Скоростной электропоезд ЭР200

Уменьшить время хода пассажирских поездов между Москвой и Ленинградом для приспосабливаемой под скоростное движение наиболее прямой в Советском Союзе линии было решено не только путем создания скоростных электровозов ЧС200, но и путем создания мотор-вагонного поезда с питанием постоянным током напряжением 3000В. Так как эта линия требует снижения скорости на ряде мест, то мотор-вагонная тяга, позволяющая иметь максимальное соотношение между весом, приходящимся на движущие колесные пары, и общим весом поезда, дает большие возможности для получения высокой средней скорости по сравнению с электровозной тягой при одной и той же .максимальной скорости, которая была принята в 200 км/ч.

Подготовительные работы по созданию моторвагонного электропоезда для линии Москва—Ленинград начались в 1965 г. Впервые в отечественной практике электровагоностроения было решено изготовить для скоростного электропоезда кузова из легких алюминиевых сплавов, позволяющих значительно снизить вес вагонов и за счет этого уменьшить воздействие поезда на путь и сократить расход электроэнергии на тягу.

Для получения необходимого опыта по проектированию и изготовлению кузовов из алюминиевых сплавов еще в 1966—1967 гг. на Рижском вагоностроительном заводе был изготовлен кузов вагона, который был подвергнут различным испытаниям на прочность (вагон обозначался ЭР23). В 1969 г. Рижским вагоностроительным заводом было завершено проектирование четырнадцативагонного электропоезда ЭР200. Первоначально намечалось построить электропоезд, состоящий только из моторных вагонов, но затем при разработке проекта решено было два головных вагона с постами управления сделать прицепными, а остальные двенадцать— моторными. Причиной этому послужила необходимость иметь колесные пары свободно катящиеся по пути и приводящие в действие датчики скоростемеров, т. е. колесные пары, не имеющие проскальзывания при тяге и торможении.

Постройка электропоезда осуществлялась заводом в 1972—1974 гг., для которого основное тяговое электрооборудование было изготовлено Рижским электромашиностроительным заводом. Отдельные аппараты и узлы для нового электропоезда разрабатывались в пятидесяти различных конструкторских бюро страны и изготовлялись на многих заводах.

Новый электропоезд получил обозначение ЭР200, что означает: электропоезд рижский, 200 км/ ч. Его заводское обозначение 62-110. Головные вагоны получили № 101 и 103, моторные вагоны — № 112, 114, 122, 124, 132, 134, 142, 144, 152, 154 и 162, 164, причем вагоны, номера которых оканчивались цифрой 2, были оборудованы токоприемниками; каждая пара моторных вагонов 112—114, 122—124, 132— 134 и т. д. представляет собой секцию, имеющую общую силовую цепь тяговых электродвигателей.

Кузова вагонов выполнены из алюминиевых сплавов — прессованных профилей и гофрированных листов (сплавы АМ5, АМ6 и 1915). Форма головных частей головных вагонов выбрана из расчета минимального аэродинамического сопротивления движению. В нижней части кузова снабжены фальшборами, закрывающими подвагонное оборудование. Длина кузова моторвагонного и головного вагона 26 000 мм, ширина 3130. Головные вагоны со стороны кабин машиниста имеют автосцепки СА-3.

Рамы тележек сварные. Рама выполнена в виде замкнутого контура и состоит из продольных и поперечных балок коробчатого сечения. Тележки вагонов с двухступенчатым рессорным подвешиванием. На каждую буксу рама тележки опирается через две цилиндрические пружины, установленные на подбуксовых балансирах. Буксы не имеют челюстей. Центральное подвешивание выполнено с помощью пневматических рессор диафрагменного типа (по две на тележку). Подрессорный брус служит одновременно дополнительным резервуаром воздуха для пневматических рессор. По его концам установлены регуляторы положения кузова, автоматически регулирующего его высоту при изменении статического прогиба рессор. Суммарный статический прогиб рессорного подвешивания 110—140 мм (по проекту 195 мм, из них 150 для центрального подвешивания).

Тяговые электродвигатели установлены на раме тележки и через резино-кордовые муфты и одноступенчатые редукторы приводят колесные пары. Колеса цельнокатаные, диаметр новых колес 950 мм. Передаточное отношение редуктора 26:61=1:2,346. Колесная база тележки 2500 мм, общая колесная база вагона 21 300 мм.

Электропоезд имеет реостатный электрический тормоз, дисковый (кроме первой оси передней тележки головного вагона) с электрическим и электропневматическим управлением и магнитно-рельсовые тормоза. На головных вагонах установлены краны машиниста усл. № 394, на всех вагонах — электровоздухораспределители усл. № 371. Магнитно-рельсовые тормоза состоят из двух башмаков, подвешенных на каждой тележке; катушки электромагнитов двух башмаков включены последовательно и питаются постоянным током напряжением 110В.

На каждом моторном вагоне установлено по четыре тяговых электродвигателя 1ДТ.001, выполненных в виде четырехполюсных машин с добавочными полюсами; остов электродвигателей цилиндрической формы, обмотка якоря петлевая. Основные параметры тягового двигателя при напряжении на выводах 750 В и возбуждения 50% следующие:

Расчетный пусковой ток 350 А, вес электродвигателя 1320 кгс. На электропоезде установлено пять токоприемников ТС-1М. Силовые схемы двух моторных вагонов секции объединены в общую силовую цепь. Четыре тяговых электродвигателя каждого моторного вагона постоянно соединены последовательно, при пуске первоначально соединяются последовательно восемь тяговых электродвигателей. Пуск осуществляется с помощью реостатов; на последовательном соединении гяговых электродвигателей имеется 5 пусковых ступеней, на параллельном 5 ступеней. Между ступенями плавное изменение напряжения осуществляется импульсным тиристорным регулятором. Регулирование возрождения тяговых электродвигателей также плавное (с помощью тарифного регулятора). Использование импульсного регулирования позволяет уменьшить вес тягового электрооборудования. Минимальное возбуждение - 28%. На параллельном соединении тяговых электродвигателей ослабление возбуждения начинается со скорости 105—110 км/ч и заканчивается при скорости 175—180 км/ч.

Главная рукоятка контроллера, помимо нулевого положения, имеет в режиме тяги маневровое и четыре ходовых, а при торможении четыре тормозные позиции (1-я с пониженным током, 2-я с нормальным, 3-я с нормальным и электропневматическим торможением при скорости ниже 2 км/ч, а 4-я то же, что и 3-я, но с применением магнитно-рельсового тормоза. При скорости выше 50 км/ч предусмотрена возможность управление поездом автоматическим устройством («автомашинистом»).

На головных вагонах и моторных № 114, 124, 134 и т. д. установлены преобразователи 1П. 8004 и мотор-компрессоры. Преобразователь состоит из электродвигателя постоянного тока 3000 В номинальной мощностью 87 кВт (ток 35 А) и генератора трехфазного тока напряжением 236 В. мощностью 75 кВт (ток 265 А). Частота вращения вала 1500 об/мин. Компрессоры ЭК-7 приводятся электродвигателями ДК-548 трехфазного тока напряжением 220 В; мощность электродвигателей 5 кВт, ток 29 А. Для питания цепей управления имеется преобразователь трехфазного тока в постоянный ток напряжением 110 В.

Моторные вагоны электропоезда имеют по 64 места для сидения, в головных вагонах — по 24 места и буфеты-бары. Фактический вес вагонов составил: головного 48,5 тс, моторного без токоприемника — 56,3 тс и моторного с токоприемником — 58,2 тс.

При напряжении в контактной сети 3000 В и возбуждении тяговых электродвигателей 50% моторный вагон имеет следующие тяговые параметры:

Общая мощность всех тяговых электродвигателей электропоезда при часовом режиме 11520 кВт, мощность реостатного тормоза 14400 кВт., Первая обкатка электропоезда ЭР200 в составе двух головных и четырех моторных вагонов (№ 112, 114, 122, 124) состоялась на участке Рига—Саулкрасты Прибалтийской дороги в январе 1974 г. При обкатке 17 апреля 1974 г. была достигнута скорость 160 км/ч.

После обкаток шестивагонного электропоезда, заводской наладки и поколесного взвешивания он был отправлен на участок Белореченская—Майкоп Северо-Кавказской дороги; пройдя соответствующую подготовку, будучи загружен мерным грузом и оборудован измерительными приборами, электропоезд поступил для испытаний. Эти испытания проводились ЦНИИ МПС совместно с РФ ВНИИВ, ВНИИВ и Рижским вагоностроительным заводом. Постепенно увеличивалась максимальная скорость и в декабре 1974 г. она была доведена до 206 км/ч. Затем в начале 1975 г. на поезде были сделаны необходимые конструктивные изменения, которые требовались по результатам испытаний. Основными из них являлись: замена пневморессор центрального подвешивания вагонов новыми конструкциями ВНИИВ с резино-кордовыми оболочками 580X170 мм, при этом статический прогиб рессорного подвешивания головного вагона составил 188 мм, а моторного вагона — 207 мм; замена пружин и резино-металлических блоков поводков буксовой ступени подвешивания, трущихся пар опорных скользунов, тормозных дисков; замена релейном-пульсной системы межступенчатого регулирования напряжения широтно-импульсной с постоянной частотой 400 Гц (для более благоприятного воздействия на устройства сигнализации, централизации и блокировки); установка электронных противогазных устройств.

В августе—октябре 1975 г. ЦНИИ МПС провел динамические испытания поезда, тягово-энергетические и тормозные испытания, а также исследования токосъема на высоких скоростях движения. После этих испытаний электропоезд поступил на Октябрьскую дорогу.