В.А. Раков «Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955»
§ 13.2. Электровагоны типа А
Проектирование электровагонов для Московского метрополитена было поручено Центральному вагоностроительному бюро Всесоюзного объединения вагоностроительных и тормозных заводов. Руководил проектированием инженер П.И. Травин, известный не только как специалист по подвижному составу (см. § 17.2), но и как человек, доставивший в августе 1918 г. письмо В.И. Ленина американским рабочим.
Электрическое оборудование для электровагонов проектировалось на заводе «Динамо», который и изготовлял это оборудование. Кузова и тележки строил Мытищинский вагоностроительный завод; на нем же производились работы по монтажу оборудования на электровагонах.
Первая двухвагонная секция, состоявшая из моторного (№1) и прицепного (№1001) электровагонов, была изготовлена в конце 1934 г. Электровагоны (рис. 13.1) получили наименование типа А, которое можно было встретить только в технической документации и литературе, поскольку буквы на стенках кузовов не ставились, имелись только номера вагонов.
Для снижения объема земляных и строительных работ при сооружении тоннелей габаритные размеры электровагонов метрополитена были уменьшены по сравнению с габаритом 1 В железнодорожных вагонов и имели максимальную ширину 2700 мм (ширина пассажирских вагонов магистральных железных дорог 3050 – 3100 мм).
Длина электровагонов типа А по осям автосцепок составляла 18910 мм. Из моторного и прицепного электровагонов, имевших кабины машиниста, формировалась двухвагонная, пригодная для эксплуатации секция; кабины у секции располагались по ее концам (как у трехвагонных секций серий Св и Сд – см. §12.3,12.4).
Кузов вагона имел цельносварную конструкцию; несущими частями его являлась рама, каркас и обшивка. Рама кузова состояла из двух продольных хребтовых балок и боковин, соединенных между собой приваренными к ним шкворневыми балками, лобовыми частями и другими поперечными связями.
К боковинам рамы приваривались вертикальные стойки, к которым крепилась наружная листовая обшивка. Крыша кузова фонарного типа имела отверстия под вентиляционные форточки. Все элементы рамы кузова состояли из профилей и листов конструкционной углеродистой стали.
На шкворневых поперечных балках рамы были укреплены пятники и по два боковых скользуна, при помощи которых нагрузка от кузова передавалась на подрессорный брус люлечного рессорного подвешивания тележки.
Рама тележки сварной конструкции состояла из двух боковых, двух крайних и двух средних поперечных балок замкнутого сечения, выполненных из прокатных листов и профилей конструкционной углеродистой стали.
Тележки имели двойное рессорное подвешивание, в котором по сравнению с электровагонами магистральных железных дорог в надбуксовой ступени отсутствовали пружины, а рессоры системы Н. Е. Галахова центрального (люлечного) подвешивания были заменены на рессоры, спроектированные инженером В. И. Бабиным и обладавшие более высокими демпфирующими свойствами, что являлось необходимым в стесненных габаритах тоннеля.
Передача тяговых и тормозных усилий от колесных пар на раму тележки и с нее на кузов, как и на моторвагонных секциях пригородного типа, осуществлялась с помощью соответственно челюстей и шкворня. В отличие от моторных вагонов у прицепных оси имели меньшие диаметры подступичной и средней частей.
Рис.13.1. Основные размеры электровагона типа «А»
Токоприемники ТР-1А с нижним токосъемом устанавливались на моторных и прицепных вагонах по одному с каждой стороны. Все четыре токоприемника были электрически соединены между собой; в зависимости от расположения контактного рельса работали токоприемники с одной или с другой стороны вагона.
Моторные вагоны типа А имели по четыре тяговых электродвигателя ДМП-151 с волновой обмоткой якоря, развивавших часовую мощность 153 кВт при рабочем напряжении в контактной сети (750 В). При полном возбуждении и часовом токе 225 А частота вращения якоря электродвигателя равнялась 784 об/мин, что при передаточном числе зубчатой передачи тягового редуктора 71:18 = 3,94 и диаметре колес 900 мм соответствовало скорости движения 33 км/ч. При ослабленном на 35 % возбуждении (65 % полного возбуждения) скорость часового режима повышалась до 40 км/ч.
За основу электрической схемы пуска тяговых электродвигателей вагонов типа А была принята оправдавшая себя в работе на магистральных линиях железных дорог электрическая схема моторных вагонов серии Св, частично переработанная заводом «Динамо» в 1932-1934 гг. Смонтированное по этой схеме оборудование было опробовано на обыкновенном товарном вагоне.
От схемы моторных вагонов серии Св схема моторных вагонов метрополитена отличалась следующим:
– тяговые двигатели внутри каждой группы были постоянно соединены параллельно;
отсутствовали специальный маневровый резистор и два линейных контактора, подсоединявших его к схеме электродвигателей;
– было увеличено количество пусковых ступеней реостата за счет установки двух дополнительных реостатных контакторов, а также путем неодновременного вывода секций пусковых резисторов;
– вместо двух был один мостовой контактор для переключения цепей тяговых двигателей на параллельное их соединение.
Переключения в схеме пуска тяговых электродвигателей производились 14 индивидуальными электропневматическими контакторами: двумя линейнымиПК-750Д, восемью реостатными и четырьмя контакторами перехода ПК-750Е. Все электропневматические контакторы находились в трех ящиках: линейные – в ЛК-750Б, а остальные – в ЯК-6Д и ЯК-6Е, которые вместе с другими электроаппаратами размещались под кузовами моторных вагонов.
Направление вращения тяговых электродвигателей изменялось, как и на моторных вагонах серии Св, двухпозиционным групповым аппаратом – электропневматическим реверсором ПР-750Б. В отличие от моторных вагонов серии Св, на вагонах метрополитена для ослабления возбуждения вместо индивидуальных контакторов применялся групповой двухпозиционный переключатель ПШ-2А.
Реостатный пуск (в качестве реостатов использовались резисторы СЖ-2М) происходил при полном возбуждении (по 10 ступеней на каждом соединении тяговых электродвигателей), после чего осуществлялось ослабление возбуждения при параллельном соединении (одна ступень). Процесс пуска был автоматизирован при помощи реле ускорения и реле ослабления возбуждения.
От перегрузок и коротких замыканий тяговые электродвигатели защищались расположенным в ящике ЯР-ЗБ реле перегрузки РП-4А-1, отключавшим в аварийных режимах линейные контакторы, а также главным предохранителем ЯП-13А. Для отключения электрической схемы вручную использовались главный разъединитель ГВ-4М и разъединитель цепей управления и моторов РУМ-2Б.
Цепи управления электровагонов получали питание от контактного рельса через потенциометр. В зависимости от количества включенных контакторов и напряжения в контактном рельсе напряжение в цепях управления колебалось от 140 до 60 В.
Управление секцией или секциями (поездом) производилось с помощью контроллера машиниста КВ-2Л, снабженного кнопкой управления и съемной рукояткой. Рукоятка служила для предварительной установки вала контроллера в требуемое положение, а кнопка – для включения и выключения цепей управления. Кнопка и рукоятка были механически сблокированы друг с другом таким образом, что нажатие кнопки оказывалось возможным только в фиксированном положении рукоятки, а поворот рукоятки был невозможен при нажатой кнопке.
Контроллер имел одно подготовительное положение (включение вспомогательных цепей), пять положений для езды вперед и два для езды назад. При 1-м положении для езды вперед – маневровом – обе группы электродвигателей включались последовательно и через резистор подключались к сети (1 -я ступень пуска), при 2-м – обе группы электродвигателей включались последовательно и непосредственно подключались к сети (ступень пуска 9с), при 3-м – обе группы электродвигателей включались параллельно (ступень пуска 14в), при 4-м – обе группы электродвигателей включались параллельно при ослабленном возбуждении (15-я ступень пуска) и при 5-м – все тяговые двигатели включались последовательно, и через них протекал повышенный ток.
Последнее положение использовалось как аварийное лишь при отключенной части электродвигателей поезда, когда оставшиеся электродвигатели не могли при других положениях раз вить необходимое тяговое усилие для движения поезда по подъему.
Все переключения в электрических цепях, питающих вспомогательное оборудование, как на моторных, так и на прицепных вагонах, производились расположенными в ящике ЯК-4А-1 электромагнитными контакторами ДБ-928 и МКИ-150, аналогичными по конструкции контакторам вагонов пригородных участков железных дорог серии Сд.
План и профиль (кривые, крутые спуски) линий, расположенных в тоннелях, потребовали применения на электровагонах автоматических неистощимых тормозов. Всё вагоны типа А оборудовались воздухораспределителями № 75 системы И.К. Матросова и кранами машиниста № 334 системы Вестингауза, позволявшими производить экстренное торможение.
На каждом электровагоне было установлено два воздухораспределителя и два тормозных цилиндра диаметром 14" (по одному воздухораспределителю и тормозному цилиндру на тележку). Сжатый воздух для тормозов и пневматической системы аппаратов вырабатывали мотор-компрессоры типа ОМ фирмы Вестингауза, установленные по одному под кузовом моторного и прицепного вагонов; электродвигатель компрессора соединялся с контактным рельсом через демпферный резистор.
Масса моторного вагона типа А составляла 51,7т, прицепного – 36,3 т; масса тягового электродвигателя ДМП-151 – 2600 кг. В каждом моторном и прицепном вагоне имелось 52 места для сидения и 120 мест для стояния. При наибольшей населенности число стоявших пассажиров доходило до 210.
Вагоны были оборудованы четырьмя двухстворчатыми дверями с каждой стороны, которые закрывались и открывались машинистом одновременно во всем поезде при помощи электропневматических приводов и дверных воздухораспределителей. Максимальная скорость моторных вагонов типа А равнялась 65 км/ч.
Пробный рейс первой секции, состоявшей из моторного вагона типа А № 1 и прицепного № 1001, состоялся 15 октября 1934 г. на участке Сокольники – Комсомольская.
Всего Мытищинский вагоностроительный завод изготовил 111 электровагонов типа А.
Таблица 13.1.
В период выпуска вагонов типа А в их конструкцию вводили различные изменения. С моторного вагона № 14 и прицепного № 1011 начали устанавливать мотор-компрессоры отечественного производства – компрессор Э-400 (производительность – 700 л/мин, частота вращения вала – 190 об/мин) с электродвигателем ЭК-7,5 (мощность 6,2 кВт, ток 10 А, частота вращения 1060 об/мин); с моторного вагона №30 и прицепных № 1027, 1029 и выше вместо вентиляционных форточек, расположенных в фонарной части крыши вагона, с каждой его стороны стали устанавливать по восемь воздушных черпаков, направленных по четыре в разные стороны от середины вагона (рис. 13.2); с вагонов № 35 (моторного) и № 1035 (прицепного) вместо чугунных тормозных колодок стали применять композиционные – бакелитовые; с моторного вагона № 42 (кроме № 49) и прицепного № 1042 вместо металлических ящиков с предохранителями вспомогательных цепей начали устанавливать деревянные.
Рис.13.2. Прицепной электровагон типа «А» с вентиляционными черпаками.
Открытие первой очереди Московского метрополитена – участков Сокольники – Охотный ряд – Центральный парк культуры и отдыха им. Горького, Охотный ряд – Смоленская состоялось 15 мая 1935 г.; с 20 марта 1937 г. вступил в строй участок Смоленская – Киевская.
Вначале обслуживание первых линий Московского метрополитена осуществлялось 29 моторными и 29 прицепными вагонами типа А, сформированными в четырехвагонные составы (две секции), а с 1936 г. по мере увеличения парка этих вагонов составы формировались из трех секций.
Рис. 13.3. Моторный электровагон типа «А» с новыми тележками
С 1946 г. до середины 1954 г. значительная часть вагонов типа А была приписана к электродепо Сокол Московского метрополитена и со вместно с вагонами типов Б, Г, В4 и М5 (см. ниже) обслуживала участок Сокол – Завод им. Сталина (ныне Автозаводская).
Затем большинство этих вагонов вновь было возвращено на линию Сокольники – Центральный парк культуры и отдыха им. Горького (в электродепо Северное), а оставшиеся стали работать на участке Измайловская – Киевская (электродепо Измайлово) вплоть до переоборудования их в электровагоны типа Ам (см. § 13.7).
Наиболее слабым местом моторных вагонов типа А оказались тележки, большую часть которых с 1938 г. усиливали при ремонте вагонов. В 1939 г. на Мытищинском вагоностроительном заводе по заказу Управления метрополитена было изготовлено 5 опытных усиленных тележек (так называемого типа У или У5), спроектированных под руководством инженера Н. А. Ковалева.
В отличие от ранее выпущенных тележек они имели: основные балки рамы замкнутого коробчатого сечения из двух выштампованных швеллеров, сваренных между собой; по две на одно колесо цилиндрические пружины, соединенные с буксой колесной пары при помощи балансира вместо эллиптической рессоры; измененную конструкцию тормозной рычажной передачи с двумя расположенными на раме тележки тормозными цилиндрами диаметром 10" и увеличенную с 2315 до 2500 мм колесную базу.
Было разработано два конструктивных варианта таких тележек – с концевыми поперечными балками и без них. Окончательный выбор пал на первый вариант. Сделанные по нему первые две тележки в июле 1939 г. были установлены под моторный вагон типа А № 30. Постановка под вагоны этого типа новых усиленных (типа У) тележек (рис. 13.3) продолжалась и в дальнейшем.
Одновременно старые токоприемники заменялись новыми типа ТР-2В, которые размещались только на моторных вагонах; плоская пятниковая опора кузова заменялась на сферическую. Всего для вагонов метрополитена было выпущено 86 тележек типа У. Последние такие тележки в 1947 г. были использованы под вагонами типа Б №60 и 107 (см. §13.3).
В 50-х годах во время капитального ремонта на заводе по ремонту электроподвижного состава Московского метрополитена (бывшие вагоноремонтные мастерские, а затем с декабря 1947 г. до января 1952 г. вагоноремонтный завод) вентиляционные форточки на электровагонах типа А первого выпуска (см. рис. 13.1) а фонарной части крыши заменялись черпаками, размещенными так, как на электровагонах типа Б.