Ogrzewanie nawiewne i klimatyzacja nowoczesnych wagonów pasa erskich (1)

Transkrypt

1 Franciszek Krawczyk Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa Ogrzewanie nawiewne i klimatyzacja nowoczesnych wagonów pasa erskich (1) Nowoczesne wagony pasa erskie, oprócz zapewnienia bezpieczeñstwa podró owania przy du ych prêdkoœciach jazdy, musz¹ stwarzaæ podró nym wy sze ni dotychczas warunki komfortu, który zale y od ca- ³ego szeregu wewnêtrznych i zewnêtrznych czynników oddzia³uj¹cych na organizm cz³owieka, nazywanym komfortem globalnym. Jednym ze sk³adników komfortu globalnego jest komfort œrodowiska zewnêtrznego, który tworz¹: komfort cieplny, komfort atmosferyczny, komfort wibroakustyczny, komfort oœwietlenia, komfort po³o enia (m.in. pozycji, ergonomicznoœci fotela, wystroju wnêtrza itp). Komfort cieplny i atmosferyczny stanowi¹ tak zwany komfort klimatyczny. Nawet pobie na analiza sk³adników komfortu pozwala na stwierdzenie, e na obecnym etapie rozwoju techniki, komfort klimatyczny jest tworzony g³ównie dziêki ró nego rodzaju nowoczesnym urz¹dzeniom elektrycznym i elektronicznym. Komfort klimatyczny Rozwój systemów elektrycznego ogrzewania wagonów pasa erskich, stanowi¹cych sk³adnik komfortu klimatycznego, rozpocz¹³ siê od ogrzewania konwekcyjnego, w którym elektryczne grzejniki przep³ywowe s¹ instalowane w poszczególnych pomieszczeniach wagonu (przedzia³y pasa erskie, korytarz, przedsionki oraz pomieszczenia WC), które wyposa ono pocz¹tkowo w sterowan¹ rêcznie, a nastêpnie w indywidualn¹ regulacjê temperatury w przedzia³ach pasa- erskich za pomoc¹ termostatów rtêciowych, bardzo niedok³adnych o du ej bezw³adnoœci cieplnej i dodatkowo zawodnych. W koñcu lat 70. krajowy przemys³ taboru kolejowego opracowa³, wzoruj¹c siê na rozwi¹zaniach zachodnich, system elektrycznego ogrzewania nawiewnego wagonów pasa- erskich z centraln¹ elektryczn¹ nagrzewnic¹ powietrza rozprowadzanego do przedzia³ów i poœrednio do korytarza kana³ami prowadzonymi pod pud³em wagonu. Pomieszczenia WC i przedsionki przy tym systemie pozosta³y nadal ogrzewane konwekcyjnie. Do regulacji pracy uk³adu nawiewnego ogrzewania wagonu s³u y centralny regulator oraz termostaty, zainstalowane indywidualnie w ka dym przedziale pasa- erskim. Centralny regulator ogrzewania nawiewnego jest urz¹dzeniem elektronicznym i steruje prac¹ wentylatora, wymuszaj¹cego nawiew powietrza, elektrycznej nagrzewnicy powietrza, powoduj¹c za³¹czenie i wy³¹czenie jednej lub obydwu sekcji oraz wp³ywa na pozycjê przepustnicy g³ównej, która reguluje iloœæ œwie ego powietrza doprowadzanego z zewn¹trz wagonu oraz tzw. powietrza recyrkulacyjnego lub inaczej nazwanego obiegowym, pobieranego z wnêtrza wagonu. Zale y to od zewnêtrznej temperatury powietrza oraz temperatur powietrza w wybranych przedzia³ach pasa erskich. Elektroniczny termostat przedzia³owy steruje prac¹ przepustnicy przedzia³owej, która reguluje iloœæ ciep³ego i zimnego powietrza doprowadzanego do przedzia³u w zale - noœci od nastawienia na termostacie wymaganej przez podró nych temperatury. Wspó³czesne wagony pasa erskie, dostosowane do prêdkoœci 200 km/h, typu Z1, zgodnie z Polsk¹ Norm¹ PN- K wyd. z grudnia 1994 oraz z wymaganiami Karty UIC 553, musz¹ byæ wyposa one w urz¹dzenia klimatyzacyjne, zaœ w wagonach dostosowanych do prêdkoœci 160 km/h, tj. typu Z2, wymagane jest ogrzewanie nawiewne, a klimatyzacja jest tylko zalecana. Nowoczesne urz¹dzenia klimatyzacyjne w wagonach pasa erskich zapewniaj¹ utrzymywanie temperatury powietrza, jego wilgotnoœci i czystoœci wed³ug wymagañ, wynikaj¹cych ze wspomnianych norm, niezale - nie od warunków zewnêtrznych, tj. bez wzglêdu na porê roku. W celu zapewnienia dobrego samopoczucia cz³owieka wymagane jest, aby temperatura powietrza w pomieszczeniu na tyle przewy sza³a 20 C, na ile œrednia temperatura œcian i pod³ogi jest poni ej tej wartoœci. Jednak e w stosunkowo niedu ych pomieszczeniach pasa erskich wagonu, przy znacznej powierzchni okien, temperatura ta powinna byæ wy sza ni w budynkach. Ustalono, e temperatura wewn¹trz pomieszczeñ pasa- erskich wagonów powinna wynosiæ t i = +22 C przy ustawieniu urz¹dzenia reguluj¹cego w pozycji œrodkowej. W wagonach z instalacj¹ klimatyzacyjn¹ wartoœæ ta obowi¹zuje dla zewnêtrznych temperatur t e w zakresie od 20 C do +19 C. W przypadku temperatur zewnêtrznych t e > 19 C temperatura wewn¹trz pomieszczenia pasa erskiego, przy œrodkowym ustawieniu pokrêt³a urz¹dzenia regulacyjnego (termostatu), powinna zmieniaæ siê wed³ug wzoru: t i = ,25(t e 19) [ C] Powy sz¹ zale noœæ przedstawiono w formie wykresu na rysunku 1. W warunkach polskich, w których zakres temperatur otoczenia zawiera siê w granicach od 30 C do +40 C, wspo- 45 7/98 strona 45

2 46 Rys. 1. Zale noœæ temperatury w pomieszczeniach pasa erskich t i od temperatury zewnêtrznej t e mniana norma PN-K wymaga, aby w zakresie temperatur zewnêtrznych od 30 C do 20 C temperatura powietrza przedzia³ów pasa erskich by³a nie ni sza ni +20 C. W miejscach przebywania ludzi prêdkoœæ ruchu powietrza przy t i = 22 C nie powinna przekraczaæ 25 cm/s, gdy w przeciwnym przypadku bêdzie to przeci¹g, czyli odczuwalny strumieñ powietrza. Ze zmian¹ temperatury, dopuszczalnej z punktu widzenia fizjologicznego, prêdkoœci ruchu powietrza zmieniaj¹ siê wed³ug krzywej przedstawionej na rysunku 2. Prêdkoœci przep³ywu powietrza, zw³aszcza przy wy szych temperaturach, powinny byæ nie mniejsze od podanych wartoœci, aby cia³o ludzkie mog³o w dostatecznym stopniu oddawaæ ciep³o. Przyjmuje siê, e œrednio cz³owiek w stanie spoczynku w zakresie temperatur otoczenia od +18 do +30 C emituje moc w granicach 116 W. W procesie sch³adzania temperatury pomieszczeñ, w celu unikniêcia obszarów statycznych, tzn. obszarów bez ruchu powietrza, minimalna prêdkoœæ przep³ywu powietrza w pomieszczeniu nie mo e byæ mniejsza ni 0,07 m/s. Problem wentylacji w wagonach pasa erskich polega na tym, a eby w stosunkowo niewielkie pomieszczenie (szczególnie w wagonach przedzia³owych) dostarczyæ wystarczaj¹c¹ i okreœlon¹ przepisami objêtoœæ œwie ego powietrza, nie dopuszczaj¹c przy tym do przeci¹gów. Przy wymaganych temperaturach pomieszczeñ, dopuszczalny zakres wilgotnoœci powietrza zawiera siê w granicach od 35% do 65%. W okresie zimowym w wagonie pasa erskim przewa a powietrze suche, zaœ w letnim wilgotne. Przy podwy szonej wzglêdnej wilgotnoœci powietrza temperatura pomieszczeñ powinna byæ trochê zmniejszona, zaœ przy obni onej podwy szona. Temperatura powietrza w pomieszczeniu, wynosz¹ca +27 C przy wzglêdnej wilgotnoœci 35% nie wywo³uje u cz³owieka nieprzyjemnych odczuæ. Jest to uwzglêdniane przy projektowaniu wagonowych urz¹dzeñ ch³odniczych, pozwalaj¹c na ch³odzenie powietrza zewnêtrznego w mniejszym stopniu, co pozwala oszczêdzaæ energiê i dobieraæ urz¹dzenie o mniejszej mocy. Zmiany dopuszczalnej wzglêdnej wilgotnoœci powietrza pomieszczeñ pasa erskich w wagonie ϕ [%] w zale noœci od ich wewnêtrznej temperatury t i [ C] przedstawiono na rysunku 3. Jak ju wspomniano, wymagania komfortu zawieraj¹ tak- e ¹danie odpowiedniej czystoœci powietrza. Oznacza to, e zarówno powietrze œwie e, jak i recyrkulacyjne, powinno byæ filtrowane i nie zawieraæ wiêcej py³u ni 0,5 mg/m 3 powietrza. Szerokie zastosowanie uk³adów klimatyzacyjnych w nowoczesnych wagonach pasa erskich sta³o siê mo liwe tylko dziêki olbrzymiemu rozwojowi energoelektroniki, w tym mo liwoœciom budowy przekszta³tników wysokiego napiêcia (falowników i prostowników sterowanych) o znacznych mocach. W wagonach pasa erskich, wyposa onych w urz¹dzenia klimatyzacyjne, przetwornice statyczne maj¹ moc rzêdu kw, przy czym ich gabaryty jak zreszt¹ i gabaryty samych urz¹dzeñ klimatyzacyjnych musz¹ byæ ograniczone mo - liwoœci¹ ich montowania pod pud³em wagonu, gdy w przeciwnym przypadku odbywa³oby siê to kosztem pomieszczeñ pasa erskich wagonu. Uk³adem klimatyzacyjnym œciœle wspó³pracuj¹cym z odpowiednio dostosowan¹ przetwornic¹ statyczn¹ steruje mikroprocesor, który otrzymuje niezbêdne informacje od czujników umieszczonych zarówno wewn¹trz, jak i na zewn¹trz wagonu. Stanowi on tak e podstawowy element diagnostyki technicznej uk³adu klimatyzacyjnego i przetwornicy statycznej. Podobnie jak przy ogrzewaniu nawiewnym, tak i przy klimatyzacji, pasa er ma mo liwoœæ regulacji temperatury w przedziale w zale noœci od swoich potrzeb za pomoc¹ termostatu z pokrêt³em regulacyjnym, umieszczanym z regu³y nad drzwiami. Rys. 2. Wykres dopuszczalnej dla cz³owieka z punktu widzenia fizjologii prêdkoœci powietrza V p w zale noœci od temperatury w pomieszczeniu pasa erskim t i Rys. 3. Dopuszczalna wzglêdna wilgotnoœæ powietrza w pomieszczeniach pasa erskich ϕ w zale noœci od temperatury tych pomieszczeñ t i Budowa urz¹dzeñ ogrzewania i klimatyzacji Stosowane w wagonach pasa erskich uk³ady elektrycznego ogrzewania nawiewnego, jak równie uk³ady klimatyzacyjne, z punktu widzenia sposobu rozprowadzania powietrza do pomieszczeñ pasa erskich dziel¹ siê na dwa podstawowe rodzaje: system jednokana³owy, system dwukana³owy. 7/98 strona 46

3 47 Rys. 4 Cyrkulacja klimatyzowanego powietrza w pomieszczeniach pasa erskich wagonu przy systemie nadmuchu pod oknami Rys. 5. System nadmuchu klimatyzowanego powietrza z kana³u sufitowego poci¹gu ICE (Niemcy) Obecnie coraz szersze zastosowanie znajduje zmodyfikowana wersja systemu jednokana³owego. Modyfikacja ta polega na umieszczeniu w ci¹gu powietrza nadmuchiwanego do pomieszczenia pasa erskiego niewielkiej mocy ogrzewacza przewiewowego, którego za³¹czeniem i wy³¹czeniem steruje termostat przedzia³owy w zale noœci od wartoœci temperatury nastawionej na nim przez pasa era. Najistotniejszym problemem, wspólnym dla wszystkich producentów systemów klimatyzacyjnych, jest jak najbardziej efektywne i bezszumowe doprowadzenie powietrza do pomieszczeñ pasa erskich. Wiele europejskich zarz¹dów kolejowych wybra³o system nadmuchu pod oknami. Przy tym systemie cyrkulacja powietrza w pomieszczeniu pasa erskim zarówno dla wagonu przedzia³owego, jak i bezprzedzia³owego przebiega jak na rysunku 4 a i b. Istniej¹ równie pogl¹dy, e nadmuch powietrza z sufitu jest korzystniejszy. W niemieckich superszybkich poci¹gach ICE zastosowano, po przeprowadzeniu rozlicznych badañ, system nadmuchu klimatyzowanego powietrza do pomieszczeñ pasa erskich poprzez perforowany kana³ sufitowy (rys. 5). W wagonach PKP produkcji polskiej (HCP) z ogrzewaniem nawiewnym oraz z urz¹dzeniami klimatyzacyjnymi w³oskiej firmy SAB WABCO (typu Z1 i Z2), a tak e w wagonach typu Z1 produkcji niemieckiej firmy Adtranz, zastosowano podokienny system nadmuchu powietrza. Natomiast w wagonach z ogrzewaniem nawiewnym, importowanych z by³ej NRD, zastosowany jest nadmuch ogrzanego powietrza z komory mieszania znajduj¹cej siê pod siedzeniami. Zasady dzia³ania wymienionych systemów klimatyzacji przedstawiono na rysunku 6. W systemie jednokana³owym (rys. 6a) powietrze z zewn¹trz wagonu, poprzez siatkê zasysania powietrza umieszczon¹ poœrodku bocznej œciany wagonu od strony korytarza i filtr powietrza, wci¹gane jest do parownika agregatu ch³odniczego, a dalej, za pomoc¹ wentylatora wyci¹gowego, do elektrycznej nagrzewnicy powietrza. Wentylator ten wdmuchuje ogrzane lub sch³odzone powietrze do kana³u i poprzez wyloty 1 nawiewa je do klimatyzowanych pomieszczeñ pasa erskich. System ten stosowany jest obecnie wy³¹cznie w wagonach bezprzedzia³owych z przejœciem poœrodku miêdzy fotelami. Jednokana³owy system klimatyzacyjny z dodatkowymi ogrzewaczami, usytuowanymi w ci¹gu powietrza przy wlocie do pomieszczenia pasa erskiego (rys. 6b), ró ni siê od opisanego zwyk³ego systemu jednokana³owego jedynie umieszczeniem w tzw. komorze mieszania przed wylotem powietrza do przedzia³u 1 dodatkowego ogrzewacza 2, który dogrzewa wstêpnie ogrzane w nagrzewnicy powietrze. Zalet¹ tego systemu jest unikniêcie czêœci strat ciep³a w kana³ach rozprowadzaj¹cych i mo liwoœæ bardziej dok³adnej indywidualnej regulacji temperatury w poszczególnych przedzia³ach, zgodnie z yczeniami pasa erów. System ten jest powszechnie stosowany w wagonach przedzia³owych wielu kolei europejskich oraz w nowszych typach wagonów bezprzedzia³owych kolei niemieckich. Takie rozwi¹zanie zosta³o równie zastosowane we wspomnianych ju wagonach Z2 produkcji HCP (typu 145 A i 144 A) oraz w wagonach przystosowanych do prêdkoœci 200 km/h typu Z1, dostarczonych dla PKP przez firmê ABB (obecnie Adtranz). Dwukana³owy system klimatyzacyjny (rys. 6c) ró ni siê od opisanych systemów jednokana³owych ju miejscem usytuowania wentylatora. Znajduje siê on bezpoœrednio za filtrem powietrza, a przed umieszczonymi równolegle parownikiem agregatu ch³odniczego i elektryczn¹ nagrzewnic¹, od których odchodz¹ dwa ró ne kana³y: kana³ powietrza gor¹cego i kana³ powietrza zimnego, doprowadzaj¹ce je do komory mieszania, znajduj¹cej siê przed wylotem powietrza do przedzia³ów pasa erskich. Na rysunku 6c przedstawiono trzy podstawowe pozycje przepustnic przedzia³owych w komorach mieszania powietrza: pozycja grzanie 1, pozycja regulacja 2 oraz pozycja ch³odzenie 3. Przedstawiony system by³ zastosowany przez firmy BBC oraz A. Friedman w pocz¹tku lat siedemdziesi¹tych w wagonach przedzia³owych miêdzynarodowych poci¹gów Eurofima. System ten funkcjonuje tak e w eksploatowanych na kolejach w³oskich wagonach przedzia³owych z klimatyzacj¹ wed³ug rozwi¹zañ firmy WABCO Westinghouse (Turyn). Wagony pasa erskie produkcji HCP typu 139 A i 136 A, jak 7/98 strona 47

4 48 Rys. 6. Klimatyzacyjne systemy rozprowadzenia powietrza do pomieszczeñ wagonu 7/98 strona 48

5 49 i wagony XB i Z2 produkcji b. NRD, maj¹ w³aœnie dwukana- ³owy system ogrzewania nawiewnego. Uk³ady zasilania wagonów pasa erskich w energiê elektryczn¹ Uk³ady zasilania w energiê elektryczn¹ w znacznym stopniu zale ¹ od rodzaju i mocy odbiorników zainstalowanych w wagonach pasa erskich. Coraz wy sze wymagania stawiane wagonom pasa erskim w zakresie np. zwiêkszenia maksymalnych prêdkoœci jazdy przy zachowaniu pe³nego bezpieczeñstwa, wzrostu komfortu podró owania przez zastosowanie nowoczesnych systemów ogrzewania nawiewnego, wentylacji, klimatyzacji i oœwietlenia, zwiêkszenia niezawodnoœci pracy urz¹dzeñ itp. maj¹ wp³yw na uk³ady instalacyjne, jak równie na same urz¹dzenia elektryczne, szczególnie na ich moce znamionowe i warunki pracy. W rozwi¹zaniach uk³adów zasilania w energiê elektryczn¹ wagonów pasa erskich starej generacji (rys. 7a), jedynie ogrzewanie elektryczne (grzejniki przy ogrzewaniu konwekcyjnym lub elektryczne nagrzewnice powietrza przy ogrzewaniu nawiewnym), tj. odbiorniki energii elektrycznej du ej mocy zasilane s¹ wysokim napiêciem z przewodu g³ównego WN wagonu poprzez urz¹dzenie wybiorczo-prze³aczaj¹ce, które po zidentyfikowaniu wielkoœci napiêcia wystêpuj¹cego w przewodzie g³ównym WN dostosowuj¹ uk³ad po³¹czeñ elementów grzejnych w urz¹dzeniu grzewczym do tego napiêcia. Moc grzejna przy tych systemach ogrzewania wynosi od ok. 25 kw przy ogrzewaniu konwekcyjnym, do ok. 45 kw przy ogrzewaniu nawiewnym. Pozosta³e odbiorniki energii elektrycznej tych wagonów, takie jak oœwietlenie, uk³ady sterowania, nag³oœniaj¹ce i inne zasilane s¹ z sieci pok³adowej 24 V pr¹du sta³ego. Šród³em zasilania tej sieci w energiê elektryczn¹ jest pr¹dnica z napêdem od osi zestawu ko³owego wagonu, pracuj¹ca buforowo z wagonow¹ bateri¹ akumulatorów. Moce pr¹dnic s¹ tak dobierane, aby w czasie jazdy nie tylko pokrywa³y zapotrzebowanie energii zainstalowanych w wagonie odbiorników, lecz tak e do³adowywa³y bateriê akumulatorów, wyczerpywan¹ podczas postoju poci¹gu. Moce stosowanych w wagonach pr¹dnic zawieraj¹ siê w granicach 3 4,5 kw (dla pr¹dnic pr¹du sta³ego w wagonach z ogrzewaniem konwekcyjnym) oraz ok. 6,5 kw (dla pr¹dnic pr¹du przemiennego z uk³adem prostownikowym) w wagonach z ogrzewaniem nawiewnym. W wagonach PKP instalowane s¹ kwasowe baterie akumulatorów typu pancernego, w wiêkszoœci o pojemnoœci 500 Ah. W celu ochrony akumulatorów przed nadmiernym roz³adowaniem, czêœæ odbiorników, jak np. podgrzewacze wody u ytkowej, zasilane s¹ tylko w czasie jazdy wagonu z prêdkoœci¹ zapewniaj¹c¹ pracê pr¹dnicy z jej moc¹ znamionow¹. Uk³ady zasilania wagonu w energiê elektryczn¹ z u yciem pr¹dnic z napêdem od osi zestawu ko³owego maj¹ nastêpuj¹ce istotne wady: ograniczenie mocy pr¹dnic do rzêdu kilku, a w wyj¹tkowych przypadkach kilkunastu kw, wytwarzanie energii elektrycznej tylko w czasie jazdy wagonu i to z prêdkoœci¹ powy ej prêdkoœci wzbudzenia siê pr¹dnicy, zwiêkszenie masy nie usprê ynowanej, stosunkowo du e zwiêkszenie masy wózka, szczególnie przy pr¹dnicach pr¹du sta³ego, ograniczenie maksymalnej prêdkoœci wagonu, du a zawodnoœæ uk³adu przek³adnia pr¹dnica. W pewnych przypadkach zwiêkszonego zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ niskiego napiêcia 24 V pr¹du sta³ego (np. w wagonach sypialnych, restauracyjnych i innych) stosowano dwie pr¹dnice, napêdzane od osi zestawów ko- ³owych obydwu wózków wagonu, a nawet dwie niezale ne baterie, co w znacznym stopniu komplikowa³o uk³ad elektryczny wagonu oraz stwarza³o problemy z utrzymaniem. Zastosowanie uk³adów zasilania centralnego z przewodu g³ównego WN (rys. 7 b, c i d) umo liwi³o odejœcie od rozwi¹zañ z pr¹dnicami. Wymaga³o to jednak e rozwi¹zania problemu przetwarzania napiêæ wystêpuj¹cych w przewodzie g³ównym WN wagonu na napiêcia dostosowane do zasilania poszczególnych grup elektrycznych urz¹dzeñ wagonowych. Nast¹pi³o to dziêki rozwojowi energoelektroniki, któr¹ wykorzystano do budowy przetwornic statycznych. Stworzy³o to mo liwoœæ wykorzystania do napêdów urz¹dzeñ pomocniczych w wagonach z klimatyzacj¹ bezkomutatorowych trójfazowych silników asynchronicznych lub synchronicznych o bardzo dobrych w³aœciwoœciach regulacyjnymi. W stosunku do maszyn elektrycznych pr¹du sta³ego, silniki trójfazowe pr¹du przemiennego maj¹ wiele zalet, z których najistotniejszymi s¹: wiêksza niezawodnoœæ i trwa³oœæ ze wzglêdu na prostotê konstrukcji, mniejsza masa i wymiary przy analogicznej mocy, mniejsze koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, wyeliminowanie ruchomych czêœci przewodz¹cych pr¹d i zjawiska komutacji w przypadku silników indukcyjnych klatkowych. Uk³ady centralnego zasilania wagonów pasa erskich w energiê elektryczn¹ z przetwornicami statycznymi cechuje: du a niezawodnoœæ pracy, mniejsze straty energii zwi¹zane z jej przekszta³ceniem, lepsze warunki pracy wagonowej baterii akumulatorów, Rys. 7a. Schemat blokowy uk³adu zasilania w energiê elektryczn¹ wagonów z ogrzewaniem wielonapiêciowym nawiewnym lub konwekcyjnym * Prostownik stosowany jest jedynie przy pr¹dnicy pr¹du przemiennego 7/98 strona 49

6 50 wiêksze mo liwoœci zastosowania nowoczesnych metod diagnostycznych, znaczne moce, wystarczaj¹ce do zasilania wszystkich urz¹dzeñ elektrycznych wagonu. Rys. 7b. Schemat blokowy uk³adu centralnego zasilania w energiê elektryczn¹ wagonów z ogrzewaniem wielonapiêciowym nawiewnym lub konwekcyjnym Rys. 7c. Schemat blokowy uk³adu centralnego zasilania w energiê elektryczn¹ wagonów wyposa onych w urz¹dzenia klimatyzacyjne wed³ug wymagañ UIC Rys. 7d. Schemat blokowy uk³adu centralnego zasilania w energiê elektryczn¹ wagonów typu Z1 i Z2, produkcji HCP-Poznañ * Stosuje siê tylko w wagonach przedzia³owych (Z2) Uk³ady zasilania WN wagonów przystosowanych do ruchu miêdzynarodowego musz¹ spe³niaæ nastêpuj¹ce wymagania UIC: mieæ zunifikowane sprzêgi wysokiego napiêcia (tzn. gniazda i wtyki), o d³ugotrwa³ej obci¹ alnoœci pr¹dowej 800 A, z izolacj¹ na napiêcie znamionowe 3 kv, umo liwiaj¹ce po³¹czenie elektryczne wagonów z lokomotyw¹ oraz miêdzy sob¹ w dowolnym sk³adzie poci¹gu. Sprzêgi te musz¹ zapewniaæ bezawaryjne zasilanie odbiorów WN wagonu równie przy napiêciu przejœciowym 5-minutowym wynosz¹cym 3900 V, mieæ przewód wysokiego napiêcia o przekroju 185 mm 2 Cu z przewodem uziemiaj¹cym o przekroju 50 mm 2 Cu, na napiêcie znamionowe izolacji 3000 V, zapewniaj¹cy zasilanie nie tylko danego wagonu, lecz równie wagonów znajduj¹cych siê za nim. Musi on spe³niaæ wymagania w zakresie obci¹ alnoœci pr¹dowej i napiêcia przejœciowego, analogiczne jak dla wy ej podanego sprzêgu, zapewniaæ zasilanie wszystkich odbiorów wysokiego napiêcia wagonu przy doprowadzeniu z lokomotywy napiêæ wed³ug wymagañ zawartych w Kartach UIC 550 i 552: 1000 V 16 2 /3 Hz, 1500 V 50 Hz, 1500 V pr¹du sta³ego, 3000 V pr¹du sta³ego. W wagonach z ogrzewaniem konwekcyjnym i ogrzewaniem nawiewnym oraz w tych wagonach z urz¹dzeniami klimatyzacyjnymi, w których elektryczne nagrzewnice powietrza zasilane s¹ bezpoœrednio wysokim napiêciem (rys. 7 a, b i c), instalowane s¹ urz¹dzenia wybiorczo-prze³¹czaj¹ce, dostosowuj¹ce uk³ad po³¹czeñ grzejników lub elementów grzejnych ogrzewaczy i nagrzewnicy do aktualnego wysokiego napiêcia doprowadzonego do instalacji WN wagonu. Nowoczesne wagony pasa erskie typu Z1 oraz Z2 z klimatyzacj¹ wyposa ane s¹ w przetwornice statyczne du ej mocy (rzêdu 40 kw), przekszta³caj¹ce wysokie napiêcie doprowadzone do wagonu na napiêcia niezbêdne do zasilania agregatu ch³odniczego urz¹dzenia klimatyzacyjnego. Przetwornice statyczne zasilaj¹ napiêciem przemiennym 3 380/220 V oprócz agregatów ch³odniczych urz¹dzeñ klimatyzacyjnych równie dodatkowe ogrzewacze, instalowane przed wlotami powietrza do klimatyzowanych pomieszczeñ wagonu, jak równie inne odbiorniki energii elektrycznej. W niektórych rozwi¹zaniach (rys. 7d) zasilaj¹ one tym napiêciem równie elektryczne nagrzewnice powietrza. Przetwornica zasila tak e niskonapiêciow¹ (24 V pr¹du sta³ego) sieæ pok³adow¹ wagonu i uk³ad ³adowania pracuj¹cej z ni¹ buforowo baterii akumulatorów. W wagonach wyposa onych tylko w ogrzewanie nawiewne oraz w obecnie modernizowanych wagonach starszych konstrukcji z ogrzewaniem konwekcyjnym, równie instalowane s¹ przetwornice statyczne (rys. 7b), lecz mniejszych mocy (do ok.10 kw), gdy zasilaj¹ tylko niskonapiêciow¹ sieæ pok³adow¹ wagonu 24 V pr¹du sta³ego i ³aduj¹ wagonow¹ bateriê akumulatorów. 7/98 strona 50

7 51 Sieæ pok³adow¹ niskiego napiêcia 24 V pr¹du sta³ego stanowi¹ nastêpuj¹ce obwody: oœwietlenia, sterowania oœwietleniem, sterowania ogrzewaniem nawiewnym lub klimatyzacj¹, sygnalizacji, rozg³oszeniowe, zamykania i blokowania drzwi, przetwornic do golarek na napiêcie wyjœciowe 220 V pr¹du przemiennego, podgrzewania wody u ytkowej, przy czym w przypadku wagonów z przetwornic¹ statyczn¹ du ej mocy odbiorniki te oraz np. suszarki do r¹k zasilane s¹ czêstokroæ z sieci pr¹du przemiennego 220 V, urz¹dzeñ przeciwpoœlizgowych, hamulca szynowego, diagnostyki pok³adowej. Nale y zwróciæ uwagê na fakt, e nie wszystkie wagony pasa erskie wyposa ane s¹ jednakowo w wymienione wy ej obwody i urz¹dzenia. Literatura [1] Krawczyk F.: Centralne zasilanie energi¹ elektryczn¹ wagonów pasa erskich dostosowanych do du ych prêdkoœci (V 200 km/h). Problemy Kolejnictwa. Zeszyt 111. Warszawa [2] Krawczyk F.: Klimatyzacja wagonów pasa erskich. Problemy Kolejnictwa. Zeszyt 112. Warszawa [3] Kwaœniowski S.: Komfort klimatyczny w pojazdach. Materia- ³y X Konferencji Naukowej Pojazdy Szynowe. Wroc³aw wrzeœnia 1994 r. [4] Ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja w pojazdach mechanicznych pod redakcj¹ S. Kwaœniowskiego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej. Wroc³aw [5] Polska Norma PN-K Tabor Kolejowy. Instalacja klimatyzacji i ogrzewania nawiewnego. Wymagania ogólne. PKN 1994 r. [6] Zak³ady Wytwórcze Aparatury Wysokiego Napiêcia w Warszawie. Centralny regulator ogrzewania nawiewnego typu AWN- 4. Karta katalogowa. [7] Zak³ady Wytwórcze Aparatury Wysokiego Napiêcia w Warszawie. Centralny regulator ogrzewania nawiewnego typu AWN-5. Karta katalogowa. [8] Materia³y firmy SAB WABCO Turyn (W³ochy) Air conditioning system for 1-st and 2-nd class compartments of Z2 coaches for the Polish Railways oraz 4 UIC voltages static inverter for on board auxiliary services. [9] Markiewicz A.: Modernizacja elektrycznego wyposa enia wagonów pasa erskich. Materia³y Miêdzynarodowego Sympozjum Naukowo-Technicznego pt. Modernizacja wagonów pasa erskich w ramach koncepcji odnowienia parku wagonów PKP. Zakopane maja [10] Materia³y i foldery HCP dotycz¹ce wagonów typu 136A, 139A, 144A, 145 A oraz 152 A. [11] Materia³y firmy ABB Henschel AG Mannheim (Niemcy) dotycz¹ce uk³adu klimatyzacji, przetwornicy statycznej i wyposa enia elektrycznego wagonu typu Z1 dla PKP r. [12] DTR wagonu Z2 produkcji Waggonbau Bautzen GmbH i XB produkcji VEB Waggonbau Gorlitz (b. NRD). [13] Karta UIC 550 Elektrische Energieversorgungseinrichtungen fur Wagen der Reisezugwagenbauart. Urz¹dzenia elektryczne zasilania w energiê wagonów typu pasa erskiego. Wydanie 9 z 1994 roku z póÿniejszymi zmianami. [14] Karta UIC 552 Versorgung der Zuge mit elektrischer Energie aus der Zugsammmelschiene. Zasilanie poci¹gów w energiê elektryczn¹ z przewodu g³ównego wysokiego napiêcia. Wydanie 8 z 1978 roku z póÿniejszymi zmianami. [15] Karta UIC 553 Luftung, Heizung und Klimatisirung der Reisezugwagen. Wentylacja, ogrzewanie i klimatyzacja wagonów pasa erskich. Wydanie 5 z 1990 roku z póÿniejszymi zmianami. [16] Karta UIC Im internationalen Verkehr zugelassene Einheitsreisezugwagen der Bauart Z Merkmale. Zunifikowane wagony pasa erskie typu Z dopuszczone do ruchu miêdzynarodowego. Charakterystyki. Wydanie 4 z 1995 roku. Zdzisław Romaniszyn, Tadeusz Wolfram Nowoczesny tabor szynowy Ze względu na duże zainteresowanie książką i wyczerpanie nakładu, Wydawca podjął decyzję o dodruku. Zamówienia do r. przyjmuje: Instytut Pojazdów Szynowych Politechniki Krakowskiej Kraków Al. Jana Pawła II nr 37 Cena 1 egzemplarza 40 zł 7/98 strona 51