При остановке компрессора с целью защиты двигателя компрессора от перегрузки, реле блокирует повторный пуск электродвигателя компрессора на время не менее чем 7 минут. На дисплее блока индикации КУ, расположенном на левой двери ПУ, выводится необходимая информация о текущем режиме работы и состоянии электрооборудования.

На левой двери ПУ о работе (неисправности) установки кондиционирования информирует следующая сигнализация:

- светодиод двойного свечения (зеленый или красный) - о работе (неисправности) приточной вентиляции;

- светодиод двойного свечения (зеленый или красный) - о работе (неисправности) компрессора;

- зеленый светодиод - о работе вентилятора конденсатора;

О работе (неисправности) каналов преобразователя информируют светодиоды двойного свечения (зеленый/красный):

- ПЧ 1 КАНАЛ;

- ПЧ 2 КАНАЛ;

- ПЧ 3 КАНАЛ.

При срабатывании защиты преобразователя, возврат ее в исходное рабочее состояние производится нажатием на переключатель "сброс защиты ПЧ", который расположен на панели ручного управления.

2.6 Сигнализация и связь

Установка пожарной сигнализации УПС размещается над пультом.

При возникновении пожара в вагоне, срабатывает пожарныйизвещатель, УПС выдает звуковой и световой сигналы «Пожар».

Для ликвидации пожара в вагоне установлен насос водяного пожаротушения. Насос работает непосредственно от АБ и включается автоматическими выключателями, которые расположены в коридоре вагона.

Для ликвидации пожара внутри ПУ, в нём установлены два огнетушителя ОСП-1. При воздействии открытого пламени или достижении температуры внутри ПУ 100°С, колба ОСП-1 разрушается. Огнегасящая смесь распыляется, ликвидируя пожар внутри ПУ.

Сигнализация о перегреве букс колесных пар и редуктора состоит из узла контроля и температурных датчиков на основе сплава ВУДА, установленных в буксах и редукторе.

При перегреве одной из букс выше допустимой температуры, сплав ВУДА в датчике расплавляется и разрывается цепь питания катушки реле.

Контакты реле переключают светодиод на красный цвет свечения и выдают сигнал на звуковой сигнализатор. Красное свечение светодиода сопровождается звуковым сигналом сигнализатора.

Исправность узла сигнализации о перегреве букс колесных пар контролируется разрывом цепи питания катушки реле при переводе переключателя контроль перегрева букс в положение проверка.

Вызывная сигнализация служит для вызова проводника. Для этой цели предусмотрены кнопки вызывной сигнализации, расположенные с тормозной стороны, и кнопка, расположенная с не тормозной стороны, так же с тормозной стороны возле боковых тамбурных дверей с наружи вагона есть кнопки вызова проводника. При нажатии на них включаются желтым цветом свечения светодиоды вызов проводника и звучит звуковой сигнал сигнализатора, до тех пор, пока проводник не нажмёт кнопку сброса вызова. Кнопкой сброс вызова световой сигнал отключается.

Информационные табло занятости туалетов получают питание от цепей напряжением 24 В через предохранители. На информационных табло поступают сигналы от выключателей, которые сблокированы с запорами дверей ЭЧТС, а также сигнал о заполнении баканакопителя ЭЧТС на 95%. При поступлении этих сигналов табло отражают красным цветом свечения запрет (занятость) на использование туалетов. Информация о занятости туалетов тормозной и нетормозной сторон отображается и на табло в пассажирских купе. Заполненное состояние баканакопителя, кроме того, отражается на дисплее.

Сигнализация ограждения вагона или иначе хвостовые сигнальные фонари полностью заменены на светодиодные. Срок службы не меньшее 50000 часов.

2.7 Прочие

Бытовые потребители управляются с левой двери пульта управления, на которой располагается панель сигнализации со светодиодами, сигнализирующими о включении в работу того или иного потребителя.

Пурифайер 59 BF-VDS работает от сети 220В и имеет максимальную мощность в 1кВт. Снабжён электронной панелью управления. С помощью кнопок управления можно настроить желаемый уровень нагрева воды или нажав кнопку "кипячение" можно довести воду до кипения за несколько минут. Резервуар горячей воды составляет 5 литров. Установлена система защиты от протекания. Мощная система фильтрации Аквафор КРИСТАЛЛ. Уникальные фильтры нового поколения обеспечивают очистку воды от нежелательных примесей, сохраняя при этом минеральный фон и полезные свойства воды. Одновременно с нагревом воды, происходит охлаждения воды в пределах 5-10 градусов. Резервуар холодной воды составляет 7 литров. Производительность охладительной системы 11 л/ч.

Защита от токов короткого замыкания и перегрузки силовых целей осуществляется автоматами, а цепей управления - предохранителями.

В связи с ограниченной емкостью АБ, часть потребителей работает только от генератора при движении вагона со скоростью более 35 км/ч; от внешней сети - при длительных стоянках и в отстое.

При работе от АБ, часть бытовых потребителей отключается при достижении напряжения в цепях уровня РПН-1, другая часть - уровня РПН-2.

С целью уменьшения общего потребления электроэнергии, ряд потребителей не могут включаться одновременно (взаимоблокировка по управлению).



3. Расчет и выбор основного электрооборудования вагона

3.1 Расчет и выбор электрического освещения

При выборе источников света для служебных и пассажирских помещений необходимо руководствоваться следующими рекомендациями: предпочтение следует отдавать энергетически более экономичным и обладающим большей продолжительностью горения.

Светодиодные светильники выбранные нами соответствуют требованиям I класса защиты от поражения электрическим током установленным СТБ IEC 60598?1?2008. Степень защиты, обеспечиваемая оболочкой - IP64 по ГОСТ 14254?96.

Светодиодные светильники обладают хорошими эксплуатационными свойствами:

? срок службы светильников - до 100 000 часов (не менее 10 лет). Все элементы светильников долговечны, в отличие от ламп, где применяются нити накала. Для сравнения галогенная лампа работает 1000 часов, металлогалогенная лампа - 3000 часов;

? сверхвысокая экономичность энергопотребления. Достигается общий уровень снижения энергорасходов по сравнению со светильниками, где применяются традиционные неэффективные лампы, на 70%;

? полная экологическая безопасность позволяет сохранять окружающую среду, не требуя специальных условия по утилизации (не содержит ртути, ее производных и других ядовитых, вредных или опасных составляющих материалов и веществ);

? высокая надежность, механическая прочность, виброустойчивость;

? в светодиодных светильниках достигается контрастность света более чем в 400 раз, что обеспечивает лучшую четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи 80?85);

? полное отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций в светодиодных светотехнических изделиях (так называемого стробоскопического эффекта, которые можно заметить, если смотреть на люминесцентные и газоразрядные светильники);

? отсутствует всякая опасность перегрузки электросетей в момент включения светодиодных светильников.

? есть возможность регулировать уровень яркости светодиодных светильников за счет снижения питающего напряжения, для экономии электроэнергии.

Расчет освещения купированного вагона производит методом коэффициента использования светового потока.

Необходимый световой поток светильника, лм, определяется по формуле

где Е - заданная норма освещенности, лк (для купе, служебных отделений состовляет 150 лк на уровне диванов, для туалетов и проходов - 100 лк, коридоров и тамбуров 75 лк, вспомогательных помещений - 50 лк);

k - коэффициент запаса, учитывающий старение и запыленность ламп и принимается для светодиодных 1,5; для ламп накаливания - 1,3;

S - освещаемая площадь, м2;

z - коэффициент, характеризующий равномерность освещения помещения (для светодиодных ламп - 1,1, для ламп накаливания - 1,15);

N - число светильников в помещении;

з - коэффициент использования светового потока, зависящий от типа светильника, коэффициентов отражения стенс_с, потолка? с?_п, пола или рабочей поверхностис_ри от характеристики (индекса) помещенияi.

Значения коэффициентов отражения принимаются равными: для чистых белых потолков - 0,7, темных матовых потолков - 0,5, белых стен с незашторенными окнами - 0,5, темных стен с незашторенными окнами - 0,3, светлой нижней рабочей поверхности - 0,3, темной нижней рабочей поверхности или пола - 0,1.

По выбранным значениям с_с, с_п, с_р, i подбирается значение з.

Потребный световой поток ламп в светильнике определяется по формуле

Де часть светового потока, приходящаяся на нижнюю полусферу. Для вагонных светильников, расположенных на поверхности потолка, щ=0,8.

В пассажирском купе принимаем количество светильников N=1 шт.

Определяем освещаемую площадь S, м2

Для пассажирского купе принимаем: Е=150лк, k=1,5, z=1,1, с_с=0,3, с_п=0,5, с_р=0,1.

Индекс помещения для пассажирского помещения

Исходя из выбранных значений с_с, с_п, с_р, i принимается значение з=16%.

Тогда световой поток для пассажирского купе

Потребный световой поток

Выбираемсветодиодный светильникPlant 02 - 50 - 6800 - 82мощностью 50Вт.

Суммарная мощность рассчитанного освещения составляет

3.2 Расчет потребной мощности электродвигателей приводов

В кондиционере установлен электродвигатель вентилятора. Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле

где k - коэффициент запаса, k = 1,1…1,3. Принимаю k = 1,3;

Q - максимальная производительность вентилятора, м3/с;

H - напор, Па;

з_в- полный КПД вентилятора,з_в = 0,5…0,6. Принимаю з_в=0,6;

з_п- КПД передачи, з_п = 0,85…1,0. Принимаю з_п =0,95.

P_в=(1,3•1,38•510)/(0,6•0,95)•?10?^(-3)=1,6 кВт.

Мощность электродвигателя вентилятора конденсатора, кВт

Потребная суммарная мощность электродвигателей компрессоров хо лодильной машины, кВт,определяется по формуле



Где G_х- подача компрессоров, кг/с;

L - теоретическая работа сжатия компрессоров, кДж/кг;

з_i - индикаторный КПД;

з_м- механический КПД.

По результатам расчёта в модернизированной системе электрообору дования вагона принимаем моноблочную установку кондиционирования воздуха внутренних помещений железнодорожных пассажирских вагонов УКВ?31-ТМ производства ООО «Остров СКВ» г. Мытищи, так как рассчитанные мощности электродвигателей со ответствуют показателям указанного выше кондиционера.

Таким образом, результаты расчета показывают, что моноблочный кондиционер обеспечивает необходимые условия кондиционирования воздуха в вагоне.

3.3 Расчет электронагревателей

Электрические нагреватели используются в системе отопления, электрокипятильнике, в обогревателях сливных и наливных труб.

Электрическое отопление пассажирских вагонов осуществляется печами и калорифером. Количество печей и их размещение в вагоне определяется его конструкцией. Электрические печи разбиваются на три группы, которые независимо подключаются и источнику энергии, электрокалорифер имеет две секции. Этим достигается возможность автоматического регулирования температуры в помещениях вагона путём изменения количества одновременно работающих отопительных приборов.

В вагонах с кондиционированием воздуха с автономной системой электроснабжения (в т.ч. в вагонах, имеющих электроводяное отопление) устанавливаются электрические печи и калорифер небольшой мощности. Они предназначены для обогрева помещений вагона в осенний и весенний периоды при низких наружных температурах, когда основное водяное отопление не работает. Нагревательные элементы печей и калорифера питаются постоянным током от подвагонного генератора.

Проектирование электронагревательных устройств заключается в расчёте суммарной мощности нагревательных приборов, выборе стандартных трубчатых электронагревательных элементов и определении их количества.

Мощность электронагревательных приборов определяется по формуле

Де - коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения и «старение» нагревателей, k = 1,1…1,3;

потребнаятеплопроизводительность, Вт;

КПД нагревательного прибора. Принимается равным: для кипятильников - 0,85…0,95, для электронагревателей и калориферов - 0,65…0,85, для нагревателей наливных и сливных труб - 0,6…0,8.

Мощность калорифера

Для калорифера выбираем ТЭН ЭТ-80 напряжением 45 В и мощностью 0,045 кВт.

Тогда, количество ТЭНов



Принимаем количество ТЭНов кратное 3 и равное 132 штук.

Следовательно, фактическая мощность калорифера

Мощность электронагревателей низковольтного отопления

Для электронагревателей низковольтного отопления выбираем ТЭНы № 0019.367 напряжением 125 В и мощностью 0,25 кВт.

Тогда количество ТЭНов

Количество тэнов должно быть кратным 1, мы выбираем 20шт.

Тогда фактическая мощность

Мощность бойлерной установки

Для бойлера выбираем ТЭНы ЭТ-32 напряжением 110В мощностью 0,1 кВт.

Мощность нагревателей наливных и сливных труб

Для нагревателей наливных и сливных труб выбираем ТЭН №0019,367 напряжением 125В и мощностью 0,25 кВт. Выбираем в количестве 2шт.

Следовательно, фактическая мощность



3.4 Определение мощности источника энергии

Для расчета потребной мощности источника электрической энергии вагона необходимо выбрать расчетный режим работы и определить расчетный и пиковый токи для этого режима.

Рассматриваю летний и зимний периоды эксплуатации. Поскольку установить период, в котором потребление электроэнергии, будет максимальным в большинстве случаев сложно, то нахожу расчетные нагрузки для летнего и зимнего режимов работы и для последующих расчетов принимаю большие.

Расчетная максимальная мощность группы потребителей с различным режимом работы определяется по формуле

Где - расчетная, активная мощность, кВт;

коэффициент максимума;

коэффициент использования i-го потребителя;

номинальная мощность i-го потребителя, кВт.

Эффективное число потребителей определяется по формуле



Групповой коэффициент использования определяется по формуле

Исходя из эффективного числа и группового коэффициента, определяем коэффициент максимума:

Расчетная мощность

Дальнейший расчет ведем по большей мощности, т.е. мощности Определяем расчетный ток по формуле



Где номинальное напряжение, =110 В.

Пиковая нагрузка возникает при пуске электродвигателя наибольшей мощности при работающих остальных потребителей, поэтому дальнейший расчет ведем для электродвигателя переменного тока компрессора УКВ, т.к. он имеет наибольшую номинальную мощность при максимальной активной мощности в летних условиях

Где I_пуск - ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А;

k_и - коэффициент использования двигателя k_и=0,7 А;

I_наиб- ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А.

Где I_н - номинальный ток, I_н=28 А;

л - кратность пускового тока по отношению к номинальному,л=7,5.

Тогда

Из двух мощностей выбираем большую= 26,5 кВт.

Исходя из потребной мощности выбираем генератор ЭГВ08.У1 (номинальная мощность 32 кВт, диапазон рабочей частоты вращения: 1000-4000 об/мин, рабочее напряжение 150 В, масса 720 кг).



4. Предлагаемая электрическая схема электроснабжения вагона

4.1 Схема включения электропотребителей

Схема электроснабжения купированного вагона (предлагаемая) представлена в графической части (чертеж лист 3).

В предлагаемой системе освещение, внутри вагона, заменено полностью на светодиодное. Основное светодиодное освещение вагона получает питание от бортовой сети вагона напряжением 87…142 В. Дополнительное освещение, включающее в себя светодиодные светильники для чтения и светодиодные светильники для зеркал, получают питание от преобразователя ПН-110-24. Так же от этого преобразователя получает питание система сигнализации занятости туалетов. В дополнение к модернизированной цепи освещение, было добавлено освещение переходных площадок между вагонами.

Установка кондиционирования воздуха с двигателями постоянного тока заменена моноблочным автономным конди ционером УКВ-31 ТП с двигателями трехфазного переменного тока. Для пи тания этого кондиционера предусмотрен преобразователь ПЧ-24-У1, кото рый преобразовывает постоянный ток напряжением 87-142В в трехфазный переменный ток линейным напряжением 220…308В, мощность преобразователя 20 кВт.

Источником питания потребителей в вагоне является синхронный, индукторный, трёхфазный ге нератор переменного тока ЭГВ08.У1 мощностью 32кВт. При неработающем генераторе и при скорости движения поезда ниже 36 км/чпитание потреби телей осуществляется от щелочной никель-кадмиевой аккумуляторной батареи КЛ-375Р, от ЗАО «Великолукского заводы щелочных аккумуляторов» . Регулируется на пряжение генератора автоматически электронным блоком БУЭ-К. БУЭ-К поддерживает напряжение генератора постоянным. На длительных стоянках электрические потребители питаются от аккумуляторной батареи.

Для повышения пожаробезопасности на вагоне ставим насос пожаротушения с двигателем МА постоянного тока П-11. Получает питание двигатель насоса, через плавкие предохранители и автоматические выключатели QF1 и QF2 от аккумуляторной батареи. Автоматические выключатели QF1 и QF2 служат также управлением включения насоса.

Светильники со светодиодными блоками EL1-EL9расположены в пассажирских купе вагона, светильники ЕL10 и EL11расположены в служебном отделении и в купе отдыха проводника соответственно. СветильникиЕL12-EL16 расположены по проходу. Светильники ЕL17 иEL18 установлены в косом коридоре, группа светильников EL19- EL22 и EL23- EL26 установлены в тамбуре, туалете, котельном отделении с тормозной стороны вагона и в тамбуре, туалете, малом коридоре с не тормозной стороны вагона соответственно. Управление освещением осуществляется на лицевой панели распределительного щита с помощью тумблеров SA1, SA12, SA13-SA15, SA17. Стоит отметить, что освещение в купе отдыха проводника включается непосредственно в купе SA11, в котельном отделении так же стоит тумблер SA16 на включение освещения соответствующего помещения. Кроме тумблера SA1 на освещения пассажирских купе, установлены также выключатели SA2-SA10 в каждом купе, для регулирования освещения самими пассажирами. Светильники EL27 и EL28 установлены на переходных площадках между вагонами. Включение осуществляется с помощью выключателя SA20. На работу освещения на переходных площадках влияет включение групп сигнальных хвостовых фонарей HL1-HL3 и HL4-HL6, так как, к каждой группе хвостовых сигнальных фонарей закреплён контактор К1 и К2 соответственно, которые размыкают цепь питания освещения на переходных площадках. Таким образом, исключается одновременная работа с одной стороны вагона хвостовых сигнальных фонарей и освещение переходной площадки. Светильники для чтения EL29- EL47 установлены в пассажирских купе и в купе отдыха проводника. Светильники для зеркал EL48- EL66 установлены только в пассажирских купе. Длявключение питания этих групп освещения служит тумблер SA21, включающий преобразователь напряжения ПН-110-24 (светильники для чтения и для зеркал маломощные и требуют меньшего напряжения равное 24В), а включение самих светильников происходит непосредственно в купе с помощью выключателей SA22-SA40 и SA41-SA58 соответственно. Для защиты цепей освещения служат автоматические выключатели QF3- QF16, за исключение цепей освещения переходных площадок, светильников для чтения и зеркал, где для их защиты используются плавкие предохранители.

На вагоне устанавливаем циркуляционный насос переменного тока М1, с меньшими габаритами и более низким энергопотреблением при такой же производительности, для циркуляции воды в системе отопления. Включение происходит тумблером SA66, который запитывает контактор К9 и он своими контактами К9.1 включает сигнальную лампу HL17, которая указывает на работоспособность системы и К9.2 который включает двигатель насоса МА1. Для защиты цепи установлены автоматические выключатели QF33 и QF34.

Стандартный кипятильник непрерывного действия заменён на пурифайер 59BF (VFD) c функцией очистки, охлаждения и кипячения воды. Включение происходит тумблером SA67, который запитывает контактор К10 и он своими контактами К10.1 включает сигнальную лампу HL18, которая указывает на работу системы и К10.2 который включает сам пурифайер. Управление режимами работы пурифайера происходит на лицевой панели управления пурифайера. Защиту в цепи пурифайера обеспечивают автоматические выключатели QF35 и QF36.

Дляпользованием туалетами во время стоянок, санитарных зон и исключить, таким образом, загрязнения окружающей среды на вагон ставим установку экологического чистого туалета. Включение происходит тумблером SA68, который запитывает контактор К11 и он своими контактами К11.1 включает сигнальную лампу HL19, которая указывает на работу системы и К11.2, который подключает автоматическую систему управления экологическим чистым туалетом на питания от преобразователя 220В. Предусмотрена защита цепи питания системы в виде двух автоматический выключателей QF37 и QF38.

Для повышения комфортности пассажиров во время поездок в вагоне мы устанавливаем шесть групп розеток для различных электрических потребителей. К первой группе относятся розетки XS1-XS14 для подключения телевизоров и видео-трансляционной установки в количестве 14 штук. Они размещены по одной в каждом пассажирском купе, одна в купе отдыха проводника и четыре в служебном отделении. Ко второй группе относятся розетки XS15-XS34 в количестве 20шт. размещённых по две в каждом пассажирском купе, одна в купе отдыха проводника и одна в служебном отделении. Они предназначены для зарядки мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков. К третьей группе относятся две розетки XS35 и XS36 для пылесосов. Они расположены по проходу и предназначены для уборки помещений вагонов при помощи пылесоса. Четвёртая группа состоит из одной розетки XS37 предназначенной для питания холодильника и расположена в служебном отделении. Так же как и четвёртая, пятая группа розеток состоит тоже из одной розетки XS38 и предназначена для питания МВ печи и расположена в служебном отделении. К шестой группе розеток XS39-XS42 относятся розетки для электробритв в количестве четырёх штук и расположены по одной в двух туалетах, в малом коридоре и косом коридоре. Все группы розеток включаются с пульта управления в служебном отделении выключателямиSA60-SA65 при этом, запитываются соответствующей контакторы К3-К8, которые своими контактами включают группы розеток, а сигнальные лампы HL11-HL16 сигнализируют работу соответствующих розеток. Цепи управления розетками защищены плавкими предохранителями, а цепи самих розеток защищены автоматическими выключателями QF21-QF32.

Все розетки описанные выше XS1-XS42, двигатель М1 циркуляционного насоса, пурифайер, установка экологических чистых туалетов получают напряжение 220В от инвертора ИОЖ-3430. Для защиты цепи инвертора предусмотрены автоматические выключатели QF19-QF20. Что бы увеличить количество потребителей, мощность которых превосходит мощность инвертора ИОЖ-3430, мы исключили одновременное включение таких потребителей, как розетки пылесоса XS34, XS36, розетки МВ печи XS38 и пурифайера. При включении одного из этих потребителей, соответствующий контактор своими контактами разрывает цепь управления другими двумя потребителями. Таким образом уменьшается одновременное энергопотребление потребителей от инвертора.

Управление установкой кондиционирования воздуха - производится с помощью блока управления климатической установки.

Преобразователь МП24-Р преобразует напряжение 110 Вв 24 В, которое служит для питания КУ САУД, а также для питания блока управления климатической установкой.

Для комфорта пассажиров, в обеспечении горячей воды, во время пользования умывальниками, устанавливаем бойлер с нагревательными элементами ЕК1. Включение происходит на пульте управления с помощью тумблера SA69, запитывая тем самым контактор К12. Он своими контактами К12.1 включает сигнальную лампу HL20, сигнализирующая работу бойлера, и К12.2 включающие бойлер ЕК1. Максимальная температура нагрева бойлера 60 градусов. При этой температуре срабатывает термоконтакт на температуру 60 градусов и запитывает контактор К13, который размыкает нормальнозамкнутый контакт К13.1, обесточивая контактор К12, тем самым выключая бойлер от сети. Вторым своим контактом К13.2 замыкается цепь питания контактора К13, через термоконтакт на 50 градусов, ставя себя на самоподхват. Катушка К13 обесточится при падении температуры воды в бойлере ниже 50 градусов. Таким образом бойлер работает в температурном режиме 50-60 градусов. Цепь управления бойлером и силовая цепь бойлера защищены плавкими предохранителями.

Для исключения обледенения наливных труб в зимнее время перед заправкой, предусмотрены обогревателя ЕК2 и ЕК3. Включение происходит тумблером SA70, который запитывает контактор К14 и он своими контактами К14.1 включает сигнальную лампу HL21, которая указывает на работу обогревателей и К14.2 который включает сами обогреватели. Цепь управления и силовая цепь обогревателей ЕК2 и ЕК3 защищена плавкими предохранителями.

Электрокалорифер управляется как в ручном режиме, так и в автоматическом и питается от бортовой сети 110В. Состоит из двух групп ЕК4 и ЕК5. В автоматическом режиме происходит управление блоком КУ САУД. В ручном режиме по средствам выключателейSA71 и SA72 запитывая катушки К15 и К16, которые своими контактами включают электронагреватели ЕК4 и ЕК5 соответственно и так же включают сигнальные лампы HL22 и HL23 показывая работу калорифера и соответственно каждой группы в отдельности. Цепи управления и цепи питания калорифера защищены плавкими предохранителями.

Низковольтное отопление представлено нагревателями из четырёх групп ЕК6-ЕК9. Группа ЕК6 располагается в служебном отделении, купе отдыха проводника и в пассажирских купе 1-4. Другая группа ЕК7 располагается только в пассажирских купе 1-4. Группа ЕК8 расположены в пассажирских купе 5-9. Группа ЕК9 расположены в пассажирских купе 5-9. Таким образом группа электропечей ЕК6 и ЕК7 обогревают пассажирские купе 1-4 совместно, что обеспечивает регулирование нагрева купе, методом отключение одной из групп. Так же это разделение на группы способствует надёжности системы. При выходе из строя одной из групп, другая группа будет оставаться работоспособной. Такой же принцип применён с группами ЕК8 и ЕК9. Включение любой из групп осуществляется с помощью тумблера SA73-SA76. Запитывая соответствующие контакторы К17-К20, которые своими контактами замыкают цепь, включая электропечи ЕК6-ЕК9, а сигнальные лампы HL24-HL27 сигнализируют о включении электропечей. Защиту цепей управления и питания электропечей обеспечивают плавкие предохранители.

В вагоне установлены три розетки XS41-XS43 для нужд обслуживающего персонала. Располагаются они по одной в распределительном щите, в котельном отделении и в тамбуре с не тормозной стороны вагона в над потолочным пространством. Цепь питания розеток защищают плавкие предохранители.

В системе электроводяного (комбинированного) отопления теплоноси телем является вода, подогрев которой осуществляется электрическими на гревателями ЕК10-ЕК33. Нагреватели устанавливаются в нижней части котла в уширен ной водяной рубашке. В котле установлено 24 нагревательных элементатипа HHS2-0,5 общей мощностью 48 кВт, каждый по 2 кВт,срок службы не менее 10 тысяч часов. Номиналь ное рабочее напряжение системы отопления 3000 В постоянного или пере менного тока. Номинальное рабочее напряжение одного нагревательного эле мента - 500 В. Напряжение к нагревательным элементам подаётся от подва гонной высоковольтной магистрали через высоковольтный ящик. Элементы соединены последовательно в секции по 6 штук. Секции соединены парал лельно попарно и образуют группы 1и 2. Каждая группа включается высо ковольтными контактами K24.2 и K25.2 соответственно. Каждая группа на гревательных элемента защищена предохранителем и управляется высоко вольтным контактором. При подаче напряжения в высоковольтную магистраль, контактор К33 срабатывает и своими контактами замыкает цепь питания сигнально лампы HL35, о наличии напряжения 3000В. Отопление может работать, как в автоматическом режиме, так и в ручном. Включением контак торов в автоматическом режиме работы отопления управляют термостаты, расположенные около 4-го купе поддерживая температуру в вагоне в пределах 20-24 градуса, и термостаты котла поддерживающие температуру воды в котле в пределах 85-90 градусов. Таким образом исключается кипение воды в котле приводящее к воздушным пробкам в системе отопления и поддерживая благоприятную температуру в вагоне. Для защиты котла предусмотрено тепло вое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 95^оС, и реле минимального уровня BD (жидко стной выключатель), отключающее их при понижении уровня воды в расши рителе более чем на 200 мм. Во избежание поражения электрическим токам во время обслуживания высоковольтного оборудования предусмотрены концевикиSQ3 и SQ4 расположенные один в высоковольтном ящике, другой под кожухом крышки котла отопления. При открытии ящика или снятия крышки, они размыкают цепь, с помощью контактов К24.2 и К25.2, тем самым отключая подачу напряжения на электронагревательные элементы. Сигнальные лампы HL33 и HL34 указывают на работу соответствующее группы электроотопления.

4.2 Системы сигнализации

В вагоне применяются следующие системы сигнализации:

- вызывная сигнализация;

- система контроля нагрева букс и редуктора;

- контроль состояния изоляции проводов;

- система контроля занятости туалетов;

- хвостовые сигнальные фонари;

- автоматическая пожарная сигнализация.

Вызывная сигнализация служит для вызова проводника в один из тамбуров. Сигнализация действует следующим образом: для вызова проводника в тамбур необходимо нажать кнопку SB2-SB5, расположенные снаружи вагона со стороны переходных площадок и возле боковых тамбурных дверей с тормозной стороны вагона. При этом замыкается, соответственно, цепь светодиодной лампы HL31 или HL33, указывающие с какой стороны вагона была нажата кнопка. Одновременно с лампами питание через диоды VD1или VD2получает звонок НА2. Диоды позволяют исключить загорание обеих ламп одновременно. При отпускании кнопки цепь остаётся под напряжением благодаря контакторам К22 и К23, которые своими контактами ставят себя на самоподхват. Звонковая и световая сигнализация работают до тех пор, пока не будет нажата кнопка SB6 или SB7, которая разомкнёт цепь самоподхвата. Сигнализация защищена плавкими предохранителями.

Система контроля нагрева букс и редуктора генератора с контактными датчиками (СКНБР) предназначена для контроля температур роликовых букс и редуктора генератора пассажирских вагонов. Она состо ит из катушки реле К21 подключенного к системе электроснабжения вагона, девяти по следовательно соединенных контактных датчиков типа 005.000 (ВК1-ВК9), размещенных на каждой буксе и на редукторе привода генератора, и элементов контроля и управления (сиг нальная лампа HL9, звонок НА1,кнопка контроля исправности цепей SB1), расположенных на лицевой панели управления ПУ распределительного шка фа. Сигнализация о перегреве букс колесных пар и редуктора состоит из узла кон троля девяти температурных датчиков на основе сплава ВУДА, установ ленных в буксах и редукторе. При перегреве одной из букс выше допустимой температуры, сплав ВУДА в датчике расплавляется и разрывается цепь питания катушки реле. Контакты реле переключают светодиод на красный цвет свечения и выдают сигнал на звуковой сигнализатор. Красное свечение светодиода сопровождается звуковым сигналом сигнализатора.

Сигнализация контроля состояния изоляции проводов. Проверка электрического сопротивления изоляции цепей напряжением U_ном=110 В по наличию или отсутствию их замыкания на корпус проводится переводом одноименных переключателей: контр. изоляции сети 110 В "-" и "+" верхнее положение и контролируется одноименными светодиодами "-" и "+".

При низком электрическом сопротивлении изоляции или замыкании цепи на корпус со стороны полюса "+", светодиод ярко светится, а светодиод "-" погашен.

При нормальном электрическом сопротивлении изоляции и одновременном нажатии на переключатели, светодиоды светятся с одинаковой яркостью.

Проверка электрического сопротивления изоляции цепей напряжениемU_ном = 24В по наличию или отсутствию их замыкания на корпус проводится аналогично, только переключатели необходимо переводить в нижнее положение.

При установке одного из переключателей в верхнее положение 110 В, а друго го - в нижнее 24 В проверяется наличие/отсутствие замыкания между цепями 110 В и 24 В соответствующей полярности. Свечение светодиодов означает наличие замыкания, выключенное их состояние соответствует норме электрического сопротивления изоля ции.

Система контроля занятости туалетов. При закрытии двери туалета, язычок замка двери нажимает на концевикSQ1 или SQ2, в результате чего замыкается цепь и загорается светодиодная лампа занятости туалета HL7 или HL9 красного цвета в зависимости от закрытого туалета. В нормальном режиме горят сигнальные лампы HL8 и HL10 зелёного свечения, указывая на не занятость туалета. Система работает с номинальным напряжением 24В от преобразователя ПН-110-24 и защищена цепь плавкими предохранителями.

Хвостовые сигнальные фонари HL1-HL3 и HL4-HL6 расположены на торцевых стенах каждого вагона и состоят из трёх сигнальных фонарей - двух вверху и одного справа внизу. Включение происходит тумблерамиSA18 и SA19. Включая соответствующую группу хвостовых сигнальных фонарей, получает питание соответствующий контактор К1 или К2. Своими контактами они размыкают цепь питания светильников на переходных площадках, чтобы исключить одновременное горение красных (хвостовых сигнальных фонарей) и белых (освещение переходной площадки) фонарей. Цепь защищена плавкими предохранителями.

Блок автоматической пожарной сигнализации служит для раннего автоматического оповещения признаков пожара. Сигнализация имеет блок управления, который размещается в служебном отделении вагона и датчики реагирующие на повышение температуры или наличия дыма (задымлённость помещения). Цепь блока пожарной сигнализации защищена плавкими предохранителями.



5. Обеспечение пожарной безопасности модернизируемого пассажирского вагона (требования пожарной безопасности к электрооборудованию проектируемого вагона)

5.1 Анализ возникновения пожаров

Пожар считается социальным бедствием, которое приносит не только материальный ущерб, но и человеческие жертвы. Особенно опасен пожар в движущемся поезде, так как возникающие по ходу движения поезда избыточное давление и разрежение приводят к увеличению скорости воздушных потоков в вагоне, способствующему активизации процесса горения.

Для противопожарной защиты в конструкцию вагона заложены огнестойкие элементы, установки пожарной сигнализации. В случае возникновения пожара предусмотрены пути скорейшей эвакуации пассажиров и обслуживающего персонала.

Проблема обеспечения пожарной безопасности в пассажирских вагонах является одной из актуальных в вагоностроении и на железнодорожном транспорте. Опасность возникновения пожара в пассажирском вагоне усугубляется сосредоточением в нем большого количества людей, отдаленностью вагона, находящегося в пути следования от пожарных подразделений, быстрым повышением температуры в очаге пожара с образованием токсичных газов и трудностью эвакуации пассажиров, особенно на перегонах в ночное время.

Вероятность возникновения пожара в вагонах зависит от качества проектирования, материала внутренней отделки и типа поезда (пригородного, дальнего следования или рефрижераторного). В пригородных поездах с частыми остановками вероятность развития пожара наименьшая по отношению к вероятности возникновения, а затем и развитию пожара в поездах дальнего следования.

В случае нарушения в процессе пожара герметичности резервуаров, заполненных легковоспламеняющимися материалами и холодильным агентом, а также соединительных трубопроводов, распространение огня по вагону приобретает неуправляемый характер.

Как правило, последствия пожаров в вагонах, независимо от их назначения, приносят большой материальный ущерб. Так, например, по данным анализа последствий пожаров за последние годы подлежало исключению из инвентарного парка около 34 % загоревшихся пассажирских вагонов и лишь менее половины 44-45 % могли быть восстановлены. Значительные потери технических средств, связаны с тем, что загорания в пассажирских вагонах из-за изолированности купе часто обнаруживаются на такой стадии горения, когда использование имеющихся в вагоне средств тушения уже неэффективно. Загорание вагонов, находящихся в парках отстоя, обнаруживается, как правило, только в стадии пространственного горения, когда остановить процесс горения практически невозможно.

Впервые требования пожарной безопасности для пассажирских вагонов были введены в 1969 г. В них были сформулированы лишь основные технические требования к отдельным узлам, системам и вагонам в целом в части защиты от пожара с учетом применявшихся в то время для их строительства материалов и реальных условий эксплуатации.

Впоследующиедесятилетиявагоностроителямииэксплуатационникамибылнакоплензначительныйопытвобеспечениипожарнойбезопасностивагонов. Ноодновременностемввагоностроении появились новые материалы, созданы более совершенные конструкции вагонных узлов, усложнилось электрическое оборудование, увеличилась энергоемкость и количество потребителей и соответственно мощность источников электрической энергии, повысились и требования к техническому состоянию оборудования вагонов в эксплуатации, уровню их надежности и соответственно обеспечению пожарной безопасности. Кроме того, возросла интенсивность эксплуатации вагонов: увеличились межремонтные сроки, повысилась скорость движения. В связи с этим потребовалась разработка новых, более совершенных требований по пожарной безопасности пассажирских вагонов, которые отвечают требованиям.

Широкое применение для изготовления внутреннего оборудования и отделки интерьера вагонов горючих пластических материалов и древесины усложняет конструкторам и ремонтникам задачу по обеспечению в вагоне абсолютной пожарной безопасности.

При пожаре значительная часть пострадавших поражается удушьем от дыма. Объясняется это широким применением в конструкции вагонов различных по своим свойствам пластических материалов, которые при горении выделяют токсичные газы.

Решение проблемы предотвращения пожара в пассажирских и рефрижераторных вагонах осуществляется одновременно по нескольким направлениям. Одним их наиболее эффективных направлений является применение для внутренней отделки, термоизоляции и гидроизоляции вновь строящихся и модернизируемых при капитальном ремонте вагонов материалов негорючих и не выделяющих при высокой температуре токсичных газов.

Другим направлением может быть поиск конструктивных решений, исключающих возможность возникновения и распространения открытого огня, а также проникновения дыма и токсичных газов в помещения, где находятся пассажиры или обслуживающий персонал.

Третьим направлением является внедрение устройств световой, звуковой или комбинированной сигнализации о возникновении в вагоне очага пожара.

Анализ причин пожаров в пассажирских вагонах показывает, что основной из них является неосторожное обращение пассажиров или обслуживающего персонала с огнем. Увеличение количества загораний из-за неосторожного обращения с открытым огнем объясняется несоблюдением инструкций по обслуживанию и должностных обязанностей, правил проезда и провоза багажа, возможность проникновения в вагоны посторонних лиц при их отстое в резерве или в пунктах оборота пассажирских поездов. Спички, окурки и т. д., брошенные по беспечности пассажирами или обслуживающим персоналом, являются частыми причинами пожаров. Пожар в купе проводника или салоне для пассажиров, если он не был потушен в течение первых 4--6 мин, почти всегда приводит к полной потере вагона. После этого промежутка времени наличие пожарных средств, находящихся в вагоне, как правило, недостаточно для тушения пожара. Возникновению пожаров и быстрому распространению огня при неосторожном обращении с открытым пламенем также способствует наличие в вагоне большого количества постельных принадлежностей, багажа и одежды пассажиров, способных воспламеняться даже от небольших источников тепла. В случае возникновения очага загорания в какой-либо зоне за счет большого количества горючих и быстро распространяющих пламя по поверхности материалов создается мощный импульс, способствующий быстрому развитию пожара по всему объему вагона.

Другими причинами пожаров являются неудовлетворительное техническое состояние узлов электрооборудования, систем отопления и пр. Следует учитывать, что пассажирские вагоны представляют собой сложную конструкцию с разнообразным механическим, электрическим (напряжением 50, 110 и 3000 В постоянного или переменного тока), санитарно-техническим и комфортным внутренним оборудованием. Все устройства вагона работают в резко меняющихся в течение суток климатических условиях с перепадом температуры в широком диапазоне, большим и резким изменением влажности воздуха, что в совокупности нередко сопровождается увлажнением и, следовательно, ухудшением диэлектрических качеств изоляции электрического оборудования за счет выделившегося конденсата.

Эксплуатация вагонов с пониженным против нормы сопротивлением изоляции электрической проводки нередко вызывает пробои этой изоляции с последующим коротким замыканием находящихся под током проводов. Пожароопасность короткого замыкания заключается в том, что практически мгновенно увеличивается в проводах сила тока. Если при этом не сработает электрозащита, то неизбежно загорание изолирующего покрытия проводов с последующим воспламенением рядом находящихся горючих элементов конструкции вагона.

Повышенное переходное сопротивление, как правило, сопровождается нагревом и появлением вольтовой дуги в том месте, где соединены между собой различные по площади сечения электрические провода или концы проводов соединены между собой без зажимов и пайки. Наиболее распространенной причиной повышенного контактного сопротивления является ослабление крепления проводов на зажимах.

К перегреву электропроводки может привести работа оборудования, особенно электрических машин с перегрузом. В свою очередь, перегруз может быть результатом неисправности приводимого во вращение механического узла (компрессор, насос и т. п.).

Для своевременного предупреждения и устранения причин, способных вызвать короткое замыкание в электросетях, электромашинах и аппаратах, необходимо правильно выбирать, монтировать при ремонте и эксплуатации сетей, машин и аппараты в соответствии с ПУЭ (Правилами устройств электроустановок) и правилами технической эксплуатации потребителей; своевременно выполнять ревизию, ремонтировать и испытывать машины и аппараты; устанавливать электрическую защиту сетей и электрооборудования.

Следовательно, необходимо строго выполнять требования нормативных документов в отношении технического состояния и качества ремонта плавких предохранителей и автоматически действующих выключателей, а также периодической проверки состояния изоляции электропроводки, обмотки электрических машин и катушек аппаратов.

Свойства материалов, применяемых в вагоностроении, с точки зрения пожарной безопасности характеризуются безразмерными коэффициентами: показателем горючести К и индексом распространения пламени по поверхности ј.

Показатель горючести отражает способность вещества или материала к горению. Индекс распространения пламени характеризует способность материала распространять пламя по своей поверхности.

Материалы по показателю горючести классифицируются на трудногорючие (материал горит в воздухе под воздействием источника зажигания, но не горит после его удаления); К ? 1. Они медленно распространяют пламя по поверхности; горючие (материал, способный самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления); К > 1; горючие трудновоспламеняющиеся (материал, способный возгораться только от длительного воздействия источника зажигания); 1 ? К ? 2,5.

Материал по показателю индекса распространения пламени подразделяют на не распространяющие пламя по поверхности, ј = 0; медленно распространяющие пламя, ј < 20 и быстро распространяющие пламя, ј >20.

5.2 Требования пожарной безопасности к электрооборудованию

В настоящее время для пассажирских вагонов, почтовых, багажных, вагонов-ресторанов, служебно-технических и других специальных вагонов пассажирского типа действуют требования пожарной безопасности ТКП 256-2010(02190), в котором сформулированы требования к электрооборудованию:

а) Электрооборудование вагона должно отвечать требованиям действующих ТИПА, а также:

1) по аппаратам электрическим - ГОСТ 9219;

2) по электрическим машинам - ГОСТ 2582 и ГОСТ 183;

3) по безопасности - ГОСТ 12.1.004. ГОСТ 12.1.007, ГОСТ 12176.

б) Электрооборудование должно соответствовать требованиям действующих ТИПА и технических условий. Изменения в электрической схеме допускаются только после изменения технической документации в установленном порядке. Не модернизированные вагоны эксплуатируются по существующей на них документации.

в) Конструкции аппаратов, узлов и электропроводок должны исключать во время эксплуатации вагона снижение сопротивления изоляции элементов электрооборудования напряжением до 1000 В ниже значений "Норм сопротивления изоляции электрооборудования до 1000 В пассажирских вагонов", в соответствии с приложением А.

г) Сопротивление изоляции электрооборудования номинальным напряжением 3000 В постоянного и однофазного переменного тока, собранного в одном каркасе, блоке или ящике, в холодном состоянии должно быть не менее 5 МОм при нормальных климатических условиях.

д) Электрооборудование напряжением выше 110 В постоянного тока и выше 42 В переменного тока должно иметь надежное заземление на корпус (кузов) вагона. На каждую тележку устанавливаются две перемычки между кузовом вагона и рамой тележки и две перемычки между рамой тележки и буксами. Сечение перемычек определяется расчетом, но по условиям механической прочности должно быть для каждой перемычки не менее 12.5 (суммарно 25 ). Сопротивление каждого контакта защитного заземления должно быть не более 0.01 Ом. Материал перемычек должен выбираться в зависимости от класса и группы контактного соединения по ГОСТ 10434. Разборные контактные соединения должны предусматривать стабилизацию электрического сопротивления.

е) Ящик с высоковольтной коммутационной аппаратурой должен быть расположен под вагоном на раме. Ящик должен быть снабжен замком под специальный ключ, используемый для междувагонных электрических высоковольтных соединений и иметь уплотнение от проникновения внутрь ящика влаги, пыли и грязи (степень зашиты IP55), а также устройство в днище для стока конденсата.

ж) Все аппараты и узлы высоковольтного электрооборудования (нагревательные элементы печей и калориферы, реле, блокировки, провода) должны обеспечивать нормальную работу при колебаниях напряжения от 2200 до 4000 В постоянного тока и от 2200 до 3600 В переменного тока.

з) Электрооборудование вагона должно быть защищено от перенапряжений и резких колебаний напряжения.

и) Крепления разборных электрических контактных соединений должны быть оборудованы устройствами против самоотвинчивания согласно ГОСТ 10434.

к) Электрооборудование должно иметь защиту цепей потребителей от коротких замыканий, перегрузок и перенапряжений. Зашита электрических цепей напряжением до 1000 В должна быть выполнена автоматическими выключателями или предохранителями с плавкими вставками. В низковольтных цепях постоянного тока при двухпроводной изолированной системе зашита должна осуществляться как в плюсовой, так и в минусовой шинах (проводах). Номинальный ток предохранителя не должен быть больше допустимого тока защищаемых проводов и кабелей.

л) Низковольтное (до 1000 В) оборудование постоянного тока в нормальном режиме должно быть выполнено по двухпроводной системе, изолировано от "корпуса" вагона и иметь сигнализацию о снижении сопротивления изоляции.

м) Ограждающие конструкции ниши распределительных щитов пускорегулирующей аппаратуры должны выполняться из негорючих материалов и должны позволять легко производить осмотр, ремонт и проверку состояния электрооборудования.

н) Конструкции из горючих материалов, на которых располагаются электронагревательные приборы, должны быть изолированы металлическим листом по негорючему или трудногорючему теплоизоляционному материалу толщиной не менее 5 мм. При этом от верхнего края электронагревателя до края изоляции должно быть не менее 50 мм.

о) Температура на поверхности наружных кожухов электронагревателей (электропечей для отопления) не должна превышать плюс 50 °С.

п) Электропроводки должны выполняться кабельными изделиями и соответствовать требованиям СТБ 1951 и «Указаниям по применению марок кабельных изделий для выполнения электропроводок в пассажирских вагонах локомотивной тяги и вагонах-электростанциях», а также приложению Б.

р) Места прохода труб, металлорукавов и трубок через перегородки, места установки штепсельных розеток, выключателей, светильников с лампами накаливания и другой аппаратуры изолируются от контакта с конструкциями вагона из горючих и трудногорючих материалов негорючими материалами.

с) Допускается на конструкциях из трудногорючих материалов установка штепсельных розеток и выключателей, светильников с лампами накачивания при условии их установки на подкладки из несгораемых материалов которые должны выступать с каждой стороны розетки, выключателя или светильника не менее чем на 10 мм.

у) Провода и кабели, присоединяемые к люминесцентным светильникам, выключателям, указателям с лампой накачивания до 15 Вт и другим аппаратам, не имеющим повышенного нагрева в эксплуатации, а также к штепсельным розеткам и светильникам должны прокладываться в электромонтажной арматуре, соответствующей требованиям СТБ 1950.

ф) Провода и кабели (кроме термостойких), присоединяемые к электропечам, светильникам с лампами накаливания и другим аппаратам, имеющим температуру нагрева в месте присоединения проводов в рабочем состоянии выше плюс 65 °С, а также к штепсельным розеткам, должны защищаться термоизоляционными материалами.

х) Требования к конструкциям для выполнения монтажа электропроводок с ограниченной подвижностью:

1) трубы, детали их соединения, ответвительные (соединительные) коробки, короба и кабельные каналы должны быть очищены от пыли, грязи, масла, посторонних предметов, продуты и защищены от коррозии, острые кромки и грат не допускаются;

...