Управление трамваем

Контроллер и пульт трамвайного электровоза-снегоочистителя ГС-4

Управление трамваем — способы управления электрическим трамваем.

Обзор

Управление трамвайным вагоном достаточно сложно, гораздо сложнее чем управление автотранспортом. Оно требует от водителя хороших познаний в электротехнике, механике, твёрдого знания правил и инструкций, умения понимать и предвидеть дорожную обстановку, хорошей реакции и хладнокровия.

Различные органы управления, расположенные в кабине, рассчитаны на воздействие рукой или ногой водителя. Трамвайные вагоны не имеют муфт сцепления и коробок передач — передаточное число от двигателя до колёсных пар всегда фиксировано — поэтому в кабине водителя трамвая нет органов управления трансмиссией. Большинство органов управления — электрические коммутационные аппараты.

Трамвайные вагоны (моторные) могут передвигаться как вперёд, так и назад, причём в обоих случаях развивать максимальную скорость, в отличие от автотранспорта.

Система управления

Электросхема вагона устроена так: токоприёмник (полупантограф, пантограф, бугель или штанга) — система управления тяговым двигателем — тяговые электродвигатели (ТЭД) — рельсы.

Система управления тяговыми электродвигателеми предназначена для изменения силы тока, проходящей через ТЭД — то есть, для изменения динамики движения вагона. На старых вагонах применялась непосредственная система управления: в кабине находился высоковольтный контроллер, представляющий собой высокую тумбу с рукояткой наверху. Контроллер имел два вала — главный и реверсивный, механически сблокированные между собой. Оба вала имели большое число фиксированных положений, различное у контроллеров разных моделей.

При повороте рукоятки главного вала контроллера в тяговые электродвигатели подавался ток определённой величины. При этом остальная часть электроэнергии превращалась в тепловую. В настоящее время такие системы управления не применяют.

С 30-х годов XX века начали применяться косвенные полуавтоматические системы управления, так называемые "реостатно-контакторные". Появилась возможность работы вагонов в составе поезда по системе многих единиц — когда управление всеми двигателями и электрическими цепями вагонов осуществляется с одного поста. До этого поезда составляли из одного моторного и одного-двух прицепных вагонов, не имевших тяговых двигателей.

С 1970-х гг. и по настоящее время во всём мире (в том числе в России) внедряются частотно-импульсные системы регулирования, выполненные на основе силовых полупроводниковых элементов. На тяговый электродвигатель от частотно-импульсного преобразователя поступает импульсный ток, причем частота импульсов изменяется в соответствии с заданной для двигателя мощностью в конкретный момент времени. Это позволяет достичь высокой плавности хода и значительной экономии электроэнергии.

Система торможения на трамвае во многом схожа с ее аналогом на железнодорожном транспорте. Первое поколение трамвайных вагонов имело воздушные тормоза. Компрессор осуществлял нагнетание воздуха в воздушные резервуары, из которых при помощи тормозного крана воздух по трубопроводам подавался в тормозные цилиндры. Шток тормозного цилиндра воздействовал через сложную рычажную систему на чугунные тормозные колодки и прижимая их к бандажам колёс или тормозным дискам. В настоящее время пневматическое торможение на трамвае практически вытеснено более современными системами, сейчас по некоторым сведениям используется только на вагонах Петербургского трамвайно-механического завода.

С 50-х годов XX века на трамвайных вагонов в качестве служебного стало применяться электродинамическое торможение. ТЭДы при торможении отключаются от контактной сети и начинают работать в режиме генератора, вырабатывающего ток, который гасится на реостатах (мощных сопротивлениях, закрепленных на крыше или под полом вагона), при этом электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Для торможения на низкой скорости, когда электродинамическое торможение неэффективно (например, при полной остановке вагона) применяются колодочные (механические) тормоза с воздушным или соленоидным приводом.

Низковольтные цепи вагона используются для косвенного управления высоковольтными аппаратами, питания освещения, сигнальных цепей, низковольтных аппаратов, подзарядки аккумуляторной батареи. Существует 2 вида устройства низковольтных цепей: с питанием от электромашинного преобразователя и от преобразователя, выполненного на полупроводниковой базе. Электромашинный преобразователь обычно устроен следующим образом: под полом трамвайного вагона на общем валу закрепляются двигатель постоянного тока, работающий от контактной сети, и генератор, вырабатывающий низкое напряжение (так называемая система "мотор-генератор"). Недостатком подобной системы является низкий КПД и высокий уровень создаваемого во время работы шума (чем и объясняется постоянный шум под полом вагонов Татра Т3, 71-605 и аналогичных). Тиристорно-импульсный (полупроводниковый) преобразователь лишен этих недостатков, однако его внедрение и активная эксплуатация началась только с 80-х годов XX в.

Примерный процесс управления (косвенная система управления)

Включение и пуск вагона:

включить аккумуляторную батарею;
поднять токоприёмник;
включить цепи управления и необходимые вспомогательные цепи;
нажать педаль безопасности;
выбрать направление движения, повернув реверсор в соответствующее положение;
повернуть рукоятку контроллера (пусковую педаль) до включения необходимой ходовой позиции;
после набора нужной скорости вернуть рукоятку или педаль контроллера в нулевое положение, тяговые двигатели при этом отключатся и вагон будет двигаться выбегом.

Торможение, остановка и выключение вагона:

установить контроллер на одну из тормозных позиций.

При этом схема собирается на торможение, ТЭДы переводятся в генераторный режим, в силовую цепь начинают плавно вводиться пускотормозные реостаты, начинается электродинамическое торможение.

для полной остановки вагона необходимо включить тормозную позицию, на которой при истощении электродинамического торможения автоматически сработает колодочный тормоз. Вагон при этом затормаживается полностью.

Для применения экстренного торможения необходимо включить последнюю тормозную позицию, при этом одновременно включатся электродинамическое торможение на полную мощность, рельсовый тормоз и при истощении электродинамического торможения — колодочный.

вернуть контроллер в нулевое положение;
установить реверсор в нулевое положение;
выключить вспомогательные цепи и цепи управления;
опустить токоприёмник.

Управление вагоном с непосредственной системой управления (контроллер МТ-1А, прямодействующий воздушный тормоз)

Включение и пуск вагона:

закрыть спускные вентили пневмосистемы;
поднять токоприёмник;
включить автоматические выключатели — главный, мотор-компрессора и при необходимости — цепей освещения;
дождаться, пока мотор-компрессор создаст необходимое давление в воздушных резервуарах;
проверить давление и отсутствие утечек воздуха по манометру;
выбрать направление движения и род работы силовой схемы, повернуть реверсивный вал контроллера в соответствующее положение;
отпустить ручной тормоз;
включить первую ходовую позицию на 0,5 секунды;
при необходимости увеличения скорости включать последующие позиции с выдержкой 1-3 секунды (в зависимости от состояния пути).

Позиции с 1 по 4 — реостатные при последовательном соединении двигателей. 5 позиция — безреостатная при последовательном соединении. 6 и 7 позиции — реостатные при параллельном соединении ТЭДов. 8 позиция — безреостатная при параллельном соединении. Время движения на 5 и 8 позициях не ограничено.

после набора скорости вернуть рукоятку главного вала контроллера в нулевое положение. Двигатели отключатся и вагон будет двигаться выбегом.

Работа тормозного крана

Тормозной кран (кран машиниста) бывает нескольких типов, но принцип его работы всегда один — при повороте рукоятки крана происходит соединение различных трубопроводов пневмосистемы с воздушными резервуарами, атмосферой или их полное перекрытие.

Нулевое положение рукоятки (прямо) — кран закрыт. Поворот ручки влево — торможение, вправо — отпуск. Режимы торможения и отпуска зависят от угла поворота ручки крана:

15 градусов влево: служебное торможение
15 вправо: служебный отпуск
30 влево: полное торможение
30 вправо: полный отпуск
45 влево: экстренное торможение с подачей песка на рельсы
60 влево: экстренное торможение с песком и опусканием подвагонной предохранительной сетки.

Тормозной кран ленинградского типа несколько отличается по устройству.

Торможение, остановка и выключение вагона:

поворотами тормозной рукоятки нужно подавать мелкими порциями воздух из резервуаров в тормозную магистраль. При этом колодки с определенным усилием прижмутся к бандажам колёс и вагон будет тормозить.
после полной остановки затянуть ручной тормоз;
повернуть реверсивный вал контроллера в нулевое положение и снять реверсивную рукоятку;
выключить автоматические выключатели;
опустить токоприёмник
открыть спускной вентиль и выпустить воздух из пневмосистемы.

При необходимости экстренного торможения необходимо повернуть рукоятку тормозного крана до упора влево. При этом тормозные колодки с максимальным усилием прижмутся к колёсам вагона, на рельсы будет подаваться песок для избежания входа вагона в юз, опустится подвагонная сетка, чтобы подхватить на себя попавшего на пути человека или посторонний предмет. Далее водитель должен включить первую тормозную позицию и последующие с выдержкой 1-3 секунды. Включать сразу третью тормозную позицию запрещается во избежание выхода из строя пускотормозных реостатов.

Следует помнить, что самовозбуждение тяговых двигателей без дополнительных обмоток в генераторном режиме происходит с задержкой в 2-3 секунды и торможение истощается на скорости уже 10 км/ч. Поэтому реостатное торможение на вагонах с непосредственным управлением может применяться только в качестве аварийного.

Управление вагоном с непосредственной системой управления сложно и требует от водителя твёрдых навыков, отточенности движений и приёмов управления вагоном.