ЦІТУ

Аналіз застосування рекуперативного гальмування при прямуванні вантажних поїздів

Локомотив-інформ 161 просмотр 20.09.2018, 13:18

Переважна більшість магістральних вантажних електровозів, які експлуатуються на коліях ПАТ «Укрзалізниці», відпрацювали свій як нормативний, так і призначений подовжений термін служби. Але й сьогодні плани залізниць по тонно-кілометровій роботі та рекуперації орієнтовані в основному на цю «спадщину предків». У відповідності до [1; пункт 10.1.31].

«Поїзди з локомотивами, які обладнані електричним гальмом, повинні експлуатуватися з обов’язковим використанням цього гальма. Режим гальмування та місця застосування електричного гальма встановлюються в місцевих інструкціях та режимних картах, які розробляються на основі розрахунків, результатів дослідних поїздок та з врахуванням вимог заводської інструкції по експлуатації даної серії локомотива.

При цьому гальмівна сила не повинна перевищувати максимально допустиме значення по умовам стійкості рухомого складу в колії, по його міцності та впливу на колію.» Таким чином, залишається актуальним аналіз застосування рекуперативного гальмування при прямуванні вантажних поїздів для відслідковування тенденцій у порівнянні з аналогічним періодом та для прийняття відповідних заходів.

Проведено поїздів З рекуперацією Без рекуперації
Усього % Усього Н/зб Н/сх А/сх Підв. напр Подв. тяга Рід складу Погод. умови
290 227 78,3 63 4 12 1 2 4 18 22

Приклад аналізу поїздів, проведених без рекуперації

Як відомо, рекуперативне гальмування найбільш широко застосовують на магістральних вантажних електровозах для пригальмовування поїздів при русі на затяжних спусках, а також для зниження швидкості у межах допустимих струмів по зчепленню. При рекуперації кінетична енергія руху поїзда перетворюється на електричну тяговими електродвигунами (ТЕД), що працюють в генераторному режимі. Створюваний ними при цьому крутний момент прагне затримати обертання пов’язаних з ТЕД колісних пар, чим і досягається ефект гальмування.

Застосування рекуперації зменшує знос гальмівних колодок і бандажів колісних пар, знижує експлуатаційні витрати по зміні гальмівних колодок, огляду і ремонту гальмівної системи, істотно полегшує управління гальмівним процесом ведення вантажного поїзда, підвищує технічну й дільничну швидкості. Крім того, рекуперативне гальмування дає відчутну економію енергії через те, що віддана до контактної мережі електрична енергія корисно використовується іншими електровозами або електропоїздами, які слідують на даній ділянці.

У разі ж відсутності іншого електрорухомого складу (ЕРС) на цій ділянці контактної мережі, віддана електрична енергія розсіюється на стаціонарних резисторах тягових підстанцій або надходить на інвертори. Неможливо відстежити, скільки саме відрекуперованої електричної енергії було використано іншим ЕРС, тому некоректним є вираз «повернення від рекуперації». Кількість відрекуперованої електроенергії фіксується окремим (рекуперативним) лічильником, встановленим на ЕРС поряд з моторним лічильником.

У разі виходу з ладу (відсутності) рекуперативного лічильника, його треба негайно замінити (встановити) при заході електровоза на ПТОЛ, щоб мінімізувати недооблік відрекуперованої енергії. Перед початком кожного звітного періоду локомотивні депо отримують план тонно-кілометрової роботи, витрат і питомих витрат електроенергії на тягу поїздів з розбивкою за видами руху. Крім того, для вантажного руху (транзитні, збірні та вивізні поїзди) встановлюється план рекуперації. Знаючи план тоннокілометрової роботи у вантажному русі та план рекуперації, підраховують планову ефективність рекуперації (так звану «питому рекуперацію»), розділивши план рекуперації на тонно-кілометрової роботу у вантажному русі.

При інтегрованій обробці маршрутів машиніста можна відстежувати хід виконання плану рекуперації щоденно (за оперативними звітами ТХО-9 і БРУТ) та щодекадно (за звітами ТХО-1). По закінченню звітного періоду підраховується відсоток виконання плану рекуперації та фактична ефективність рекуперації у порівнянні з плановою; аналізуються причини незастосування рекуперації по кожному поїзду, проведеному без застосування рекуперації. Виділяють сім основних причин незастосування рекуперативного гальмування: 1) несправність збудника (перетворювача); 2) несправності схеми; 3) проходження на аварійній схемі; 4) підвищена напруга в контактній мережі; 5) проходження другим (веденим) при подвійній тязі; 6) по роду складу; 7) несприятливі погодні умови.

У разі зниження фактичної ефективності рекуперації, важливо з’ясувати об’єктивні та суб’єктивні причини цього явища, перевірити достовірність зазначених об’єктивних причин та вжити заходи для усунення суб’єктивних причин. Наведемо приклад аналізу причин незастосування рекуперації по кожному поїзду за допомогою таблиці. Перед виїздом з депо машиніст повинен ознайомитися із записами в журналі технічного стану електровоза ТУ-152 про справність рекуперативного обладнання та схеми рекуперації. Рекуперація не застосовується по запису майстра (бригадира ПТОЛ), а також в першу поїздку після виходу електровоза з ремонту ТР-1 (ТО-3), ТР-2, ТР-3.

Машиніст на місці перевіряє роботу рекуперативного обладнання та схеми рекуперації. При цьому основною несправністю рекуперативного обладнання є невключення або розобладнання збудника (перетворювача). До основних несправностей схеми рекуперації відносяться: невключення високої швидкості мотор-вентиляторів, спрацьовування захисту або відсутність зарядки акумуляторної батареї при включенні високої швидкості мотор-вентиляторів, перегоряння високовольтної вставки, розобладнання швидкодіючих контакторів, відключення БВ (КВЦ) на позиції 02 через спрацювання швидкодіючих контакторів, відсутність струму збудження або струму якоря, помилкове сигналізування лампи РБ, помилкове спрацьовування датчика ум. №418, кидок струму в моторному режимі із спрацюванням захисту при підключенні реле рекуперації, різниця струмів рекуперації 100 А і більше між секціями електровоза, повторне спрацювання захисту в моторному або рекуперативному режимах, порушення секвенції, малий струм збудження, часте спрацьовування реле оборотів перетворювача тощо.

Слід пам’ятати, що невміле застосування рекуперації може привести до порушення роботи ТЕД. У всіх випадках відключення захисту, машиніст зобов’язаний при першій нагоді перевірити стан ТЕД, по можливості усунути виявлені дефекти і зробити відповідний запис у журналі ТУ-152. Якщо стан двигуна такий, що він повинен бути відключений, подальше застосування рекуперативного гальмування виключається. Забороняється застосування рекуперації після будь-яких аварійних переключень у низьковольтній або високовольтній схемі електровоза.

Тому, проходження на аварійній схемі є однією з причин незастосування рекуперації. Важливим питанням є величина напруги в контактній мережі. Зазвичай рекуперативне гальмування застосовується без будьяких труднощів, коли в контактній мережі напруга знаходиться у межах 2,5–3,6 кВ при постійному струмі і не нижче 19 кВ при змінному струмі.

Однак, не виключені випадки підвищеної напруги в контактній мережі, особливо на тих ділянках, де тягові підстанції не обладнані пристроями для перетворення (інверторами) або гасіння (резисторами) надлишкової енергії, що повертається у мережу. Підвищена напруга, при якій на електровозі спрацьовує реле підвищеної напруги із загорянням лампи РП, призводить до зриву рекуперативного гальмування і не дає можливості його застосування. При прямуванні подвійною тягою або здвоєним поїздом першим рекуперативне гальмування застосовує машиніст першого (ведучого) електровоза.

Машиніст другого (веденого) електровоза здійснює рекуперативного гальмування тільки за вказівкою машиніста ведучого електровоза. У разі ж відсутності такої вказівки, машиністу веденого електровоза забороняється застосовувати рекуперацію. При неправильному формуванні поїзда, коли в його першій третині є порожні вагони, існує небезпека їх видавлювання навантажений вагонами при застосуванні рекуперації.

Крім того, при веденні поїзда з порожніх вагонів рекуперативне гальмування малоефективне і застосовується тільки для незначного пригальмовування. Такі причини незастосування рекуперації відносять до графи «за родом складу» вищевказаної таблиці. Небажано застосовувати рекуперацію при несприятливих погодних умовах: 1) ожеледь, гроза — при значному коливанні напруги в контактній мережі погіршується струмознімання; 2) дрібний дощ, снігопад, снігові замети значно погіршують коефіцієнт зчеплення, можуть привести до виникнення юза і утворення повзунів на поверхні колісних пар.

Для попередження юза колісних пар у режимі рекуперативного гальмування необхідно своєчасно і регулярно приводити в дію пісочниці електровоза особливо при несприятливих метеорологічних умовах, при проходженні в кривих, на переїздах, а також при реалізації великих гальмівних зусиль.

Автор: Є. В. Ліхушин, інженер, м. Слов’янськ

Список літератури: 1. Инструкция з експлуатації гальм рухомого складу на залізницях України №ЦТ-ЦВ-ЦЛ-0015, затверджена наказом УЗ від 28.10.1997 р. № 264-Ц.