Андрей Кашкаров.

Современные электромобили. Устройство, отличия, выбор для российских дорог



скачать книгу бесплатно

© Кашкаров А. П., 2017

© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2018

Вступление

Предупреждения по безопасности при производстве работ

Данная информация повысит эффективность безопасного обслуживания электромобиля и гарантирует высокое качество проведенных работ.


Внешние элементы кузова и салона

Не допускайте попадания какой-либо краски, смазки, ингибиторов коррозии или других веществ на участки поверхности вокруг болтов, гаек и других крепежных деталей. В противном случае это затруднит обеспечение правильного момента затяжки, что вызовет последующее ослабление крепления и другие проблемы.


Повреждение электронных устройств статическим электричеством

Не прикасайтесь к блокам управления, электронным коммутаторам, разъемам, печатным платам и другим подобным деталям, где возможно наличие зарядов статического электричества. Для снятия статического электричества перед проведением работ обязательно используйте кабель или прикоснитесь к заземленной металлической детали.


Особенности эксплуатации и предостережений относительно аккумуляторной батареи (АКБ)

Для предотвращения электрических повреждений блоков управления, вызванных сверхтоками, перед снятием клемм с аккумулятора убедитесь, что выключатель зажигания находится в положении OFF. При отключении аккумулятора сначала обязательно отсоедините провод массы. При снятии клеммы с аккумулятора данные, сохраненные в памяти (к примеру, в радиоприемнике или в блоке управления), стираются. В связи с этим сначала необходимо сохранить содержимое памяти соответствующих электронных блоков.


Работы по техническому обслуживанию и локализации неисправностей

Перед началом работы обязательно установите на крылья, сиденья и т. д. электромобиля защитные чехлы.

В целях обеспечения взаимной безопасности при работе с электроустановками в группе из двух или более человек периодически окликайте друг друга.

При использовании для поднятия автомобиля подъемника или домкрата, использовании жестких козел для подпорки автомобиля соблюдайте инструкции по весовым ограничениям и местам установки домкрата. Это предотвратит падение автомобиля, которое может привести к травмам и повреждениям. Перед поднятием автомобиля с особой тщательностью проверьте его балансировку. Убедитесь, что при подъеме домкратом только передней или только задней стороны автомобиля с противоположной стороны установлены стопоры колес.

Внимание, важно!

Этим знаком сейчас и на протяжении всех глав книги будут помечены рекомендации и условия, требующие особого внимания читателя.

Перед началом работ с использованием подъемника изучите руководство по его эксплуатации и следуйте приведенным там указаниям.

Не работайте и не оставляйте без присмотра автомобиль до тех пор, пока он поддерживается домкратом.

Обязательно подоприте его жесткими козлами.

При установке автомобиля на жесткие козлы обязательно подкладывайте под опоры резиновые подушки.

Эти несложные рекомендации по безопасности помогут вам при изучении данной книги и работах по устранению неисправностей автомобиля. Осваивайте и наслаждайтесь.

Автор и издательство не несут ответственности за рабочие характеристики, неисправности электромобилей, а также проблемы, явившиеся результатом использования при ремонте и наладке оборудования неоригинальных элементов и отсутствия квалификации у ремонтника.

Глава 1
Современный электротранспорт

Еще несколько лет назад книга могла бы начаться такой строкой: «На территории России электромобили не пользуются популярностью». Но ход времени не остановить, и сегодня, в 18-м году XXI века, ситуация уже стала другой. На автомобильном рынке новых автомобилей в России продаются до десяти моделей этих перспективных транспортных средств. Наиболее активно они эксплуатируются в Москве, там же создана первая полноценная сеть зарядных станций. Первая, но не единственная. В Петербурге по состоянию на июнь 2017 года насчитывалось 15 зарядных станций. Да, это немного на огромный мегаполис. Но несколько лет назад не было даже этого. Таким образом, отрасль развивается существенно.

Покупать электромобиль в развитых странах сегодня очень выгодно. К примеру, такой транспорт освобожден от ввозных пошлин и ежегодных налогов. В Европе производители активно развивают сети зарядных станций, а отказ от традиционного топлива позволяет ощутимо сэкономить. В этой главе рассмотрим все плюсы и минусы такого перспективного направления для личного транспорта, как электромобиль, именно применительно к российским реалиям.

1.1. Из истории транспорта с «электрическим сердцем»

Для реализации любого транспортного проекта нужен достаточный спрос со стороны заинтересованных лиц, пассажиров, грузовых и частных перевозчиков. Это один из важных факторов рентабельности и окупаемости. Поэтому актуальные задачи транспортной отрасли основаны на идее рентабельности. Конкуренция в среде транспортной инфраструктуры в сравнении их видов с годами только возрастает. К примеру, на сей день стоимость перевозки одной тонны груза по железной дороге выше, чем грузовым автомобилем. На протяжении всего XIX века и в Европе, и в России использовались различные виды колесного нерельсового транспорта на конной тяге. К примеру, до 1888 года в Австрии были в ходу портшезы (специальные носилки). Современники того времени были свидетелями оригинальных способов нерельсовой тяги, когда лошадь впрягалась между двумя экипажами – тянула один из них и «толкала» другой. И, как это обычно бывает, на развитие всех видов транспорта сильно влияла конкуренция.

В России же история транспорта – особая.

Первая публичная железная дорога в России соединяла Петербург с Царским Селом (сегодня г. Пушкин). Очень быстро ее продлили до Павловска. В этой связи читателю может быть интересна история возникновения популярного в России слова «вокзал». Недалеко от тупика путей в Павловске было построено здание в подражание английскому воксхоллу, что использовался для концертов, ублажения культурных запросов светской публики. От этого здания и ведет происхождение русское слово «вокзал».

К слову, первая железная дорога Петербург-Царское Село имела свою особую колею – 6 футов (1828 мм). Для остальных же дорог был обоснован и выбран единый стандарт – 5 футов (1524 мм). Единый стандарт колеи введен по инициативе строителя Николаевской дороги и в будущем первого министра путей сообщения России П. П. Мельникова, который избавил страну от многих трудностей с перешивкой колеи. Эта колея и ныне используется в Финляндии, большинстве стран СНГ, Афганистане, Монголии и ряде других стран; во всем мире ее называют русской. Железнодорожное движение в России начиналось как левостороннее. Так, в 1853 году началось движение на двухпутном участке железной дороги Петербург-Гатчина в начальной части пути Петербург-Варшава, о которой я намекнул в самом начале. Вскоре именно эта дорога стала одной из самых протяженных в мире. Левосторонним было и движение на железной дороге Москва-Рязань, построенной фон Мекком. Дорога Ленинград-Варшава оставалась левосторонней вплоть до начала Второй мировой войны, что объяснялось необходимостью удобного соединения с польскими железными дорогами. В середине XX века большинство железных дорог как в СССР, так и в мире стало правосторонним, хотя «исторический» участок Москва-Рязань и сегодня остается левосторонним.

В России и Европе принято (типично) правостороннее движение транспортных средств. А вот что касается электрифицированного сообщения…

Сегодня, когда развитая сеть железных дорог в Европе, Украине и России обеспечивается электрической тягой с помощью электровозов, многие уже позабыли о разнице в размерах колеи. Конструируя свой первый паровоз «Ракета» (в переводе на русский), изобретатель Стефенсон был озабочен обеспечением рассчитанной им тяги в топке паровоза. Отсюда и особый размер расстояния по оси между колесами вагонной тележки. В Западной Европе до сих пор существуют исключения: Испания и Португалия сохраняют самую широкую в Европе колею – 1668 мм. В XX веке эти страны таким образом пытались защититься от возможной агрессии со стороны Франции. На стандартную колею в России перешли в 1902 году. Сегодня Афганистан, Монголия, Финляндия, страны, некогда входившие в единый блок СССР, до сих пор имеют колею 1524 мм, называемую «русской».

Утверждения, будто бы следующей – после Царскосельской – железной дорогой в России была Николаевская железная дорога, соединившая Петербург и Москву с началом движения в 1851 году, – не более чем миф. На самом деле в те годы в состав Российской империи входило Царство Польское, на территории которого частично пролегала железная дорога Вена-Варшава, имевшая длину в 493 км и открытая еще раньше Николаевской, в 1845 году. Подтверждение значения этой «забытой» железной дороги увидим в изданном до революции энциклопедическом словаре Брокгауза и Эфрона. Россияне нечасто интересуются этими сведениями, а для поляков эта магистраль теперь имеет ограниченный интерес. Строго говоря, наши сведения о технических успехах в различных странах мира неравномерны. Это касается и технической истории, в частности истории железных дорог, транспорта, да и механизмов тяги.

К примеру, железные дороги как особый вид транспорта возникли менее чем 200 лет тому назад. Тем не менее они имеют богатую историю, да и предшествовавший их строительству период насыщен событиями, которые во многом определили ход развития вида популярного транспорта. Сложная техническая система основывается на стандартах, унифицированных блоках и типовых решениях. На железной дороге к регламентирующим установлениям относятся в основном выбор стороны движения: правостороннее – левостороннее, выбор ширины колеи, выбор цвета сигналов (к примеру, красный – запрещающий движение). Принятая в 1949 году концепция ООН, посвященная дорожному движению, определяет, чтобы транспорт, движущийся в одном направлении, придерживался одной и той же стороны пути. Какая это сторона и для каких транспортных средств сие утверждение предназначено, допускаются ли в пределах одного и того же государства некоторые исключения (разная сторона движения), в этой концепции умалчивается. Правила разных государств в этом отношении весьма разнообразны, а их возникновение имеет свои исторические традиции.

На рис. 1.1 представлен прототип устройства на паровозной тяге изобретателя Стефенсона.


Рис. 1.1. Паровоз Стефенсона


К примеру, в отличие от России, где пересекающиеся линии метро подходят к разным станциям, в европейских странах к одной и той же подземной платформе нередко подходят трамвайные поезда, а иногда и поезда метро, с разных направлений. Помощь пассажирам организована выразительной и доступной информацией.

Возникновение интереса к рельсовому транспорту связано с работами в горных выработках. Давным-давно использовались лежневые дороги, а затем и металлические рельсы. Впрочем, на исходе Средних веков обсуждались различные варианты развития рельсового транспорта, в том числе на основе деревянных рельсов. И это не шутки, ведь когда-то даже рельсы изготавливали из дерева, и вопрос рентабельности строительства дороги и перевозок стоял не по-детски остро. В Европе инженер Бессемер изобрел новый способ получения стали. После этого изготовление стальных рельсов, которые намного надежнее железных и чугунных, перестало быть проблемой. Стальные конструкции также сделались более надежными. В горных работах использовались железные вагонетки, поэтому к началу XIX сведения о рельсовых путях были известны инженерам, и рельсовое сообщение признавалось перспективным. В данной части весьма показателен финский пример. Хотя он может вполне считаться русским, поскольку Великое княжество Финляндское в то время входило в состав Российской империи.

Железная дорога в Финляндии появилась в середине XIX века, и история ее по-своему любопытна. Смена правления в начале века, падение цен на железо, увеличившийся товарооборот, воля к созданию транспортной инфраструктуры – все эти факторы способствовали строительству финских железных дорог. Причем почти 10 лет в середине XIX века рассматривались два варианта совершенствования транспортного сообщения: сеть каналов и железные дороги. За первый вариант выступал Йохан Вильгельм Снеллманн – видный финский государственный деятель. Строить дорогу начали сразу с двух концов – из Хельсинки и из Петербурга, причем самый первый состав прошел в 1862 году по маршруту Хельсинки-Хямеенлинна. В том же году и был основан знаменитый концерн VR Group – «Финские государственные железные дороги». Первый поезд из Санкт-Петербурга в Рийхимяки, что рядом со столицей Финляндии, проследовал в сентябре 1870 года, покрыв расстояние в 372 километра. В 1909 году наладилось железнодорожное сообщение между Гельсингфорсом и Рованиеми в Лапландии. Финские железные дороги строили финляндские инженеры, заказывая железные части мостов и подвижной состав в Англии и Германии. Любопытно, что русское правительство содействовало строительству финской железной дороги, упразднив девять полувоенных «поселенных батальонов» для погашения сбережениями от них железнодорожного займа. Тогда так назывались строительные батальоны. Общая сумма «помощи» составила 2,5 миллиона рублей. Все финны, обслуживающие пассажиров на железной дороге, знали русский язык. Таково было требования закона 1903 года. Еще сто лет назад писали, что железнодорожная сеть Великого княжества Финляндского была разветвленной. Особенно в южной и центральной части. Но только одна линия признавалась доходной: Санкт-Петербург-Гельсингфорс, или даже точнее – ее участок Петербург-Выборг. Этот маршрут был наиболее популярным.

На железных дорогах Европы можно встретить разные типы поездов. Это ICE – интерсити экспресс (самый быстрый поезд), ЕС – евросити (международный экспресс), 1C – интерсити (внутренний экспресс, самый распространённый поезд). EN – евронайт (ночной экспресс), D – дцуг (традиционный скорый поезд), Е – эйльцуг (тоже скорый – эйль = спешить – поезд, но более медленный; в английских версиях расписания он называется «полускорый»), ER – еврорегионал (международный поезд местных сообщений), SPR – спринтер, R – региональный поезд (местное сообщение), RE – региональный экспресс, RB – регионалбан (обычный местный поезд) и, наконец, S – шнельбан (поезд внутригородского и ближнего пригородного сообщения, составляющий одну транспортную систему с поездами метро, о котором сказано выше). Такого разнообразия типов поездов в России нет, и поэтому объяснить тонкости их различий непросто. Все европейские страны малы по размерам и всегда расположены в пределах одного и того же часового пояса. Поэтому поясное время (его за рубежом называют стандартным временем – zonestandardtime (ZST) – в транспортных расписаниях не указывается. Если поезд, паром или автобус пересекает границу и попадает в новый часовой пояс, то в расписании, без всяких оговорок, указывается новое время.

Поезда берлинского эс-бана заслуживают особого представления (S-bann, Schnellbann – быстрое, или скорое, сообщение), это внутригородское сообщение, незначительно выходящее за пределы административных границ городов, каковое у нас бы назвали «экспресс в аэропорт» или «скоростной трамвай». Тут используется не контактный провод, а третий рельс, как и в метро. Поезда S-bann управляются по «системе многократных единиц», то есть скомпонованы из двух мотор-вагонных секций. Типично одна такая секция состоит из четырех вагонов. Пригородное, или, как его здесь называют, «региональное», сообщение уместно сравнивать с S-bann по сути, однако оно имеет и существенные различия: подвижной состав представляет собой четыре вагона второго класса (комфортабельные сидячие места), локомотив – электровоз. В Финляндии для пассажирских междугородных перевозок до сих пор используют мотор-вагонные секции, состоящие из трех вагонов, а на неэлектрифицированных участках железных дорог используется дизельная тяга. Здесь распространены двухэтажные электропоезда Intersity, которые вмещают большое количество пассажиров при относительно небольшой длине самого состава (до 6 вагонов). И конечно же, не станем забывать о комфортабельном экспрессе «Аллегро», уже много лет курсирующем между Санкт-Петербургом и Хельсинки. В Финляндии по всей стране составы идут по однопутной железной дороге с регулируемым реверсивным движением, что для относительно небольшой (по площади и количеству населения сопоставима с Ленинградской областью) страны вполне удобно. Из того, что мне удалось проверить личным опытом в 2016 году, явствует, что электрифицированные железные дороги Швеции, Финляндии, Германии и Австрии интересны пассажиру своей гибкой тарифной системой и скоростным сообщением. Но первой страной в Европе, которая практически решила проблему скоростных пассажирских перевозок, была Италия. Еще в 1940 году тут был создан и запущен в серию грузовой электровоз-локомотив Е-636, который эксплуатировался до 1962 года. Его вес составлял 101 тонну, а длина – чуть больше 18 метров. Сегодня и здесь можно встретить такие поезда, как ES (Eurostar), ЕС-Eurocity, IC–Intecity. Различные варианты местных и пригородных сообщений – это EXPR – Expresso, IR – Interregionale, REG – Regionale, DIR – Direttgo; все эти поезда на электрической тяге имеют 5–7 вагонов, они курсируют и в Швейцарии.

Метросообщение – особая песня в любой стране мира. И практически везде создание метро предварял наземный вид железнодорожного транспорта – трамвай. Рассматривая варианты электрифицированных поездов, начнем с трамваев и небольших поездов для обеспечения внутригородских и пригородных сообщений. И будем иметь в виду, что речь пойдет о типичных составах, а не частных отклонениях и исключениях из правил. Первый в СССР трехдверный трамвайный поезд назывался ЛМ-33, он был создан и запущен в серию в 1933 году в Ленинграде, впрочем, и он являлся прототипом американского трамвая, поскольку в ЛМ-33 (это не скрывалось) была взята за основу конструкция одного из американских вагонов; такие железнодорожные составы тут же получили название «американка». В создании электрифицированных трамвайных линий в Италии принимал участие лично Т. Эдисон еще в конце XIX века. Да и в XXI веке, к примеру, в Милане скоростные трамваи состоят из трех-шести вагонов, поэтому такие составы обоснованно считают здесь «поездами легкого метро». Это определение особенно подходит тогда, когда трамвайные линии выходят за административную городскую черту и углубляются в городские предместья, города-спутники. В отличие от метро, трамвай, конечно же, получает питание от контактного провода, напряжение в сети составляет 600–660 В (в России 550 В). Особенности трамвайного движения в Италии могут заинтересовать читателя, по случаю выезжающего в Европу. Дело в том, что кроме двухрельсовой системы организации пассажирских перевозок здесь есть не только монорельсовая, имеющая свои особенности, но и совершенно уникальная система «зубчатого рельса». Ее начали использовать еще в 1902 году, причем сразу в нескольких местах, отличающихся выраженными подъемами и спусками. Без зубчатого рельса было просто невозможно обойтись, поскольку ландшафт местности предполагает подъем и спуски с крутыми наклонами и в гористой местности. Зубчатые соединения и особые рельсы помогают трамваю подниматься на высоту до 600 метров. К примеру, в г. Триест обычные трамваи перед крутым подъемом на «загородной» дистанции пути прицепляют к специальному локомотиву на электрической тяге, который механически соединен с зубчатым рельсом (см. рис. 1.2).

А в России при подъеме трамвайного состава и поездов до сих пор применяют песочек, посыпаемый в автоматическом режиме перед колесной парой на рельс. Управление посыпкой осуществляется из кабины трамвайного водителя. Это иногда помогает. Да и практически не было альтернативы электрической тяге, поскольку на большой высоте так или иначе воздух «разряжен», ощущается недостаток кислорода, поэтому дизельные двигатели внутреннего сгорания хотя и могут работать, но с дополнительными установками принудительного нагнетания воздуха. В этой связи электрический двигатель невысокой мощности до 120 кВт практически незаменим.


Рис. 1.2. Электрическая тяга с зубчатым рельсом


В Сиднее (Австралия) распространен специальный транспорт на «легких рельсах», его название Variotram, и его относят также к легкому метро. В вагонах такого трамвая установлены 4 мотора по 75 кВт каждый, что обеспечивает составу из трех-четырех вагонов максимальную скорость 80 км/ч. Здесь также распространен такой вид транспорта, как автобус, двигающийся по специальному полотну (с двух сторон ограничение высокими поребриками), он называется трамбу. Отсюда сам автобус или автобусное сообщение назвали трамбусом.

Апробировано несколько перспективных типов пассажирских внутригородских и региональных перевозок. Особенный интерес вызывают промежуточные «комбинации» между метро и трамваями, а также комбинации рельсовых и безрельсовых перевозок в одном виде транспорта. Особенностью инновационных решений в области таких перевозок являлись однотипные салоны, установленные на разных ходовых частях (тележках, колесных парах, моторной группе, тормозных системах, рельсовых путях и т. д.). Такие термины, как легкое метро, метротрам, скоростной трамвай и частично транслор, отчасти известны. Термины преметро, трамбус, рельсобус и даже колеснибус, трамвай, троллейбус и эсбанн могут быть получены прямым переводом с иностранных языков. Все эти действующие решения и инновации немыслимы без электрической тяги. Перспективы развития электрифицированного транспорта в городах огромны, и в этой связи уместно посматривать в сторону Европы, где достигнуты явные успехи в разработке альтернативных видов электрифицированного транспорта и межвидовых комбинаций.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2

Поделиться ссылкой на выделенное