Материал: Повышение качества троллейбусных пассажирских перевозок на основе беспроводной технологии

Показатели своевременности характеризуют свойства пассажирских перевозок, обусловливающие движение транспортных средств в соответствии с объявленным расписанием или другими установленными требованиями по времени их движения.

К показателям своевременности относят:

долю транспортных средств, отправляемых по расписанию;

долю транспортных средств, прибывающих по расписанию;

средний интервал движения транспортных средств;

максимальный интервал движения транспортных средств.

Так, например, маршрутное такси номер 42 имеет интервал движения в 3 - 5 минут. Интервал движения троллейбуса номер 10 составляет не менее 20 минут. Важную роль во времени ожидания играет дорожная ситуация, исправность троллейбуса, а так же состояние контактной цепи и количество вспомогательных механизмов.

Показатели безопасности характеризуют особенности пассажирских перевозок, обусловливающие при их выполнении безопасность пассажиров. К показателям безопасности относят показатели:

надежности функционирования транспортных средств;

профессиональной пригодности исполнителей транспортных услуг;

готовности транспортного средства к выполнению конкретной перевозки (укомплектованность экипажем, спасательными средствами, обеспеченность нормативной документацией, маршрутными картами, инвентарем, приспособлениями и др.).

Показатели комфортности как часть эргономических показателей в пределах троллейбусной системы, является приоритетным для постоянных пользователей троллейбусных пассажирских перевозок. Так, например, низкопольный троллейбус имеет обновленный дизайн, однако посадочные места для пассажиров рассчитаны неверно, в связи с чем возникает дискомфорт, который в последствии негативно сказывается на уровне использования троллейбуса. В тоже время ЗиУ-682Г-016.02 и ЗиУ-682Г-016.03, а так же ЗиУ-9 не являются ультрасовременными и сверхтехнологичными троллейбусами. Однако посадочные места организованны лучше, чем у низкопольного.

.2 Подвижной состав троллейбусов

Механическое оборудование троллейбуса состоит из шасси с силовой передачей, рессорной или пневматической подвеской, передним и задним мостом и рулевым управлением, кузова, тормозного оборудования с механическим или пневматическим приводом [4].

В состав электрического оборудования входят тяговый двигатель, высоковольтная аппаратура управления и защиты, низковольтная аппаратура управления и токосъемник.

Шасси с механическим оборудованием по конструкции сходны с автобусными шасси, но отличаются более низким положением рамы, что создает удобства для монтажа и обслуживания двигателя и электрической аппаратуры.

Ведущие колеса приводятся в действии тяговым двигателем через карданный вал, снабженный с обоих концов шарнирными соединениями. Вращение вала якоря тягового двигателя передается карданному валу через переднее шарнирное соединение. Через задний шарнир кардана вращающий момент передается редуктору с дифференциалом, который приводит во вращение полуоси с насаженными на них задними колесами. Шарнирные соединения карданного вала позволяют изменять угол его наклона в вертикальной плоскости.

Кузова троллейбусов строят цельнометаллическими вагонного типа. Планировка салона троллейбуса должна предусматривать необходимое число мест для сидения при расстоянии между сиденьями не менее 735 мм.

Для подсобных целей троллейбус имеет низковольтное оборудование (генератор 250-350 Вт, аккумуляторную батарею из двух 6-вольтных аккумуляторов, соединенных последовательно и реле-регулятор). Потребителями тока низкого напряжения являются фары, цепи управления, габаритные фонари, стоп-сигнал, запасное освещение в кузове, звонок и сигнал.

Тормозная система троллейбуса представляет собой сложное устройство. Троллейбусы типа ЗИУ и МТБ снабжены двумя механическими и двумя электрическими видами торможения. Оба механических тормоза имеют самостоятельные приводы. Центральный тормоз, приводимый в действие ножной педалью, передает усилие через силовую передачу на тормозные колодки и осуществляет торможение задних ведущих колес. Этот тормоз создает замедление 3,5 м/с2, что соответствует тормозному пути 10 метров при скорости движения 30 км/ч и полной нагрузке. Колесный колодочный тормоз, расположенный на каждом из четырех колес, работает от пневматического привода и создает замедление около 2,5 м/с2, что соответствует тормозному пути 14 метров при тех же условиях [6].

Электрическое торможение, возникающее при переводе тягового двигателя на генераторный режим, характеризуется двумя стадиями торможения:

рекуперативное торможение с отдачей вырабатываемой энергии в контактную сеть

реостатное торможение с поглощением энергии пусковыми реостатами.

Для отопления салона используется тепло, выделяемое пусковыми сопротивлениями. Специальный вентилятор забирает воздух из верхней части пассажирского помещения, прогоняет его через пусковые сопротивления и снова, уже нагретый подается по воздуховодам в нижнюю часть кузова. В летнее время воздух после прохода через пусковые сопротивления выбрасывается в нижней части кузова в атмосферу.

В последнее время развитие технологий играет ключевую роль в развитии троллейбусной системы. Так, для снижения энергоемкости ряда агрегатов используют разработки из области нанотехнологий. Например, освещение салона в современном троллейбусе осуществляется с помощью светодиодных плафонов и лент, представленных на рисунке 1.2, энергопотребление которых в разы ниже ламп накаливания.

Новые конструкционные решения позволяют создать троллейбус на базе рамной конструкции, что позволяет играть с формой и дизайном. Рессорная подвеска троллейбусов заменена на многорычажную с элементами повышенного комфорта, такие как газо-масляные стойки, работающие совместно с пневматическими подушками. Данная система позволяет достичь плавного хода даже на достаточно серьёзных дефектах дорожного покрытия. Такая подвеска представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.2 - Освещение салона с помощью светодиодной ленты

Рисунок 1.3 - Подвеска современного низкопольного троллейбуса

1.3 Система питания тяговых сетей

Городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением 600 В для трамваев и троллейбусов и 825 В для метрополитена, т.к. тяговые двигатели допускают частое изменение режима работы, обладают высоким КПД и имеют небольшую массу [4].

Выбор величины напряжение для передачи электрической энергии - один из наиболее важных и принципиальных вопросов, оказывающих влияние на технические и экономические показатели, капиталовложения и эксплуатационные расходы электрохозяйства городского электротранспорта. Например, при постройке метрополитена в Москве было принято напряжение 750 В. Повышение напряжения до 825 В дало значительную экономию цветных металлов, привело к сокращению числа тяговых подстанций и увеличению мощности существующих ртутных выпрямителей на 20-25 %.

Источником электроснабжения городского электротранспорта является общая энергосистема города, входящая в районную энергетическую систему. Производство электроэнергии в современных энергосистемах сосредотачивается на мощных электрических станциях - тепловых и гидроэлектрических. Источники энергии, как правило, удалены от потребителей [7].

Электрические станции вырабатывают трехфазный переменный ток напряжением 6,3 и 10,5 кВ при частоте 50 Гц. Передача электроэнергии от станций, расположенных далеко от потребителей, производится напряжением 35, 110 и 220 кВ и выше. Для получения такого напряжения строят повышающие подстанции. Передаваемая энергия принимается понижающими подстанциями, расположенными в районах ее потребления. На понижающих подстанциях напряжение понижается до 6-10 кВ.

Так как на подвижном составе городского электротранспорта устанавливают электродвигатели постоянного тока, то для получения постоянного тока должны строится подстанции с установками, преобразующими трехфазный ток, поступающий из энергосистемы, в постоянный ток нужного напряжения. Такие установки называются тяговыми преобразовательными подстанциями.

Преобразовательным агрегатом подстанции являются ртутные выпрямители. Ртутный выпрямитель представляет собой аппарат, пропускающий ток только в одном направлении. Работа ртутного выпрямителя основана на особом свойстве электрической дуги в сосуде выпрямителя - гореть между ртутным катодом м только тем анодом, который имеет положительный потенциал по отношению к катоду. Процесс горения дуги в выпрямителе протекает следующим образом. При включении выпрямителя в цепь переменного тока между анодом и катодом возникает электрическое поле. На поверхности ртутного катода под воздействием тока образуется раскаленное пятно, излучающее большой поток электронов, движущихся в одном направлении [8].

Ртутные выпрямители обладают высоким коэффициентом полезного действия, который остается почти постоянным даже при значительных изменениях нагрузки. Это имеет большое практическое значение, т.к. на подстанциях городского электротранспорта нагрузка в течение рабочего дня изменяется в широких пределах.

Электрическая энергия передается троллейбусам по контактным проводам через токосъемники, представленные на рисунке 1.4, установленные на подвижном составе.

Рисунок 1.4 - Токосъемники, подключенные к контактной сети

1.4 Контактная сеть

Контактная сеть - совокупность устройств, служащих для подачи электрической энергии подвижному составу. Основные требования, которым должно удовлетворять устройство контактной сети городского электротранспорта, следующее:

надежность и бесперебойность передачи электрической энергии, безупречный токосъем при любых атмосферных условиях и любых скоростях движения;

механическая и электрическая прочность в сложных метеорологических условиях;

обеспечение максимальной безопасности пешеходов и обслуживающего персонала, а также наилучшее соответствие архитектурному облику городских улиц и площадей;

простота конструкции и возможность быстрейшего устранения повреждений;

минимальная трудоемкость при монтаже и эксплуатации;

наименьшая строительная стоимость при небольшом расходе дефицитных материалов [4].

Системы подвеса контактного провода могут быть простыми (жесткими), цепными и полигонными.

При скольжении токосъемника провод подвергается механическому износу и подгоранию вследствие появления электрической дуги между проводом и токосъемником (при отрыве его от провода). Износ провода и искрение зависят от скорости движения и типа токосъемника, стрелы провеса провода и величины нажатия токоприемника на контактный провод. Нормальная высота подвеса контактного провода над уровнем головки рельса или проезжей части на городских улицах с учетом габаритов подвижного состава составляет 5500-6300 мм. Минимальная высота подвеса контактного провода под мостами и путепроводами 4200 мм. В местах пересечений линий электротранспорта с железнодорожными путями высота подвеса контактного провода от железнодорожного релься должна быть не меньше 5750 мм.

Подвесная арматура контактной сети должна позволять головке токоприемника беспрепятственно проходить через точки подвеса. Применяемый четырехвинтовой зажим, представленный на рисунке 1.5, состоит из двух обтекаемых щечек (основной 3 и прижимной 1), скрепляемых винтами 2 с потайными головками. Верхняя часть одной из щечек имеет прилив с резьбой для крепления подвесного болта, а нижние части щечек - грани 4, входящие в вырезы контактного провода 5 и удерживающие его в необходимом положении [9].

Рисунок 1.5 - Четырехвинтовой зажим

Соединение контактных проводов осуществляется стальным «стыковым зажимом, представленным на рисунке 1.6. Зажим представляет собой цельный конструктивный элемент, имеющий продольный паз, соответствующий профилю контактного провода. Концы проводов удерживаются тремя вертикальными винтами, расположенными с обоих концов зажима. Вертикально расположенные в верхней части зажима винты фиксируют положение провода в зажиме. В соответствии с техническими условиями эксплуатации контактных сетей, количество стыковых зажимов на участке сети ограничено. Однако, отсутствие финансирования вынуждает руководство троллейбусных депо увеличивать количество стыковых зажимов до неограниченного количества. Ярким примером такого грубого нарушения являются цеха технического осмотра депо. Обрыв происходит в местах наибольшего износа контактной сети. Цех технического осмотра ежедневно должен проводить технический осмотр каждой машины, выпускаемой на маршрут. Поэтому троллейбусы всех маршрутов, так или иначе, проходят по контактной линии цеха технического осмотра, что и является причиной максимального износа контактной сети. В результате такого нарушения увеличивается нагрузка на контактную сеть, а значит и на тяговую подстанцию [9].

Рисунок 1.6 - Стыковой зажим Б12 (а) и обхватный (б)

Подвеска контактной сети осуществляется различными по конструкции подвесами, представленными на рисунке 1.7. Цифрами обозначены следующие элементы:

- места крепления контактного провода;

- изоляторы из дельта-древесины;

- пряжечные изоляторы.

Они обеспечивают надежное крепление и изоляцию проводов как между собой, так и с натяжными тросами.

Рисунок 1.7 - Конструкции подвеса контактной сети

Контактная сеть делится на отдельные участки с помощью секционных изоляторов, имеющих воздушный промежуток. Конструкция секционного изолятора представлена на рисунке 1.8. При прохождении токоприемника через этот изолятор возникает электрическая дуга, которая способна перекрыть воздушный промежуток между двумя изолированными участками и тем самым полностью разрушить изолятор. Поэтому в контактной сети троллейбуса применяется устройство для "гашения” электрической дуги - секционный изолятор.

Рисунок 1.8 - Секционный изолятор

К специальным частям контактной сети относятся кривые держатели, пример которого представлен на рисунке 1.9, стрелки, крестовины и пересечения троллейбусных линий как друг с другом, так и с линиями трамвая. Чтобы не создавать в местах поворота контактной сети сложной системы подвеса, которая ухудшит условия токосъема, и для создания на контактных проводах плавной кривой поворота устанавливают кривые держатели. Они помогают головке токоприемника пройти участок кривой и могут изменять направление контактного провода до 45°.

Для перевода токоприемника на одну линию контактной сети в местах слияния двух трасс устанавливают сходную стрелку, представленную на рисунке 1.10. Она проста по конструкции. Контактные провода сходящихся трасс оканчиваются на плите стрелки направляющими. При входе с любой трассы на стрелку головка токоприемника скользит обоймой вдоль специальных направляющих, установленных на плите стрелки, которые выводят головку токоприемника на новое направление трассы, уходящей со сходной стрелки.

Конструктивные элементы сходных стрелок выполнены с постепенно меняющейся высотой, благодаря чему головка токоприемника плавно переходит со скольжения угольной вставкой по контактному проводу на скольжение обоймами головки по направляющим плиты стрелки.

При необходимости перевода токоприемника с одной линии на ветвь разветвляемой трассы устанавливают расходную (управляемую) стрелку, пример которой представлен на рисунке 1.11. Конструкция расходных стрелок значительно сложнее сходных. Механизм привода этих стрелок должен направлять движение головки токоприемника в одно из двух направлений. В троллейбусных системах стран СНГ применяется управление по току с движением налево под нагрузкой.