Трамвай - вид городского (в редких случаях пригородного) пассажирского (в некоторых случаях грузового) транспорта с максимальной допустимой нагрузкой на линию до 30.000 пассажиров в час, в котором вагон (состав из вагонов) приводится в движение по рельсам за счет электрической энергии.
В настоящий момент зачастую к современным трамваям применяется так же термин легкорельсовый транспорт (ЛРТ) . Трамваи возникли в конце XIX века. После расцвета, эпоха которого пришлась на период между мировыми войнами, начался упадок трамваев, однако с конца XX века наблюдается значительный рост популярности трамвая. Воронежский трамвай был торжественно открыт 16 мая 1926 года - об этом событии можно подробно прочитать в разделе История, классический трамвай был закрыт 15 апреля 2009 года.Генеральный план города предполагает восстановление трамвайного движения по всем существовавшим до последнего времени направлениям.
Устройство трамвая
Современные трамваи сильно отличаются от своих предшественников по конструкции, однако основные принципы устройства трамвая, порождающие его преимущества перед другими видами транспорта, остались неизменными. Электросхема вагона устроена приблизительно так: токосъёмник (пантограф, бугель, или штанга) - система управления тяговым двигателем - тяговые двигатели (ТЭД) - рельсы.
Система управления тяговым двигателем предназначена для изменения силы тока проходящего через ТЭД - то есть для изменения скорости. На старых вагонах применялась непосредственная система управления: в кабине находился контроллер машиниста - круглая тумба с ручкой наверху. При повороте ручки (было несколько фиксированных положений) на тяговый двигатель подавалась определённая доля силы тока из сети. При этом остальная часть превращалась в тепло. Сейчас таких вагонов не осталось. С 60-х годов начала применяться так называемая реостатно-контакторная система управления (РКСУ). Контроллер разделился на два блока и стал более сложным. Появилась возможность параллельного и последовательного включения тяговых двигателей (в итоге вагон развивает разную скорость), и промежуточные реостатные позиции - таким образом, процесс разгона стал значительно плавнее. Появилась возможность сцеплять вагоны по системе многих единиц - когда управление всеми двигателями и электрическими цепями вагонов осуществляется с одного поста машиниста. С 1970-х и по настоящее время во всём мире внедряются импульсные системы регулирования, выполненные на полупроводниковой элементной базе. На двигатель подаются с частотой несколько десятков раз в секунду импульсы тока. Это позволяет достичь очень высокой плавности хода и высокой экономии электроэнергии. Современные трамваи, оборудованные тиристорно-импульсной системой управления (такие как воронежский КТМ-5РМ или бывшие до 2003 года в Воронеже Татры-Т6В5), дополнительно экономят до 30% электроэнергии за счет ТИСУ.
Принципы торможения трамвая похожи на аналогичные в железнодорожном транспорте. На старых трамваях тормоза были пневматическими. Компрессор вырабатывал сжатый воздух, и с помощью специальной системы приспособлений его энергия прижимала тормозные колодки к колёсам - так же как на железной дороге. Сейчас пневмотормоза используются только на вагонах Петербургского трамвайно-механического завода (ПТМЗ). С 1960-х годов на трамваях применяется в основном электродинамическое торможение. Тяговые двигатели при торможении вырабатывают ток, который на реостатах (много последовательно соединённых резисторов) превращается в тепловую энергию. Для торможения на низких скоростях, когда электроторможение неэффективно (при полной остановке вагона) применяются колодочные тормоза, действующие на колёса.
Низковольтовые цепи (для освещения, сигнализации и всего такого) питаются от электромашинных преобразователей (или мотор-генераторов - того самого, что постоянно гудит на вагонах Татра-Т3 и КТМ-5) или от бесшумных полупроводниковых преобразователей (КТМ-8, Татра-Т6В5, КТМ-19 и так далее).
Управление трамваем
Примерно процесс управления выглядит так: водитель поднимает пантограф (дугу) и включает вагон, постепенно поворачивая ручку контроллера (на вагонах КТМ), или нажимает педаль (на Татрах), автоматически собирается схема на ход, на тяговые двигатели поступает всё больший и больший ток, и вагон ускоряется. По достижении требуемой скорости водитель устанавливает ручку контроллера в нулевое положение, ток выключается, и вагон движется по инерции. Причём в отличие от безрельсового транспорта, так двигаться он может довольно долго (это экономит огромное количество энергии). Для торможения контроллер устанавливается на тормозную позицию, собирается схема на торможение, ТЭДы соединяются с реостатами, и вагон начинает тормозится. При достижении скорости около 3-5 км/ч автоматически включаются механические тормоза.
В ключевых точках трамвайной сети - как правило, в районе оборотных колец или развилок - имеются диспетчерские пункты, контролирующие работу трамвайных вагонов и соответствие ее заранее составленному расписанию. За опоздания и обгоны расписания водители трамвая подвергаются штрафам - эта особенность организации движения значительно повышает предсказуемость для пассажиров. В городах с развитой трамвайной сетью, где трамвай сейчас является основным перевозчиком пассажиров (Самара, Саратов, Екатеринбург, Ижевск и другие) пассажиры, как правило, выходят на остановку с работы и на работу, заранее зная время прихода попутного вагона. За движением трамваев во всей системе следит центральный диспетчер. В случае аварий на линиях диспетчер по централизованной системе связи указывает пути объезда, что выгодно отличает трамвай от его ближайшего родственника - метрополитена.
Путевое и электрическое хозяйство
В разных городах трамваи используют разную ширину колеи, чаще всего - ту же, что и обычные железные дороги, как, например, в Воронеже - 1524 мм. Для трамвая в разных условиях могут применяться как обычные рельсы железнодорожного типа (только в отсутствие мощения), так и специальные трамвайные (желобчатые), с жёлобом и губкой, позволяющие утопить рельс в мостовой. В России трамвайные рельсы производятся из более мягкой стали, чтобы можно было изготавливать из них кривые меньшего радиуса, чем на железной дороге.
На смену традиционной - шпальной - укладке рельс, все чаще применяют новую, при которой рельс укладывается в специальный резиновый желоб, расположенный в монолитной бетонной плите (в России такую технологию называют чешской). Несмотря на то, что такая укладка пути обходится дороже, проложенный так рельсовый путь служит без ремонта гораздо дольше, полностью гасит вибрацию и шум от трамвайной линии, ликвидирует блуждающие токи; переезд уложенной по современной технологии линии не представляет трудности для автомобилистов. Линии по чешской технологии существуют уже сейчас в Ростове-на-Дону, Москве, Самаре, Курске, Екатеринбурге, Уфе и других городах.
Но даже без применения специальных технологий шум и вибрации от трамвайной линии могут быть сведены к минимуму за счет правильной укладки полотна и его своевременного обслуживания. Пути должны укладываться на основу из щебня, на бетонных шпалах, которые затем должны быть засыпаны щебнем, после чего линия асфальтируется или закрывается бетонной плиткой (для поглощения шума). Стыки рельсов свариваются, а сама линия по мере необходимости шлифуется с помощью рельсошлифовального вагона. Такие вагоны выпускались на Воронежском ремонтном трамвано-троллейбусном заводе (ВРТТЗ) и имеются не только в Воронеже, но и в других городах страны. Шум от уложенной таким образом линии не превышает шума от дизельного двигателя автобусов и грузовиков. Шум и вибрации от вагона, идущего по линии, уложенной по чешской технологии, меньше шума, производимого автобусами, на 10-15%.
В ранний период развития трамваев электрические сети еще не имели достаточного развития, поэтому почти каждое новое трамвайное хозяйство включало в себя собственную центральную электростанцию. Сейчас трамвайные хозяйства получают электроэнергию от электрических сетей общего назначения. Так как трамвай питается постоянным током сравнительно невысокого напряжения, передавать его на большие расстояния слишком затратно. Поэтому вдоль линий размещаются тягово-понизительные подстанции, которые получают из сетей переменный ток высокого напряжения и преобразуют его в постоянный ток, пригодный к подаче в контактную сеть. Номинальное напряжение на выходе тяговой подстанции — 600 вольт, номинальным напряжением на токоприёмнике подвижного состава считается 550 В.
Моторный высокопольный вагон Х с безмоторным прицепом М на проспекте Революции. Такие трамваи были двухосными, в отличии от четырехосных, применяемых сейчас в Воронеже.
Трамвайный вагон КТМ-5 - четырехосный высокопольный трамвайный вагон отечественного производства (УКВЗ). Трамваи этой модели запустили в серийное производство в 1969 году. С 1992 года такие трамваи не производятся.
Современный четырехосный высокопольный вагон КТМ-19 (УКВЗ). Такие трамваи составляю сейчас основу парка в Москве, их активно закупают другие города, в том числе такие вагоны есть в Ростове-на-Дону, Старом Осколе, Краснодаре...
Современный сочлененный низкопольный трамвай КТМ-30 производства УКВЗ. В ближайшие пять лет такие трамваи должны стать основой создаваемой в Москве сети скоростного трамвая.
Другие особенности организации трамвайного движения
Трамвайное движения отличает большая провозная способность линий. Трамвай - это второй по провозным возможностям транспорт после метрополитена. Так, линия традиционного трамвая способна вывезти пассажиропоток в 15.000 пассажиров в час, линия скоростного трамвая способна вывезти до 30.000 пассажиров в час, а линия метрополитена способна вывезти - до 50.000 пассажиров в час. Автобус и троллейбус в два раза уступают трамваю по провозной способности - для них она составляет всего лишь 7.000 пассажиров в час.
Трамвай, как и всякий рельсовый транспорт, обладает большей интенсивностью оборота подвижного состава (ПС). То есть требуется меньшее число вагонов трамвая, чем автобусов или троллейбусов, чтобы обслужить одинаковые пассажиропотоки. Трамвай обладает наибольшим среди средств наземного городского транспорта коэффициентом эффективности использования городской площади (отношение числа перевозимых пассажиров к площади, занимаемой на проезжей части). Трамвай может использоваться в сцепках из нескольких вагонов или в многометровых сочлененных трамвайных поездах, что позволяет перевозить массу пассажиров силами одного водителя. Это дополнительно снижает себестоимость такой перевозки.
Также следует отметить относительно большой срок службы ПС трамвая. Гарантийный срок службы вагона до капитально-восстановительного ремонта составляет 20 лет (в отличие от троллейбуса или автобуса, где время службы без КВР не превышает 8 лет), причем после проведения КВР срок службы продляется настолько же. Так, например, в Самаре имеются вагоны Татра-Т3 с 40-летней историей. Стоимость КВР вагона трамвая значительно ниже стоимости покупки нового и проводится, как правило, силами ТТУ. Это же позволяет без проблем приобретать б/у вагоны за границей (по ценам в 3-4 раза ниже стоимости нового вагона) и использовать их без проблем порядка 20 лет на линиях. Покупка б/у автобусов сопряжена с большими тратами на ремонт такой техники, и, как правило, после покупки такой автобус не может использоваться дольше 6-7 лет. Фактор значительно большей длительности службы и повышенной ремонтопригодности трамвая полностью компенсирует дороговизну приобретения нового ПС. Приведенная стоимость ПС трамвая оказывается почти на 40% ниже, чем для автобуса.
Достоинства трамвая
- Первоначальные затраты (при создании трамвайной системы) хоть и высоки, но тем не менее они ниже, чем затраты, необходимые для строительства метро, так как нет необходимости в полном обособлении линий (хотя на отдельных участках и развязках линия может проходить в туннелях и на эстакадах, но нет нужды устраивать их на всём протяжении трассы). Однако строительство наземного трамвая обычно сопряжено с переустройством улиц и перекрёстков, что повышает цену и приводит к ухудшению дорожной обстановки во время строительства.
- При пассажиропотоке более 5.000 пасс./час эксплуатация трамвая обходится дешевле эксплуатации автобуса и троллейбуса.
- В отличие от автобусов, трамваи не загрязняют воздух продуктами сгорания и резиновой пылью от трения колес об асфальт.
- В отличие от троллейбусов трамваи более электробезопасны и более экономичны.
- Трамвайная линия обосабливается естественным образом путём лишения её дорожного покрытия, что важно в условиях низкой водительской культуры. Но даже в условиях высокой водительской культуры и при наличии дорожного покрытия трамвайная линия заметна лучше, что помогает водителям держать выделенную полосу для общественного транспорта свободной.
- Трамваи хорошо вписываются в городскую среду разных городов, в том числе в среду городов со сложившимся историческим обликом. Различные системы на эстакадах, вроде монорельса и некоторых видов легкорельсового транспорта, с архитектурно-градостроительной точки зрения хорошо подходят только для современных городов.
- Низкая гибкость трамвайной сети (при условии её исправного состояния) психологически благотворно влияет на ценность недвижимости. Владельцы недвижимости исходят из того, что наличие рельсов гарантирует наличие трамвайного сообщения, как следствие, недвижимость будет обеспечена транспортом, что влечёт за собой высокую цену на неё. По данным бюро Hass-Klau & Crampton, стоимость недвижимости в районе трамвайных линий возрастает на 5-15%.
- Трамваи обеспечивают большую провозную способность, чем автобусы и троллейбусы.
- Хотя трамвайный вагон стоит намного дороже автобуса и троллейбуса, однако трамваи отличаются гораздо большим сроком службы. Если автобус редко служит дольше десяти лет, то трамвай может эксплуатироваться 30-40 лет, а при условии регулярных модернизаций даже в таком возрасте трамвай будет удовлетворять требованиям комфорта. Так, в Бельгии наряду с современными низкопольными успешно эксплуатируются трамваи PCC, выпущенные в 1971-1974 годах. Многие из них недавно прошли модернизацию.
- Трамвай может совмещать скоростные и нескорсотные участки в рамках одной системы, а также иметь возможности объезда аварийных участков, в отличие от метрополитена.
- Трамвайные вагоны можно сцеплять в поезда по системе многих единиц, что позволяет экономить на заработной плате.
- Трамвай, оборудованный ТИСУ, экономит до 30% электроэнергии, а трамвайная система, позволяющая использовать рекуперацию (возврат в сеть при торможении, когда электродвигатель работает как электрогенератор) электроэнергии, дополнительно экономит до 20% энергии.
- По статистике трамвай - это самый безопасный вид транспорта в мире.
- Хотя трамвайная линия в сооружении и дешевле метро, она намного дороже троллейбусной и тем более автобусной.
- Провозная способность трамваев ниже, чем у метро: 15.000 пассажиров в час у трамвая, и до 30.000 пассажиров в час в каждом направлении у легкого метро.
- Трамвайные рельсы представляют опасность для неосторожных велосипедистов и мотоциклистов.
- Неправильно припаркованный автомобиль или дорожно-транспортное происшествие могут остановить движение на большом участке трамвайной линии. В случае поломки трамвая его, как правило, выталкивает в депо или на резервный путь, следующий за ним состав, что в итоге приводит к сходу с линии сразу двух единиц подвижного состава. Трамвайная сеть отличается сравнительно низкой гибкостью (что, однако, может быть компенсировано разветвлённостью сети, допускающей объезд препятствий). Автобусную сеть очень легко изменить в случае необходимости (например, в случае ремонта улицы). При использовании дуобусов весьма гибкой становится и троллейбусная сеть. Однако этот недостаток сводится к минимуму при использовании трамвая на обособленном полотне.
- Трамвайное хозяйство требует хоть и недорогого, но постоянного обслуживания и очень чувствительно к его отсутствию. Восстановление запущенного хозяйства обходится очень дорого.
- Прокладка трамвайных линий на улицах и дорогах требует искусного размещения путей и усложняет организацию движения.
- Тормозной путь трамвая заметно больше тормозного пути автомобиля, что делает трамвай более опасным участником дорожного движения на совмещенном полотне. Однако по статистике трамвай - это самый безопасный вид общественного транспорта в мире, в то время как маршрутное такси - самый опасный.
- Вызываемые трамваем вибрации почвы могут создавать акустический дискомфорт для обитателей окрестных зданий и приводить к повреждению их фундаментов. При регулярном обслуживании пути (шлифовка для устранения волнообразного износа) и подвижного состава (обточка колёсных пар) вибрации могут быть сильно уменьшены, а при применении усовершенствованных технологий укладки путей — сведены к минимуму.
- При плохом содержании пути обратный тяговый ток может уходить в землю. «Блуждающие токи» усиливают коррозию близлежащих подземных металлических сооружений (оболочек кабелей, труб канализации и водопровода, арматуры фундаментов зданий). Однако при современной технологии укладки рельсов они сводятся к минимуму.
Принципиальная электрическая схема силовых цепей трамвайного вагона ЛМ-68
Агрегаты и элементы оборудования силовых цепей. В силовые цепи (рис. 86, см. рис. 67) входят: токоприемник Т, радиореактор РР, автоматический выключатель АВ-1, грозораз-рядник РВ, линейные индивидуальные контакторы ЛK1- ЛК4, комплекты пуско-тормозных реостатов, шунтирующих резисторов, четыре тяговых электродвигателя 1-4. катушки последовательного возбуждения СИ-С21, С12-С22, С13^ С23 и С14-С24 и независимого возбуждения Ш11-Ш21, 11112-Ш22, Ш13-Ш23, Ш14-Ш24 (начало обмоток катушек последовательного возбуждения двигателя 1 обозначено СИ, конец - С21, двигателя 2 - соответственно С12 и С22 и т. д.; начало обмоток катушек независимого возбуждения двигателя 1 обозначено Ш11, конец - Ш21 и т. д.); групповой реостатный контроллер с кулачковыми элементами РК1-РК22, из которых восемь (РК1-РК8) служат, для выведения ступеней пусковых реостатов, восемь (РК9-РК16) для выведения ступеней тормозных реостатов и шесть (РК17-РК22)
Рис. 86. Схема прохождения тока в силовой цепи в тяговом режиме на 1-й позиция реостатного контроллера
Работа силовых цепей в тяговом режиме . Схема предусматривает одноступенчатый пуск четырех тяговых электродвигателей. На ходовом режиме двигатели соединены постоянно в 2 группы последовательно. Группы двигателей между собой соединены параллельно. В тормозном режиме каждая группа двигателей замыкается на свои реостаты. Последнее исключает возникновение уравнительных токов при отклонениях в характеристиках двигателей и боксовании колесных пар. Независимая обмотка возбуждения при этом получает питание от контактной сети через стабилизирующие резисторы Ш23-С11 и Ш24-С12. При тормозном режиме питание
независимой обмотки от контактной сети приводит к противо-компаундной характеристике двигателя,
В каждой группе двигателей включены для защиты от перегрузок токовые реле РП1-3 и РП2-4. Двигатели ДК-259Г имеют, как уже было сказано, низколежащую характеристику, что позволяет уже при скорости 16 км/ч полностью вывести пусковые реостаты. Последнее очень важно, так как получается экономия электроэнергии за счет уменьшения потерь в пусковых реостатах и более простая схема (одноступенчатый пуск вместо двухступенчатого). Пуск вагона ЛM-68 осуществляется постепенным выведением (уменьшением значения сопротивления) пусковых реостатов. Двигатели выходят на режим работы с полным возбуждением при обеих включенных обмотках возбуждения. Затем скорость увеличивают за счет ослабления возбуждения отключением независимых обмоток возбуждения и дальнейшего ослабления возбуждения на 27, 45 и 57% подключением резистора параллельно последовательной обмотке возбуждения.
Реостатный контроллер ЭКГ-ЗЗБ имеет 17 позиций, из них: 12 пусковых реостатных, 13-я безреостатная при полном возбуждении, 14-я ходовая с ослаблением возбуждения при отключенной независимой обмотке возбуждения и 100% возбуждения от последовательных обмоток возбуждения, 15-я с ослаблением возбуждения за счет включения резистора параллельно последовательным катушкам возбуждения до 73% основного значения, 16-я соответственно до 55% и 17-я ходовая при наибольшем ослаблении возбуждения до 43%. Для электрического торможения контроллер имеет 8 тормозных позиций.
Маневровый режим. В положении М рукоятки контроллера водителя включены (см. рис. 86) токоприемник, радиореактор, автоматический выключатель, линейные контакторы ЛК1, ЛК2, ЛК4 и Л КЗ, пусковые реостаты P2-P11 сопротивлением 3,136 Ом, тяговые электродвигатели, контактор Ш, резистор в цепи независимых обмоток возбуждения двигателей P32-P33 (84 Ом), реле напряжения PH, контакты реверсора, шунтовые и силовые контакты обоих отключа-телей групп двигателей ОМ, кулачковый элемент РК6 группового реостатного контроллера ЭКГ-ЗЗБ, силовые катушки реле ускорения и торможения РУТ, измерительные шунты амперметров А1 и А2, реле перегрузки РП1-3 и РП2-4, реле минимального тока РМТ, стабилизирующие резисторы и заземляющие устройства ЗУ.
При включении линейного контактора ЛК1 автоматически растормаживаются пневматические тормоза, вагон трогается с места и движется со скоростью 10-15 км/ч. Длительная езда на маневровом режиме не рекомендуется.
Токопрохождение в об,мотках последовательного возбужден ия. Силовой ток проходит по следующим цепям: токоприемник Т, радиореактор РР авто-матический выключатель А В-1, контакты контакторов Л КА к ЛК1, Контакт кулачкового контактора реостатного контроллера РК6, пусковые реостаты Р2-Р11, после чего разветвляется на две параллельные цепи.
Первая цепь: силовые контакты отключателя двигателей ОМ - контактор ЛК2 - реле РП1-3 - кулачковый элемент реверсора Л6-Я11 - якоря и катушки дополнительных полюсов двигателей 1 и 3 - кулачковый элемент реверсора Я23-Л7 - катушка РУТ - измерительный шунт амперметра А1 - последовательные обмотки возбуждения двигателей 1 и 3 и заземляющее устройство.
Вторая цепь: силовые контакты отключателя двигателя ОМ - реле перегрузки РЛ2-4 - кулачковый элемент реверсора Л11-Я12 - якоря и катушки дополнительных полюсов двигателей 2 и 4 - кулачковый элемент реверсора Я14- Л12 - катушка РУТ - катушка реле РМТ - измерительный шунт амперметра А2 - обмотки последовательного возбуждения двигателей 2 и 4 - индивидуальный контактор Л КЗ и заземляющее устройство.
Токопрохождение в независимых обмотках. Ток в независимых обмотках (см. рис. 86) проходит по следующим цепям: токоприемник Т - радиореактор РР
Автоматический выключатель А В-1 - предохранитель 1Л - контакт контактора Ш - резистор P32-P33, после чего разветвляется.на две параллельные цепи.
Первая цепь: шунтовые контакты отключателя двигателей ОМ - катушки независимого возбуждения двигателей 1 и 3 -. стабилизирующие резисторы Ш23---C11 - обмотки последовательного возбуждения двигателей 1 и 3 и ЗУ.
Вторая цепь: шунтовые контакты отключателя двигателей ОМ - катушки независимого возбуждения двигателей 2 и 4 - стабилизирующие резисторы Ш24-С12 - обмотки последовательного возбуждения двигателей 2 и 4 - контакт контактора Л КЗ и заземляющее устройство. В положении М ускорение поезд не получает и движется с постоянной скоростью.
Положение XI. В положении XI рукоятки контроллера водителя силовые цепи ©обираются аналогично маневровому. При этом реле РУТ имеет.наименьшую уставку (ток отпадания) около 100 А, что соответствует ускорению при пуске 0,5-0,6 м/с2 и тяговые двигатели.выводятся, на режим работы по автоматической характеристике. Пуск и езда при положении X1 осуществляются при плохом коэффициенте сцепления колесных пар вагона с рельсами. Пусковые реостаты. начинают выводиться (закорачиваться) со 2-й позиции
реостатного контроллера. Из табл. 8 видна последовательность замыкания кулачковых контакторов, реостатного контроллера и индивидуальных контакторов Ш и Р. Сопротивление пускового реостата уменьшается с 3,136 Ом на 1-й позиции контроллера до 0,06 Ом на 12-й позиции. На 13-й позиции реостат (полностью выводится и двигатели переходят на режим работы ло автоматической характеристике с.наибольшим возбуждением, создаваемым последовательными и независимыми обмотками возбуждения. На 13-й позиции включены контакторы реостатного контроллера РК4-РК8 и РК21, а также контакторы ЛK1-ЛK4, Р и Ш. Включаемый контактор Р шунтирует пусковые реостаты, своими блок-контактами выключает катушку контактора Ш и, следовательно, отключаются от контактной сети.независимые обмотки возбуждения тяговых двигателей. 14-я позиция является первой фиксированной ходовой позицией с полным возбуждением последовательных катушек. (Пусковые реостаты и независимые обмотки возбуждения тяговых электродвигателей выведены.) Эта позиция используется для движения па малых скоростях.
Положение Х2. Силовые цепи собираются аналогично положению XI. Пусковые реостаты выводятся замыканием контактов кулачковых контакторов реостатного контроллера под контролем РУТ. Ток отпадания реле увеличивается до 160 А, что соответствует ускорению при пуске 1 м/с2. После выведения пусковых реостатов, тяговые двигатели также работают на автоматической характеристике с полным возбуждением последовательных обмоток и отключенными независимыми обмотками.
(Лекционный материал для подготовки по специальности «Водитель трамвая»).
Тема № 1. Свойства сжатого воздуха. Схема пневматического оборудования трамвайного вагона. Лекция – 2 часа.
Воздух, являясь смесью газов, обладает их физическими свойствами: он не имеет своей формы и объема. Воздух занимает весь объем, в котором находится.
Состояние воздуха характеризуется его объемом, давлением и температурой. Подвижной состав трамвая работает при температуре, колебаниями которой, в принципе, можно пренебречь. Поэтому, состояние сжатого воздуха, который находится в пневматической системе трамвайного вагона, можно определять только его объемом и давлением. Если уменьшить объем, занимаемый воздухом, т.е. сжать воздух в несколько раз, то давление воздуха возрастет во столько же раз. Таким образом, чем сильнее сжат воздух, тем с большей силой он будет давить на стенки резервуара, в котором находится. Это свойство сжатого воздуха описано в знаменитом законе Бойля-Мариотта:
P1V1 = P2V2
где P1 и P2 - давление воздуха до и после сжатия; V1 и V2 - объем воздуха до и после сжатия.
Это свойство воздуха позволяет использовать его для приведения в действие различных механизмов, в том числе и на трамвайных вагонах.
Давление воздуха измеряют манометром. Тонкая металлическая мембрана манометра под действием сжатого воздуха прогибается, при этом передаточная система поворачивает стрелку, указывающую давление. Вместо мембраны может быть использована тонкая латунная трубка.
Сжатый воздух на подвижном составе трамвая используется для приведения в действие механических тормозных систем, а также различных механических систем и приборов обслуживания, а именно: привода реверсора, дверей, песочниц, подвагонной предохранительной сетки, стеклоочистителя, пневматического привода звонка.
Использование сжатого воздуха на подвижном составе имеет свои преимущества и недостатки.
Преимуществами являются: простота конструкции аппаратов пневматической системы и легкость управления ими, простота технического обслуживания и ремонта, возможность ступенчатого регулирования процессов управления, несложность изготовления оборудования и его малая стоимость. К наиболее важному преимуществу относится также и то, что накопленный в резервуарах сжатый воздух является независимым источником энергии, который может быть использован для приведения в действие тормозной системы в случае исчезновения других видов тормозов.
Одним из существенных недостатков пневматического оборудования является его относительно низкая надежность из-за образования конденсата и замерзания его в трубопроводах и аппаратах в период эксплуатации в условиях низких температур наружного воздуха. Аппараты и приборы пневматической системы соединяют между собой трубами, а также армированными резиновыми шлангами, служащими в качестве воздуховодов. Аппараты и пневматическая система должны иметь как можно меньше отводов от трубопроводов и аппаратов и небольшое аэродинамическое сопротивление распространению волны сжатого воздуха. Поэтому трубопроводы, отводы и аппараты пневматической системы не должны иметь резких переходов в сечении, прогиба и провисания труб, утечки воздуха в местах соединений, механических частиц и пыли внутри трубопроводов и аппаратов. Пренебрежение этими требованиями при техническом обслуживании подвижного состава приводит к скоплению конденсата, утечкам воздуха, что отрицательно сказывается на эксплуатационной надежности оборудования.
Резервуары – цилиндрические, сварные, снабжены резьбовыми фланцами для подсоединения воздухопроводов, а также для подсоединения сливного крана. Резервуары высокого давления (запасные) объемом по 55 литров расположены под задней площадкой вагона, а резервуар низкого давления (рабочий) объемом 25 литров – под кабиной водителя.
По своему назначению вся пневматическая система трамвайного вагона делится на три основные магистрали:
· Напорная магистраль, в которую входят аппараты, необходимые для получения и хранения запаса сжатого воздуха на трамвайном вагоне. Она включает в себя мотор-компрессор с воздушным фильтром, масловлагоотделитель, обратный клапан, запасные резервуары, предохранительный клапан, манометр высокого давления, электропневморегулятор давления «АК-11Б», концевой и разобщительный краны и редукционный клапан.
· Тормозная магистраль, в которую входят аппараты, приводящие в действие тормозные устройства. К ним относятся: рабочий резервуар, электропневматические вентили выключающего типа, разобщительные краны, переключающие клапаны¸ тормозные цилиндры, кран машиниста (пневмораспределитель), АВТ.
· Вспомогательная магистраль, в состав которой входят аппараты, приводящие в действие механизмы обслуживания кузова трамвайного вагона. К ним относятся электропневматические вентили, краны и цилиндры привода дверей, лобовой предохранительной сетки, реверсора, песочниц и стеклоочистителя.
По используемому давлению сжатого воздуха, все аппараты пневматической системы трамвайного вагона делятся на две группы:
· Аппараты высокого давления (параметры воздуха высокого давления от 4 до 6 атм.)
· Аппараты низкого давления (параметры воздуха низкого давления от 2,8 до 3,2 атм.)
Воздух низкого давления используется в тормозной системе при работе в режиме автоматического дотормаживания механическим тормозом от пневмопривода с использованием электропневматических вентилей. В остальных системах давление воздуха высокое.
Производственный репортаж с одного из самых старых трамвайных депо в Москве, в 2012 году ему исполнится 100 лет! За это время через ворота депо прошли все типы трамваев, когда-либо эксплуатировавшихся в Москве.
Трамвай — исторически второй вид городского пассажирского транспорта Москвы, преемник конки. В 1940 году доля трамвая в перевозках пассажиров по городу достигала 70%, а по данным на 2007 год всего около 5%, хотя в некоторых окраинных районах (например, в Метрогородке) он является основным пассажирским транспортом, позволяющим быстро добраться до метро. Наибольшая плотность трамвайных линий в городе находится на востоке от центра, в районе реки Яуза.
1.
Сейчас в депо имени Русакова 178 трамваев, в число которых входит линейно-подвижной состав (пассажирские трамваи), а также снегоочистители, желобоочистители, рельсошлифовальщики, путеизмерители и поливомоечные вагоны. Депо обслуживает девять маршрутов: 2, 13, 29, 32, 34, 36, 37, 46 и 4-й правый кольцевой.
2.
Левый маршрут четверки обслуживает депо имени Баумана.
3.
Существует такое понятие, как «открытие маршрута». Рано утром первый трамвай выезжает из депо и без остановок (нулевым рейсом) едет до своего конечного пункта, откуда примерно в 4:30 открывает маршрут. На случай поломки первого трамвая всегда наготове имеется запасной, чтобы обязательно открыть маршрут в установленное время. Заканчивают трамваи работать примерно в час ночи. В будние дни в город из депо имени Русакова выходят до 120 трамваев, в выходные дни около 100.
4.
За полный день на трамвае отрабатывают смену два водителя, а сам вагон пробегает в среднем 250 километров. Максимум может достигать 400 километров.
У каждого водителя имеется комплект документов:
- бортовой журнал по техническому обслуживанию, в который вносятся заявки от водителя на ремонт и отметки специалистов по выполненным работам
- путевой лист, в котором отмечается прибытие трамвая на конечные пункты и время выезда и заезда в депо
- водительское удостоверение (права)
- страховой полис
- расписание по времени прибытия на каждую остановку. Тот, кто часто ездит на трамвае с конечных остановок, должен был заметить, что у трамваев действительно существует некое расписание. Конечно, московское движение, пробки, а также увеличившееся время загрузки пассажиров из-за валидаторов не позволяют всегда строго следовать заданному расписанию.
5.
Полный пробег трамвая за все время эксплуатации может доходить до 750000 километров. Некоторые трамваи служат по 15 и более лет (особенно в регионах).
6.
Для долговечной службы трамвая производится его планово-предупредительный ремонт. Цех ремонта и технического обслуживания подвижного состава включает в себя 32 смотровые «канавы». На них
ежедневно загоняют 20 вагонов на ТО-1 и за ночь проводят все необходимые работы. На ТО-2 ежедневно находится до 10 трамваев, где ведутся более сложные работы с разборкой всей аппаратуры, такой ремонт занимает уже несколько дней.
7.
ТО-1 каждый вагон проходит раз в неделю, ТО-2 — раз в месяц.
8.
Обычный трамвай весит около 20 тонн.
9.
Каждые 60 тысяч километров проводится плановый «средний» ремонт, где трамвай практически полностью разбирается, проверяются все узлы и агрегаты. После четырех таких больших ремонтов (примерно 240 тысяч км пробега) вагон отправляется на трамвайный завод для капитального ремонта.
10.
Важный элемент трамвая — колесная тележка. В ней находятся двигатели, редукторы и устройства торможения. На всех вагонах устанавливается по четыре 50-киловатных двигателя, по одному на каждую ось.
11.
Моторный цех, где проводят диагностику и ремонт электродвигателей. Экологический транспорт обходится городу летом в среднем 1,7 МВт*ч в месяц, зимой — до 2,4 МВт*ч (данные 2008 года по депо имени Русакова).
12.
Для перемещения тяжелых узлов и деталей используются кран-балки.
13.
Ряд редукторов.
14.
Тележка оборудована тремя видами тормозов:
. электродинамическим (тяговыми электродвигателями в генераторном режиме, возвращающими часть энергии обратно в сеть)
. барабанно-колодочным с пружинно-электромагнитным приводом (аналогично автомобильному тормозу)
. рельсовым электромагнитным (экстренное торможение)
Для служебного торможения служит электродинамический тормоз, снижающий скорость вагона почти до нуля. Дотормаживание до полной остановки производится барабанным тормозом. Для экстренного торможения используют магнитно-рельсовый тормоз, где колодка примагничивается к рельсу, и сила её прижатия может в несколько раз превышать вес трамвая.
15.
Кабина водителя трамвая 71-608. Таких трамваев сейчас большинство на Московских улицах.
16.
Постепенно старые трамваи вытесняют новые модели — 71-619 с усовершенствованным пультом управления, системой диагностики неисправностей и дверями прислонно-сдвижного типа.
17.
В 2009 году в депо поступило 29 новых вагонов. Каждый такой трамвай стоит около 10 миллионов рублей, а капитальный ремонт на заводе обходится в 300 тысяч рублей.
18.
Также много средств уходит на ремонт трамваев после случаев вандализма. К примеру, заднее стекло такого трамвая обойдется депо в 60 тысяч рублей.
19.
Чаще всего трамваи используются в одиночном режиме, реже — в составе поезда из двух вагонов. А в старые времена на улице можно было увидеть и три трамвая в сцепке.
20.
Если произошло ДТП, собирается комиссия, которая решает, что делать с трамваем — самостоятельно ремонтировать в депо (если не повреждена рама), отправить на завод или же списать.
21.
Списать могут и старый трамвай, который ремонтировать уже слишком дорого.
22.
Вагон разбирают на запчасти, а оставшийся корпус распиливают и отправляют в металлолом.
23.
Снегоочиститель.
24.
25.
Желобоочиститель на базе чешского трамвая Tatra T3.
26.
К нему прицеплена желобоочистительная тележка.
27.
Рельсошлифовщик на базе трамвая КТМ-5.
28.
29.
Депо имени Русакова одним из первых ввело в эксплуатацию механизированную моечную машину для подвижного состава. Специально для нашего визита нам моют раритетный трамвай РВЗ-6 Рижского вагоностроительного завода.
30.
Для огромного количества городов этот вагон стал основной моделью трамвая.
31.
Этот экземпляр достался депо в ужасном состоянии, ржавый и весь покрытый мхом. Его отреставрировали, и теперь он занимает достойное место в столичной коллекции трамваев.
32.
В Москве такие трамваи эксплуатировались с 1960 по 1966 год.
33.
В Коломне ежедневно выходили на улицы десятки РВЗ вплоть до 2002 года!
34.
35.
36.
Вид в сторону депо и веера путей.
Больше спасибо всем сотрудникам депо имени Русакова, кто участвовал в организации съемки и помогал в написании текстов!Также использовались в описании материалы с сайтов wikipedia.org и tram.ruz.net
Взят у chistoprudov в Трамвайное депо имени Русакова.
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне - Аслан ([email protected] ) Лера Волкова ([email protected] ) и Саша Кукса ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://bigpicture.ru/ и http://ikaketosdelano.ru
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.
Жми на иконку и подписывайся!
Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.
В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.
Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.
На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.
Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.
Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.
Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.
Контакт трамвая с линией постоянного тока осуществляется через токоприемник на крыше его вагона. Это может быть пантограф, полупантограф, штанга или дуга. Контактный провод трамвайной линии обычно подвешен проще, чем железнодорожный. Если используется штанга, то воздушные стрелки устроены подобно троллейбусным. Отвод тока обычно осуществляется через рельсы - в землю.
У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).
Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.
Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.
Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги - другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.
Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.
Во многих городах земного шара с недавних пор ходят монорельсовые поезда: в Лас-Вегасе, в Москве, в Торонто и т.д. Их можно встретить в парках развлечений, в зоопарках, монорельсы используются для обзора местных достопримечательностей, и, конечно, для городского и пригородного сообщения.
Колеса таких поездов изготовлены вовсе не из чугуна, а из литой резины. Колеса просто направляют монорельсовый поезд вдоль бетонной балки - рельсы, на которой находится колея и линии (контактный рельс) силового электропитания.
Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.
Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки - стоят постоянные магниты.
В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов - так работает линейный электродвигатель.
Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса - постоянное, равное 600 вольт.
Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока - как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750-900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.
Контакт поезда с контактным рельсом осуществляется через подвижный токосъемник. Располагается контактный рельс права от путей. Токосъемник (так называемая «токоприемная лапа») находится на тележке вагона, и прижимается к контактному рельсу снизу. Плюс находится на контактном рельсе, минус - на рельсах поезда.
Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый "сигнальный" ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.
Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.
Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.
Токосъем с контактной сети обеспечивают токоприемники на крыше, далее ток подается через шины и проходные изоляторы - к электрическим аппаратам. На крыше электровоза присутствуют и коммутирующие аппараты: воздушные выключатели, переключатели родов тока и разъединители для отключения от сети в случае неполадки токоприемника. Через шины ток подается на главный ввод, к преобразующим и регулирующим аппаратам, на тяговые двигатели и другие машины, далее - на колесные пары и через них - на рельсы, в землю.
Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.
Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.
Группы тяговых двигателей могут быть переключены с последовательного соединения - на последовательно-параллельное (2 группы по 4 двигателя, соединённых последовательно, тогда напряжение на каждый двигатель - 750 В), либо на параллельное (4 группы по 2 последовательно соединенных двигателя, тогда напряжение на один двигатель - 1500 В). А для получения промежуточных значений напряжений на двигателях, в цепь добавляются группы реостатов, что позволяет регулировать напряжение ступенями по 40-60 В, хотя это и приводит к потере части электроэнергии на реостатах в виде тепла.
Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.
На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.
Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.
Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).
Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).
Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.
В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.