2ES8

Basado en el diseño de la locomotora eléctrica 2ES8/3ES8 Malachite, el Grupo Sinara planea desarrollar y posteriormente comenzar la producción de una nueva línea de locomotoras eléctricas con accionamiento de tracción asíncrono, que difieren en las características de tracción y velocidad, peso y voltaje de la red de contacto. Está prevista la producción de una locomotora eléctrica similar para líneas de CA de 25 kV 50 Hz y una locomotora eléctrica de dos sistemas para 3 y 25 kV, así como una locomotora eléctrica de mercancías acelerada ligera de dos sistemas para conducir trenes de contenedores con una velocidad de diseño de 140 km/hy una carga por eje reducida de 23 tf [16] [16] [ 7] . Está previsto que la nueva plataforma de locomotoras eléctricas sea relevante durante 15-20 años [4] .

Información general

Cita

Las locomotoras eléctricas 2ES8 y 3ES8 "Malakhit" están diseñadas para la conducción de trenes de mercancías en vías férreas de ancho 1520 mm, electrificadas con corriente continua de 3 kV, en climas templados y fríos. En cuanto a potencia, son ligeramente inferiores a las locomotoras eléctricas 2ES10 y 3ES10 "Granit" , teniendo una potencia continua total de motores de tracción de 8 y 12 kW frente a 8,4 y 12,6 kW, respectivamente, pudiendo posicionarse como alternativa a estas últimas. . Además, la locomotora eléctrica es un tercio más potente que las locomotoras eléctricas 2ES6 y 3ES6 Sinara, respectivamente. La locomotora eléctrica 3ES8 en diseño de tres secciones está diseñada para conducir trenes de mercancías que pesan 7100 toneladas en terreno montañoso. La vida útil asignada de una locomotora eléctrica es de 40 años [16]

Composición

La locomotora eléctrica 2ES8 consta de dos secciones de cabeza idénticas con cabinas de control, y la 3ES8 consta de dos secciones de cabeza y una sección de refuerzo intermedia sin cables . Cada sección tiene un conjunto completo de equipos, a excepción de la cabina del conductor en la sección intermedia, que permite operar de forma independiente una sola sección de cabeza, siempre que se pueda girar en las estaciones finales, lo que, sin embargo, crea inconvenientes. para el conductor cuando maniobra en dirección trasera debido a la falta de una segunda cabina. Es posible hacer funcionar dos locomotoras eléctricas acopladas en un sistema de muchas unidades , mientras estén conectadas por los lados frontales de secciones opuestas [16] .

Numeración y marcado

Las locomotoras eléctricas 2ES8 y 3ES8 reciben números de tres dígitos a partir del 001, pero aún no se sabe si su numeración será separada o común. El marcado con la designación de la serie y el número se aplica con pintura en el frente de la cabina de la locomotora eléctrica en el centro con una viga de protección y el borde inferior del parabrisas en el formato 3ES8-XXX o 2ES8-XXX , donde XXX es el número de la locomotora eléctrica. Sobre la designación de la serie y el número en el centro está el logo del operador, también pintado con pintura. En los laterales de la cabina del conductor a la altura de las luces de los topes, está inscrito en mayúsculas el nombre comercial de la serie MALAKHIT . La sección de refuerzo en el medio de la pared lateral también lleva el nombre comercial y el logotipo grande del operador, mientras que se omiten las marcas de número y serie. En el lado izquierdo de cada sección, frente a los escalones de acceso a la cabina, al nivel del marco, se adjunta una placa de identificación [15] .

Especificaciones

Principales características técnicas de las locomotoras eléctricas 2ES8 y 3ES8: [16]

Construcción

La locomotora eléctrica 2ES8 "Malachite" heredó en gran medida las características de diseño de las locomotoras eléctricas 2ES6 "Sinara" y 2ES10 "Granite" , pero tiene diferencias significativas con respecto a esta última. La principal diferencia es una nueva transmisión de tracción asíncrona con convertidores de tracción y motores de tracción de fabricación rusa . También se utiliza un cuerpo de una sola pieza (en lugar de un cuerpo con un marco principal), acortado en 1 metro en comparación con sus predecesores; una nueva forma de la parte frontal de la cabina del conductor con un sistema de choque antichoque, similar a los trenes eléctricos Lastochka , y una viga de protección que sobresale hacia adelante; un nuevo cuadro de mandos en la cabina del conductor, adaptado a la conducción de un tren en una sola persona; nuevo software con función de autoaprendizaje y control automático de trenes [16] .

Cuerpo

El cuerpo de cada sección de la locomotora eléctrica es un tipo de vagón de transporte de metal . En la sección de cabeza tiene una cabina de control en un lado y una pared final con una transición de intersección en el lado opuesto, y en la sección central tiene dos paredes finales con transición de intersección. La longitud del cuerpo y la base de cada sección de la locomotora eléctrica se acortaron en 1 metro en comparación con sus predecesoras, alcanzando una longitud de 16 m y 11,2 m, respectivamente [16] .

En comparación con las locomotoras eléctricas 2ES6 , 2ES7 y 2ES10 , que tenían caja tipo bastidor, la nueva caja 2ES8, debido a la estructura de soporte, tiene menos peso y consumo de material y al mismo tiempo mayor resistencia al impacto, flexión y torsión, lo que incide positivamente en la calidad de transmisión y aplicación de las fuerzas de tracción y aumenta pasivamente la seguridad de las tripulaciones de locomotoras en colisiones, y su menor peso reduce su coste y simplifica la creación de locomotoras eléctricas con un peso de cada tramo y carga axial reducidos [7] [5 ] . A diferencia de la locomotora eléctrica 2ES6, en la que la cabina se fabricó como un módulo totalmente metálico independiente montado en el bastidor principal frente a la parte principal de la carrocería, en la locomotora eléctrica 2ES8, la mayor parte de la cabina, que alberga a la tripulación de la locomotora, está una parte directa del cuerpo principal, y un módulo separado montado en el marco es solo la máscara frontal frontal con paredes laterales pequeñas, hecha de materiales poliméricos y equipada con un marco de potencia para aumentar la seguridad de la tripulación de la locomotora, dentro del cual el panel de control se encuentra dentro de [16] [5] [17] .

La parte frontal de la cabina del conductor ha cambiado significativamente en comparación con el 2ES6: en lugar de una forma angular con dos paneles frontales inclinados que convergen en el centro de la altura de la cabina, se ha vuelto vertical y ligeramente convexo con una suave curva arqueada en la parte superior. , pasando al techo, así como paneles en ángulo, girados hacia los lados. Por diseño, la cabina de una locomotora eléctrica es similar a la cabina de los trenes eléctricos Lastochka producidos por la misma planta , pero tiene una forma más plana. En la parte superior de la máscara frontal hay un parabrisas que consta de dos mitades, cada una de las cuales está equipada con un limpiaparabrisas fijado debajo del medio de su vidrio y que tiene una posición de estacionamiento desde su borde exterior; también hay tres pasamanos debajo del parabrisas. Encima del parabrisas, en el centro, hay un foco LED rectangular empotrado en la carrocería. Las luces de protección de la locomotora eléctrica están ubicadas en la parte inferior de los paneles de las esquinas sobre la viga de protección y están empotradas en el cuerpo, cada una de ellas tiene luces LED redondas dispuestas una encima de la otra. En el centro de la parte inferior del carenado frontal se encuentran tres tomas de conexiones eléctricas para el funcionamiento de la locomotora eléctrica a lo largo del CME, cubiertas con tapas [16] [15] [12] .

Desde la parte inferior de la parte frontal debajo de la cabina, al nivel del bastidor, sobresale hacia adelante una viga de protección, estructuralmente similar al análogo de las locomotoras eléctricas 2ES5 y EP20 . La viga amortiguadora está equipada con un sistema de absorción de impactos que absorbe la mayor parte de la energía del impacto en caso de que un tren choque con un obstáculo, protegiendo así las estructuras del cuerpo principal y la tripulación de la locomotora contra daños. En el centro de la viga amortiguadora sobresale un acoplador automático SA-3 y tres mangueras de líneas neumáticas, ya los lados de la misma se encuentran dos amortiguadores cubiertos con falsos paneles decorativos. A los lados de la viga tope para subir a ella, hay dos escalones cortados en su cuerpo, y hay pasamanos verticales a los lados de la máscara frontal. Un limpiador de orugas [16] [12] está fijado en soportes a la base del bastidor debajo del acoplador automático .

Las paredes laterales del cuerpo de la locomotora eléctrica son lisas y verticales y tienen una superficie de piel plana. Las cabinas del conductor en las secciones de la cabeza en los lados tienen solo ventanas rectangulares individuales con ventilaciones en la parte principal del cuerpo frente al asiento del conductor sin espejos retrovisores, en lugar de las cuales se instalan cámaras de video detrás de las ventanas, mientras que no hay lado ventanas en los lados de la máscara frontal. Detrás de la cabina, a ambos lados, hay puertas de entrada de una hoja con ventana ovalada y dos manijas, similares a las puertas de la locomotora eléctrica 2ES6 y que se abren girando hacia adentro; Puertas similares a la misma distancia del borde están disponibles en la sección central desde el lado de uno de los extremos. Las puertas están equipadas con pasamanos verticales y escalones, dos de los cuales están cortados en la pared lateral del bastidor de la locomotora eléctrica, y dos más están ubicados debajo en forma de una pequeña escalera, fijada debajo del bastidor [16] [12] .

El techo de la locomotora eléctrica tiene forma plana en el centro con elevaciones sobre la cabina y en el medio de la sección y taludes laterales inclinados en los costados. La parte horizontal del techo sirve para acomodar colectores de corriente y equipos de conducción de corriente. Las persianas de las rejillas de entrada y salida de aire están integradas en las pendientes laterales, de las cuales las dos más grandes, que sirven para enfriar las resistencias de frenado, están ubicadas en el medio de la sección [16] [12] .

Carros

Cada sección de la locomotora eléctrica tiene dos bogies motores de dos ejes con una suspensión de resorte de dos etapas, una suspensión axial de apoyo de los motores de tracción y un freno de zapata neumático para cada rueda con una transmisión de palanca y presión bilateral de las zapatas de freno. [16] . Estructuralmente, los bogies se crearon sobre la base de los bogies de las locomotoras eléctricas 2ES6 y 2ES10, pero al mismo tiempo se mejoraron significativamente [10] . La base del carro es su marco, que tiene una sección de caja y consta de dos vigas longitudinales a lo largo de los bordes del carro y dos transversales: central y final. Las vigas de testa están situadas en el lado del medio del tramo y tienen esquinas redondeadas en los empalmes con los longitudinales [16] . El bastidor está hecho de un grado de acero especial con mayor resistencia a la corrosión atmosférica y cargas durante la conducción a altas velocidades, que también se utiliza para los bogies de los trenes eléctricos Lastochka. La geometría del bastidor en comparación con sus predecesores se modificó debido al uso de unidades de motor de rueda de un diseño diferente con motores eléctricos más compactos y un método modificado de su fijación [11] , y la distancia entre ejes de los bogies se redujo en 200 mm, llegando a ser igual a 2800 mm [16] .

En la segunda etapa de suspensión por muelles, la carrocería se apoya sobre el bastidor de cada bogie mediante cuatro muelles cilíndricos helicoidales colocados sobre soportes de caucho-metal sobre la viga transversal central del bastidor en el punto de su unión con los largueros del bogie. Las fuerzas de tracción y frenado se transmiten desde el bastidor del bogie a la caja por medio de una barra inclinada con bisagras que conecta el centro de la viga final con ménsulas a lo largo de la parte central del bastidor de la caja en el medio de la sección. En la primera etapa, el bastidor del bogie se apoya sobre los soportes de las cajas de grasa de los pares de ruedas a través de ocho resortes helicoidales cilíndricos, dos para cada caja de grasa. Los soportes de la caja de grasa del lado del medio del bogie están ubicados justo debajo de los soportes del lado de sus bordes. Para transferir las fuerzas de tracción y frenado de las cajas de grasa al bastidor del bogie, además de los resortes de apoyo, están interconectados por correas de tres puntos unilaterales, fijadas con bisagras y ubicadas desde el medio del bogie [16] [12 ] .

El carro tiene dos unidades de motor de rueda (KMB), cada una de las cuales incluye un motor de tracción, un tren de engranajes y un par de ruedas. Los motores de tracción tienen suspensión axial y están ubicados en el espacio entre el eje y la viga transversal central del bogie. El engranaje de la locomotora eléctrica es de doble cara, lo que garantiza una distribución uniforme de las fuerzas de tracción en las ruedas, la compensación de las vibraciones torsionales del eje del juego de ruedas y también reduce el costo de fabricación y mantenimiento del bogie. Las ruedas dentadas están hechas de acero aleado 20X2H4A con cementación y están ubicadas simétricamente en los ejes del motor de tracción y el par de ruedas cerca de las ruedas de rodadura y están cubiertas con cubiertas protectoras. Las ruedas de rodadura de la locomotora se presionan contra el eje y se equipan con vendajes [7] [10] .

Los cojinetes del eje del motor tienen una carcasa dividida que permite, cuando se desmonta el juego de ruedas durante la inspección y reparación, soltar los cojinetes, inspeccionar el cojinete, sus elementos rodantes, los anillos interior y exterior, minimizando el daño al eje, extendiendo así la vida de los juegos de ruedas. Los rodamientos están diseñados para 1,8 millones de kilómetros, que es una vez y media más larga que la vida útil de los rodamientos de las locomotoras eléctricas 2ES6 [10] .

Los bogies de locomotoras eléctricas están equipados con un freno de zapata neumático individual para cada rueda con presión de doble cara en la rueda de los bloques de la cumbrera y un enlace mecánico de los cilindros de freno a las zapatas [12] . El carro está equipado con zapatas de freno que permiten el uso de un freno de estacionamiento automático [5] .

Material eléctrico

El equipo de alto voltaje que transporta corriente se encuentra en el techo de la locomotora eléctrica. Para la captación de corriente de la red de contacto , en cada cabecera en la subestimación del techo sobre la zona de entrada y en la parte trasera de la sección, se instalan dos colectores de corriente en forma de semipantógrafos dirigidos por un codo en la dirección desde la cabina hasta el extremo trasero de la sección. Los choques de supresión de interferencias de radio están ubicados cerca de los colectores de corriente, a través de los cuales pasa la corriente antes de alimentar el bus del techo. Para trasladar la corriente desde los colectores de corriente a la entrada principal de cada tramo y su conexión en paralelo, un embarrado conductor de corriente discurre por el centro del techo de todos los tramos, al igual que los colectores de corriente, pintados de rojo. No hay colectores de corriente en la sección intermedia; se le suministra energía a través del bus desde las secciones principales. En la parte trasera de la sección hay un seccionador y una entrada principal. Para el control visual del estado de los pantógrafos, el conductor instaló una cámara de video en la esquina trasera derecha del techo de cada cabecera [15] .

La parte principal del equipo eléctrico se encuentra en la sala de máquinas de la locomotora eléctrica [16] . Todos los equipos eléctricos principales de tracción y auxiliares, incluidos el convertidor de tracción y el convertidor auxiliar, el estrangulador del filtro de línea y el motor de tracción, fueron desarrollados y fabricados por empresas rusas, principalmente NPO Gorizont y Traction Components [5] .

Los convertidores de tracción se utilizan para convertir la corriente continua de la red de contactos en corriente alterna de tensión y frecuencia reguladas, suministrada a los motores de tracción, y tienen la posibilidad de regulación axial de la fuerza de tracción. Uno de los componentes del sistema de control es una nueva unidad de control de deslizamiento con función de aprendizaje automático que, para evitar el deslizamiento, controla la alimentación de los motores de tracción para lograr momentos de eje óptimos de los ejes del juego de ruedas y la máxima tracción en función de condiciones específicas. En la industria locomotora rusa, esta es la primera experiencia de control inteligente de la fuerza de tracción de una locomotora eléctrica con función de autoaprendizaje [7] . Además del convertidor de tracción, en la locomotora eléctrica se instala un convertidor auxiliar, que baja el voltaje de entrada y convierte la corriente continua en corriente alterna a una frecuencia de 50 Hz para el funcionamiento de las máquinas auxiliares (ventiladores, compresores), iluminación, control sistemas, y otras necesidades de la locomotora que no están relacionadas con la función de tracción [7] . Debido al uso de sistemas de control avanzados y la implementación de la fuerza de tracción, la redundancia de los circuitos del motor de tracción utilizando bobinas de filtro de línea individuales, así como un sistema de suministro de energía auxiliar eficiente, la tolerancia a fallas de una locomotora eléctrica es un 25 % mayor y la el consumo de energía específico es 8-10% más económico en comparación con locomotoras similares [5] .

La locomotora eléctrica está equipada con un sistema de frenado eléctrico regenerativo y reostático . Con el fin de ahorrar energía, se prevé la sustitución automática del frenado neumático por uno eléctrico y la conexión automática de la alimentación del convertidor auxiliar para máquinas auxiliares a partir de la energía de los motores de tracción en el modo de costa [16] .

La locomotora eléctrica está equipada con un complejo de sistemas electrónicos de fabricación rusa, cuya base es un sistema de control, diagnóstico y seguridad basado en microprocesador. El complejo BLOCK-M está integrado en la plataforma base de la locomotora eléctrica, lo que garantiza la seguridad del movimiento del tren y la determinación precisa de su ubicación, equipado con un receptor y transmisor de una señal del sistema satelital GLONASS . Además, la locomotora eléctrica está equipada con una estación de radio TETRA y GSM [16] . Al combinar las funciones de los sistemas de control y seguridad en un solo sistema, se implementa la función de guía automática del tren, que selecciona la velocidad y controla la tracción y el frenado de la locomotora en función de la situación a lo largo de la ruta, reduciendo la influencia del factor humano. sobre la corrección de la guía del tren [5] [16] . Además, la locomotora eléctrica está equipada con un sistema ACS-OP, un sistema de alarma contra incendios y un sistema de videovigilancia con cámaras instaladas a los lados, en el techo y en el interior de la cabina [16] [12] .

Los bogies de locomotoras eléctricas están equipados con motores de tracción asíncronos trifásicos ATD1000 fabricados por Russian Electric Engines. Tienen un diseño sin marco con un circuito magnético no removible, que forma parte de la estructura de soporte del motor, lo que simplifica el mantenimiento de la locomotora eléctrica. En comparación con los motores de tracción de las locomotoras eléctricas 2ES6 y 2ES10 , el motor ATD1000 tiene un peso significativamente menor, lo que aumenta la suavidad de la locomotora eléctrica, reduce su impacto en la vía y reduce el desgaste del neumático del par de ruedas, lo que hace que sea menos necesarios para reemplazar los neumáticos y reparar los juegos de ruedas. La potencia nominal del motor eléctrico ATD1000 en modo continuo es de 1000 kW, que es ligeramente inferior a la potencia del motor eléctrico importado utilizado en la locomotora eléctrica 2ES10, que es de 1050 kW [16] [10] .

Para refrigerar los motores de tracción en la sala de máquinas, se instalan cuatro ventiladores encima de los bogies (uno para cada motor). También hay dos ventiladores para enfriar los convertidores [16] .

Para suministrar aire comprimido a la línea de presión, cada sección de la locomotora eléctrica está equipada con una unidad compresora de tornillo AKV 3,5/1 L U2 [12] fabricada por la planta de compresores de Chelyabinsk, similar a las utilizadas en las locomotoras eléctricas 2ES10. El grupo compresor incluye bloque de tornillo, filtro de aire, válvula de entrada, separador de aceite, separador, filtro de aceite, válvula termostática, válvula de seguridad, válvula de mínima presión, intercambiador de calor y trifásico de 30 kW. Motor de accionamiento asíncrono alimentado por una tensión de 380V con una frecuencia de corriente de 50 Hz procedente de convertidor de necesidades propias. La transmisión de par del motor eléctrico al eje del compresor se realiza a través de un acoplamiento elástico. La sobrepresión a la salida del compresor es de 0,98 MPa, el rendimiento volumétrico en condiciones normales es de 3,5 ± 0,17 m³ [18] .

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