Индивидуальные инверторные модули позволяют снять ограничения по разнице диаметров колес, так как частотные характеристики для каждой колесной пары будут разными. Применение асинхронных тяговых двигателей с низким электрическим скольжением (в пределах 0,5 %) улучшает мощностные характеристики и повышает топливную экономичность тепловоза. Индивидуальное регулирование способствует также повышению надежности локомотива. Выход из строя одного инверторного модуля или тягового двигателя приводит к уменьшению мощности тепловоза на 1/6, но в большинстве случаев рабочие характеристики при этом не ухудшаются, так как микропроцессорная система управления автоматически переводит его в режим работы на пяти исправных тяговых двигателях. При групповом регулировании подобная неисправность уменьшает мощность тепловоза в 2 раза.
В системе управления основными агрегатами тепловоза использованы несколько основных 32-разрядных и вспомогательных 16-разрядных микропроцессоров. Общая емкость памяти системы превышает 600 Мбайт. Компоненты системы соединены волоконно-оптическими кабелями, устраняющими электромагнитные помехи и шумовые сигналы.
Первые шестиосные тепловозы SD90MAC мощностью 6400 л. с., появившиеся на железных дорогах США в марте 1997 г., стали результатом работ, которые EMD GM вело с 1994 г. Главной целью было создание локомотива, способного заменить два наиболее распространенных тепловоза SD40-2 мощностью 3000 л. с. с очень надежным двухтактным дизелем, более 4700 ед. которых эксплуатируются в течение 25 лет.
Основным отличием нового тепловоза стал впервые примененный EMD GM четырехтактный дизель V265Y с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха. К работам над четырехтактным дизелем компания приступила в 1984 г., когда были изготовлены два опытных 16-цилиндровых двигателя мощностью 4500 л. с. Однако в результате их испытаний пришли к выводу, что довести их мощность до 6000 л. с. и улучшить характеристики нельзя. Кроме того, было необходимо учесть ужесточившиеся экологические требования и повысить надежность. Поэтому понадобился принципиально новый дизель.
Все конструктивные элементы нового дизеля рассчитывались по современной методике с применением компьютерного моделирования, проверялись на усталостную прочность и износостойкость. Два опытных дизеля прошли стендовые испытания, показавшие, что основные цели разработок достигнуты. За этим последовало трехмерное моделирование установки дизеля на тепловозе и рассмотрение вариантов компоновки оборудования. Лишь потом были построены восемь опытных тепловозов с новыми дизелями, которые направили в Центр транспортных технологий (ТТС) для испытаний, после чего некоторые из них передали в регулярную эксплуатацию.
Новый 16-цилиндровый V-образный дизель имеет частоту вращения 1000 об/мин, диаметр цилиндров 265 мм, ход поршня 300 мм и среднее эффективное давление 21,3 бар. Некоторые детали этого дизеля существенно отличаются от прежних конструкций. Картер изготовлен из чугуна повышенной пластичности, что увеличило его жесткость, вибростойкость и срок службы, и выполнен заедино с водяным коллектором и кронштейнами крепления турбонагнетателей. Стальной кованый коленчатый вал имеет уширенные коренные и шатунные шейки. На каждой шатунной шейке находятся два шатунных подшипника с увеличенной опорной поверхностью. Кулачковый вал, собранный из четырех секций, расположен по центральной продольной оси дизеля.
Составные поршни имеют патентованную стальную головку Thermoflo, улучшающую условия сгорания и уменьшающую расход топлива. Цилиндропоршневая группа каждого цилиндра выполнена с возможностью установки и демонтажа как единое целое, что было характерной особенностью двухтактных дизелей моделей 645 и 710. Применена электронная система управления впрыском.
Новый дизель оборудован двумя турбонагнетателями - по одному на каждый ряд цилиндров. Переход на четырехтактный двигатель позволил отказаться от привода турбонагнетателя на низких позициях контроллера от коленчатого вала через редуктор. Теперь энергии выхлопных газов достаточно для работы турбонагнетателей на любом режиме дизеля.
Система охлаждения дизеля заполнена пропиленгликолем, что позволяет надолго останавливать двигатель при низкой температуре окружающего воздуха. Кроме того, при последующем запуске расходуется меньше топлива.
Тепловоз опирается на две трехосные тележки, основной особенностью которых является способность колесных пар занимать радиальное положение при проследовании кривых. Это позволяет локомотивам с трехосными тележками беспрепятственно обращаться на линиях, где прежде могли работать только локомотивы с двухосными тележками.
Испытания тепловоза в ТТС показали, что созданная в сотрудничестве с немецкой компанией Siemens компьютеризированная система управления оказалась эффективной. Сила тяги при трогании доведена до 900 кН. Один тепловоз SD90MAC на площадке вел поезд массой 11 400 т со скоростью 65 км/ч, для чего ранее нужны были четыре тепловоза SD40-2.
Тепловозы SD90MAC и SD70MAC (аналогичный, но меньшей мощности) имеют электрическую передачу переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями, также разработанную с участием Siemens. Первоначально такая электрическая передача была реализована с групповым регулированием тяговых двигателей, но потом перешли к индивидуальному, убедившись в его неоспоримых преимуществах.
Наряду с GE, EMD GM и MWM мощные и надежные тепловозные дизели может выпускать британская компания Ruston, имеющая в этой области более чем 50-летний опыт. Примером служит четырехтактный дизель RK270, имеющий диаметр цилиндра 270 мм и ход поршня 305 мм. Этот дизель при частоте вращения 900 об/мин развивает цилиндровую мощность 361 л. с., но при повышении частоты вращения до 1000 об/мин его мощность в 16-цилиндровом исполнении будет равна 7870 л. с.
Масса мощных шестиосных тепловозов достигает 192 - 195 т, осевая нагрузка превышает 30 т. Их можно эксплуатировать только на линиях с соответствующим верхним строением пути. Однако такой путь имеют далеко не все железные дороги, и эта ситуация сохранится в XXI в. Следовательно, для железных дорог многих стран нужны локомотивы с меньшей осевой нагрузкой.
В начале 90-х годов европейская компания Adtranz и американская GE решили совместно создать семейство универсальных тепловозов нового поколения на основе последних достижений науки и техники с тем, чтобы путем непринципиальных модификаций можно было получить локомотив, приспособленный к различным условиям эксплуатации: в грузовом и пассажирском движении, на дорогах разной колеи, при различном состоянии пути.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.