Многозвенные автопоезда

Поезда безрельсового транспорт до настоящего времени не нашли широкого распространения. Однако с полным основанием можно считать, что они могут применяться в самых различных областях народного хозяйства.

Электропривод постоянного действия целесообразно применять на транспортных машинах большой грузоподъемности, обладающих значительным собственным весом и предназначенных для эксплуатации в различных дорожных условиях. В этом отношении многозвенные поезда превосходят любые другие наземные транспортные средства. Значительный собственный вес поезда позволит пойти на усложнение электрической схемы с целью получения наиболее совершенной и гибкой системы управления. Для таких поездов требуются первичные двигатели значительной мощности.

Прицепы поездов обычно унифицируются, что упрощает их производство и эксплуатацию. Новейшие поезда имеют тяговые двигатели, встроенные в ступицу колеса. Это позволяет существенно упростить тяговую передачу. Многозвенный поезд является именно той транспортной машиной, где применение электропривода в силу присущих ему качеств может дать наибольший эффект.

Первые образцы многозвенных поездов начали выпускаться в Германии в 1913 г.; их тяговая установка включала в себя двигатель внутреннего сгорания, электрический генератор и электрические тяговые двигатели. Один из поездов этого типа грузоподъемностью 60 т прошел в Австралии 400 км по бездорожью в горной местности с полной нагрузкой. Однако уровень развития конструкции тепловых двигателей и электрических машин в то время не создавал необходимых предпосылок для широкого применения этого вида транспорта. В 1940 г. в Германии был построен поезд, который состоял из тягача с двигатель-генераторной установкой и пяти активных прицепов. Полезная нагрузка поезда составляла 40 т при максимальной скорости движения по усовершенствованным дорогам 35 км/ч, при сопротивлении качению f = 0,02 допускалось преодоление подъёма в 30%.

В качестве первичных двигателей были использованы два шестицилиндровых дизеля «Даймлер-Бенц» типа ОМ-49 с максимальной мощностью 190 л.с. (139,8 кВт) каждый, скоростью вращения 1800 мин ^-1 и весом 800 кг. Применение двух первичных двигателей было обусловлено стремлением создать повышенную надёжность благодаря возможности движения на одном дизеле в случае аварии второго. Кроме того, при небольшом количестве прицепов и неполной загрузке поезда можно использовать только один дизель, который будет работать в более экономичном режиме. Для запуска каждый дизель имел электрический и инерционный ручной стартер. Питание электрического стартера производилось от аккумуляторной батареи напряжением 24 В.

Оба дизеля приводили во вращение один генератор. Конструкция передачи позволяла подключать один из двигателей или оба сразу при запуске, а также предусматривала автоматическое отключение двигателя, когда скорость его вращения повысится при работе без нагрузки. На поезде был применён генератор такого же типа, какой применялся на немецких железных дорогах для дизель-электрических автомотрис. Возбуждение генератора осуществлялось от специального возбудителя (рис. 1.9). Номинальное напряжение генератора 350 В, параметры часового режима: мощность 210 кВт, ток 600 А, скорость вращения 1440 мин^-1.

Рис. 1.9. Принципиальная схема электрических цепей

многозвенного поезда:
1 - дизель; 2 - генератор; 3, 4 - тяговые электродвигатели; 5 - возбудитель;
6 - соединительные муфты для сильных токов; 7 - реостаты и ступенчатый переключатель

К приводному устройству генератора присоединялся также возбудитель тяговых двигателей. Изменением подачи топлива при нажатии педали акселератора менялись скорость вращения дизель-генератора, напряжение на зажимах генератора и мощность, отдаваемая первичным двигателем.

На каждом прицепе было установлено по одному тяговому двигателю мощностью около 46 кВт с максимальной скоростью вращения 2450 мин. Двигатели имели смешанное возбуждение, причём параллельная обмотка питалась от специального возбудителя. Аппаратура управления поворотом колёс и тормозными средствами была сосредоточена на тягаче.

Поезд был снабжён тремя независимо действующими тормозными системами. Механический колёсный тормоз имел пневматический привод, причем для предупреждения набегания торможение производилось, начиная с последнего прицепа. Для повышения эффективности действия электрокомпрессионного тормоза в выхлопных трубопроводах были смонтированы специальные заслонки. В качестве стояночного тормоза применялся механический тормоз с ручным приводом. На тягаче он действовал на колодки заднего моста, на прицепах − на тяговую передачу.

Конструкции ходовой части обеспечивала минимальный радиус поворота 10.4 м при ширине колеи 4,4 м.

В послевоенные годы в США относительно широкое применение находят поезда специального назначения различной конструкции. В наибольшем количестве их строит фирма «Ле Турно» США. Первый промышленный образец транспортного тягача типа «Сноу-Багги» со всеми ведущими и управляемыми мотор-колесами выпустила фирма «Ле Турно» в 1954 г. Тягач был оборудован восемью бескамерными шинами низкого давления шириной 1220 мм, благодаря чему обеспечивалось весьма низкое давление на грунт, необходимое для работа в северных районах. В 1955 г. фирма создала поезд, состоящий из тягача и пяти двухосных прицепов обшей грузоподъемностью 125 т. В качестве первичных двигателей были применены два дизеля мощностью 400 л.с. (294,4 кВт) каждый. Они приводили во вращение два генератора постоянного тока. От генератора питались тяговые двигатели всех двадцати четырех мотор-колёс. Двигатели самовентилируемые. Для обеспечения высокой проходимости на поезде были применены шины низкого давления диаметром 2240 мм и обеспечивалось движение тягача и прицепов по одной колее.

Возбуждение тяговых генераторов производилось от трех вспомогательных двигатель-генераторных установок. От этих же генераторов питались оттормаживающие соленоиды колесных тормозов. Ручное регулирование напряжения генератора осуществлялось потенциометрами в цепях возбуждения. На поезде имелась также система переменного трехфазного тока напряжением 300 В и частотой 120 Гц. Переменный ток использовался для питания цепей управления и вспомогательных цепей. Механический тормоз выполнялся из неподвижных стальных и вращающихся фрикционных дисков, закрепленных на втулке якоря тягового двигателя шпонкой. Фрикционные диски прижимались к стальным пружиной, а отжимались специальным соленоидом. Механический тормоз использовался лишь при полной остановке поезда. Подтормаживание осуществлялось путем электрического торможения.

Другой поезд, построенный этой же фирмой, имел грузоподъемность 143 т и общий вес 256 т. На тягаче было установлено два дизеля мощностью по 500 л.с. (368 кВт). На одном валу с дизелями устанавливали генераторы, питающие тяговые двигатели мотор-колёс тягача и семи прицепов. Для поезда применяли шины низкого давления (до 0,35 атм.) диаметром 3050 мм. Подвеска мотор-колёс независимая. Поезд предназначался для эксплуатации по песку, снегу, бездорожью и пр. Система рулевого управления была такова, что каждый прицеп двигался по колее тягача, независимо от числа прицепов. Это существенно повышало маневренность и проходимость поезда и позволяло расширить сферу его применения.

Следующий образец поезда фирмы «Ле Турно» состоял из тринадцати звеньев, включая два тягача с двигатель-генераторными агрегатами, одну головную повозку, на которой сосредоточена аппаратура управления поезда и десять прицепов. Общая грузоподъемность поезда 150 т, его длина 175 м, число колес 54. В качестве первичных применены газотурбинные двигатели типа «Сатурн» фирмы «Соляр Эйркрафт» (США) максимальной мощностью 1000 л.с. (736 кВт) и весом 635 кг. Удельный вес этого двигателя почти в десять раз меньше, чем дизелей. Применена система привода на постоянном токе. На каждом тягаче установлено по одному двигатель-генераторному агрегату. Кроме того, головная повозка также оборудована вспомогательным двигатель-генераторным агрегатом, с дизелем в качестве первичного двигателя. Это позволяет повозке самостоятельно передвигаться и буксировать один груженый прицеп при маневрировании поезда. Два тягача увеличивают гибкость маневрирования поездом, поскольку легко осуществить реверсирование поезда и его разделение на две части. Мотор-колеса имеют бескамерные шины сверхнизкого давления наружным диаметром 3050 мм и шириной 1220 мм.

Управление поездом полностью электрифицировано. К числу важнейших элементов управления относятся сервопривод рулевого управления передней оси головной повозки; система электрического торможения; привод дисковых тормозов каждого мотор-колёса, который автоматически приводится в действие, как только размыкаются цепи тяговых двигателей; система автоматического перераспределения мощности между тяговыми двигателями, предназначенная для разгружения тягового двигателя буксующего колеса. Система рулевого управления обеспечивает движение всех прицепов по одной колее.

По-видимому, модернизацией описанного поезда является новейший поезд типа «Оверленд». При тех же составности, грузоподъемности и размерах шины увеличена мощность первичных двигателей и, очевидно, электрических машин. Применены четыре газотурбинных двигателя фирмы «Перкинс Гэс Тёрбинз», США мощностью 1186 л.с. (872,8 кВт) каждая. Три газотурбинных двигателя вместе с генераторами установлены на двух тягачах, а четвертый на головной повозке. Общий вес тяговых агрегатов 6350 кг. Максимальная скорость движения 32 км/ч.