Метрополитен - городская внеуличная железная дорога, обладающая большой пропускной способностью и удовлетворяющая потребность населения в быстром, удобном и безопасном передвижении. Она сооружается под землей - в тоннелях, над землей - на эстакадах или на земле - в ограждении.

Метрополитен является наиболее удобным для населения видом городского пассажирского транспорта. Так, например, на долю Московского метрополитена приходится более 50 % объема всех пассажирских перевозок города, а максимальная интенсивность движения достигает 42 пар 8-вагонных поездов в час.

Метрополитен относится к числу сложнейших инженерных сооружений. При этом наземные вестибюли его станций и сами подземные станции очень часто представляют собой уникальные произведения архитектуры. В их оформлении использован мрамор различных видов, гранит, декоративная керамика, художественная лепка, римская и флорентийская мозаика, фрески, скульптуры, уникальная осветительная арматура. В работе по проектированию и оформлению станций принимали и принимают участие многие выдающиеся архитекторы, художники, скульпторы.

Нормальную работу метрополитена обеспечивают определенные службы, каждая по своему профилю. Вместе с тем все их действия взаимосвязаны и направлены на соблюдение безопасности и выполнение графика движения поездов, анализ работы различных устройств, их своевременную профилактику и ремонт.

Хозяйство метрополитена включает в себя: железнодорожный путь; станции с наземными и подземными вестибюлями, лестницами и эскалаторами для подъема и опускания пассажиров; вентиляционные установки большой мощности для поддержания чистоты и умеренной температуры воздуха; отопительные устройства (в городах с холодным климатом); насосные станции для удаления попадающих в тоннель поверхностных и грунтовых вод; тяговые и понизительные подстанции, обеспечивающие подачу электроэнергии, необходимой для движения поездов, освещения и других нужд; элекгродепо и пункты технического обслуживания для осмотра, стоянки, ремонта вагонов и производства других работ; автоматические устройства, обеспечивающие безопасность движения.

Электроснабжение. Снабжение электроэнергией метрополитена для питания поездов осуществляется от общей энергосистемы ОЭ города (рис. 1). Переменный ток напряжением 10 кВ преобразуется на тяговых подстанциях 777 метрополитена в постоянный напряжением 825 В. От «плюсовых» шин тяговых подстанций ток подается по кабельной сети, а вдоль линий - по третьему рельсу КР, являющемуся контактным. По профилю этот рельс отличается от ходового ХР массивной головкой. Его располагают в стороне от ходовых рельсов и несколько выше последних.

Участок электротяговой сети метрополитена
Рис. 1. Участок электротяговой сети метрополитена

На обеих сторонах каждого вагона установлено по два токоприемника, скользящих по третьему рельсу. От токоприемников электрическая энергия подводится к электродвигателям, называемым тяговыми. Ток отводится к «минусовым» шинам тяговых подстанций через ходовые рельсы. Подстанции располагают вдоль линии на расстоянии нескольких километров одна от другой.

К устройствам освещения, автоблокировки, водоотливным устройствам, вентиляторам и прочим обустройствам метрополитена электроэнергия подается от понизительных подстанций, трансформаторы которых понижают подводимое напряжение до требуемого значения.

Подвижной состав метрополитена. К подвижному составу относятся моторные вагоны, предназначенные для перевозки пассажиров, специальные вагоны (технического назначения) и моторно-рельсовый транспорт для перевозки хозяйственных грузов, приводимый в движение от собственного источника - двигателя внутреннего сгорания.

Моторный вагон приводится в движение тяговыми электродвигателями. Каждый вагон метрополитена состоит из механической и электрической части и пневматического оборудования.

К механической части вагона относятся: кузов, рамы двух тележек, колесные пары, тяговая передача, рессорное подвешивание, тормозное оборудование и сцепные устройства. Колесные пары вагона приводятся во вращение тяговыми двигателями. Валы тяговых двигателей соединены с осями колесных пар карданными муфтами и зубчатыми передачами (редукторами). На вагонах метрополитена получил применение индивидуальный тяговый привод, при котором каждая колесная пара приводится во вращение своим тяговым двигателем.

Электрическая часть вагона, кроме тяговых двигателей, содержит множество различных аппаратов, предназначенных для пуска тяговых двигателей, изменения скорости и направления движения вагона, электрического торможения, защиты оборудования от пе регрузок и токов короткого замыкания, а также аппараты вспомогательных цепей и цепей управления.

Для увеличения полезного объема пассажирского салона и безопасности пассажиров все основное электрооборудование подвешено под кузовом вагона на раме.

Тяговыми двигателями и другими электрическими аппаратами, находящимися под напряжением контактной сети, управляют дистанционно (на расстоянии) из кабины машиниста. Система дистанционного управления применяется на всех вагонах метрополитена. В качестве источника питания системы управления используются аккумуляторные батареи, установленные на вагонах.

Моторные вагоны имеют кабину машиниста, в которой находятся основные аппараты управления поездом и кран машиниста. Это позволяет управлять поездом из любого вагона, и поэтому на конечных станциях не требуется выполнять никаких маневров и перестановок вагонов: машинист лишь должен перейти из головного вагона в хвостовой, который при движении поезда в обратном направлении становится головным.

Пневматическое оборудование вагона создает запас сжатого воздуха, обеспечивает его очистку, а также служебное и экстренное торможение поезда, автоматическую работу раздвижных дверей, электрических аппаратов, звукового сигнала, стеклоочистителей и пр.

Первыми вагонами на трассах Московского метрополитена были вагоны А и Б, построенные в 1934-1938 гг. Поездная единица этих вагонов - секция - составлялась из одного моторного и одного прицепного вагонов. Вагоны А и Б имели одинаковые электрическое и пневматическое оборудование, конструкцию кузовов и ходовых частей, за исключением некоторых узлов кузова и отдельных деталей автосцепки. На вагонах были применены индивидуальная электропневматическая система управления и рабочий пневматический тормоз. Составы обслуживались бригадой, состоявшей из трех человек: машиниста, начальника поезда и проводника, находившегося в хвостовом вагоне.

В 1940 г. на Мытищинском машиностроительном заводе (ММ3) была изготовлена первая партия вагонов Г. Великая Отечественная война задержала выпуск этих вагонов, и их серийное изготовление было начато только в 1947 г. Все вагоны Г - моторные, каждый оснащен четырьмя двигателями, что позволило получить более высокие ускорения пуска и замедления при торможении, повысить пропускную способность линий. На вагонах Г в качестве рабочего впервые был применен электрический реостатный тормоз, который обладает рядом преимуществ по сравнению с пневматическим: тормозное усилие на валу тяговых двигателей не зависит от коэффициента трения тормозных колодок; меньше износ колодок и бандажей колес, в результате чего значительно сократилось количество пыли, загрязняющей оборудование вагона и путь; выше безопасность движения благодаря отсутствию сильного нагрева бандажей колесных пар; легче управление торможением; возможность автоматизации этого процесса управления. Кузов вагона Г значительно легче кузовов вагонов А и Б благодаря применению штампованных и гнутых профилей вместо прокатных.

В 1956 г. начался серийный выпуск более совершенных по конструкции вагонов Д. Эти вагоны имели динамические показатели, такие же, как вагоны Г, и в то же время выгодно отличались от них в весовом отношении. Другое преимущество этих вагонов заключалось в подвешивании тяговых двигателей к раме тележки (на вагонах А, Б и Г тяговые двигатели опирались на ось колесной пары) и передаче вращающего момента на колесную пару через карданную муфту. В результате этого снизилось воздействие вагона на путь и улучшились условия работы двигателей, так как они подрессорены вместе с рамой тележки относительно ходовых частей. На вагонах Д впервые была установлена комбинированная автосцепка, которая проще в эксплуатации. В дальнейшем в конструкции вагонов были использованы новые легкие материалы и внедрены более совершенные системы управления.

В 1963 г. ММ3 начал выпускать вагоны Е (рис. 2), подвергавшиеся впоследствии неоднократной модернизации. В результате имеются несколько модификаций этой серии: Ем, Еж, ЕжЗ и другие, различающиеся электрическим оборудованием и системами управления.

Серийный выпуск вагонов ЕжЗ был начат в 1974 г. В отличие от ранее выпускавшихся вагонов серии Е на вагонах ЕжЗ используется тиристорный регулятор РТ-300/300А для регулирования токов возбуждения тяговых машин. Такое усовершенствование оказалось необходимым ввиду того, что характеристики тяговых машин ДК-116, установленных на вагонах ЕжЗ, имеют ограничения по току в зоне высоких скоростей торможения. Использование же традиционного реостатно-контакторного способа регулирования токов возбуждения при наличии указанных ограничений не позволило бы полностью автоматизировать процесс электрического торможения. А это препятствовало бы внедрению системы автоматического регулирования скорости (АРС) на метрополитене, что не позволило бы увеличивать пропускную способность его линий.

Вагон типа Е
Рис. 2. Вагон типа Е

Вагоны ЕжЗ выполнены двух видов - головные и промежуточные, имеющие каждый кабину управления, что дает возможность при необходимости управлять составом из любого вагона. Головные вагоны отличаются от промежуточных тем, что кабины управления оснащены дополнительным оборудованием: аппаратурой автоматического управления поездом и автоматического регулирования скорости; системой резервного управления поездом, позволяющей эвакуировать поезд с линии при неисправном электрооборудовании; радиостанцией для связи с поездным диспетчером; установкой радиооповещения пассажиров.

С 1977 г. на базе вагонов ЕжЗ серийно выпускаются вагоны новой модификации - 81-717 и 81-714. Вагон 81-717 выполнен головным с кабиной управления, а вагон 81-714 - промежуточным без кабины со скрытым пультом управления для маневрирования. Вагоны имеют тяговые двигатели повышенной мощности, модернизированные электрические цепи применительно к новым тяговым двигателям, люминесцентное освещение, кабину, оборудованную для управления поездом одним лицом; увеличена прочность кузова, применены новая междувагонная электроконтактная коробка автосцепки и другие вспомогательные узлы. Вагоны имеют более высокую конструкционную скорость. На вагонах 81-717, 81-714 предусмотрена возможность подключения внешних средств диагностики электрооборудования.

В 1988 г. на базе вагонов 81-717 и 81-714 ММ3 совместно с Ленинградским вагоностроительным заводом им. Егорова начали серийный выпуск вагонов 81-717.5 и 81-714.5, на которых применены новые тележки со шпинтонным буксовым узлом. В конструкции и отделке этих вагонов использованы трудногорючие материалы. В кабине и аппаратном отсеке изменено расположение электроаппаратов. В электрические цепи вагонов внесены некоторые дополнения и изменения. Впервые в метровагоностроении внедрена система пожарной сигнализации с установкой датчиков сигнализации в аппаратном отсеке вагона 81-717.5. В кабине машиниста дополнительно установлен порошковый огнетушитель ОП-5, шланг которого введен в аппаратный отсек.

Все эксплуатируемые составы оборудованы поездной радиосвязью машиниста с поездным диспетчером, громкоговорящим оповещением (радиоинформатором) и связью «пассажир - маши нист», устройствами автоматического регулирования скорости с автоматической локомотивной сигнализацией (АРС-АЛС).

ГЛАВА І. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВАГОНОВ

Электропоезда метрополитена | Кузов вагона