موضوع كار اموزي : آشنایی با سیستم قطار هاي شهري
تاريخچه
سابقه بحث وگفتگودر مورد احداث قطار شهري در تهران به110 سال قبل باز مي گردد. تاسيس ترامواي شهري از جمله نكات پيش بيني شده در امتياز نامه اي بود كه بارون ژوليوس دو رويتر در عهد ناصرالدين شاه روي كاغذ آورد. در همين سال ها يك خط آهن روزميني بين دروازه شهري ري (حضرت عبدالعظيم) و ميدان باغ شاه كه به واگن اسبي معروف گشت، احداث شد.
مقدمه :
يكي از انواع حمل و نقل كه در كاهش ترافيك بسيار موثر و با توجه به ارزش ان در تمام جهان در حال توسعه است حمل و نقل ريلي است كه به دو بخش تقسيم ميشود 1-مترو(حمل و نقل درون شهري ) 2-راه اهن (حمل و نقل برون شهري )
در ايران در گذشته به اين بخش حمل ونقل توجه چنداني نمي شد ولي امروزه با توجه به ترافيك شديد كلان شهرها به خصوص شهر تهران و با توجه به مزاياي مترو (سرعت –دقت –اطمينان) نظر روساي ملت را به سوي خود جلب كرده است .
عده اي معتقد هستند كه توسعه مترو مقرون به صرفه نبوده و هزينه هاي كلاني براي كشور در بر خواهد داشت به طوري كه براي احداث هر كيلومترخط مترو هزينه ای بالغ بر 50 ميليون
دلار نياز مي باشد ولي باتوجه به هزينه هاي كلاني كه دولت در قبال واردات بنزين متحمل مي شود و نيز هزينه هاي پنهان ديگري كه از اين سوخت بر كشور وارد ميشود ( مانندهزينه درمان بيمايهايي كه از الودگي ناشي از اين سوخت به وجود مي ايد) ميتوان نتيجه گرفت كه توسعه مترو يك امر انكارنا پذير است .
در حال حاضر مترو تهران روزانه جمعيتي بالغ بر 1300000 نفر را جابه جا ميكندكه اگر اين افراد بخواهند به جاي استفاده از مترو از خودرو شخصي يا از وسايل نقليه عمومي استفاده كنند تهران كه قطب اصلي اقتصادي كشور است دچار چنان ترافيكي ميشود كه اكثر مردم تمام وقت خود را در پشت ترافيك هاي شديد مي گذرانندو حضور به موقع در سر كار غير ممكن شده و و اقتصاد كشور بيش از اين دچار ركود ميشود.
مزاياي سيستم ريلي نسبت به سيستم حمل و نقل چرخ لاستيکي :
در يک بررسي و قياس فني ميان اتوبوس و واگن مسافربر ديده مي شود که قسمتهاي عمده تشکيل دهنده اتوبوس عبارتند از : موتور – کلاچ – جعبه دنده – گاردان – ديفرانسيل – چرخها – سيستم فرمان – سيستم ترمز– سيستم سوخت رساني – مدار الکتريکي و سيستمهاي حرارتي و سرمايي و اطاق و شاسي. در حاليکه در سيستم ريلي برقي (تراموا) تفاوتهاي فني فراوان وجود دارد که مي توان از آنها به شرح زير نام برد:
1- در اين سيستم بجاي موتور ديزل که از حداقل 350 قطعه گردنده ساخته شده و داراي
سر و صدا همراه با دود و استهلاک زياد مي باشد، از الکتروموتور استفاده مي شود که فاقد
سر و صدا بوده و تنها داراي دو قطعه گردنده (بال بيرينگ و رولربيرينگ) مي باشد.
2_ باکمک الکتروموتورها ، چرخهاي آهنين بر روي ريل بحرکت درآمده و لذا با حداقل اصطکاک کمترين نيرو را جهت حرکت مصرف مي کند.
3- در اين سيستم جعبه دنده بشکل اتوبوس وجود ندارد و افزايش سرعت و تغييرات آن توسط جريان برق انجام مي شود. شايان توجه است که : هر جعبه دنده خود شامل دستگاه پر استهلاکي است که شامل بيش از 50 قطعه گردنده است.
4-در سيستم ريلي از جعبه فرمان و بطور کلي از دستگاه فرمان و جلوبندي که از استهلاک زيادي برخوردار مي باشند استفاده نمي گردد .
5 - کمترين آلودگي زيست محيطي از نظر هوا و صدا را دارد.
6 -عمر قانوني بيشتر (عمر قانوني واگن 30 سال است در صورتي که عمر قانوني اتوبوس 5 سال است(
7_ امنيت در راه
8_ اختلاف نوسانات و لرزش ها در مقايسه با اتوبوس در دست اندازها و جاده ها در سيستم
ريلي وجود ندارد.
9_ منظم بودن و سر وقت بودن حرکتها موجب جلب اعتماد مسافر است.
سابقه پيدايش سيستم هاي ريلي درون شهري و انواع سيستم هاي ريلي :
از اوايل انقلاب صنعتي در جهان بدنبال ساخت اتومبيلهاي شخصي نياز به جابجايي تعداد قابل توجه مسافر بصورت عمومي و بطور همزمان توجه صنعتگران را به ساخت وسيله نقليه بزرگتري معطوف ساخت. در پي توجه به اين نياز ابتدا تريلرهاي صندلي دار يا اتوبوسهاي روباز ساخته شد که قادر به جابجايي چندين مسافر بود. اين وسيله براي حرکت از سوخت بنزين استفاده مي نمود در همان زمان در مسافرت هاي بين شهري از لکوموتيوهاي بخار براي
جابجايي بار و مسافر در ظرفيت بالا استفاده مي شد که به راه آهن معروف گرديد. سيستم راه آهن که از سوخت ذغال سنگ استفاده مي نمود شامل يک دستگاه کشنده اوليه موسوم به لکومويتو و تعدادي واگن سرپوشيده بمنظور مسافران و تعدادي تريلر سرباز براي حمل بار بود که با چرخهاي آهني بر روي خطوط آهني حرکت مي نمود و لذا حرکت چرخها بر روي ريل با حداقل اصطکاک انجام مي شد و ناهمواريهاي زمين در حرکت آن نقشي نداشت.
استفاده از لکوموتيوهاي بخار با سوخت ذغال سنگ و طبعاً توليد دود زياد با توجه به مسافت نسبتاً کوتاه در سطح شهرها براي جابجايي و انتقال مسافر وسيله مناسبي بشمار نمي رفت. . با پيدايش موتورهاي ديزل در ميدان صنعت ، اين وسيله با حجم کمتر و قدرت بيشتر جايگزين لکوموتيوهاي بخاري شدند و براي جابجايي مسافران در سطح شهرها از اتوبوسهاي توسعه يافته بصورت سر پوشيده با موتورهاي ديزل استفاده مي گرديد .
ظهور موتورهاي برق (الکتروموتورها) و توليد برق بصورت انبوه و متمرکز در نيروگاهها از
يکسو و عدم توان کافي اتوبوسها در جابجايي مسافران با ظرفيت بالا و نيز رشد جمعيت در شهرها از سوي ديگر باعث شد که صنعتگران متفکر را تشويق به ساخت خودرويي نمايد که براي جابجايي مسافران در سطح شهرها از ظرفيتي بالاتر از ظر فيت جابجايي مسافر توسط اتوبوسهاي آن زمان برخوردار باشد . بمنظور تحقق يافتن اين هدف سيستمهاي راه آهن سبک بنام (ترموا) که بر روي سطح زمين حرکت مي کرد طراحي و ساخته شد .
ترامواها در خيابانهاي مسطح و در برخورد با تقاطع خيابانها و همراستا با اتومبيلها عبور مي کردند. اين وسيله توان جابجايي مسافران زيادي را نداشت و کافي نبود لذا بمنظور داشتن ظرفيت جابجايي بيشتر مسافر در ساعت در مسير P.H.D و مصرف انرژي و آلودگي هوا و سرعت عمل از اتوبوس بهتر بود.در ساختار ترامواهاي اوليه تنها در يک بوژي از نيروي محرکه ) ترکشن موتور) استفاده مي شد که اين ساختار داراي دو اشکال بزرگ بود اول اينکه اين ترامواها قادر به عبور از سطح شيب دار نبودند و دوم اينکه چون در خطوط ريلي احداث شده در سطح خيابانهاي معمولي حرکت مي نمودند در تقاطع خيابانها و هم جوار با اتومبيلها از سرعت چنداني برخوردار نبودند و اغلب بصورت يک واگن مورد استفاده قرار مي گرفتند زيرا قادر نبودند واگن ديگري را بصورت يدک کش با خود ببرند.
لذا در طرح توسعه آنها و مدلهاي جديد تعداد نيروي محرکه (تراکشن موتور) را افزايش داده و از دو بوژي موتور دار که جمعاً چهار محور فعال را داشت استفاده نمودند اين طراحي باعث
شد که ترامواها از شيب هاي معمول خيابانها توان عبور را داشته باشندو از سرعت بيشتري هم برخوردار بشوند.
اما وجود تقاطع ها و پيروي از قوانين راهنمايي در سر چهارراهها و نبودن حفاظ در طول مسير عبور آنها هم تصادفات را در بر داشت و هم با توقف در چهارراه از سرعت چنداني برخوردار نبود.
لذا مبادرت به ساخت مسيرهاي حفاظت شده گرديد و تعداد واگنها از يکي به دو و سه و چهار واگن افزايش يافت که اين سيستم را L.R.T ناميدند. که شامل واگنهاي سبک خود محرک قابل کوپل شدن در مسيرهاي حفاظت شده بود اما باز تقاطعها مانع بودند و اين روش بيش از 5000 مسافر در ساعت در مسير را جابجا نمي کرد. لذا احداث تونلهاي عميق مطرح شد که بايد گفت چند منظوره بود . هم در خطوط مستقيم کوتاه عبور مي کرد از زير ساختمانها و هم با تقاطع درگير نبود و به روايتي در زمان جنگ پناهگاه مردم از بمباران ها بود. اين سيستم داراي يک تا دو لکوموتيو کشنده و تعدادي واگن بدون نيروي محرکه بود که مترو يا U.BAH ناميده شد توان جابجايي مسافر در ساعت در مسير اين وسيله به حدود 40.000 مسافر مي رسيد.
همان گونه كه اشاره شد تهران تنها شهر ايران است كه از نعمت مترو برخوردار است كه تعداد خطوط مترو در اين شهر 3عدد می باشد كه تقسيم بندي ان به شرح زير مي باشد:
1) خط 1: اين خط كه در اسفند سال 1377 احداث شده است بين مسير شمال –جنوب(حرم مطهر – مير داماد ) قرار دارد وHEAD WAY ان (فا صله زماني ميان دو قطار در يك ايست )بين 5-4 دقيقه ميباشد. در اين خط به دليل سراشيبي زيادي كه بين مسير شمال و جنوب وجود دارد تراكشن (كه نحوه عملكرد ان توضيح داده خواهد شد) در تمام واگن ها كه تعداد آنها 7 عدد مي باشد وجود دارد .
2) خط 2: اين خط كه در اسفند سال 1378 احداث شده است در محدوده صادقیه-کرج که بعدا تا دردشت توسعه یافت بين مسير شرق –غرب (صادقيه – در دشت ) قرار دارد وHEAD WAY ان بين 4-3 دقيقه ميباشد . بدليل اينكه شيب اين مسير از مسير شمال –جنوب (حرم مطهر - ميرداماد ) كمتر است واگن ابتدايي و انتهايي نيازي به تراكشن ندارند .
3) خط 5: در اسفند ماه سال 1378 به عنوان اولین مسیر مترو در ایران وتهران در محدوده صادقیه-کرج که بعداً تا گلشهر توسعه یافت. اين خط شباهت زيادي به راه اهن برون شهري و در سطح بسيار پيشرفته تر از ان قرار داشته و بين مسير تهران و كرج قرار دارد وHEAD WAY ان هر 15 دقيقه ميباشد. قطار هايي كه در اين مسير قرار دارند به جاي استفاده از تراكشن 2 لکوموتيو ابتدايي و انتهايي دارند كه نيروي حركت قطار را تامين كرده و بقيه واگن ها نيرويي از خود نداشته و فقط وظيفه حمل بار يا مسافر را بر عهده دارند.
يك شبكه حمل و نقل ريلي از واحدهاي مختلفي تشكيل شده كه هر يك وظيفه خاصي را بر عهده داشته و به صورت زير تقسيم بندي مي شود :
واحدخط و انبیه ، واحد انرژی ، واحد تاسیسات، امورایستگاهها ، نقلیه ریلی، علاِِِيم ومخابرات ، مرکز کنترل ، واحداههای اداری وحراست
1) واحد نقليه ريلي : به منظور امور مربوط به قطارهها و نيز تعميرات روزانه، هفتگي، ماهانه و سالانه آن ها– مانور قطار – شستشوي قطار – دريافت و اعزام قطار از خط –مثلث قطار و پارك قطار در شب 4 تعميرگاه و پايانه شامل پايانه غرب، پايانه جنوب، پايانه مهرشهر و پايانه شرق در خطوط 1 ، 2 و تهران - مهرشهر طراحي شده است .
2) واحد ATP كه وظيفه حفاظت اتوماتيك قطار را بر عهده دارد.البته لازم به ذکراست که ATP دربخش علا يم ومخابرات قراردارد.
3) واحد خط و انبيه كه وظيفه تعمير و نگه داري خطوط مترو را بر عهده دارد .
4)واحد انرژي : اين قسمت وظيفه تامين برق مورد نياز قطار را بر عهده دارد كه وظيفه ان به دو قسمت تقسيم ميشود 1- تامين برق اصلي قسمت هايي چون تراكشن . كمپرسور . مبدل كه براي انجام وظيفه خود نياز به برق قدرت (برق سه فاز ) دارند2- تامين روشنايي داخلي واگنها
5) واحد حراست كه وظيفه ي تامين امنيت خطوط مترو و مکانهای عمومي ان رابر عهده دارد. 6) واحد مخابرات که وظیفه تعمیرونگهداری سیستم مرکزی ارتباط بی سیمی وبا سیم را در کل مترو پوشش میدهد.
سيستم مخابرات متروي تهران از سيستم هاي زير تشکيل شده است :
1: سيستم مخابرات نوري و انتقال داده ها: اين سيستم مسووليت ارتباط كليه ايستگاه ها و مراكز كنترل را از نظر ارتباطات صوتي و داده هاي كنترلي برعهده دارد.
2: سيستم شبكه تلفن مجزا: با توجه به نياز ارتباط كلامي بين كاركنان مترو در كليه ايستگاه ها و خطوط، مراكز تلفن اختصاصي نصب گرديده كه با يكديگر و خطوط شهري ارتباط دارند.
همچنين در داخل تونل نيز خط ارتباط سراسري در هر 50 متر وجود دارد كه موسوم به سيستم (Party Line) مي باشد و در هر ايستگاه نيز 2 خط تلفن اضطراري (Hot Line) پيش بيني شده كه بدون شماره گيري ارتباط را با مركز فرمان ايجاد مي نمايد.
3: سيستم تلفن ديسپاچينگ: ارتباط مستقيم و آسان مراكز حساس فني نظير اتاق هاي فني
ايستگاه ها و پست هاي برق را با اتاق رييس ايستگاه برقرار مي سازد.
4: سيستم راديويي: اين سيستم ارتباط راديويي را بين مركز فرمان، قطار و پرسنل راهبري فراهم مي نمايد. در داخل تونل جهت سيگنال هاي راديو از كابل تشعشعي كه نقش آنتن را ايفا مي كنند، استفاده شده است.
5: سيستم تلويزيون مدار بسته: اين سيستم وظيفه تصويربرداري از محل هاي مختلف ايستگاه و ارسال آن به اتاق رييس ايستگاه جهت كنترل بهتر را برعهده دارد.
6:سيستم ساعت مركزي: همزمان كردن كليه ايستگاه ها و مراكز فني با مركز فرمان، بر عهده اين سيستم مي باشد.
7:سيستم پيام رساني عمومي: اعلام پيام هاي عمومي از جانب ماموران ايستگاه ها و مركز فرمان، توسط اين سيستم صورت مي گيرد.
با توجه به مطالب گفته شده اكنون به معرفي قطعات برقي قطارهاي شهري و شرح وظايف انها مي پردازيم :
قطعات تشكيل دهنده يك قطار برقي به طور كلي به 4 بخش 1- قطعات الكتريكي 2- قطعات الكترونيكي 3- قطعات مكانيكي 4- قطعات پنو ماتيكي تقسيم ميشود كه از تركيب انها يك قطار برقي مي تواند وظيفه خود را كه حمل ونقل مسافر يا بار است به خوبي انجام دهد .
قسمت هاي ا لكتريكي يك قطار برقي به طور كلي به 3 بخش 1- تراكشن 2- مبدل يا ژنراتور3 - كمپرسور (كه تركيبي از قطعات پنو ماتيكي و الكترونيكي است ) تشكيل شده است كه به شرح وظايف هر يك از اين قسمت ها مي پردازيم :
ترکشن موتور
تراكشن : اين سيستم جهت تامين نيروي حركتي و ترمزي (ترمز قطارها از نوع ترمز ديناميكي ميباشد ) قطار مورد استفاده قرار مي گيرد كه با توجه به نوع قطار تراكشن ها به دو دسته تقسيم ميشوند:
. تراكشن هايي كه در قطارهاي DC مورد استفاده قرار مي گيرند .
. تراكشن هايي كه در قطارهاي AC مورد استفاده قرار مي گيرند.
1- تراكشن هايي كه در قطارهاي DC مورد استفاده قرار مي گيرند :
نيروی محرکه قطار بوسيله ترکشن موتورها تاًمين می شود.
اين تراكشن ها داراي قسمت هاي اصلي چون كموتاتور – جاروبك و جاروبك نگه دارنده (تعداد جاروبك ها 4عدد مي باشد ) – عايقي كه روي جاروبك قرار مي گيرد ( ومقعر نام دارد ) - سيم پيچي كه بين كموتاتور و جاروبك قرار مي گيرد تا با استفاده از خاصيت مغناطيسي خود سطح تماس بين كموتاتور و جاروبك را بالا ببرد –پيچ جرقه گير –سيم پيچ روتور و سيم پيچ استاتور ميباشد و مدارات كمكي كه از مقاومت هاي راه انداز كه تعداد انها 4 عدد و با نام هاي R0 R2- R1-- R3مي باشد (مقاومت هاي راه انداز در سقف قطار وجود دارند) و مقاومت ترمزي كه ان را با نام R4 نشان مي دهند تشكيل شده است .
هر واگن دارای چهار ترکشن می باشد. هر ترکشن يک موتور
DC سری میباشد که چهار قطب بوده و دارای قطب كمكي نيز
می باشد.کلکتورهرترکشن ازچهار قسمت با زغال ها ارتباط
داردهر قسمت نيزدارای دوجفت زغال میباشد.اندازه زغال
ها در حالت نو 64 mm می باشد که با 2 الی 3 ميلی متر
مانده به خط شاخص تعويض،میبايستی تعويض گردند. توان
هرترکشن 130 KW می باشد.سر کابل های سيم پيچی روتور
و استاتور به طور جداگانه از موتور خارج شده است و
اين کارباعث میشود که عمل تغيير جهت دادن چرخش روتور
بوسيله تعويض جهت جريان ازاستاتورآسان گردد.هرتركشن
بوسيله گيرکوپلينگ به گيربکس اتصال دارد.جريان ماكزيمم
هر ترکشن 600A بوده که هر ترکشن می تواند اين جريان
را يک ساعت تحمل کند.
مورد استفاده مقاومت هاي راه انداز : از مقاومت هاي راه انداز همانگونه كه از نام انها پيداست در لحظه راه اندازي قطار ها استفاده ميشود و اين مقاومت ها پس از راه اندازي از مدار خارج ميشوند . از انجا كه قطارهاي مترو در لحظه راه اندازي نياز به حداكثر گشتاور دارند تا استارت اوليه را بزنند و از انجا كه گشتاور با سرعت رابطه عكس دارد (افزايش سرعت باعث كاهش گشتاور ميشود) بنابراين در لحظه راه اندازي اين مقاومتها در مدار قرار مي گيرند تا با كاهش سرعت حداكثر گشتاور راه اندازي را داشته باشيم (سرعت با بار رابطه عكس دارد ) پس از راه اندازي اين مقاومت ها به ترتيب از مدار خارج ميشوند تا در يك بازه زماني سرعت به حداكثر مقدار خود برسد .
ترتيب خارج شدن مقاومت هاي راه انداز به اين ترتيب است كه قطارهاي DC 3 وضعيت حركت دارند NOCH 1 - 2 NOCH - 3NOCH ( منظور از NOCH همان دنده اي است كه لوكومتيوران با تغيير ان سرعت قطار را كنترل ميكند ) در NOCH 1 مقاومت R1 از مدار
خارج شده سرعت قطار بهKm 16تا Km25 ميرسد در 2 NOCH مقاومتهاي R3- R2از مدار خارج ميشوند و سرعت قطار به Km 50 الي Km 60 ميرسد ودر 3NOCH مقاومتهاي R0 , R3 از مدار خارج ميشوند و سرعت قطاربه Km 80 ميرسد . همه اين مقاومتها به صورت اتوماتيك و توسط ميكرو كامپيوتر از مدار خارج ميشوند .
مورد استفاده مقاومت هاي ترمزي : ترمز قطارهاي DC از نوع ترمز ديناميكي بوده و نحوه ايجاد اين ترمز به اين ترتيب است كه چنانچه قطار در سرعت Km 30 الي Km 80 باشد و بخواهد ترمز كند در اين حالت تراكشن از حالت موتوري به حالت ژنراتوري تغيير وضعيت ميدهد و بجاي مصرف كردن برق توليد كننده برق ميشود ( نحوه توليد برق به اين ترتيب است كه تراكشن در حالت حركت قطار پسماندي در خود ايجاد ميكند كه اين پسماند در حالت ترمزي در سيم پيچ روتور ايجاد برق ميكند ) در اين حالت مقاومت ترمزي R4 به مجموعه مقاومت ها اضافه ميشود تا برق توليدي در سيم پيچ روتور در مقاومت ها تبديل به حرارت شده ودر اين حات است كه قطار در حالت ترمزي قرارمي گيرد .
كموتاتور : كموتاتور از تيغه هاي مسي سخت كه توسط ميكا نسبت به يكديگر و نسبت به بدنه عايق شده اند تشكيل ميشوند و از طريق ريخته گري مخصو ص يا پرس كردن به يكديگر محكم مي شوند و انتهاي كلاف هاي سيم پيچ اصلي به انها متصل مي شوند .
كموتاتورها پس از مدتي سائيده شده و بايد تعويض شوند كه علت اين سايش ناشي از تماس دائمي انها با جاروبك ها مي باشد .
جاروبك و جاروبك نگه دارنده :در قسمت ساكن تراكشن وسيله اي بنام جاروبك نگه دارنده(كه جاروبك ها در انجا قرار مگيرند و توسط فنري با فشار قابل تنظيم {حدود 150 تا 250 گرم نيرو بر سانتيمتر مربع } روي كموتاتور فشرده ميشود ) نصب شده است . وظيفه جاروبك نگه دارنده قرار دادن صحيح جاروبك بر روي كموتاتور است .
جاروبك ها وسيله اي هستند كه براي گرفتن يا دادن ولتاژ به كموتاتور استفاده ميشوند .
جنس جاروبكها از كربن – گرافيت – فلز گرافيت يامخلوطي از كربن و گرافيت مي باشد. مواد مذكور داراي هدايت الكتريكي بالايي جهت كاهش تلفات الكتريكي و ضريب اصطحكا ك كم براي جلوگيري از فرسودگي زياد (ناشي از تماس دائمي با كموتاتور) هستند
پيچ جرقه گير : وظيفه اين پيچ اين است كه جرقه هاي ناگهاني (كه از جمع شدن برادهاي اهن ناشي از سائيده شدن قطعات داخلي تراكشن و اتصال كوتاه بين اين قطعات است ) را در خود خنثي كند و مانع از اين شود كه اين جرقه ها به قسمتهايي چون كموتاتور –جاروبك و غيره اسيب برساند. فاصله پيچ با بدنه بايد استاندارد باشد به طوري كه در جريان خاصي اتصال كوتاه كند و در صورتي كه اين فاصله كم يا زياد شود باعث ميشود كه پيچ در جريان كمتر يا بيشتري اتصال كوتاه كند . به طور تجربي بايد فاصله پيچ با بدنه طوري انتخاب شود كه اين فاصله بين دو انگشت دست قرار گيرد تا پيچ در جريان مورد نظر اتصال كوتاه كند .
مشخصات فنی موتور ترکشن
1.مدل : NO.ZQ-132
2.قدرت نامی : ON 132 KW
3.درجه بندی : 1-Hour Rating
4.ولتاژ : ( بيشترين مقدار در حالت ترمزی ) 600 375
5.جريان : ( بيشترين ) 650 390
6.دور در دقيقه : ( بيشترين ) 3260 1580
7.ميدان نامی : %80
8.سطح ميدان : %100 - %63 - %45
9.نوع تحريک : تحريک سری
10.کلاس عايقی : H
11.تهويه ، هوا رسانی : سرخود
12.وزن : 765 Kg
2-تراكشن هايي كه در قطارهاي AC مورد استفاده قرار مي گيرند.
تراكشن قطارهاي AC از نوع اسنكرون بوده و با ولتاژ V(AC) 400 كار ميكند . در اين نوع موتور ها براي تغير دور و گشتاور. ولتاژ و فركانس ان را تغير ميدهند( به طوري كه با افزايش فركانس سرعت افزايش ميابد و با افزايش ولتاژ گشتاور افزايش ميابد) كه براي تغير ولتاژ و فركانس از يك مجموعه مدارات الكترونيك كه شامل 6 عدد JBT I (JBT I يك نوع پيشرفته تريستور ) استفاده ميشود اين JBT I ها توسط يك مدار كامپيوتري به نام DCU ( DRIVER CONTROL UNITE ) كنترل ميشوند .
موتور کمپروسور
کمپروسورشامل يک دستگاه موتور الکتريکی با ولتاژ 750 DC
سری می باشد. کمپروسور جهت مصارف پنوماتيکی قطار شامل
درب ها ، ترمزها ، کليدهای قدرت ،بوق ، ترانسفر سوئيچ
و AIR SPRINGها مورد استفاده قرار میگيرد که فشار بادی
معادل8.5الی10 بار را در يک مخزن 160 ليتري ذخيره ميکند.
قبل ازفشرده شدن هوارطوبت موجود درهوابوسيله AIR DRYER
گرفته شده وتوسط يکعدد VALVE که بوسيله برد الکترونيکی
کنترل میگردد به خارج انتقال داده می شود. پس از فشرده
شدن هوا دمای هوا بالا مي رود كه بوسيله روغن موجود در
INTER COOLER , AFTER COOLER دمای هوا پايين می آيد.
موتورکمپروسور شامل 4عددزغال میباشدکه اندازه زغال ها
درحالتي كه استفاده نشده است 40 mm میباشد،وعمرزغال ها
با 2 الی 3 ميلیمتر مانده به خط شاخص تعويض تمام شده كه
می بايستی تعويض گردند.
موتورکمپروسورهرماه يکبارجهت جلوگيری ازکم شدن مقاومت
عايقی به دليل جمع شدن براده وگرد وغبار در داخل موتور
کمپروسور باد گيری می شود . مقاومت عايقی بين زغال ها و
بدنه بايدبينهايت باشد که اگراين مقدار کمتر از 20 مگا
اهم باشد مقاومت بحرانی محسوب شده و امکان سوختن موتور
بسيار زياد می باشد و حتماً می بایستی عايق پايه های
BRUSH HOLDER بوسيله الکل تميز گردند.
موتور کمپروسور دارای يک مقاومت خارجی R14 میباشد كه
به مقاومت DAMPER معروف است و با موتور سری می باشد
و شامل يک کنتاکتور 750 VDC می باشد که بوبين کنتاکتور
با ولتاژ110 VDC عمل میکند.فيوز موتورنيز32 A می باشد.
مدار کمپروسور شامل يک PRESSER SWITCH می باشد که در
فشار8.5 بار وصل ودر فشار 10بار قطع شده و مدارفرمان
کمپروسور راقطع میکند.PRESSER SWITCHدارای يک شيردستی
می باشد که در صورت بسته بودن اين شير تمام کمپروسورها
بدون درنظر گرفتن فشار بادکارخواهندکرد.تمامكنتاكت هاي
PRESSER SWITCH ها با هم موازی بوده ودرصورت وصل شدن
يکی از کنتاکت های 3 PRESSER SWITCH تمام کمپروسورها
شروع به کار خواهند کرد و درهنگام خاموش شدن نيز تمام
کنتاکت ها باز می شوند.
يک تايمر به مدار کنتاکتور کمپروسور اضافه شده است كه
بعداز خاموش كردن كليدكمپروسور درداخل کابين اپراتور ،
تايمر ، کمپروسور را بعد از چند ثانيه خاموش می کند كه
اين عمل جهت اطمينان ازقطع کامل PRESSER SWITCH می
باشد.
يک سوپاپ اطمينان نيز درخروجی مخزن 160 ليتری قراردارد
که در صورتی که به هر دليل فشار باداز 11.5 بار تجاوز
کرد سوپاپ باز شده و فشار اضافه را تخليه مي كند.
مشخصات فنی موتور کمپروسور
1.ولتاژ : Min : 390V Max : 790V
2.جريان : 18 A
3.توان : 10KW
4.نوع تحريک : سری
5.مقاومت سيم پيچ : 1.94 Ω at 20°C
6.کلاس عايقی : F
7.حفاظت : IP 55
8.دور در دقيقه : 1700 RPM
9.وزن : 160 Kg
موتور ژنراتور
قسمت موتوری موتور ژنراتور از يک موتور 750 VDC تشكيل
شده است که شامل 4 عدد زغال بوده که اندازه زغال ها
در حالت کار نکرده 40 mm می باشد ،عمر اين زغال ها با
2 الی 3 میلیمتر مانده به خط شاخص تعويض تمام شده که مي
بايستی تعويض گردند.
مدار قدرت سمت موتوری شامل سه عدد مقاومت راه انداز و
دمپر می باشد. کنتاکتورهای KM14 , KM15 در قسمت مدار
قدرت موتوری می باشد که در مرحله اول KM14 وصل مي
شود و سپس بعد از 3.5 ثانيه کنتاکتور KM15 وصل شده
و دور موتورافزايش میيابدو يک بی متال در سيم پيچي
تحريک موتور ژنراتور قرار داردکه درصورت افزايش جريان
بيش از 45 آمپر عمل کرده و مدارموتور راقطع میکند.
به همراه سيم پيچ تحريک موتوروژنراتور سيم پيچی اضافه
ديگری قرارداردکه جريان اين سيم پيچ بوسيله استابيلايز
کنترل میگردد.در قسمت موتوری با تنظيم جريان اين سيم
پيچی دور موتور و درنتيجه فرکانس ولتاژ خروجی تنظيم
می شود و در قسمت ژنراتوری نيز با تنظيم جريان اين
سيم پيچ ، ولتاژخروجی تنظيم میگردد که اين تنظيمات
بوسيله چهار عدد پتانسيومتر نصب شده روی استابلايزر
انجام می گيرد. سنسور SV11 به ورودی 750 V موتوری وصل
میباشد که درصورت پايين بودن ولتاژاز 500 vاستابلايزر
کنتاکتور KA11 را برق دار کرده و مدار فرمان موتور
را قطع می کند.
در قسمت مدار قدرت موتوری يک فيوز 63 آمپر قرارداده
شده است.
قسمت ژنراتوری موتور ژنراتور شامل يک ژنراتور سنکرون
میباشدکه قسمت سيم پيچی تحريک برروی استاتور قراردارد
و سيم پیچی آرميچر بر روی روتور قرار می گيرد . قسمت
ژنراتوری موتورژنراتور با موتور ، موتور ژنراتور کوپل
بوده و با چرخش روتورموتور، روتور ژنراتور نيزبا همان
سرعت به چرخش درآمده که توسط 3 عددرينگ متصل به شفت
و 6 عدد زغال توليد ولتاژ سه فاز 220 VAC می نمايد که
جهت مصارف AC قطار شامل روشنايی داخل سالنهاوفن هاي
داخل سالنهاشامل CHENGOVER , CROSS FLOW FAN وفن هاي
داخل چاپر وPRECHARGER , CHARGIN DEVICE مورداستفاده
قرار می گيرد.
درقسمت خروجی ژنراتور بين 2 فاز و زمين 2 عددكنتاكتور
KE11 , KE12 با يک ديود سری شده و به زمين وصل شده ودر
صورتی که يکی از فازها به زمين وصل شود KE11 , KE12 عمل
کرده و به دنبال آن KA13 عمل می کند و موتور خاموش
می گردد.
در قسمت آرميچر ژنراتور، سيم پيچی بصورت اتصال Y می
باشد كه قسمت نقطه صفر اتصال به منظورحفاظت بيشتر به
زمين وصل نشده است.در قسمت خروجی ژنراتور 3 عدد فيوز
مينياتوری به نامهای QF101 , QF102 , QF103 قرارداده شده
است.
مشخصات فنی موتور ژنراتور
الف : مشخصات فنی موتور:
1. ولتاژ نامی : 750 VDC
2.جريان نامي: 21A
3.توان : 13.5 KW
4.سرعت : 1500 RPM
5.نوع تحريک : تحريک کمپوند (منظور از تحريک کمپوند
، تحريک شنت + سری + تحريک خارجی جدا می باشد.)
6.مقاومت تعديل : 1.5 Ω
7.مقاومت شروع : 3Ω
8.مقاومت سيم پيچ موازی : 585Ω
9.کلاس عايقی : F
ب : مشخصات فنی ژنراتور :
1.توان ظاهری : 14 KVA
2.ولتاژ نامی : 220 VAC
3.جريان : 36.7 A
4.فرکانس : 50 HZ
5.تعداد فاز : 3P
6.نوع اتصالات : ستاره (بدون نقطه صفر )
7.نوع تحريک : کمپوند ( منظور از تحريک کمپوند ،
تحريک خارجی مجزا يک + تحريک مجزای دو.)
8.ضريب عايق بندی حرارتی : 0.85
9.كلاس عايقی : F
باطری خانه
هر قطار دارای4 جعبه باطری و هر جعبه باطری شامل
77 سلول که بصورت سری به هم متصل هستند می باشد .
ولتاژ هر يک از سلول ها 1.2 VDC می باشد که در مجموع
1.2*77=92.4 VDC میباشدواين باطریهاتوسط CHARGIN DEVICE
شارژ میشوند.يك فيوز مينياتوری درخروجی باطری وجود
دارد که درصورت قطع بودن فيوزسيگنال AC توسط شارژر
به صفحه نمايش کابين اپراتور فرستاده می شود.
در صورتی که ژنراتورها خاموش باشند باطری ها مصارف
DC قطار از جمله روشنايی اضطراری و روشنايی کابين
اپراتور و چراغ های MOBILE STATION , HEAD LIGHT ,
PUBLIC ADDRESS و ترمزها را تأمين می کنند.
در صورتی که ژنراتورها روشن باشند باطری ها بعنوان
مصرف کننده محسوب شده و شارژ می گردند و ولتاژ v 110
DC قطار توسط شارژر تأمين می شود.
يونيت جريان
يونيت جريان شامل 2 قسمت ثابت و متحرک میباشد.قسمت
متحرک قابل تنظيم بوده که کفشک جريان متصل به ان مي
باشد و ارتفاع کفشک جريان از سطح ريل توسط دو عدد
مهره متصل به قسمت متحرک قابل تنظيم می باشد.
جنس قسمت متحرک از فلز می باشد و قسمت ثابت از نوعی
عايق می باشد. جنس کفشک جريان از نوعی آلياژ تشکيل
شده است که نسبت به ريل سوم بسيار نرم بوده و سريعتر
سائيده میشود.عمر کفشک جريان با سائيده شدن و رسيدن
به خط شاخص تعويض ، تمام شده و می بايستی تعويض گردد.
هر واگن از چهار يونيت کفشک تشکيل شده است که بصورت
موازی به هم متصل میباشند ودر مجموع درقطارهای خط 1،
28 يونيت جريان و در قطارهای خط 2، 20 يونيت جريان
وجود دارد. کفشک های جريان توسط کابلی با فيوز 500 A
سری بوده ودر داخل جعبه ای که در زير قطار وجوددارد
اين کابل ها به يکديگر متصل می باشند . در صورتی که
يکی از کفشک ها با ريل انرژی يا ريل سوم تماس داشته
باشند بقيه کفشک های همان واگن برق دار می گردند.
شارژينگ
دستگاه شارژر برای شارژ کردن باطری و تأمين ولتاژ
110 DC قطاراستفاده ميگردد. جعبه شارژر دارای 2ورودي
سه فاز 220 VAC از هر کدام از ژنراتورها می باشد که
بوسيله فيوز QF102 از ژنراتورها ايزوله می گردد. در
ورودی سه فاز شارژر يک رله کنترل فاز قرار گرفته است
که در صورت قطع يکی از فازها کنتاکتور ورودی را قطع
کرده و شارژر از مدار خارج می گردد.
ولتاژ ورودی سه فاز توسط سه عدد ديود و سه عدد
تريستور که تشکيل يکسو کننده تمام موج سه فاز کنترل
شونده را می دهد به ولتاژ DC تبديل می گردد.
گيتهای تريستور توسط برد تريگر وارد مدار میگردند
وبسته به مقدار ولتاژموردنياز زاويه آتش تريستورها
توسط پالس گيت تنظيم می گردد.يك برد سنسور روی برد
تريگر وجود داردكه شامل سنسور ولتاژ و جريان ميباشد.
يکی از سنسورهای ولتاژ ، ولتاژ باطری را اندازه گيری
می کند که در صورت شارژ کامل باطری ، برد تريگر از
طريق اين سنسور ولتاژ خروجی تريستورها را پايين مي
آورد.
درصورتی که ولتاژ باطری از 80 V کمتر باشد،برد تريگر
تريستورها را بطور کامل خاموش می کند و از طريق رله
که بر روی برد سنسور قراردارد سيگنال AC رابه کابين
اپراتور ارسال می نمايد.يک برد منبع تغذيه نيز تغذيه
تريگر را تأمين می کند. يک ترانس سه فاز نيز درورودی
220 AC قراردارد که ولتاژ ورودی را به 96 V تبديل می
کند.
ترانسفرسوئيچ
ترانسفر سوئيچ برای تغيير حالت قطار از حالت FW به
BW و بلعکس و از حالت TRC به BRK و بلعکس استفاده
می شود. ترانسفرسوئيچ دارای دو قسمت می باشد که هر
قسمت دارای شفتی می باشد که هر کدام از اين شفت ها
توسط محوری به سيلندر وصل میباشد.در داخل هر سيلندر
پيستونی وجود داردکه توسط فشار باد تغيير حالت داده
و شفت را می چرخاند و اين شفت نيز فک های متصل به
کابل های موتوری را تغيير می دهد ، برای تغيير حالت
از BW به FW جهت جريان در سيم پيچی ترکشن موتورها
عوض می شود و برای تغيير حالت از TRCبه BRK تركشن
موتورها و مقاومت ها به هم وصل می شوند.
در حالت ترمزی مقاومتهای R1,R2,R3 توسط کليدهای KP6
KP4,KP5, ، بای پس میشوند ومقاومت R0 نيز توسط چاپر
بای پس می شود و مقاومت R4 در مدار باقی می ماند.
حداکثر نيروی ترمزی در هر واگن 56 KN می باشد که توسط
چاپر اين مقدار تنظيم میگردد. به سيم پيچ تحريک ترکشن
موتورهادرحالت ترمزی ولتاژی در حد20 V توسط کنتاکتور
KM3 وصل میشود که اين ولتاژ بعداز چند ثانيه از سيم
پيچی تحريک جدا میگردد اين ولتاژ جهت تأمين تحريک اوليه
موتور برای تبديل به حالت ژنراتوری می باشد. دوسنسور
جريان به نام های SC4 , SC5 و يک سنسور ولتاژ SV7 در
داخل ترانسفر وجود دارد که سنسور SC4 برای فيدبك از
جريان ترمزی به منظور مشخص شدن مقدار ترمز گرفته شده
میباشد و سنسور SC5 برای نشان دادن مقدارجريان تركشن
در داخل واگن میباشد.سنسورSV7 نيز برای نشان دادن
مقدار ولتاژ روتور ترکشن ها در داخل واگن استفاده
شده است.
بين فک های ثابت ومتحرک ترانسفرسوئيچ عايق هايی وجود
دارد که درصورت پايين آمدن مقاومت عايقی اين عايق ها
، جريانی بين فک ها از عايق ها جاری می شود که باعث
جرقه شديد وسوختن ترانسفرسوئيچ ميگردد که اين عايقها
مرتباً بايد با الکل تميز گردند.
کليدهای قدرت
يکی از مهمترين قسمت های قطار کليدهای قدرت می باشد
که وظيفه بای پس کردن مقاومت های R1 , R2 , R3 و اتصال
انرژی الکتريکی به ترکشن ها را به عهده دارد و شامل
کليدهای KP1,KP2,KP3,KP4,KP5,KP6 می باشد که اين کليد
ها، کليدهای سرعت پايين می باشند و کليدهای ,QF3, QF2
QF1 که کليدهای سريع می باشندو کليدهای KM1 , KM2 و
کليدهای الکترومگنت می باشد. ترتيب بسته شدن کليدها
در ناچ 3و2و1 به ترتيب ذيل می باشد:
در ناچ1 ، ابتدا کليد QF1 بسته شده و سپس کليدهای
KM1,KM2 بسته میشوندوکليدهای KP1,KP2 بعداز کليدهاي
KM1,KM2 بسته می شوند و قطار ترکشن میگيرد سپس کليد
KM2 باز شده وکليد KP4 بسته می شود و مقاومت R1 بای
پس می گردد.
در ناچ 2، ابتدا کليد KM1 باز می شود وکليدهای ,KP6
KP5 بسته می شوند و مقاومت های R2,R3 بای پس میگردند
و در نهايت کليدهای KM1,KM2 بسته می شوند.
در ناچ 3 ، ابتدا کليدهای KM1,KM2 باز میشوندو سپس
کليدهایQF2,QF3 همزمان بسته میشوند وکليدهای KM1,KM2
عمل كرده و بسته میشوند ودرآخر کليد KP3 بسته ميشود
و چاپر بای پس می گردد.
در حالتی که چاپر بای پس شده است ولتاژ هر ترکشن
موتور در حدود 185 V می باشد.
کليدهای KM1 , KM2 موازی با سيم پيچی تحريک موتورها
میباشند که به منظور تغيير جريان تحريک سيم پيچ ها و
در نتيجه ميدان تحريک ترکشن ها استفاده شده است. در
صورتی که ميدان تحريک يک موتور سری ضعيف شودسرعت ان
افزايش پيدا می کند.
در ناچ 1و2 هر چهار ترکشن موتور با يکديگر موازی می
باشندولی در ناچ 3 ترکشن های 1 و 2 با يکديگر سری و
ترکشن های 3 و 4 با هم سری می باشند و در مجموع با هم
ديگر موازی میگردند در اين حالت ولتاژ هر ترکشن 375 V
می گردد.
درصورتی که اپراتور دسته ناچ رامستقيم از حالت صفر
به ناچ 3انتقال دهدترتيب بسته شدن کليدها يک مرحله
کمتر شده و در انتهای ناچ 2 ، KM1,KM2 بسته نمیشوند
و دراين حالت شتاب قطار بيشترمیگردد.در حالت ترمزي
ترتيب بسته شدن کليدها بصورت ذيل می باشد:
ابتدا کليدهای QF2,QF3 بسته می شوند و سپس کليدهای
KP4,KP5,KP6 به ترتيب بسته شده و مقاومت های R1,R2,R3
به ترتيب بای پس می گردند.
چاپر
چاپرازمهمترين قسمت های قطار میباشد ودرعمل ترمزگيري
و ترکشن نقش مهمی را ايفا می کند برای تجسمی از نحوه
کار چاپر مدار ذيل را در نظر می گيريم:
اين مدار شامل يک مقاومت R و يک دستگاه موتور می
باشدکه بامقاومت R سری شده است ، کليد K بامقاومت
R موازی میباشد ، درصورتی که کليد K باز باشد طبق
نمودار ذيل جريان I1 ازمدار عبور خواهد کرد.درصورتی
که کليد K بسته شود مقاومت R بای پس شده وجريان I2
كه بيشتر ازجريان I1 میباشد از مدار عبور خواهد کرد،
درصورتيکه کليد K مرتباً باز و بسته شودمثلاً درثانيه
50 بار باز و بسته شود مطابق شکل بالا جريانی به شکل
موج مربعی از مدار عبور خواهد کرد و چون موتور D C
میباشد و باولتاژ DC کارمیکند مدار با مقدار متوسط
اين جريان ، يعنی جريان I3 کار خواهد کرد در صورتيکه
زمان های باز و بسته شدن کليد را تغيير دهيم مقدارDC
جريان يعنی I3 تغيير خواهدکردمثلاً مطابق نمودارذيل زمان
بسته شدن کليد را طولانی تر نماييم مقدار جريان DC به
مقدار بالاتری افزايش پيدا میکند. ومقدار جريان عبوري
ازموتور DC ودرنتيجه ولتاژ موتور ودور موتور افزايش
پيدا می کند.
در صورتي که زمان باز بودن کليد را مطابق نمودار ذيل
افزايش دهيم مقدار جريان DC يعنی I3 کاهش پيدا کرده
و در نتيجه مقدار ولتاژ و دور موتور DC کم خواهد شد
بااين روش میتوان ولتاژو جريان يک موتور DC را كنترل
نمودعمل چاپر در قطارهای مترو همانندعمل کليدK در مدار
بالا میباشد که به جای کليد Kچاپر قراردارد و به جای
مقاومت R مقاومت R0 میباشد. البته کليد استفاده شده
در چاپر کليد مکانيکی نمی باشد بلکه تريستور می باشد
که با فرکانس 250 HZ کار می کند ، يعنی طول يک سيکل
کامل روشن و خاموش شدن تريستور 4ms میباشد و در طول
اين 4ms میتوان طول مدت بای پس شدن R0 را تنظيم كرد
و درنتيجه ولتاژ ترکشن هاراتنظيم نمود مدار کلی چاپر
به شکل ذيل می باشد:
مدار چاپر شامل يک ديود V1 و يک مجموعه تريستور V2
شامل دو عدد تريستور سری که بر روی يک Heat Sing نصب
شده ويک مجموعه تريستور V3 شامل 2 عددتريستور موازي
که بر روی يک Heat Sing نصب شده و1 ديود V4 و1 خازن
وسلف سری باآن وPrecharger برای شارژخازن و مقاومت R0
که البته خارج از چاپر می باشد تشکيل شده است.
نحوه کار اين مدار بدين صورت است که در ابتدا مقاومت
R0در مدار می باشد سپس بوسيله پالس تريستور V3 روشن
میگردد واين تريستور همانند کليد K مقاومت R0 را باي
پس می کند همان طور که می دانيم روشن شدن يک تريستور
توسط يک پالس که به گيت آن اعمال می شود انجام می گيرد
و به سادگی انجام میپذيردولی خاموش شدن آن نيازمنديك
جريان معکوس بزرگتر از جريان نگه دارنده تريستور يعنی
جريان IH میباشد که خود نيازمند مدار مفصلی است براي
خاموش کردن تريستور V3 که به Main Thristor معروف است از
تريستور کمکی يا Thristor Sub و مدار مرتبط با آن استفاده
می شود در زمانی که تريستور V3 روشن است خازن C توسط
Precharger با پلاريته شکل ذيل و با ثابت زمانی R 14*C
مقدار مقاومت 150 Ω , R14 و مقدار خازن 240 µF , C میباشد
که در نتيجه ثابت زمانی شارژخازن240*10^-6*150 S می باشد
پس ازشارژ خازن که تاولتاژ 1000 v انجام میگيرد تريستور
V2روشن میشود(توسط پالسي كه V2از طرف ميكرو كامپيوتر
می آيد ) روشن شدن تريستور باعث تشکيل مدارمطابق شكل
ذيل می گردد: مدار LC يک مدار نوسانی با ولتاژ اوليه
خازن میباشد که مطابق شکل ذيل نوسان سينوسی انجام ميدهد
اين نوسان به علت وجود مقاومت در مسير ميرا شونده است
و درنهايت به صفر میرسد فرکانس نوسان به صورت F=1/√LC
میباشد. در مدار شکل بالا بعلت وجود تريستور ويک طرفه
بودن جريان نوسانهای متوالی انجام نمیگيرد و پس از انجام
و پس ازانجام يک نوسان و تغييرجهت جريان و رسيدن مقدار
جريان به IH تريستور،تريستور V2 خاموش شده وبه دنبال
آن تريستور V3نيز درجهت معکوس جريان خازن قرار گرفته
و خاموش میگردد اين سيکل با فرکانس 250 HZ مرتباًانجام
می گيرد و تريستور V3 مرتباً خاموش و روشن می گردد و
جريانی به شکل ذيل از مدار ترکشن ها عبور می کند:
نبودن مربعی موج جريان به علت وجود يک سلف 8 mh و
خاصيت سلفی بودن کل مدار می باشد ترکشن ها با مقدار
DC شکل موج بالا کار میکنند و مقدار جريان را میتوان
با مدت زمان خاموش و روشن بودن تريستور V3 تنظيم نمود
، وجودديود V1درمداربرای جلوگيری ازعبور جريان Precharger
از طريق مقاومت RC که مقدار کمی داردمی باشد که در
صورت اتصال کوتاه شدن ديود V1 جريان شديدی ازمقاومت
R14 عبور خواهد کرد که باعث سوختن R14 می شود.
مدار تريستور V3 که از دو تريستور موازی تشکيل شده
که با 1 ترانس T سری شده است که اين ترانس يک ترانس
يک به يک بوده که جهت ايجادتعادل جريان بين 2 تريستور
استفاده شده است در صورت عدم وجود اين ترانس يكي از
تريستورها روشن نمي شود.
ديود ديگری در چاپر وجود دارد که به ديود V4 موسوم
است اين ديود در عملکرد چاپر نقشی ندارد و صرفاً جهت
جلوگيری از اتصال کوتاه شدن ولتاژ 750v با زمين در ناچ
3و هنگام موازی شدن ترکشن هااستفاده شده است . كليد
عمليات فرمان روشن و خاموش کردن تريستورها توسط
ميکروکامپيوتر انجام می گيرد.
عناصر مهم ديگری که در چاپر وجود دارد سنسورها می
باشند که شامل سنسورهای ولتاژ SV1,SV2,SV3,SV4,SV5,SV6
و سنسورهای جريان SC1,SC2,SC3 می باشد که خروجی اين
سنسورهابعنوان فيدبک ازمدار ترکشن واردميكروكامپيوتر
می گردد و ميکروکامپيوتر با تجزيه و تحليل اين مقادير
فرمان های لازم را اجرا می نمايد.
سنسورهای ولتاژ SV جهت اندازه گيری ولتاژ و سنسورهای
جريان SC جهت اندازه گيری جريان مدار ترکشن به کار
می روند . سنسورهای SV1 ,SV2 ,SV3 ,SV4 جهت اندازه گيری
ولتاژ روتورهای ترکشن های 1,2,3,4 استفاده شده است که
در صورتي که مقدار ولتاژ روتور ترکشن ها از 600 ولت
بيشتر گردد ميکرو کامپيوتر مدار ترکشن را قطع می کند
و سيگنال گراند را به صفحه Display می رساند در ضمن
چراغ های HL نيز روشن می گردند . يکی از علل افزايش
ولتاژ ، که به ندرت ممکن است پيش بيايد مهار گسيختگی
موتور يا جدا شدن موتوراز بارمیباشد که برای موتور
سری خطرناک بوده و باعث افزايش دور می شود و طبق
رابطهΦω E=K ، افزايش ω باعث افزايش ولتاژ القايي
می شود واين امر باعث گراند میگردد يکی از روش هاي
کنترل مهارگسيختگی موتورهای سری درصنعت ،استفاده از
همين روش يعنی استفاده از سنسور ولتاژ در روتور موتور
می باشد . اختلاف ولتاژ بيشتر از 100 ولت در سنسورهای
SV1,SV2 و سنسورهای SV3,SV4 نيز موجب ايجاد خطای گراند
می گردد. سنسورهای SC1,SC2 جهت اندازه گيری جريان های
ترکشن های 1 , 2 , 3 , 4 به کار رفته است که اگر خروجی اين
سنسورها از مقدار معينی بيشتر باشد ايجاد خطای Overload
می گردد و چراغ های HL4 برای سنسورSC1و HL5 برای سنسور
SC2 روشن می گردد.
سنسورSC3 جهت اطمينان از بسته شدن کليدهای ,KP6 , KP5
KP4.طراحی شده است که دارای خروجی ثابت +5 يا -5 ولت
است که پس از بسته شدن هر کليد پلاريته ولتاژ سنسور
تغيير پيدا میکند. سنسور SV5 ولتاژ ريل سوم رااندازه
گيری می کند که بايد دارای خروجی +5 باشد در صورتيکه
مقدار خروجی زياد باشد بلافاصله پس از روشن شدن چاپر
خطای گراند در Display ديده میشود و چراغهای HL1 روشن
می گردد در صورتيکه مقدار خروجی کم باشد يا اصلاً وجود
نداشته باشد واگن در حالت حرکت ترکشن نمیگيرد درصورتي
كه مقدار خروجی در حالت حرکت و ترکشن گيری قطع گردد ،
خطای گراند بر روی صفحه Display نمايان می گردد. سنسور
SV6 جهت اندازه گيری ولتاژخازن به کاررفته است که در
حالت استاتيک خروجی برابر 5V را دارد و در صورت نبود
خروجی در سنسور SV6 تمام چراغ های ميکرو کامپيوتر در
سنسور SV6 تمام چراغ های ميکروکامپيوتر در انتهای ناچ
2 روشن و خاموش می شوند و خطای گراند ايجاد می شود .
مجموعه ديودها و تريستورها به Heat sing هايی وصل شده
است که اينHeat Sing هاجهت خنک کردن ديودها وتريستورها
ضروری میباشد.دردو طرف اين مجموعه از2 فن سه فاز 220
ولت جهت تهويه بهتر استفاده شده است ضمناً درروی هرديود
و تريستور يک بی متال کوچک قرار داده شده است که در
صورتيکه دمای ديود يا تريستور از مقداری افزايش يابد
بی متال عمل کرده وخطای گراند ايجاد میشود و چراغ های
HL1 تا HL4 و HL5 تا HL8 به طورمتوالی روشن و خاموش
می گردند.
کنتاکتور KA15 ولتاژ AC تغذيه کننده فن ها را کنترل
نموده و در صورتيکه ولتاژ AC قطع شود KA15 بی برق می
شود و خطای گراند ظاهر شده و مجدداً چراغ های HL1 تا
HI4و HL5 تاHL8 به طور متوالی روشن و خاموش می گردند.
در پشت ميکروکامپيوتربرد Inter Face قرار دارد که همانطور
که از نامش معلوم است واسطه اي بين ميکرو کامپيوتر و
کنتاکتورهایKA90 تاKA99 می باشد چون سيگنال های خروجی
ميکروکامپيوتر ضعيف می باشد و توانايی به کار انداختن
اين کنتاکتورهارانداردازترانزيستورهای زوج دارلينگتون
به شکل ذيل استفاده شده است:
جريان خروجی I که مقدارکمی داردبرخروجی زوج دارلينگتون
به صورتi’=β1β2i میباشد که درحد چند صد ميلی آمپر است و
برای به راه انداختن کنتاکتورها کافی میباشد. كنتاكتور
KC31 ولتاژ سه فاز Precharger را تأمين می کند و در ناچ 1
و2 وصل و در ناچ 3 پس از بای پس شدن چاپر قطع می شود.
عملکرد تريستورهای VT2 , VT1
برای مواقعی که اگر خطای Grounding در مدار داشته باشيم
و از طريق مدار فرمان و ميکرو کامپيوتر فرمان قطع
کليدهاداده نشوداين 2تريستور فعال شده و پاس ورودي
را زمين می کنند.
جعبه الکترومغناطيس
جعبه الکترو مغناطيس شامل کنتاکتورهای الکترومغناطيس
KM11 , KM12 , KM14 , KM15 و برد استابلايزر و فيوزهای
ژنراتور وهيتر و مقاومت های Damping واستارت ژنراتور
و چند سنسور میباشد.کنتاکتورKM11 برای راه اندازی
Loop1 هيتر و KM12 جهت راه اندازی Loop2 هيتر می باشد
و هر يک از Loop ها مجهز به فيوز 16A به شماره های
FU11 برای Loop1 و FU12 برای Loop2 میباشد. کنتاکتور
KM14 در مرحله اول راه اندازی ژنراتور وصل می شودو
کنتاکتور KM15 پس از 3.5 ثانيه وصل می گردد و دور
ژنراتور را بالا می برد . برد استابلايزر نقش مهمی در
ثبات کار ژنراتور داردو به کمک سيم پيچ های کمکی در
ژنراتور ولتاژ و فرکانس ژنراتور را تنظيم می كند .
بوسيله چهار پتانسيومتر موجود برروی استابلايزر که دو
عدد مربوط به ولتاژ و دوعدد مربوط به فرکانس ميباشد
، ولتاژ و فرکانس تنظيم می گردد. سنسور SV11 موجوددر
جعبه الکترو مغناطيس جهت اندازه گيری ولتاژ ريل سوم و
ارسال سيگنال به استابلايزربه کاررفته است ودرصورتي
كه ولتاژ ريل سوم کمتر از 500 ولت باشد استابلايزر به
کمک کنتاکتور KA11 که بر روی آن نصب شده است مدار
فرمان ژنراتوررا قطع میکندوژنراتور را خاموش می کند.
آستانه عملکرد KA11 بوسيله پتانسيومتر KP5 بر روی
استا بلايزر تنظيم می گردد که بوسيله تغيير ولتاژ مبنا
در ورودی يک Opamp و مقايسه آن با ولتاژ خروجی SV11
عمل قطع ياوصل KA11 را انجام میدهد.از Auxiliary، KM15
يک مسير در داخل بردقرارداردکه پس ازبسته شدن Auxiliary
استابلايزر دور موتور را افزايش می دهد . سنسور SV12
که در جعبه الکترو مغناطيس 1و7 وجود دارد ولتاژ ريل
سوم را در گيج کابين نشان میدهد. رله های Earth، ,KH12
KH11 به همراه کنتاکتورKA13 نقش مهمی درحفاظت ژنراتور
دارد و در صورتي که يکی از فاز های ژنراتور زمين شود
KH11 يا KH12 عمل کرده به دنبال آن KA13 عمل می کند
و ژنراتور خاموش می گردد. يک فيوز 63A نيز جهت حفاظت
ژنراتوردرکنار فيوزهای هيتر درجعبه الکترومغناطيس قرار
داده شده است. در واگن های 6و5و2 بعلت نبود ژنراتور
فقط کنتاکتورهای مربوط به هيتر وجود دارد.
کليد های چاقويی ارت
هرواگن دارای دوجعبه ارت میباشد که جعبه Disconnector
دارای دو كليد چاقويي بزرگ است كه يكي ارت را به
مدار ترکشن وصل میکندوديگری 750 V را به مدارترکشن
وصل می کند. يک ميکرو سوئيچ نيز در اين جعبه وجود
دارد که اگر کليد 750 V قطع شودو تاانتها فشارداده
شوداين ميکروسوئيچ عمل کرده مدارفرمان ناچ 2،3قطار
را قطع میکند و قطار میتواند در ناچ1حرکت کند جعبه
ديگر ارت شامل چندين کليدچاقويی کوچک میباشد که سه
تا از اين کليدها بزرگتر از بقيه بوده و مستقيماً ارت
ژنراتور و کمپروسور را به بوژی متصل میکند. کليدهای
ارت کوچکتر زمين مدارات ديگر را به منفی باطری وصل می
کند. در ورودی هر محور دو زغال وجود دارد که کابل های
ارت به اين دو زغال وصل میباشد واين زغال ها به محور
اتصال دارند.
مقاومت ها وسلف ها
مقاومت هاشامل مقاومت های سقفی ومقاومت های زير واگن
میباشدکه اين مقاومت هادارای اندازه های مختلفي بوده
و هر کدام وظيفه خاصی را به عهده دارند.مقاومت هاي
سقفي 11 يونيت میباشد که 4يونيت آن مقاومت R0 – 0.9Ω
ميباشدوبقيه مقاومت هامربوط بهR1,R2,R3میباشند.مقاومت
های زير واگن شامل مقاومت R4 که در مدار ترمزی قرار
می گيرد ومقاومت های RS1,RS2 که با کليدهای KM1 , KM2
سری می شود و جهت کم کردن جريان تحريک موتور می باشد
و مقاومت RD که موازی با کنتاکت QF1 می باشد که جهت
حفاظت از کليدهای QF1 استفاده می شود وعملکرد آن به
اين صورت است که در هنگام قطع شدن ترکشن ابتدا كليد
QF1 قطع می شود و مقداری جريان ازRD عبور می كند و
کليد QF1 کل جريان را قطع نمی کند و بقيه جريان را
KP 1 , KP2 قطع می کنند . سلف های LS1 , LS2 نيز با
مقاومت های RS1 , RS2 سری می باشند و جهت نرم کردن
جريان استفاده شده است. سلف LF جهت نرم کردن جريان
ترکشن و تعديل جريان استفاده شده است.
تجهيزات واگن ها
تجهيزات واگن ها شامل کابينت های AC , DC و فن ها و
هيترها وچراغ های شاخص ترمز ودرب میباشد کابينت هاي
AC شامل فيوزهاو کنتاکتورهای لازم جهت روشنايی و فن
ها و 4 بی متال جهت حفاظت از فن های Change Over و يک
کنتاکتور الاکلنکی KM18 و يک تايمر می باشد. هر لوپ
روشنايی و فن ها دارای يک فيوز 3 فاز و يک كنتاكتور
سه فازه می باشند. کنتاکتور الاکلنکی KM18 يک جفت
کنتاکتور میباشد که بايکديگراينترلاک مکانيکی شده اند
و در صورت عمل کردن يکی ديگری عمل نخواهد کرد در
صورتيکه واگن مشکل AC نداشته باشدکنتاکتورKM18a عمل
می کند و در صورتيکه به هر علت مشکل AC در واگن وجود
داشته باشد کنتاکتور KM18b عمل می کند و سيگنال AC
را در Display نشان می دهد . کابينت های DC واگن ،
مدارات DC وکليدهای مربوط به ايزوله کردن رادر خود
جای داده است . کليد های ايزوله کننده شامل SD31
جهت ايزوله کردن ترکشن واگن ، کليد,SD33 SD32 جهت
ايزوله کردن چند واگن و SD41 , SD42جهت ايزوله کردن
ژنراتورها و کمپرسورها و کليد SD61 کليد Car Position
می باشد. کليد SD32 مدار ترکشن را از سمت 1 واگن قطع
می کند و کليد SD33 مدار ترکشن را از سمت 2 واگن قطع
مینمايد. مثلاً درصورتيکه واگن 1 هر قطار باشد و کليد
SD32واگن 2را در وضعيت 1 قراردهيم واگن 2،3،4،5،6،7
ايزوله میگردند و اگر کليد SD33 را در وضعيت 1قرار
دهيم به غير ازواگن 1،2 بقيه واگنها ايزوله میگردند.
عملکرد کليدهای SD41 , SD42 نيز به همين صورت است كليد
SD61 کليد Car Position نام دارد و در واگن 1 روی صفر
قرار دارد و در واگن 7 روی يک قرار دارد و در واگن
3 روی صفر و در واگن 4 روی يک قرار دارد و در واگن
های 2،5،6 روی شماره واگن قرار گرفته است ،در صورتي
که کليدمربوط دروضعيت مناسب خودقرارنگيردسيستم ترمز
دچار اختلال می گردد و خطاهای مربوط به آن واگن در
Display نمايش داده نخواهد شد. در کابينت های DC فيوز
های مينياتوری مربوط به مدارات مختلفی وجود دارد در
ضمن کنتاکتورهای مربوط به باز و بسته شدن درب ها نيز
در اين کابينت قرار دارد.
فن های هرواگن شامل فن هایCross Flow Fanو
فن هاي Chenge Over Blower می باشد. فن های Cross Flow شش
دستگاه می باشند که وظيفه چرخش هوای داخل واگن را به
عهده دارند و فن های Change Over فن های چهار تايی مي
باشند که وظيفه تهويه هوای واگن را به عهده دارند.
هر واگن شامل چهار چراغ شاخص نيز می باشد که دو عدد
آن مربوط به ترمز و دو عدد آن مربوط به درب ها مي
باشد.
ترمز
قطارهای متروی تهران شامل دو نوع ترمز، ترمز پنوماتيک
و ترمز الکتروديناميکی می باشند.
ترمز پنوماتيک
ترمز پنوماتيک عمل توقف قطار را بوسيله فشار هوايی
که به داخل سيلندر ترمز متصل به لنت ترمز واردمیشود
انجام می دهد و شامل دو قسمت الکترونيکی و پنوماتيکی می
باشد. قسمت الکترونيکی در هر واگن BCU نام دارد و
شامل چندين بردالکترونيکی است که هر کدام وظيفه خاصي
خود را دارند.يک قسمت الکترونيکی نيز درداخل کابين ها
موجود است که شامل هندل ترمز و دکودر است. هندل ترمز
دارای 16 ناچ ترمزی است که توسط اپراتور فرمان میگيرد
اين هندل به يک پتانسيو متر وصل است که بوسيله دکودر
يک شکل موج مربعی را ايجاد میکند که پهنای موج بوسيله
هندل ترمز تغيير کرده و ميزان ترمز را نشان می دهد
دکودر علاوه بر تبديل سيگنال هندل ترمز به شکل موج
مربعی اطلاعات BCU هرواگن شامل خطاها و اطلاعات ديگر
را دريافت وبه کدهای خاصی تبديل نموده ودريك نمايشگر
که بر روی دکودر نصب میباشد نمايش میدهداين اطلاعات
توسط کابل RS485 که يک استاندارد خاصی برای انتقال
اطلاعات است بين واگن ها و دکودر انتقال می يابد اين
کابل شامل يک خط مثبت و منفی و يک شيلد داخلی و يک
شيلدخارجی برای جلوگيری ازايجادپارازيت برروی اطلاعات
میباشد درصورت قطع اين کابل هيچگونه اشکالی درروند
ترمزگيری قطار ايجاد نمی شود و فقط خطای Minor بر روی
تمامی واگن هادر Display ظاهر میگردد.اطلاعات اين کابل
در هر واگن بوسيله برد Analog گرفته و توسط همين برد
به کابل انتقال میيابددر هر لحظه فقط يک واگن اطلاعات
خود را به اين کابل منتقل می کند و بقيه واگن ها به
عنوان گيرنده اطلاعات عمل می کنند . در صورتی که عمل
دريافت وانتقال اطلاعات دريک واگن با واگن های ديگر
هماهنگ نشود و واگن خارج از محدوده زمانی اقدام به
ارسال اطلاعات نمايد ،اين اطلاعات توسط انکودردريافت
دريافت نشده و هنگام خواندن اطلاعات بر روی صفحه
نمايش در روی انکودر جمله NSY ظاهر شده که نشان دهنده
عدم هماهنگی واگن مربوطه با واگن های ديگر میباشد كه
غالباً بوسيله Reset کردن واگن ها اين ناهماهنگی ازبين
می رود. شاخصی که ميزان ترمزاعمالی توسط اپراتور را
نشان میدهد PWM می باشد که بين 15.8 تا 83.5 متغيير
است که اين مقداردر انکودر در وضعيت F-4 قابل خواندن
است . شاخص ديگری که وضعيت ترمزگيری را نشان مي دهد
(Logic Brake) LB میباشد که در حالت ترمز آزاد 110 V و در
حالت ترمز صفر ولت می باشد. قسمت پنوماتيکی هر واگن
شامل يکسری Valve و فشار شکن مبدل فشار به جريان و
غيره می باشد AMV Valve با گرفتن ولتاژ از BCU فشاري
را به RV وارد می کند و RV فشار لازم را به سيلندر
ترمز اعمال می کند SBTR از فشار سيلندرفيدبک میگيرد
و فشار را تبديل به جريان می کند و به BCU می دهد
AV Valve فشاری را که از 4 بالشتک هوا می آيد گرفته
و ميانگين آنرا وارد LTR می کند و LTR فشار ميانگين
را تبديل به جريان می نمايد و جريان حاصل را وارد
BCUمیشوند. BCU ازمقدار جريان که بين 4 mA تا 20 mA
می باشد مقدار بار واگن را اندازه گرفته و بر حسب
مقدار باد فشار سيلندر را تنظيم می کند . در کنار
ولوهای AMV , RMV ولو EMV نيز وجود دارد که مربوط
به ترمز اضطراری بوده و هميشه برق دار می باشد و
زمانی که ترمز اضطراری اعمال شود EMV بی برق شده
و ترمز اضطراری اعمال می شود . ولو پارکينگ نيز در
هنگام وجودترمز پارک برق دار شده و فشار پشت سيلندر
ترمز پارک افزايش می يابد.
ترمز الکتروديناميکی
ترمز الکتروديناميکی نوع دوم ترمز قطار می باشد که
در سرعت بالای 300 Km/h عمل کرده وعمل ترمز را به
وسيله تبديل حالت موتوری ترکشنها به حالت ژنراتوری
انجام می دهد.هنگامی که اپراتور ترمز رااعمال میکند
BCU هرواگن با توجه به ميزان بار واگن سيگنالی را
به نام سيگنال DBD به ميکروکامپيوتر ارسال میکند
مقدار اين سيگنال بين4 mA تا 20 mA می باشد .
ميکروکامپيوتر نيز عمل تبديل موتورها به ژنراتور
را بوسيله بستن کليدها انجام داده و جريان عبوری از
مدار ترکشن بوسيله SC4 اندازه گيری شده و بعنوان
فيدبک از مدار ترمز به BCU اعمال میگردد.در صورتي
كه ميزان ترمزدرخواستی با ميزان ترمز اعمالی برابر
باشد عمل ترمز گيری ادامه می يابد ، در صورتيکه اين
مقدارها برابر نباشد ترمز ديناميک قطع شده و ميزان
ترمز ديناميک بقيه واگن ها افزايش می يابد . ترمز
الکتروديناميک جهت کاهش اصطحکاک لنت ترمز بسيار مفيد
می باشد.
کابل های ارتباطی بين واگن ها
کابل های ارتباطی شامل کابل های ارتباطی سه فاز و
DC ، کابل RS485 و سوکت 90 پين بين واگن ها می باشد.
کابل ارتباطی سه فاز شامل دو خط سه فاز و يک خط 110
VDC می باشد که خطوط سه فاز در هر يونيت مستقل بوده
ولی خط DC سراسری میباشد.هر خط 3 فاز از يک ژنراتور
تغذيه میشود که کل واگن های يک يونيت راتغذيه میکند.
سوکت 90 پين شامل خطوط ارتباطی مدار فرمان ترکشن و
خطوط ارتباطی پاپليک آدرس وترمز وخطوط فرمان مدارات
Auxiliary می باشد. ضمناً دو رديف کناری اين سوکت در سمت
چپ و راست تکراری می باشند و جهت اطمينان از اتصال
کامل قسمت های کناری سوکت در قوس ها طراحی شده است.
کابل RS485 نيز همانطور که در بخش ترمز شرح داده شد
جهت ارسال اطلاعات ترمزی بين BCU ها و انکودر استفاده
شده است و دارای دو خط + ، - و يک شيلد خارجی و يک
يک شيلد داخلی می باشد.