ЭР29
В отечественных пригородных электропоездах переменного тока применялись системы контакторного ступенчатого регулирования напряжения на тяговых двигателях. Ученые и конструктора Рижского филиала ВНИИВ совместно с ВНИИЖТ разрабатывали электропоезд нового поколения с плавным тиристорным регулированием напряжения. Опытный шестивагонный электропоезд ЭР29 переменного тока с рекуперативным торможением и длиной вагонов 21, 5 м был изготовлен в 1985 г.
Кузова вагонов через цилиндрические пружины опираются на двухосные тележки типа ТУР-01. Рамы тележек опираются на буксы также через цилиндрические пружины, параллельно которым включены фрикционные гасители колебаний. Центральное подвешивание имеет гидравлические гасители колебаний. Статический прогиб двухступенчатого рессорного подвешивания — 126 мм. Диаметр бандажа моторных вагонов — 1050 мм, база моторной тележки — 2600 мм, передаточное число редуктора — 3, 95. Подвеска редукторов к раме тележки стержневая, шестерня редуктора вращается в двух одинаковых опорно-радиальных подшипниках, как это стало делаться в последующем (с 1987 г.) на электропоездах ЭР2Р с № 7072. Сепараторы всех подшипников редуктора составные, соединены заклепками.
Под прицепными вагонами были установлены доработанные с точки зрения применения удлиненных серег центрального подвешивания и размещения тормозных цилиндров тележки типа КВЗ-ЦНИИ-М. Диаметр бандажа 950 мм, база тележки 2400 мм. Тележки моторных и прицепных вагонов электропоезда ЭР29 отличаются от соответствующих тележек электропоездов ЭР2Р характеристиками комплектов пружин рессорного подвешивания. Все вагоны электропоезда ЭР29 оборудованы электропневматическими тормозами.
Каждая колесная пара моторного вагона приводится в движение своим тяговым электродвигателем постоянного тока типа 1ДТ-012, который при номинальном напряжении 825 В в часовом режиме имеет мощность 260 кВт (ток 350 А, частота вращения якоря при 28% возбуждения 1590 об/мин). Масса электродвигателя 1900 кг. Управление электропоездом осуществляется из головных вагонов с помощью контроллеров машиниста 1КУ-030.
Токоприемники, главные выключатели ВОВ-25А-10/630, трансформаторы ОНМЦЭР-1600/25-23У1 (масса 3600 кг) и преобразователи СРОМ-1600.83.У1 установлены на прицепных головных и промежуточных вагонах. Компрессоры ЭК-7В и другие воспомогательные машины приводятся трехфазными асинхронными электродвигателями напряжением 220 В, получающими питание через расщепитель фаз 1РФ.001. Питание цепей управления осуществляется напряжением 110 В.
Моторные вагоны имеют 116 мест для сидения, промежуточные прицепные - 107 и головные - 83. Масса тары вагонов составляет соответственно 61, 5 (М), 46, 3 (П) и 49 т (Г). Конструкционная скорость 130 км/ч, максимальная скорость электропоезда в эксплуатации 120 км/ч.
Опытный электропоезд демонстрировался на международной выставке "Железнодорожный транспорт-86" на станции Щербинка. В 1987 г. РФ ВНИИВ в условиях Прибалтийской дороги на участке Вильнюс-Каунас были проведены предварительные тягово-энергетические испытания поезда, а в 1988-1989 гг. ВНИИЖТом совместно с РФ ВНИИВ при участии РЭЗ — контрольные испытания по определению энергетических показателей преобразователей системы РИФ.
Электропоеpд ЭР29 первоначально был оборудован тиристорными преобразователями с импульсно-фазовым регулированием напряжения на тяговых двигателях. Такая система преобразования, разработанная ВНИИЖТ, получила название РИФ. Известно, что электроподвижной состав переменного тока с тиристорным регулированием (электровозы ВЛ80Р, ВЛ85) сильно искажает форму напряжения в тяговой сети и загружает ее реактивной мощностью, что приводит к дополнительным потерям в сетях электроснабжения. Решением задачи снижения этих потерь занимаются многие научные центры, но проблема на отечественных ж.д. до сих пор окончательно не решена. Преобразователь РИФ был одним из вариантов решения. Снижение рективной мощности достигалось за счет искусственной коммутации тиристоров преобразователя в конце каждого полупериода. Цепи искусственной коммутации были очень громоздкими, что стало причиной размещения тягового трансформатора на прицепных вагонах ЭР29. Позже аналогичные технические решения стали применять на подвижном составе в европейских странах, но с использованием запираемых тиристоров (GTO).
Преобразователи РИФ на поезде работали неустойчиво. Поэтому во II квартале 1989 г. в депо Фастов Юго-Западной ж.д. силами РЭЗ, РФ ВНИИВ на поезде были установлены обычные выпрямительно-инверторные преобразователи (ВИП) с компенсаторами реактивной мощности (КРМ). Схема разрабатывалась в РФ ВНИИВ с учетом проведенных во ВНИИЖТ испытаний ВИП с КРМ на электровозе ВЛ85. После завершения наладочных работ в марте 1990 г. поезд поступил на экспериментальное кольцо ВНИИЖТ для проведения тягово-энергетических испытаний. Серьезных нарушений работы поезда зафиксировано не было, ВИП с КРМ работал устойчиво. Было отмечено также, что в связи с заменой преобразователей РИФ на ВИП с КРМ появилась возможность традиционного размещения всего тягового электрооборудования только на моторном вагоне, что позволило бы улучшить сцепные свойства, уменьшить его массу, повысить надежность. Было решено проработать этот вопрос для серийного поезда. Серийный выпуск электропоездов ЭР29М предполагалось начать с 1995 г.
В середине 1991 г. электропоезд ЭР29 введен в опытную эксплуатацию с пассажирами на участках Киевского пригородного узла, в процессе которой оценивалась работоспособность, показатели надежности и ремонтопригодности электро- и пневмооборудования, эффективность нового поезда в реальных условиях эксплуатации в сравнении с электропоездами ЭР9Е и ЭР9Т. Проведенные эксплуатационные испытания выявили реальную экономию общего расхода электроэнергии опытным электропоездом ЭР29 при применении рекуперативного торможения.
Силовая схема и схема цепей управления опытного электропоезда ЭР29 обеспечивали следующие режимы работы:
пуск и разгон с регулируемой интенсивностью разгона (7 уставок);
изменение напрвления движения;
служебное рекуперативное торможение практически до остановки с регулируемой интенсивностью торможения (5 уставок);
автоматическое дотормаживание электропневматическим тормозом до полной остановки;
автоматическое замещение электропневматическим тормозом в случае неисправности электрического тормоза.
Уставка пускового тока задается переключателем, установленном на пульте в кабине машиниста, а тормозного тока — контроллером машиниста.
Реализованный на электропоезде двухзонный ВИП и трехступенчатый КРМ состоят из следующих основных элементов: самого ВИП, блока конденсаторов, блока формирователей импульсов и блока управления. ВИП — шестиплечий полностью управляемый мост. Плавное регулирование тока возбуждения тяговых двигателей осуществляется четырьмя тиристорными плечами.
КРМ подключен параллельно низковольтной тяговой обмотке трансформатора через дополнительный тиристорный ключ и состоит из последовательно-соединенных блока конденсаторов и дросселя. КРМ подключался к силовой цепи только в период пуска и рекуперативного торможения. Тяговые двигатели соединены последовательно-параллельно и питаются от ВИП через сглаживающий реактор. ВИП, сглаживающий реактор и КРМ размещены на моторном вагоне, а силовой трансформатор, воздушный выключатель и токоприемник — на прицепном или головном.
Преобразователь смонтирован в камере, размещенной под вагоном, имеет принудительную систему воздушного охлаждения на испарительных тепловых трубках, выполнен на тиристорах Т453-800-36. Общее число тиристоров в ВИП — 28, диодов — 2. На электропоезде была предусмотрена разработанная ЛИИЖТ система диагностики ВИП.
Одна из особенностей электропоезда ЭР29 — наличие двойного контроля за боксованием и юзом колесных пар моторного вагона: по разности частоты вращения и по разности токов в параллельных ветвях ТД в традиционной системе с реле боксования. При возникновении избыточного скольжения колесныз пар блок управления движением через регулятор тока якоря снижает его силу. Контроль по разности частоты вращения колесных пар осуществляется с помощью универсальной дискретной системы защиты от избыточного скольжения колесных пар типа ДУКС-110-4. В начале 1991 г. на поезде была смонтирована улучшенная система ДУКС-110-4М.
К сожалению политические события начала 90-х годов сломали планы по внедрению новых электропоездов ЭР29М. Руководители железных дорог двух стран так и не смогли договориться о передаче электропоезда России. Опытный поезд остался на Украине, там он постепенно пришел в негодность. Его пытались эксплуатировать в качестве прицепных вагонов с электровозной тягой, но и это вскоре прекратилось. Ходили слухи, что руководство депо Фастов хотело разрезать кузова ЭР29 на гаражи. К счастью эти планы не осуществились. Электропоезд до 1999 г. простоял на задворках депо. Планируется в ближайшее время провести капитально-восстановительный ремонт электропоезда на КЭВРЗ и переделать его электрическую схему по типу ЭР9Е.
Так заканчивается история первого отечественного электропоезда с новыми кузовами длиной 21, 5 м и тиристорным регулированием. Работы по разработке нового комплекта электрооборудования были заторможены почти на 10 лет.
