Опытный электропоезд постояного тока ЭТ2А

По инициативе РАО "ВСМ", начиная с 1994 г., велась разработка нового тягового привода для электропоездов постоянного тока. К проведению исследовательских работ, а также к разработке конструкторской и технологической документации было привлеченоно Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения (ЦКБ ТМ, г. Тверь), АО "Сила" (Санкт-Петербург) и ряд других предприятий. Разработка асинхронного тягового привода велась специально созданной в РАО "ВСМ" лабораторией под руководством к.т.н. С.Н.Васильева.

Макетирование тиристорного преобразователя осуществлялось вначале на специально созданном экспериментальном стенде на территории АО "Сила" и затем на макетном электропоезде, переоборудованном в условиях депо Санкт-Петербург - Балтийский. В состав четырехвагонного поезда были включены два новых головных вагона ЭТ2, моторный вагон ЭР2Т - и переоборудованный моторный вагон ЭР2-06, восстановленный после пожара. На макетном вагоне были установлены: входной фильтр, широтно-импульсный прерыватель (ШИП), два автономных инвертора тока (АИТ), дроссели инверторов, четыре асинхронных тяговых двигателя (АТД), шкаф с системой управления (СУ) и блоки питания (БП) системы управления. Силовое оборудование размещено в специально изготовленных подвагонных ящиках, которые для удобства доступа к их содержимому были размещены в салоне моторного вагона. В салоне также была смонтирована система принудительного воздушного охлаждения. Быстродействующий выключатель, линейные контакторы использовались от серийного поезда.

Первые поездки макетной секции состоялись в 1996 г. на участке Санкт-Петербург - Луга. Во время поездок отрабатывались алгоритмы работы преобразователей, проверялась правильность выбранных технических решений. Первоначально исследования велись в направлении применения шестифазных тяговых двигателей и соответствующих инверторов, был даже изготовлен комплект двигателей, однако по результатам исследований в 1996 г. было принято решение с целью упрощения преобразователя о переходе на трехфазный вариант. В процессе наладки конструкция и параметры преобразователей несколько раз менялись. Второй непереоборудованный моторный вагон использовался в качестве резервного на случай неисправности макетного.

Исследования на макетном электропоезде проходили вплоть до начала 1999 г. Поезд проехал в общей сложности более 70000 км. После получения положительных результатов было решено изготовить на ТоржВЗ опытный электропоезд ЭТ2А.

Опытный четырехвагонный электропоезд был изготовлен в сентябре 1999 г. Состав поезда включал два головных и два моторных вагона.

За основу была принята конструкция электропоезда ЭТ2, выпускаемого ТоржВЗ с 1993 г. Был применен комплект вспомогательного электрооборудования производства НЭВЗ, которые устанавливается на серийные электропоезда ЭТ2М. Полностью сохранена конструкция межвагонных соединений, новые вагоны полностью совместимы с серийными электропоездами.

Изменения были внесены в конструкцию кузова головных вагонов. Впервые на отечественных электропоездах для обеспечения безопасности локомотивных бригад применена пластиковая кабина машиниста капсульного типа.

Изменен дизайн пассажирских салонов. Вместо применявшихся ранее алюминиевых багажных полок установлены пластиковые, по аналогии с пассажирскими диванами. Заменены и оконные рамы. В салонах установлены люминисцентные светильники финского производства.

Кроме того была изменена конструкция печей отопления салонов. Вместо применявшегося ранее поддиванного расположения печи отопления размещены в специальных кожухах вдоль боковых стен кузова по аналогии с электропоездом ЭР200.

Комплект тягового электрооборудования состоит из входного фильтра, входного широтно-импульсного преобразователя, тиристорных ограничителей напряжения, автономных инверторов тока, асинхронных тяговых двигателей, а также аппаратов защиты и коммутационного оборудования. Тяговые двигатели типа ЭТА-380 часовой мощностью 380 кВт установлены на серийных тележках производства Тихвинского завода Трансмаш. На тележках установлены также новые тяговые редукторы с передаточным отношением 3,95. Тяговые двигатели каждой тележки соединены попарно параллельно и питаются от своего автономного инвертора тока. Инверторы каждой тележки соединены последовательно и через сглаживающие дроссели подключены к входному преобразователю. В тиристорном преобразователе используются тиристоры отечественного производства. Вентиляция преобразователей - принудительная. Изготовитель комплекта тягового электрооборудования - ОАО "Сила".

На опытном электропоезде были установлены токоприемники и быстродействующие выключатели производства фирмы Secheron (Швейцария). Токоприемники оборудованы электрическим приводом, что ранее в России не применялось.

На электропоезде применена система рекуперативно-реостатного торможения с автоматическим перераспределением мощности в зависимости от условий приема электроэнергии между возвратом в тяговую сеть и тормозными резисторами. Тормозные резисторы подключены к тиристорным ограничителям напряжения и используются также в режиме тяги для стабилизации входного напряжения преобразователя при бросках напряжения в тяговой сети.

На опытном электропоезде применена микропроцессорная системы управления тяговым приводом, которая контролирует все параметры работы электрооборудования. Встроенная система диагностики позволяет персоналу депо быстро локализовывать неисправности электрооборудования, что должно существенно сократить время, затрачиваемое на ремонт.

Система управления поездом в целом разработана в КБ Импульс (С.Петербург). Микропроцессорное оборудование на поездном уровне обеспечивает работу информационной системы, а также передачу сигналов управления, диагностических сообщений, объявлений по поездному радио. Поезд оборудован аппаратурой обнаружения возгорания и пожаротушения, которая также является частью системы "Импульс".

Из-за большого количества электронного и силового электрооборудования существенно возрасла масса моторных вагонов. На опытном поезде она составляет 60 т. Масса головных вагонов - 42 т.

В октябре 1999 г. после проведения наладочных работ начался опытный пробег 5000 км без пассажиров на участке Санкт-Петербург - Луга. После окончания опытного пробега электропоезд был отправлен на экспериментальное кольцо ВНИИЖТ для проведения приемочных испытаний.

В связи с выявленными при испытаниях недостатками серийное производство электропоездов ЭТ2А признано нецелесообразным. Новые технические решения частично были применены в конструкции электропоездов ЭТ2М.

Опытные вагоны после испытаний были разоборудованы.