1.6. Показатели качества системы управления ЭПС
Качество системы управления ЭПС может быть оценено многими показателями, среди которых важнейшими являются следующие: регулировочная способность, энергетическая эффективность, массогабаритные и стоимостные показатели, надежность, безопасность обслуживания, эргономические свойства, возможность автоматизации и управления.
Регулировочная способность систем управления ЭПС характеризуется плавностью регулирования, которая количественно оценивается коэффициентами неравномерности регулирования скорости и тока (см. п. 1.2), и диапазоном регулирования, т. е. возможностью реализации ограничений тяговых и тормозных характеристик. Расчетный коэффициент сцепления зависит не только от механических величин (нагрузка от колеса на рельс, скорость движения), но также и от жесткости тяговых и тормозных характеристик, коэффициента неравномерности пуска по силе тяги, применения усовершенствованной защиты от боксования. Ограничение по допустимому режиму работы ТЭД также может быть отодвинуто за счет совершенствования системы управления (например, плавное автоматическое регулирование возбуждения в зависимости от тока якоря).
Энергетическая эффективность ЭПС оценивается коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности (КПД электровоза постоянного тока — не менее 0,9; КПД электровоза переменного тока — не менее 0,86; коэффициент мощности — не менее 0,9). Влияние ЭПС на качество электроэнергии в тяговой сети характеризуется искажением синусоидальной формы переменного тока и напряжения, а также пульсациями тока на участках с постоянным напряжением. Показатели качества электрической энергии, методика их измерения и допустимые значения этих показателей в электрических сетях общего назначения регламентированы ГОСТ-13109—87.
Существенное значение имеет электромагнитная совместимость тяговой сети с линиями телефонной и радиосвязи, с системами сигнализации, автоматической блокировки и локомотивной сигнализации, определяющими безопасность движения поездов.
Удельные, массогабаритные и стоимостные показатели.
На долю основного электрооборудования с учетом ТЭД приходится около 35—45 % общей массы электровоза и 18—23 % тары моторного вагона электропоезда. Без учета ТЭД эта цифра составляет 20—30 % для электровозов.
У современных отечественных электровозов удельная масса электрооборудования на единицу мощности часового режима составляет 28— 33 кг/кВт. Снижение этого показателя позволит увеличить мощность электровоза при сохранении нагрузки на колесную пару или снизить общую массу электровоза, что особенно актуально для скоростных пассажирских локомотивов. В ряде случаев снижение удельной массы электрооборудования позволит уменьшить общую стоимость ЭПС.
Удельный объем электрооборудования также является существенным показателем. Снижение этого показателя, возможное за счет совершенствования систем охлаждения электрооборудования, позволяет при той же мощности сократить длину электровоза, массу его механической части и, следовательно, уменьшить его воздействие на путь.
Для электропоездов снижение массогабаритных показателей электрооборудования открывает возможности увеличения числа перевозимых пассажиров и, следовательно, уменьшения себестоимости перевозок.
Надежность — это свойство объекта сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах при соблюдении установленных правил технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Большое влияние на надежность ЭПС оказывает СУ ТЭД, так как при снижении силы тяги ЭПС более чем на 25% весьма вероятна остановка поезда на перегоне с крутым подъемом и требование вспомогательного локомотива.
Вероятность безотказной работы электровоза зависит от количества элементов СУ и их качества. Современный электровоз является сложной системой, состоящей из 105—106 деталей. Поэтому на ЭПС необходимо использовать элементы, гарантирующие длительную работу в условиях вибрации и изменения температуры в соответствии с требованиями ГОСТ 17516.1—90Е и ГОСТ 15150—80. Для наиболее ответственных устройств, отказ которых требует вызова вспомогательного локомотива, должна быть предусмотрена резервная схема с возможностью работы с пониженной мощностью.
При плановых осмотрах и ремонтах эти устройства должны проходить техническое диагностирование с целью проверки их исправности и выявления элементов, близких к предельному состоянию.
Расчетное значение средней наработки на отказ первого рода (с вызовом вспомогательного локомотива) — 3,5-106 км пробега.
Расчетное значение средней наработки на отказ второго рода (с возможностью вести поезд с пониженной скоростью до ближайшего депо) — 0,2Т06 км пробега.
Срок службы:
— ЭПС до списания — 33 года;
—тяговых электродвигателей и вспомогательных машин—25 лет;
—высоковольтных электрических аппаратов—20 лет;
—кабелей и проводов—4,0-106 км пробега;
—маркировки электрического монтажа—2,4-106 км пробега;
—электронной аппаратуры — 15 лет.
Требования безопасности обслуживания и эргономические показатели определяют компоновку основных узлов СУ ЭПС и особенно оборудования кабины машиниста. Существенное улучшение показателей достигается за счет автоматизации управления ЭПС.
Требования по пожарной безопасности установлены ГОСТ 12.1.004—85.
Эргономические требования к рабочему месту машиниста локомотива установлены ГОСТ 12.2.056—81, а также требованиями Департамента локомотивного хозяйства (ЦТ «РЖД»).