератор начинает питать обмотки возбуждения главного генератора и цепи вспомогательных нужд. Высокоскоростной диапазон работы тяговых асинхронных двигателей разбит на две области: в первой – их обмотки включены по схеме «треугольник», а во второй – обмотки переключаются с «треугольника» на «звезду» с одновременным изменением числа пар полюсов.


Крышевое расположение ГТУ и передача переменного тока применены на турбовагоге ЦНИИ МПС впервые в мире. Испытания турбопоезда ЦНИИ МПС, состоящего из двух моторных вагонов, на экспериментальном кольце выявили его удовлетворительную работоспособность и продолжаются с целью отработки схем и конструкций, необходимой для перехода к промышленному выпуску турбопоездов.v В США два опытных трехвальных турбопоезда ДОТ-ТМТ-3Д с двямя моторными вагонами были построены в 1967 году. Силовая установка каждого моторного вагона состоит из трех авиационных ГТД мощностью по 455 л.с., расположенных под рамами вагонов. Передача – механическая. Турбопоезд имеет один ГТД для вспомогательных нужд. Вагоны обтекаемой формы, выполнены из алюминия, с кузовом шпангоутной несущей конструкции. Моторные вагоны опираются на одну двухосную ведущую тележку и одну одноосную, которая расположена между моторным и прицепным вагонами. Нагрузка от оси на рельс 16-18 т.с. Вагоны имеют систему маятникового подвешивания, которая обеспечивается наклон кузова внутрь на угол до 3 градусов при прохождении кривых. При испытании такого турбопоезда была достигнута максимальная скорость 257 км/ч. Эти турбопоезда находятся в регулярной эксплуатации на линии Нью-Йорк – Бостон – Провиленс (890 км).


В Канаде с 1968 года находятся в регулярной эксплуатации пять семивагонных турбопоезов ТМТ-7Д на линии Монреаль – Торонто. Моторных вагонов – два. Силовая установка каждого моторного вагона состоит из двух двухвальных двигателей мощностью по 400 л.с. Передача – механическая. Силовая установка с вспомогательным оборудованием расположена в специальном отсеке моторного вагона над ведущей двухосной тележкой. Для питания вспомогательных систем поезда имеется один ГТД, работающий на электрический генератор переменного тока. В эксплуатации расчетная скорость, равная 200 км/ч, не могла быть реализована по состоянию пути и устройств СЦБ. Величина реализованной средней скорости движения составила 137 км/ч, а максимальная – 153 км/ч.


Опытный эксплуатации турбопоездов в США и Канаде показал, что экономически они оправдываются при реализации высоких скоростей движения; при низких скоростях газотурбинная тяга неэкономична.





 Схема расположения оборудования турбовагона ЦНИИ МПС:


1. Газотурбинный двигатель                        5. Тяговые асинхронные электродвигатели
2. Редуктор                                                       6. Осевые редукторы
3. Генератор переменного тока                    7. Топливный бак
4. Тормозные сопротивления                       8. Пульт управления

Вас заинтересуют так же следующие новости

Больше интересного

Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
ИЛИ ЧЕРЕЗ СОЦ. СЕТЬ