Классификация технологий (наименование критической технологии, технологического уклада, технологии двойного назначения)

УДК

УДК 656(1-21):629.3  

ГРНТИ

73.43.31 Наземный городской транспорт  

Раздел науки и техники

Городской транспорт  

ОКДП 2

29.10.30.120 Троллейбусы

Отрасль

Электроэнергетика

Вид работ

Результат выполнения конструкторской или технологической разработки         

Классификация технологий (наименование критической технологии, технологического уклада, технологии двойного назначения)

Энергосбережение, 4-й технологический уклад, -  

Назначение новшества (цель, для достижения которой разработано новшество)

Сокращение расхода электроэнергии, возможность движения троллейбуса без подключения к контактной сети  

Рекомендуемая область применения (техпроцессы, операции, виды работ и т.п.)

Модернизация троллейбусов ЗиУ-682 с целью обеспечения троллейбусным транспортом районов, не имеющих воздушной контактной сети, обновление имеющегося троллейбусного парка без значительных затрат  

Техническая характеристика

Техническая характеристика троллейбуса ЗиУ-682	До модернизации	После модернизации
Система управления ТЭД	Реостатно-контакторная	Транзисторно-импульсная
Расход электроэнергии, кВт·ч/км	2,55	1,9
Дальность автономного хода, км	0	до 50
Возможность рекуперации электроэнергии	Отсутствует	Имеется

 

 

Описание (краткое)

ЗиУ-682 (ранее ЗиУ-9) - высокопольный троллейбус большой вместимости для внутригородских пассажирских перевозок, выпускавшийся на Заводе имени Урицкого (ныне ЗАО «Тролза»). По состоянию на февраль 2019 года в России и странах СНГ эксплуатируется около 4000 троллейбусов семейства ЗиУ-682 различных модификаций. 

Изначально троллейбусы ЗиУ-682 не имели возможности автономного хода, только в экспортных модификациях для Аргентины (модель ЗиУ-682УА) были установлены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, позволяющие проехать троллейбусу без подключения к контактной сети до 1 км.

Троллейбусы ЗиУ-682 имеют реостатно-контакторную систему управления (РКСУ) тяговым двигателем. В РКСУ замыканием и размыканием контакторов управляет специальный серводвигатель. Динамика разгона и торможения определяется заранее заданной временной последовательностью в конструкции РКСУ. Эта система, не смотря на простоту обслуживания, имеет огромный расход электроэнергии, отсутствие рекуперации электроэнергии.

Транзисторно-импульсная система управления (ТрСУ) - система управления тяговым электродвигателем постоянного тока, питаемым от нерегулируемого источника постоянного тока (контактной сети, аккумуляторной батареи), основанная на транзисторных ключах. Принцип действия сводится к прерыванию с большой частой и регулируемой скважностью тока через тяговый электродвигатель. Микропроцессорное управление позволяет применять сложные алгоритмы управления двигателями, реализуя защиту от боксования, рекуперативное и реостатное торможение практически до полной остановки, дотормаживание контртоком, поосное регулирование тяги, диагностику и защиту. Все это достигается за счет независимого регулирования тока в якоре и обмотках возбуждения. Так как транзисторы при отсутствии управляющего напряжения на затворе запираются, транзисторно-импульсные системы хорошо защищены от аварийных ситуаций.

Предлагаемая модернизация троллейбусов ЗиУ-682 является энергосберегающим и экономичным вариантом для городов, эксплуатирующих троллейбусы данной модели, испытывающих потребность в обеспечении троллейбусным транспортом районов без воздушной контактной сети, а так же в обновлении имеющегося троллейбусного парка.

При замене в троллейбусе ЗиУ-682 реостатно-контакторной системы управления тяговым двигателем на транзисторно-импульсную отпадает необходимость в таких узлах, как индуктивный шунт 7 (рис. 1), генератор и вспомогательный двигатель 8, ящик шунтовых реостатов 9, ящик с пускотормозным реостатом 10, групповой реостатный контроллер 11. Соответственно освобождается пространство под полом троллейбуса в средней части, куда можно поместить АКБ. Эти узлы заменяются на комплект электрооборудования тягового двигателя постоянного тока ПТК-115 производства ООО НПФ «Арс Терм» (г. Новосибирск). В состав этого комплекса входят: преобразователь ИРБИ ПТ-2-380 У2 (рис. 2), блок индикации БИ-03 (рис. 3), кабинный блок процессора ПБТ-03АТ (рис. 4), контроллер водителя КВП-36 АТ (рис. 5), автоматический выключатель ВБА-250 (рис. 6), блок автономного хода ПН 24-600 (рис. 7), преобразователь ПНР-125-2 (рис. 8).

 

 

Рис. 1. Схема расположения оборудования под полом троллейбуса ЗиУ-682:

1 - задняя пневматическая подвеска, 2 - задний мост в сборе, 3 - карданная передача, 4 - тяговый двигатель, 5 - ящик аккумуляторных батарей, 6 - мотор-компрессор, 7 - индуктивный шунт, 8 -генератор и вспомогательный двигатель, 9 - ящик шунтовых реостатов, 10 - ящик с пускотормозным реостатом, 11 - групповой реостатный контроллер, 12 - передний мост, 13 -передняя пневматическая подвеска, 14 - гидросистема усилителя рулевого управления, 15 -привод ручного тормоза, 16 - рулевое управление в сборе, 17 - педали контроллера и тормоза.

 

 

Рис. 2. Преобразователь ИРБИ ПТ-2-380 У2

 

Рис. 3. Блок индикации БИ-03

 

Рис. 4. Кабинный блок процессора ПБТ-03АТ

 

Рис. 5. Контроллер водителя КВП-36 АТ

 

Рис. 6. Автоматический выключатель ВБА-250

 

 

Рис. 7. Блок автономного хода ПН 24-600

Рис. 8. Преобразователь ПНР-125-2

 

Дополнительно предлагается добавить аккумуляторные батареи в заднюю часть под полом, а так же на задней накопительной площадке за задней пассажирской дверью. Для компенсации потерянных пассажирских мест возможна установка сидений на ящик с АКБ. На рисунке 9 выделено синим цветом предлагаемое расположение литий-титанатных АКБ суммарной ёмкостью 300 А·ч, соединённых последовательно, позволяющих троллейбусу проходить без подключения к контактной сети до 40-50 км.

 

 

Рис. 9. Предлагаемое расположение аккумуляторных батарей

 

Расчет и замер расхода электроэнергии предприятиями электротранспорта показывают, что расход электроэнергии троллейбуса ЗиУ-682 с РКСУ составляет 2,55 кВт·ч/км, троллейбуса модели ТролЗа-5275.07 «Оптима» с ТрСУ производства ООО НПФ «Арс Терм» - 1,9 кВт·ч/км. Экономия на 1 км пробега троллейбуса «Оптима» по сравнению ЗиУ-682 – 0,65 кВт·ч/км (26 %), что в ценах на тяговую электроэнергию составляет 2,07 руб./км (3,19 руб. за 1 кВт·ч на февраль 2019 года). Средний пробег троллейбуса в месяц составляет 5000 км. Таким образом, средняя экономия троллейбуса с транзисторной системой управления составляет – 10 367 руб. в месяц или 124 410 руб. в год.

Приблизительная стоимость строительства 1 км контактной сети троллейбуса составляет 7,4 млн. рублей, без учёта строительства тяговой подстанции.

Примерная стоимость капитально-восстановительного ремонта троллейбуса ЗиУ-682 с установкой ТрСУ и системы автономного хода составляет 4 млн. рублей, в то время как стоимость нового троллейбуса с системой автономного хода ТролЗа-5265.08 «Мегаполис» 13 млн. руб. Экономия составляет около 9 миллионов рублей.

Сертификат качества
	Отсутствует
Стадия освоения
	Способ (метод) проверен в лабораторных условиях
Энергоэффективность
	-
Сведения об изобретении
	-
Шифр документации
	ЗиУ-682
Инновационное предложение
	Отсутствует
Организация-разработчик
	Название: Филиал ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» в г. Миассе Адрес: 456318, Челябинская область, г. Миасс, ул. Калинина, 37 Тел. 8 (951) 812-92-12 Факс +7 (3513) 53-11-73 Электронная почта: [email protected]
Организация-консультант
	Челябинский ЦНТИ 454091, г. Челябинск, ул. Труда, 157 Телефон: (351) 263-83-22 Факс: (351) 263-40-40 Электронная почта: [email protected]
Консультант
	ФИО Осипова Наталья Ивановна, гл. специалист Тел. (351) 263-86-14 Факс (351) 263-40-40 E-MAIL [email protected]; [email protected]
Составители
	Кудряшов Т. Е., Камерлохер В.А. Разрешена публикация в БД.
Дата поступления материала
	28.03.2019

 

УДК

УДК 656(1-21):629.3  

ГРНТИ

73.43.31 Наземный городской транспорт  

Раздел науки и техники

Городской транспорт  

ОКДП 2

29.10.30.120 Троллейбусы

Отрасль

Электроэнергетика

Вид работ

Результат выполнения конструкторской или технологической разработки         

Классификация технологий (наименование критической технологии, технологического уклада, технологии двойного назначения)

Энергосбережение, 4-й технологический уклад, -