CC BY
398
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
5
Проблематика транспортных систем
УДК 629.4.014.024
И. В. Гурлов, А. П. Епифанов, М. В. Жилин, А.-Я. Ю. Пармас,
В. М. Пивоваров
ДВЕ БАЗОВЫЕ КОНЦЕПЦИИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Высокая плотность железнодорожных линий в густонаселенных мегаполисах Европы и Азии затрудняет прокладку специализированных высокоскоростных магистралей в этих регионах. Рассмотрены конструктивные особенности скоростных электропоездов традиционной концепции в сравнении с новой генерацией поездов. Последние отличаются меньшей массой тары и пониженным сопротивлением движению, а также способны реализовать высокие скорости на существующих линиях после их частичной модернизации.
традиционная конфигурация электропоезда, сочлененная конфигурация, безредукторный тяговый привод, электромотор-колесо, сопротивление движению, удельная мощность.
Введение
Благоприятные коммерческие результаты эксплуатации железнодорожных высокоскоростных магистралей (ВСМ) с участковой скоростью электропоездов до 300 км/ч, реализация на рельсах скорости выше 400500 км/ч отодвинули в более отдалённое будущее широкое внедрение ВСМ на магнитном подвесе [1], [2].
Под влиянием современных требований к экологической совместимости, ко времени следования, безопасности и комфорту пассажиров, к затратам в течение жизненного цикла подвижной состав подвергается и количественным, и существенным качественным изменениям. Одно из таких изменений характеризуется переходом от понятия “пассажирский вагон” к понятию “поезд”, причем это понятие распространяется также на ускоренные грузовые специализированные электро- и дизель-поезда [3], [4].
Сказанное относится в первую очередь к скоростным и высокоскоростным пассажирским поездам, к их проектированию, технологии произ-
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
6
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
водства и эксплуатации. Скоростные электропоезда становятся нерасцепляемыми.
На ВСМ используются поезда различных концепций. Все они доказали возможность организации движения со скоростями свыше 350 км/ч. Немецкие поезда ICE с длинными вагонами на двухосных тележках -406,9 км/ч [5], французский TGV с сочлененными вагонами на двухосных тележках - 574 км/ч [2], японские мотор-вагонные поезда Синкансен -443 км/ч [6], испанские Talgo с короткими сочлененными вагонами на одноосных тележках - 359 км/ч [7].
Если в недавнем прошлом основной тенденцией создания новых скоростных поездов являлось стремление к увеличению максимальной скорости движения на специально построенных ВСМ, сегодня на передний план выходят технико-экономические показатели и воздействие на окружающую среду. Главной становится цена обеспечения высоких скоростей движения. При поиске оптимальной конфигурации поезда стремятся к такому сочетанию технических решений, которое наряду с высокими параметрами и большим потенциалом развития обеспечивало бы широкое использование всей совокупности проверенных частных решений.
Особенно актуально снижение массы тары, стоимости изготовления поезда, энергозатрат на движение и воздействия на путь. С точки зрения охраны окружающей среды наиболее важно снижение шума и вибраций от движущегося поезда, что требуется при следовании по существующим модернизированным линиям с высокой концентрацией населения в регионе.
1 Две базовые концепции высокоскоростных электропоездов
Концепция поезда с минимальными затратами на изготовление и эксплуатацию направлена на разработку базовых конструкций основных элементов, с помощью которых можно создавать: электро- и дизель-поезда; поезда регионального и межрегионального сообщения; поезда, рассчитанные на несколько систем тяги; поезда с наклоняемым кузовом; поезда переменной колеи.
Уникальным полигоном для анализа различных концепций высокоскоростных электропоездов является магистраль Мадрид - Севилья испанских железных дорог (RENFE). На ней курсирует ряд типов высокоскоростных электропоездов, в том числе два современных принципиально различных типа: AVE S102 (Talgo 350) [1], [7] производства Talgo & Bombardier Transportation и AVE S103 (Velaro E) традиционной конфигурации [8] производства Siemens Transportation (ST) (рис. 1).
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
7
а)
б)
Рис. 1. Общий вид базовых высокоскоростных электропоездов: а - традиционной конфигурации AVE S103 (Velaro E); б - «почти» перспективной конфигурации AVE S102 (Talgo 350)
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
8
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
Поезд Velaro аналогичен поезду ICE3 c доработкой его к условиям испанских железных дорог для высокоскоростных магистралей Мадрид -Барселона (630 км) и Мадрид - Севилья (471 км). Поезд Talgo 350 разработан и построен специально для этих участков.
В таблице 1 приведены основные технические данные этих электропоездов, а также высокоскоростного электропоезда новой генерации AGV (Automotrice a grande Vitesse) компании Alstom [9]. Исходя из опыта эксплуатации высокоскоростных поездов TGV с двумя концевыми локомотивами, фирма Alstom при разработке поезда AGV применила оправдавшую себя в поездах TGV сочленённую конфигурацию и, в отличие от TGV, мо-тор-вагонную композицию поезда с распределённой тягой.
Перспективные технические решения этих поездов следующие (см. таблицу 1):
мотор-вагонная композиция (Velaro, AGV); сочленённая конфигурация (Talgo, AGV); независимо вращающиеся колёса (Talgo).
ТАБЛИЦА 1. Технические решения поездов
Параметр Тип поезда
AVE S103 Velaro AVE S102 Talgo AGV
Максимальная скорость, км/ч 350 350 350
Система питания 25 кВ,50 Гц 25 кВ,50 Гц 25 кВ,50 Гц
Длина поезда, м 200 200 200
Композиция поезда МВ* 2 конц. лок. МВ*
Масса тары, т 411 336 363
Число осей 32 21 22
В т. ч. моторных 16 8 12
Число переходов 7 11 9
Конфигурация поезда Традиционная Сочленённая Сочленённая
Длина вагона, м 25 13** 20
Тяговая мощность, кВт 8800 8000 7200
Максимально допустимая Нагрузка на ось, т 17 17 17
Сопротивление движению при 350 км/ч на площадке, даН 7500 7000 6350
* Мотор-вагонная; ** промежуточные вагоны.
Хотя традиционно каждый вагон в поезде AVE S103, в отличие от поездов Talgo и AGV, функционально (механически) независим от других вагонов, поезд S103 Velaro является в эксплуатации также нерасцепляемым, поскольку электрооборудование распределено под днищами всех вагонов (см. рис. 1, а). Несмотря на близкие величины технических параметров рассматриваемых поездов, их конфигурации принципиально различны. В
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
9
то же время в их конструкции наиболее явно отражен ряд концептуальных направлений совершенствования высокоскоростного рельсового электротранспорта, как это понимают компании-разработчики.
Основной недостаток поезда Та^о 350 - локомотивная композиция. Во всех других технических решениях конфигурация поездов системы Talgo наиболее полно отвечает условиям поставленной задачи. В сравнении с другими поездами у них:
масса тары ниже на 25.. .30% (рис. 2);
уровень пола и высота кузова ниже на 0,5 м (рис. 3);
^ответственно ниже расположен и центр масс вагона;
2,5
2
1,5
1
0,5
0
ETR 450 ICE 3 ICE 2 ETR 500 AVE TGV A TGV R TGV 2N X2000 Серия Серия Talgo Talgo
700 500 XXI Pendular
Рис. 2. Удельная масса тары на 1 метр длины поезда, т/м, высокоскоростных поездов различных типов (по материалам Интернета и журнала «Железные дороги мира»)
Рис. 3. Сравнение поперечных сечений вагонов высокоскоростных поездов традиционной (Pendolino S220) и сочленённой (Talgo Pendular) конфигурации
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
10
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
из-за «утопленности» ходовой части в кузов площадь поперечного сечения вагонов меньше на 15...20%, что снижает величину лобового сопротивления, в то же время на 10.12% уменьшается периметр, а соответственно и площадь наружной поверхности всего поезда, которая в основном определяет силу сопротивления движению на высоких скоростях;
в 1,5 раза меньше число осей в поезде (см. таблицу 1);
короткие вагоны упрощают использование в кузовах легких сплавов, не требуя, в отличие от длинных вагонов, избыточного ужесточения кузова для обеспечения требуемой изгибной жесткости;
межвагонные сочленения, в отличие от традиционных вагонов, имеют только три степени свободы и требуют меньших углов складывания, что упрощает создание компактных, легких, надежных и герметичных переходов; упрощается установка гасителей колебаний вагонов.
Практика эксплуатации электропоездов сочлененной конфигурации TGV показала, что при авариях поезд ведет себя как единое целое, а не как группа отдельных вагонов, наползающих друг на друга, то есть вероятность опрокидывания вагонов меньше, чем в поезде традиционной конфигурации [9], [10].
В поездах Talgo реализованы и другие технические новшества.
Независимо вращающиеся колеса исключают виляние ходовой части на прямых участках пути, являющееся источником колебаний подвижного состава. При движении в кривых жестко сидящие на оси колеса вызывают повышенный износ колес и рельсов, а также шум и вибрации. Независимо вращающиеся колеса снижают сопротивление качения подвижного состава [11], [12].
Непременными особенностями многих региональных и скоростных поездов последних лет выпуска являются радиальная установка колесных пар и наклон кузова в кривых.
Чтобы проанализировать сравнительные достоинства различных концепций рассматриваемых скоростных электропоездов, сравним тяговые характеристики и кривые сопротивления движению поездов AVE S103 Ve-laro и AVE S102 Talgo, параметры которых приведены выше (см. табл. 1). Эти характеристики приведены на рис. 4, а, б).
Для облегчения сравнения и анализа отдельные точки тяговых характеристик и кривых сопротивления движению (рис. 4) сведены в таблицу 2.
Анализ кривых рисунка 4 и соответствующих им численных значений таблицы 2 показывает, что сопротивление движению поезда Talgo по сравнению с Velaro снижается с возрастанием скорости и высоты подъёма профиля пути. Максимальная разница достигает 18-20 % при скорости 200-215 км/ч на профиле 30 %о. Это снижение могло быть существенней при мотор-вагонной композиции Talgo и, используя «автомобильную» терминологию, если 8 тяговых осей этого поезда были бы «разблокированы». Головные моторные вагоны поезда Talgo 350 с прилегающей к ним заня-
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
11
той электрооборудованием частью промежуточных вагонов имеют высоту 4 м, «съедают» выгоду от эффекта снижения сечения промежуточных вагонов. Сказанное подтверждается данными (см. таблицу 1) для высокоскоростного мотор-вагонного поезда сочлененной конфигурации AGV компании Alstom, сопротивление движению которого на площадке при скорости 350 км/ч равно 6350 даН, что составляет 90 % от этой величины поезда Talgo 350 и 84,5% поезда Velaro.
а)
F, кН 250
200
150
100
50
0
0 50 100 150 200 250 300 350 v, км/ч
б)
F, кН
250
200 150 100 50 0
0 50 100 150 200 250 300 350 v, км/ч
Рис. 4. Тяговые характеристики (а) и кривые сопротивления движению (б) высокоскоростных электропоездов AVE S103 Velaro и AVE S102 Talgo
ТАБЛИЦА 2. Сравнение характеристик высокоскоростных электропоездов
Профиль участка, % Поезд Сопротивление дв при ско іижению поезда, даН, рости, км/ч Равновесная скорость поезда, км/ч
200 250 300 350
0 Velaro E 2500 3500 5500 7500 > 350
Talgo 350 2700 3550 5400 7000 > 350
Talgo/Velaro 1,08 1,014 0,981 0,933 1
10 Velaro E 6750 8250 10000 312
Talgo 350 6050 7300 8800 10500 313
Talgo/Velaro 0,896 0,885 0,88 1
25 Velaro E 13500 235
Talgo 350 11100 12050 13650 15200 235
Talgo/Velaro 0,82 1
30 Velaro E 15750 215
Talgo 350 12850 14000 15200 16800 216
Talgo/Velaro 0,815 1
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
12
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
Из таблицы 2 следует также, что разработчики электропоездов выбрали величину тяговой мощности так, чтобы их равновесная скорость на каждом одинаковом профиле совпадала.
Перспективный электропоезд может быть оснащен активной системой наклона кузова, управлять которой будет не дорогостоящий акселерометр, как в классическом, а группа датчиков, расположенных на колесах правого и левого бортов.
2 Варианты схем тягового электрооборудования перспективного скоростного электропоезда
Перспективный скоростной электропоезд, предназначенный для сообщения как на специализированных ВСМ, так и на существующих модернизированных линиях, включает в себя приемлемые технические решения рассмотренных выше прототипов. Он должен быть сочлененной конфигурации и оснащен асинхронным регулируемым тяговым приводом раздельно вращающихся колес. Общая схема перспективного тягового электропривода, предложенная зарубежными специалистами для питания от однофазной контактной сети, показана на рис. 5.
Рис. 5. Общая схема перспективного тягового привода с безредукторным электромотор-колесом: 1 - регулируемый токоприемник с пониженным уровнем шума; 2 - сетевой выпрямитель в виде четырехквадрантного регулятора; 3 - преобразовательный каскад повышенной частоты с трансформатором; 4 - импульсный трехфазный инвертор;
5 - безредукторный колесно-моторный блок
При этой схеме сетевой регулятор, трансформатор и высокочастотный преобразователь монтируются в общем шкафу. Тяговый привод такого типа может обеспечить уменьшение удельной массы с 6,5-7 до 3,5 кг/кВт
[13].
Для сокращения объема технического обслуживания и упрощения создания многосистемных поездов тяговый привод предлагается разделить на две части (рис. 6). Групповая (высоковольтная) часть, принимающая и преобразующая высокое напряжение питания от контактной сети, отделена
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
13
от вагонов с пассажирскими салонами и размещается в головных (агрегатных) вагонах. Индивидуальная часть, питающаяся от низковольтной поездной магистрали, распределена по всем моторным вагонам поезда. В головных и агрегатных вагонах могут размещаться также дизельные или турбогенераторы. В отличие от поезда Talgo 350 тяговая мощность распределена равномерно по длине поезда, при этом бегунковые (немоторные) колеса оснащены двусторонними фрикционными накладками дискового тормоза, аналогичного тормозам скоростного электропоезда ЭР200.
Рис. 6. Функциональная схема компоновки электрооборудования перспективного скоростного электропоезда: 1 - преобразователь 3 кВ/2*1,5 кВ; 2, 3 - тяговые инверторы; 4, 5 - тяговые трансформаторы питания ЭМК правого и левого бортов; 6 - бегунковые колёса с рельсовым токосъемом; 7 - ЭМК; 8 - бегунковые колёса; 9, 10 - поездные шины 3-фазного тока питания ЭМК правого и левого бортов;
I - головной (агрегатный) вагон; II - пассажирские вагоны
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
14
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
3 Варианты конструктивного исполнения электромотор-колёс
Применение раздельно вращающихся колёс на подвижном составе пригородного и городского транспорта связано с понижением уровня пола пассажирских салонов, что облегчает и ускоряет вход и выход пассажиров на остановках и сокращает время хода поезда на участке. Кроме этого, уменьшается сопротивление качению и, при умелом проектировании, снижается масса тары подвижного состава. Однако при создании электромотор-колеса (ЭМК) безредукторного типа как для пригородного и городского, так и для скоростного регионального и межрегионального подвижного состава имеются ограничения, связанные с возможным увеличением необ-рессоренной массы и появлением недопустимых вибрационных нагрузок на элементы конструкции пути и тягового электродвигателя.
В качестве примера реализации непосредственного (безредукторного) привода на рис. 7 показана конструкция ЭМК западноевропейского трамвая Variobahn [14]. Бандаж 2 насажен на корпус 1 внешнего ротора обращенного асинхронного двигателя с жидкостным охлаждением. Ударные вертикальные нагрузки на электродвигатель при проследовании трамвая по стыкам и глухим пересечениям путей достигают 22g, а при установке под бандаж упругого резинового кольца - 15g. Для тягового двигателя скоростного электропоезда приемлемые вибрационные нагрузки лежат в пределах 3...5 g, то есть приведенная на рис. 7 конструктивная схема встроенного непосредственно в ступицу колеса электродвигателя цилиндрического исполнения для скоростного электропоезда неприемлема.
В 1989 году специалисты Рижского филиала РФ ВНИИВ (Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения) предложили конструкцию колёсно-моторного блока, показанную на рис. 8. В этой конструкции тяговый электродвигатель полностью подрессорен, так как крепится к кузову вагона [15]. Муфты 3 и 5 совместно с карданным валом 4 компенсируют взаимные угловые и линейные перемещения тягового двигателя 1 и колеса 6. Хотя выполнение этой задачи (подрессоривание двигателя) и привело к заметному усложнению ЭМК, предложенная конструкция, по мнению авторов настоящей статьи, с приемлемой полнотой удовлетворяет требования к тяговому электроприводу высокоскоростного электропоезда.
В отличие от традиционного цилиндрического исполнения тягового двигателя, варианты применения которого показаны на рисунках 7 и 8, для рельсовых экипажей с цельнокатаными колесами целесообразно рассмотреть двигатель торцевого исполнения. В этом случае стальной диск колеса может быть использован в качестве: а) магнитопровода массивного ротора; б) арматуры для крепления шихтованного ротора; в) арматуры для крепления двухслойного ротора. На рис. 9 показана конструктивная схема такого
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
15
мотор-колеса асинхронного типа, в котором короткозамкнутый ротор совмещен с диском колеса [16].
На рис. 9, а приведена общая конструктивная схема торцевого ЭМК асинхронного типа. Двусторонний статор охватывает колесо-ротор. Сохранение величины суммарного воздушного зазора обеспечивается жесткой компоновкой обеих половин статора, при этом остается проблема стабилизации односторонней величины зазора в заданных пределах. На рис. 9, б приведена конструктивная схема укладки катушек трехфазной симметричной двухслойной обмотки. Катушки в пазах зафиксированы магнитными «клиньями», выполненными по технологии «Protofer» [17].
Рис. 7. ЭМК трамвая Variobahn 35 кВт, 240 об/мин: а - общий вид; б - чертёж;
1 - труба корпуса внешнего ротора; 2 - колесный бандаж; 3 - стержни короткозамкнутой роторной обмотки; 4 - вращающийся подшипниковый щит; 5 - лобовая часть статорной обмотки; 6 - пакет железа статора; 7 - труба рубашки охлаждения;
8 - штекерный разъем подвода питания; 9 - полая ось; 10 - тормозной диск;
11 - подвод охлаждающей жидкости
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
16
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
Рис. 8. Колёсно-моторный блок по патенту РФ ВНИИВ (авторы А. М. Березовский, И. И. Вучетич, Э. Р. Калнин, В. В. Риквейл): 1 - тяговый двигатель; 2 - рама тележки;
3 - упругая муфта двигателя; 4 - карданный вал; 5 - шарнирно-поводковая муфта колеса; 6 - колесо; 7 - буксовые подшипники; 8 - буксы; 9 - опоры для рамы тележки
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
17
а)
б)
Рис. 9. Торцевое исполнение ЭМК асинхронного типа: а - конструкция ЭМК; б - размещение катушек двухслойной обмотки одной половины статора: 1 - статор;
2 - ротор; 3 - подшипник; 4 - гайка; 5 - магнитопровод; 6 - обмотка сттатора; 7 - ось;
8 - уплотнение
Конструктивные схемы колеса-ротора могут быть нескольких модификаций, зависящих от назначения привода. Простейший вариант исполнения колеса-ротора заключается в том, что массивный стальной колесный
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
18
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
центр является магнитопроводом ротора. Это снижает коэффициент полезного действия на 2...3 % по сравнению с машиной, имеющей шихтованный ротор. Если тяговый электропривод работает в режиме S1, т. е. в режиме высокоскоростного электропоезда с редкими остановками, при конструировании ротора ЭМК следует стремиться к реализации максимально возможного коэффициента полезного действия и применить шихтованный ротор. В конструкции ЭМК региональных электропоездов, график работы которых предусматривает частые остановки, возможно упрощение конструкции ротора, а именно использование так называемого двухслойного ротора [18]. Конструктивная схема ротора-колеса с шихтованным и двухслойным ротором приведена на совмещенном рис. 10.
5
1
1
2 L
Рис.10. Варианты компоновки ЭМК с шихтованным (а) и двухслойным (б) ротором: 1 - статор обмотанный; 2 - шихтованный ротор с короткозамкнутой клеткой;
3 - двухслойный ротор; 4 - короткозамкнутые кольца; 5 - колесо
4 Необрессоренная масса ЭМК
Ходовая часть электропоездов с ЭМК отличается от традиционных электропоездов отсутствием тягового редуктора. В случае применения ЭМК на базе торцевого асинхронного двигателя (см. рис. 9) статор подрессорен, а короткозамкнутая клетка ротора встроена в диск колеса.
Для сравнения на рис. 11 приведены колесо скоростного электропоезда ЭР200 с двусторонним дисковым тормозом и колесо ЭМК для скоростного электропоезда. Эти варианты имеют близкие характеристики по реа-
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
19
лизуемой мощности на одну приводную ось. Масса колеса электропоезда ЭР200 с фрикционными тормозными накладками (рис. 11, а) без учета массы установленного на оси тягового редуктора и самой оси равна 577 кг. Масса колеса ЭМК с алюминиевым токопроводом (рис. 11, б) равна 565 кг, с медным токопроводом - 663 кг. Несмотря на различия конструктивного исполнения массы обоих вариантов близки.
а) Фрикционные
тормозные накладки
б) Коротко-
замкнутая обмотка
Рис. 11. Колеса скоростных электропоездов: а - электропоезда ЭР200; б - ЭМК перспективного электропоезда
Неподрессоренные массы остальных элементов ходовой части (оси, буксовых узлов, элементов подвески, элементов механических тормозов и пр.) при прочих равных условиях не будут существенно различаться для ЭМК и традиционного привода.
Таким образом, тяговый привод с ЭМК по необрессоренной массе близок к традиционному тяговому приводу скоростных поездов с распре -деленной тягой.
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
20
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
5 Удельное сопротивление движению и удельная мощность традиционного и перспективного скоростных электропоездов
На рис. 12 приведены расчетные кривые зависимости от скорости V, м/с, удельного сопротивления движению W, Н/кг, и удельной мощности р, Вт/кг, на нулевом профиле для традиционных («Сокол» [19], ЭР200 [20]) и перспективного («Talgo» ) скоростных электропоездов.
а) б)
Рис. 12. Удельные показатели скоростных электропоездов традиционной («Сокол»,
ЭР200) и перспективной («Talgo») конфигурации: a - удельное сопротивление
движению; б - удельная мощность.
Под обозначением «Talgo» (см. рис. 12) фигурирует разрабатываемый авторами настоящей статьи перспективный скоростной электропоезд конфигурации AVE 102 Talgo, отличающейся от прототипа мотор-вагонной композицией.
Российские электропоезда «Сокол» и ЭР200 по своим проектным удельным показателям отличаются от высокоскоростного электропоезда традиционной конфигурации AVE 103 Velaro несущественно.
Из рис. 12 следует также, что сравнение показателей - удельного сопротивления движению и удельной мощности - классических (традиционных) ЭР200, «Сокол» и перспективного «Talgo» скоростных электропоездов с учетом приведенного выше анализа позволяет оценить актуальность выполненного исследования. Европейский опыт эксплуатации электропоездов системы Talgo, а также успешное использование этих поездов на модернизированной линии Астана - Алма-Ата протяженностью 1340 км (Железные дороги Республики Казахстан [21]) подтверждают прогрессивность технических решений, использованных в конструкциях скоростных поездов этой концепции.
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
2009/1 Известия Петербургского университета путей сообщения
21
Заключение
Анализ современных высокоскоростных электропоездов позволил выделить две базовые концепции их построения: традиционную и новую, перспективную. Традиционная схема построения развивалась в течение примерно 100 лет и базировалась на «составном» принципе, когда поезд («состав») состоит из автономных длинных вагонов, каждый кузов которых опирается на две двухосные тележки. Новая концепция характеризуется двумя основными качественными признаками (отличиями): сочлененной конфигурацией и раздельно вращающимися колесами. Выполненное исследование позволяет характеризовать новую концепцию как более экономичную, имеющую во всех звеньях большой потенциал развития.
Выражаем благодарность российской редакции журнала «Железные дороги мира» за свободный доступ до середины 2006 года к электронной версии журнала, а также Оргкомитету международного симпозиума «Eltrans2007» за предоставленную возможность обсудить со специалистами приведенные выше материалы исследования авторов.
Библиографический список
1. Сравнение концепций высокоскоростных поездов Европы // Железные дороги мира. - 2004. - № 9 (F. Labrenz. Eisenbahningenieur. - 2002. - № 12. - S. 23-29).
2. Некоторые аспекты разработки проекта концепции создания высокоскорост-но-го железнодорожного транспорта в Российской Федерации / И. П. Киселёв // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2007. - № 2 (11). - С. 50-61.
3. Централизованное электроснабжение пассажирских поездов / В. И. Омель-чук, Я. Ю. Пармас, Б. А. Тимофеев, Е. А. Крутяков // Железнодорожный транспорт. -1998. - № 12. - С. 31-33.
4. Поезд Cargo Sprinter и развитие его концепции // Железные дороги мира. -2000. - № 4 (Ch. Wesels. Eisenbahningenieur. - 1999. - № 9. - S. 70-72).
5. Краткий обзор истории европейских высокоскоростных электропоездов. Ч. 2 / И. П. Киселёв // Железные дороги мира. - 2006. - № 1.
6. Краткий обзор истории высокоскоростных поездов Японии. Ч. 2 / И. П. Киселёв // Железные дороги мира. - 2005. - № 8.
7. Предсерийный головной моторный вагон высокоскоростного поезда Talgo350 // Железные дороги мира. - 2003. - № 8 (D. Fried, B. Braun. Elektrische Bahnen. -
2002. - № 4. - S. 141-153).
8. Высокоскоростной электропоезд AVE S103 // Железные дороги мира. -
2003. - № 6 (H. Rieger et al. Glasers Annalen. - 2002. - № 10. - S. 428-441).
9. AGV - высокоскоростной электропоезд нового поколения // Железные дороги мира. - 2000. - № 10 (D. Briginshaw. International Railway Journal. - № 5. - Р. 15-18).
10. Семейство поездов TGV и перспективы развития // Железные дороги мира. -1998. - № 11 (M. Moreau. Eisenbahntechnische Rundschau. - 1998. - № 5. - S. 276-283).
11. Исследование опытной тележки с отдельными колесами / Ф. Фредерих // Glasers Annalen. - 1987. - № 6. - S. 171-179.
12. Снижение сопротивления движению подвижного состава при использовании развязанных колесных пар / А. Н. Головаш, А. Н. Гуреев, В. В. Шилер, А. В. Шиллер // Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других элек-
Proceeding of Petersburg Transport University
ISSN 1815-588 X
22
Известия Петербургского университета путей сообщения 2009/1
тромеханических преобразователей энергии : материалы VIII Всероссийской научнотехнической конференции. - Омск : ОмГУПС, 2003. - С. 347-349.
13. Концепция перспективного тягового привода // Железные дороги мира. -1999. - № 6 (G. Kratz. Elektrische Bahnen. - 1998. - № 11. - S. 333-337).
14. Ступичный асинхронный тяговый двигатель с внешним ротором // Железные дороги мира. - 2002. - № 4 (H. Neudorfer. Glasers Annalen. - 2001. - № 6/7. - S. 237242).
15. Колесно-моторный блок железнодорожного транспортного средства / А. М. Березовский, И. И. Вучетич, Э. Р. Калнин, В. В. Риквейл // Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1751012 A1. 30.07.1992. Бюлл. № 28.
16. Электромотор-колесо / А. М. Солодунов, Ф. И. Сеничев, И. В. Гурлов, А. П. Епифанов, В. М. Пивоваров, М. В. Жилин и др. // Патент РФ № 2102266, рег. 20.01.1998.
17. Магнитные пазовые клинья для электрических машин : реферат статьи из журнала “Siemens Zeitschrift”. - 1970. - 44. - N 12. - S. 736-740 (ЭП, сер. Электрические машины. - Вып. 8. - 1971. - С. 30).
18. Расчет параметров двухслойного ротора асинхронного двигателя при малых скольжениях / В. С. Могильников, А. М. Олейников // Электротехника. - 1983. - № 5. -С. 28-30.
19. Обоснование параметров тягового электроснабжения и электроподвижно го состава высокоскоростных железнодорожных линий в России : автореф. дис. ... канд. техн. наук / В. М. Саввов. - СПб. : ПГУПС, 2002.
20. Эксплуатационные испытания электропоезда ЭР200 : отчет № 11. - М.: ВНИИЖТ, 1988. - 113 с.
21. Talgo осваивает магистрали Казахстана / http://www.rgd-partner.ru/news/2008/ 05/29/325009.html.
Статья поступила в редакцию 28.01.2009;
представлена к публикации членом редколлегии А. В. Грищенко.
ISSN 1815-588 X
Proceeding of Petersburg State Transport University
