Электропоезд ЭР200 постоянного тока напряжением 3000 В предназначен для междугородных пассажирских перевозок со скоростью 200 км/ч. Техническими условиями проектировщикам был задан следующий расчетный режим работы электропоезда: движение с равновесной скоростью 200 км/ч и повторяющимися через каждые 20 км пути ограничениями скорости до 140 км/ч на пути 1 км; на линии длиной 650 км допускаются одна плановая и одна дополнительная промежуточные остановки.
Высокоскоростной электропоезд ЭР-200 и электровоз ВЛ8-1522
Первый опытный электропоезд ЭР200 изготовлен в 1973—1974 гг. В 1975 г. по рекомендациям ВНИИЖТ, ВНИИВ и РФ ВНИИВ заводы РВЗ и РЭЗ усовершенствовали рессорное подвешивание вагонов и систему тиристорного регулирования, что позволило в том же году выполнить первый этап комплексных испытаний ЭР200 на скоростном полигоне ВНИИЖТ.
Далее электропоезд был передан на Октябрьскую дорогу, где в 1976 г. на участке Ленинград—Чудово проверяли его влияние на проводные линии связи и проводили следующие испытания: тягово-энергетические, динамические (ходовые) и по воздействию на путь, динамические прочностные, теплотехнические (климатических установок), системы автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости (АЛС-200) и частотной системы автоблокировки, автомашиниста, тормозные, освещения, а также оценивали качество токосъема, уровень шума и вибрации.
В 1977—1979 гг. электропоезд совершал опытные рейсы от Ленинграда до Москвы и обратно. Указанные поездки выполняли в основном с максимальной скоростью 160 км/ч, а на первом, подготовленном к высокоскоростному движению участке этой линии — между станциями Любань и Чудово, 200 км/ч. Поездки показали, что электропоезд ЭР200 может выполнять указанные рейсы с одной промежуточной остановкой на 10 мин за время от 6 ч до 5 ч 20 мин в зависимости от числа временных снижений скорости в местах, где проводится ремонт пути. По мере готовности других участков этой магистрали к пропуску поездов со скоростью 200 км/ч высокоскоростное движение будет расширяться. В перспективе после реконструкции плана и профиля путей ряда промежуточных станций, увеличения числа специальных стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания, оснащения линии на всем протяжении устройствами АЛС-200 электропоезда ЭР200 будут доставлять пассажиров из Москвы в Ленинград за 4 ч.
Высокоскоростной электропоезд ЭР-200
Основные технические показатели электропоезда ЭР200 и параметры его оборудования приведены в табл.1 в сравнении с показателями серийного пригородного электропоезда ЭР2, чтобы читатель мог видеть, какие пришлось внести изменения для учета специфики высокоскоростного междугородного движения.
Конструктивно вагон электропоезда ЭР200 отличается от вагона ЭР2 тем, что имеет алюминиевый цельнометаллический сварной кузов, мягкие, поворачивающиеся на 180° кресла с откидывающимися спинками для сидения четырех человек в ряд (по схеме 2+2), люминесцентное освещение, кондиционирование воздуха, жесткую автосцепку между вагонами (типа автосцепки в вагонах метрополитена), четыре вида тормоза —электрический(реостатный), электропневматический (дисковый), магнитно-рельсовый и ручной. Наружные одностворчатые двери вагона ЭР200 неавтоматические. В моторном вагоне ЭР200 дополнительно имеются два туалета, отделение для гардероба и багажа, купе проводника; в головном вагоне— два туалета, купе проводника, бар-буфет с кофеваркой, холодильником и др.
На моторных вагонах ЭР200 использованы современные методы регулирования процессов тяги и электрического торможения и новое электрооборудование, ранее не применявшееся на отечественном моторвагонном подвижном составе. В частности, принципиально новым является плавное межступенчатое тиристорное регулирование сопротивления пуско-тормозных реостатов, а также бесступенчатое регулирование возбуждения двигателей в тяговом и тормозном режимах работы.
Электрические цепи моторных вагонов соединены попарно и имеют общий для восьми тяговых двигателей комплект пуско-тормозной регулирующей аппаратуры. К особенностям восьмимоторной схемы секции ЭР200 следует отнести возможность перехода с последовательного соединения тяговых двигателей на последовательно-параллельное без промежуточной ступени ослабления возбуждения и соответственно без провала силы тяги. Указанную особенность реализуют благодаря тиристорному регулированию.
Другой важной особенностью следует считать реостатный тормоз (автономный на каждом моторном вагоне). В диапазоне скоростей 200—100 км/ч мощность этого тормоза примерно постоянная, при понижении скорости в диапазоне 100 — 35 км/ч мощность уменьшается, а тормозная сила сохраняется постоянной. При низкой скорости электрический тормоз истощается и его действие дополняют дисковым.
Высокоскоростной электропоезд ЭР-200
Первоначально на моторных вагонах ЭР200 были использованы тиристорные регуляторы с классическим прерывателем, управляемым релейной системой с переменной частотой регулирования в диапазоне от 10 до 400 Гц. При этом в тяговом токе, идущем по рельсовым цепям, имели место составляющие с частотами, близкими к тем, которые используют для управления подключенной к рельсовым цепям аппаратуры АЛС и других устройств СЦБ. После первого этапа заводских испытании по предложению ВНИИЖТ указанные регуляторы были заменены новыми, обеспечивающими достаточно высокую постоянную частоту регулирования 400 Гц, выходящую за пределы диапазона частот, используемых АЛС. Были испытаны две различные по устройству системы управления тиристорным регулятором, разработанные заводом РЭЗ совместно с Томским институтом автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (ТИАСУР) и Московским институтом инженеров железнодорожного транспорта (МНИТ). Впоследствии система РЭЗ-МИИТ была демонтирована и в настоящее время на всех секциях установлена система РЭЗ-ТИАСУР.
Комплекс устройств автоматики электропоезда ЭР200 состоит из нескольких самостоятельных систем. Система автоведения поезда (автомашинист), разработанная институтом Гипротранссигналсвязь, имеет постоянные программы пути, времени и допустимой скорости и в соответствии с ними обеспечивает поддержание программной скорости.
На нетормозной и немоторной оси головного вагона установлен осевой частотный датчик, обеспечивающий контроль скорости поезда и пройденного им пути. С помощью этого датчика система АЛС-200 определяет фактическую скорость поезда и сравнивает ее с допустимой, информация о которой поступает от напольных устройств. В случае если фактическая скорость превышает допустимую, автоматически включаются тормоза, а после снижения скорости до нужного значения они автоматически выключаются.
Высокоскоростной электропоезд ЭР-200
Все команды управления, поступающие от автомашиниста и АЛС-200, а также от контроллера машиниста при ручном управлении, на головном вагоне преобразуются в помехозащищенные сигналы, передаваемые дальше по межвагонным проводам на все вагоны поезда.
Команды тяги на каждом моторном вагоне поступают в систему управления тягой и обеспечивают переключение силовых контакторов, а также управление тиристорным регулятором. Команды электрического торможения на каждом моторном вагоне аналогичным образом управляют работой контакторов тормозной цепи и тиристорного регулятора.
На каждой моторной оси установлен датчик электронного противоюзно-боксовочного устройства. При юзе одной из осей это устройство воздействует на систему управления тиристорного регулятора, который, получив соответствующую команду, уменьшает тормозной ток всего вагона. Если юз вызван неблагоприятными условиями сцепления при действии электроппевматического тормоза, то противоюзное устройство воздействует избирательно на исполнительный орган тормозной системы той оси вагона, от которой был получен сигнал о начавшемся избыточном скольжении.
| Показатели | Значения показателей для электропоезда | |
| ЭР200 | ЭР2 | |
| Общие для поезда | ||
| (В числителе при максимальном числе вагонов в поезде; в знаменателе — в эксплуатируемом поезде) | ||
| Род тока | Постоянный | Постоянный |
| Номинальное напряжение на токоприемнике, В | 3000 | 3000 |
| Конструкционная скорость, км/ч | 200 | 130 |
| Число вагонов в поезде | 14/8 | 10 |
| В том числе: | ||
|
2 | 2 |
|
6/3 | 5 |
|
6/3 | — |
|
— | 3 |
| Схема составности поезда | Г+(МТ+М)×К+Г (К=2÷6) | Г+М+(М+П)×К+М+Г (К=0÷3) |
| Габарит вагонов | 1-Т | Т |
| Расчетная масса одного пассажира с багажом, кг | 100 | |
| Расчетная населенность вагона, % к числу мест для сидения | 100 | |
| Длина по осям автосцепок, м | 372,4/212,8 | 200,5 |
| Число мест для сидения | 816/433 | 1050 |
| Расчетная масса брутто, т | 869,0/486,6 | 541,32 |
| Масса тары, т | 787,4/443,4 | 467,82 |
| Масса тары на одно место для сидения, кг | 965/1025 | 445 |
| Масса тары на одного пассажира при расчетной населенности, кг | 965/1025 | 296 |
| Общая часовая мощность двигателей (для ЭР200 мощность указана по результатам испытания. По расчету часовая мощность двигателя 1ДТ001 составляет 215 кВт и расчетная мощность поезда соответственно равна 10320/5170 кВт), кВт | 11500/5760 | 4000 |
| Удельная часовая мощность двигателей, отнесенная к расчетной массе, кВт/т | 13,3/11,8 | 7,4 |
| Среднее ускорение при разгоне от 0 до 60 км/ч, м/с2 | 0,4 | 0,65 |
| Среднее ускорение при разгоне от 0 до конструкционной скорости, м/с2 | 0,22 | 0,16 |
| Среднее замедление при электрическом (служебном) торможении, м/с2 | 0,4 | — |
| Среднее расчетное замедление при полном служебном торможении, м/с2 | 0,6 | 0,6 |
| Среднее замедление при экстренном торможении, м/с2 | 1,2 | 0,9 |
| Общие размеры вагонов, мм | ||
| Длина кузова наружная | 26 000 | 19 600 |
| База вагона | 18 800 | 13 300 |
| Наружная ширина кузова на уровне кресел | 3130 | 3480 |
| Внутренняя ширина кузова на уровне кресел | 2890 | 3316 |
| Наружная высота кузова от головки рельса | 4200 | 4253 |
| Внутренняя высота пассажирского помещения | 2350 | 2739 |
| Высота пола от головки рельса | 1360 | 1405 |
| Ширина среднего продольного прохода в пассажирском помещении | 600 | 716 |
| Ширина места для сидения одного пассажира | 565 | 433 |
| Длина окон | 1200 | 1100 |
| Моторный вагон | ||
| (в числителе — для моторного вагона с токоприемником; в знаменателе — без токоприемника) | ||
| Число мест для сидения | 64 | 110 |
| Масса тары, т | 58,5/56,5 | 54,96 |
| Масса кузова с оборудованием, т | 33,2/31,3 | 25,6 |
| Масса двух тележек с оборудованием, т | 25,0 | 29,3 |
| Масса механического оборудования, т | 38,298/38,043 | 40,16 |
| В том числе: | ||
|
9,2 | 10,25 |
|
9,28/9,025 | 12,3 |
|
5,391 | 3,52 |
|
5,427 | 2,97 |
| Масса оборудования системы кондиционирования и вентиляции, т | 2,028/2,056 | 1,45 |
| Масса пневматического оборудования, т | 1,294/1,620 | 1,02 |
| Масса электрического оборудования с учетом проводов, кондуитов и магнитно-рельсового тормоза, т | 16,642/14,553 | 14,8 |
| В том числе: | ||
|
4×1,35 | 4×2,2 |
|
7,222/5,456 | 2,74 |
|
—/0,924 | — |
|
2,82/1,573 | — |
|
2×0,6 | — |
| Высота оси автосцепки от головки рельса, мм | 1053 ±20 | 1139±20 |
| Длина по осям автосцепок, мм | 26 614 | 20 157 |
| Внутренняя длина пассажирского помещения, мм | 19 200 | 15 878 |
| База тележки, мм | 2 500 | 2 600 |
| Суммарный статический прогиб рессорного подвешивания под брутто, мм | 255 | 183,6 |
| Диаметр новых колес по кругу катання, мм | 950 | 1 050 |
| Число входных дверей с каждой стороны вагона | 2 | 2 |
| Ширина входной двери, мм | 790 | 1180 |
| Передаточное отношение редуктора | 61:26=2,3464 | 73:23=3,17 |
| Число тяговых двигателей | 4 | 4 |
| Тяговый двигатель: | ||
|
1ДТ001 | УРТ110 |
|
240 | 200 |
|
215 | 160 |
|
750 | 1 500 |
|
2620 | 2080 |
|
400 | 180 |
|
105 | 46 |
|
200 | 61 |
|
8900 | 20 000 |
|
20 | 50 |
|
5,6 | 11,0 |
| Рабочая высота верхней точки токоприемника от головки рельса, мм: | ||
|
6800 | 6515 |
|
5100 | 5015 |
| Высота сложенного токоприемника от головки рельса, мм | 4900-5000 | 4615 |
| Статическое нажатие полоза токоприемника на контактный провод, Н | 80-100 | 80-100 |
| Напряжение цепей управления, В | 110 | 50 |
| Длительная мощность синхронного генератора вспомогательных цепей, кВт | 75 | — |
| Холодопроизводительность установки кондиционирования воздуха, кДж/ч | 105 000 | — |
| Головной вагон | ||
| Для ЭР2 в числителе — для головного, в знаменателе — для промежуточного прицепного вагона. | ||
| Число мест для сидения | 24 | 88/108 |
| Масса тары, т | 48,7 | 39,86/38,1 |
| Масса кузова с оборудованном, т | 32,38 | 25,0/23,38 |
| Масса двух тележек с оборудованием, т | 16,12 | 14,67/14,52 |
| Масса механическою оборудования, т | 35,401 | 36,46/35,14 |
| В том число: | ||
|
7,7/8,1* | 7,33/7,26 |
|
8,872 | 11,6/11,5 |
|
6,018 | 4,25/3,29 |
|
4,591 | 3,25/3,21 |
| Масса оборудования системы кондиционирования и вентиляции, т | 2,003 | 1,24/1,28 |
| Масса пневматического оборудования, т | 1,716 | 1,45/1,34 |
| Масса электрооборудования с учетом проводов, кондуитов в магнитно-рельсового тормоза, т | 9,565 | 3,4/2,96 |
| В том числе: | ||
|
5,666 | 1,808/1,708 |
|
0,924 | 0,462/0,462 |
|
1,775 | — |
|
2×0,6 | — |
| Высота оси автосцепки от головки рельса, мм | 1060±20 | 1060±20/1139±20 |
| Длина по осям автосцепок, мм | 26 537 | 20 118/20 157 |
| Внутренняя длина пассажирского помещения, мм | 7920 | 12 864/15 878 |
| База тележки, мм | 2500 | 2420 |
| Диаметр новых колес по кругу катания, мм | 950 | 950 |
| Число входных дверей с каждой стороны вагона | 2 | 2 |
| Ширина входной двери, мм | 790 | 1180 |
| Площадь кабины машиниста, м2 | 6,0 | 4,5 |
| Площадь буфета, м2 | 17,6 | — |
| Длительная мощность синхронного генератора вспомогательных нужд, кВт………… | 75 | — |
| Холодопроизводительность установки кондиционирования воздуха, кДж/ч | 105 000 | — |
На моторных вагонах МТ установлен новый, созданный во ВНИИЖТе автоуправляемый токоприемник, состоящий из двух систем подвижных рам: нижней и верхней.
Подвеска тягового двигателя — рамная. Редуктор связан с валом двигателя резинокордной муфтой.
Высокоскоростной электропоезд ЭР-200
Для создания устойчивости движения при высоких скоростях вагоны оснащены специально разработанными тележками с пневматическими рессорами, пневмодросселям и и гидравлическими гасителями колебаний, которые обеспечивают минимальные динамические силы взаимодействия колесных пар и пути.
Применение алюминиевых сплавов в конструкции кузова вагона ЭР200 позволило уменьшить его массу на 4,5 т по сравнению со стальным кузовом таких же размеров. Обтекаемая форма головного вагона характеризуется малым коэффициентом воздушного сопротивления. Снижению воздушного сопротивления электропоезда ЭР200 способствовало некоторое уменьшение площади сечения кузова вагона благодаря сужающемуся кверху грушевидному очертанию вагона в габарите 1-Т.
