В середине 60-х годов японские
машиностроители выпустили новые вагоны с тиристорно-импульсным
регулированием и рекуперативным торможением. Кузова этих вагонов были
выполнены вначале из сплавов алюминия. В настоящее время кузова
изготовляются из нержавеющей стали, что значительно повышает их
надежность.
Подвижной состав строится для колеи 1067 мм и 1435 мм и рассчитан на
напряжение 1500 В.
Ускорение при разгоне — 0,9—1 м/с2, среднее замедление при рабочем
торможении — 1 —1,1 м/с2, при экстренном— 1,25—
1,4 м/с2, конструктивная скорость — 100 км/ч. Освещение в вагонах
люминесцентное, имеются потолочные вентиляторы, а на некоторых новых
вагонах установлены кондиционеры. Но даже при
этих условиях в вагонах душно из-за низких потолков
на станциях, большого количества пассажиров и жаркого климата. Масса
вагона с алюминиевым кузовом прицепного — 22,5—26,3 т, моторного —
33—35,8 т; при кузовах из нержавеющей стали масса прицепного вагона
около 30 т, моторного — около 40 т.
Применение алюминиевого кузова позволяет экономить до 10% электроэнергии
(за счет меньшей массы), однако шлифовка кузова требует значительных
трудовых затрат. Кузова из нержавеющей стали не требуют шлифовки, более
прочны и пожароустойчивы. Сейчас проведен ряд работ, позволивших снизить
массу кузова из нержавеющей стали до массы алюминиевого кузова.
Применены новые технические решения, повышающие прочность и жесткость
конструкции в районе дверных и оконных проемов.
Взамен одностворчатых дверей, имевшихся у старых вагонов, новые вагоны
оборудованы раздвижными двустворчатыми дверями шириной проема 1,2 м. В
аварийных ситуациях пассажиры могут выйти из вагона через кабину
машиниста и специальные двери в передней стенке кабины, которые могут
опрокидываться, превращаясь в лестничные сходы со ступеньками и
поручнями. Привод этих дверей — пневматический.
Для снижения уровня шума на стены вагона наносят слой полиуретана, а
полы покрывают шумопоглощающими ковриками толщиной 20 мм.
Над дверями вагонов расположены информационные панели, выполненные на
светодиодах. При подходе поезда к станции, на панели высвечивается
название станции, загорается стрелка, указывающая направление движения,
и начинают мигать зеленые вертикальные полосы над той дверью, через
которую следует выходить. Кроме того, пассажир получает дополнительную
информацию по громкоговорящей связи.
Тележки подвижного состава двухосные, рассчитаны для движения со
скоростями до 160 км/ч. Рамы тележек Н-образные, сварные, комплектуются
из штампованных элементов толщиной 8—10 мм. Колесные пары —
цельнокатаные диаметром 760— 850 мм.
Редуктор — неразъемный со стальным корпусом, имеет массу 400 кг. Он
подвешивается с помощью вертикального болта, крепящегося к раме и
редуктору с помощью резиновых элементов. Для спрессовки колес и шестерни
оси в ступицах делается специальная проточка и канал, закрываемый
специальной пробкой. Заземляющий элемент установлен на кольце, которое
закрыто кожухом с вмонтированным в него гнездом для медно-графитовых
щеток. Конструкция надежна, износоустойчива, поскольку не имеет
шарнирных соединений, ремонтопригодна и проста в эксплуатации.
Муфта тягового привода — жесткая, массой 40 кг, длиной 287 мм и
диаметром 265 мм. Она применяется для двигателя мот ностью до 180 кВт и
вращающим моментом 200 кг-м.
В конструкциях тележек последних лет выпуска
предусмотрено по два тормозных цилиндра на колесе, что уменьшает число
деталей передачи. Тележка имеет устройства, предотвращающие падение
деталей на путь при их изломе.
Тяговое усилие передается на кузов вагона через тормозную тягу с
резиновыми элементами или через шкворень и параллелограмм (в
конструкциях последних лет выпуска)
Наиболее распространенным типом первичного подвешивания является
шпинтонное, в сочетании с которым применяют обычные или обрезиненные
цилиндрические витые пружины.
Вторичное подвешивание выполняется с применением пневморессор
диафрагменного типа и гидравлических гасителей колебаний, расположенных
горизонтально. Тележки последних выпусков не имеют бруса центрального
подвешивания. Пневморессоры устанавливаются на седлообразные боковые
рамы.
Пневматическое оборудование подвижного состава состоит из
мотор-компрессора, систем торможения, управления дверями и управления
пневморессорами.
Один мотор-компрессор обслуживает два-три вагона. Компрессоры —
двухступенчатые с небольшим уровнем шума и производительностью 2000
л/мин. Привод компрессора осуществляется от асинхронного двигателя
мощностью 15 кВт.
Пневматические приборы сконцентрированы в одной группе под
пыленепроницаемой оболочкой. Состояние пневмооборудования контролируется
средствами технической диагностики с помощью специальных датчиков.
Внедрение тиристорно-импульсных регуляторов позволило применить
специальные тяговые двигатели с высоколежащими характеристиками полного
возбуждения, что с учетом рекуперации дает экономию электроэнергии до
25—30%.
Широкое применение нашел также тяговый двигатель с независимым
возбуждением, имеющий хорошие коммутационные характеристики. Такой
двигатель с компенсационной обмоткой имеет высокую тормозную
характеристику и возвращает в сеть до 80% генерируемой электроэнергии.
Мощность такого двигателя — 120 кВт, удельный весовой показатель — 6,6
кг/кВт, скорость выхода на автоматическую характеристику — 35 км/ч при
полном возбуждении и 70 км/ч — при ослабленном.
Для защиты силовых цепей двигателей от аварийных режимов на каждом
вагоне установлены быстродействующие выключатели, сблокированные с
линейными контакторами. При недопустимом увеличении тока выключатель
срабатывает и через 0,1 с ограничивает ток до номинального.
На всех вагонах установлена быстродействующая защита от перенапряжения в
сети. При значительном повышении напряжения включается тиристор и
переключает конденсатор фильтра
на сопротивление, которое последовательно с
тиристором подключено к резистору, шунтирующему контакты
быстродействующего выключателя. При включении тиристора защиты от
повышенного напряжения занижается уставка отключающей катушки
быстродействующего выключателя и через 10 мс выключатель сработает.
Такая система защиты установлена на вагонах с тиристорноимпульсными
регуляторами, работающими в режиме рекуперации.
В целях повышения эффективности рекуперации и уменьшения тепловыделения
согласующее сопротивление в цепи тяговых двигателей и тормозные
резисторы не устанавливаются.
Для управления вагонами, оборудованными асинхронными тяговыми
двигателями и тиристорно-импульсными преобразователями, установлены
микропроцессоры. Такое решение позволило обеспечить непрерывный контроль
состояния схемы, выявить нарушения нормальной работы и выводить
информацию о них на дисплей машиниста.
Особый интерес представляет диагностическое оборудование, созданное в
связи с началом эксплуатации вагонов с тиристорноимпульсными
регуляторами и поездной автоматикой. Оно состоит из передвижных
устройств по проверке тиристорных регуляторов, контактных схем, систем
пневматического оборудования и автоматики. Составной частью этих
устройств является печатающее устройство и микропроцессор. В депо и на
ремонтных заводах имеются специальные диагностические стойла,
оборудованные ЭВМ, пультом управления с дисплеем, блоком памяти и
печатающим устройством.
Ведущие фирмы Японии продолжают научные исследования, направленные на
более широкое внедрение асинхронных тяговых двигателей, повышение
скоростей движения и улучшение предельных очертаний подвижного состава
(габарита).
Подвижной состав Японских метрополитенов в связи с применением новейших
технических решений имеет ряд преимуществ, главными из которых являются:
повышенная пожаробезопасность; экономичность (до 30% экономии
электрооборудования); высокая надежность и ремонтопригодность;
значительный срок службы отдельных узлов и деталей без ремонта и замены
смазки; возможность эксплуатации подвижного состава на линиях с уклоном
до 60° /оо; низкий уровень эксплуатационных расходов.