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LOCOMOTIVE ÉLECTRIQUE EC Bo'Bo' 3400 kW THYRISTORISÉE

En essayant de satisfaire les exigences de SNTFC "CFR Calatori" SA d’augmenter la fiabilité des locomotives électriques BoBo 3400 kW, d’améliorer la qualité de l’air comprimé et la fiabilité de l’installation d’air comprimé et aussi d’améliorer les conditions de commande et de confort du mécanicien de locomotive, on a conduit une série de travaux de modernisation.

Image locomotive

  • Système de régulation continue de la tension, sur les moteurs de traction à ponts semi commandés en montage économique à hauts paramètres énergétiques
  • Convertisseurs statiques de tension et de fréquence pour l’alimentation des services auxiliaires
  • Système informatisé intégré de surveillance, fonctionnement et commande des régimes de traction freinage
  • Compresseur hélicoïdal pour la production de l’air comprimé
  • Contrôleur de type manche pour l’établissement continu de la vitesse et du courant de traction
  • Système performant de protection contre le glissement et de blocage des axes
  • Panneau de commande modernisé
  • Fenêtres latérales coulissantes en matériel thermo isolant
  • Système de chauffage pour la carlingue du mécanicien
  • Résistances de freinage séparées par galvanisation
  • Isolation du chaque moteur de traction en cas d’échec
  • Station de rechargement des batteries, en commutation, à limitation de chargement selon le courant et la température
  • Fonctionnement en régime automatisé avec la vitesse et le courant imposé
  • Construction modulaire
  • Avantages:
    • L’augmentation de la fiabilité d’exploitation
    • L’optimisation des régimes de marche et de fonctionnement de l’équipement de traction
    • La réduction du consume spécifique d’énergie
    • La simplification des schémas de traction et de commande
    • La réduction du temps de maintenance par des maintenances rapides de type software
    • L’amélioration des conditions de contrôle pour le personnel conduisant
    • L’augmentation du degré de disponibilité de la locomotive
    • L’expansion du cycle de révisions et réparations
  • Le système de régulation continue de la tension des moteurs de traction en utilisant des ponts semi commandés en montage économique à paramètres énergétiques par lequel on élimine le commutateur de type graduateur:
    • Assure la réduction des coûts de maintenance et l’augmentation de la durée de vie par l’élimination du graduateur
    • L’optimisation des régimes de traction en roulant à vitesse constante imposée par des portions du trafique par le réglage continu de la rotation des moteurs de traction à prescription de vitesse
    • Le réglage des accélérations et des decelerations proportionnellement à la charge et au contrôle contre le glissement
    • L’optimisation des paramètres fonctionnels de l’équipement de traction
    • La réduction de la consomption spécifique d’énergie
    • Le fonctionnement à un facteur de puissance élevé sans utiliser des filtres d’harmoniques
    • Permet l’isolation de chaque moteur de traction en cas d’échec
    • Permet l’isolation complète de la résistance de freinage pour chaque moteur en cas d’une mise à la messe
    • Permet l’augmentation de la puissance de traction grâce au système de réglage employé
    • Réduit le nombre de manœuvres nécessaires pour le contrôle de la locomotive en utilisant un contrôleur de type manche et le fonctionnement en régime automatisé de traction à vitesse et courant imposés
  • Système informatique intégré à microcontrôleur qui surveille le fonctionnement de la locomotive et commande les régimes de fraction freinage et qui a aussi des fonctions de protection, diagnostique, mémoration, signalisation sur écran à couleurs dans les deux postes de commande et respectivement signalisation acoustique en cas d’échec, avec la possibilité de contrôle à distance du système:
    • c’est un système flexible qui permet la connexion avec d’autres équipements numériques existantes sur la locomotive ou montés ultérieurement en vue de la transmission des informations mémorisées par un autre équipement numérique pour l’analyse comparative, le stockage, l’énumération, en vue de l’élaboration des statistiques ordonnées en fonction des types d’erreurs, des régimes de fonctionnement, du diagnostique
    • permet la signalisation sonore et l’information du mécanicien au regard des événements liés au fonctionnement de la locomotive, les manœuvres qui doivent être effectuées, en obtenant ainsi l’augmentation du degré de sécurité de la commande de la locomotive
    • des possibilités de diagnostiquer et de simulation à la mise en fonction
    • la simplification des schémas de commande par la réduction du nombre de relais contacteurs
    • la réduction des temps de maintenance
    • la construction modulaire a niveaux et fonctions bien définies, avec multiples possibilités de configuration
    • l’affichage se fait dans un champ visuel restreint, ce qui permet au mécanicien de suivre, interpréter et réagir correctement, sans sollicitations fatigantes
    • l’affichage se fait sur un écran graphique à réglage automatisé et manuel de l’intensité lumineuse en fonction de l’illumination extérieure et de la perception du mécanicien, en obtenant l’augmentation de l’indice de confort
  • L’installation de production d’air comprimé emploie un compresseur hélicoïdal actionné par un moteur asynchrone avec le routeur en court-circuit et alimenté d’un convertisseur statique de tension et de fréquence. Le démarrage du moteur se fait par l’augmentation de la tension et de la fréquence fournies par le convertisseur statique:
    • L’augmentation de la fiabilité et du rendement par l’utilisation du compresseur hélicoïdal
    • Le fonctionnement silencieux
    • On réduit la quantité d’huile dans l’air refoulé et la consommation totale d’huile augmente la qualité de l’air refoulé
    • La quantité d’air est constante dans la présence de quelques variations amples de la tension d’alimentation
    • Le choc de courant est éliminé au démarrage du moteur électrique d’actionnement par l’utilisation d’un convertisseur statique
  • Le système de convertisseurs statiques pour l’alimentation des services auxiliaires emploie des redresseurs commandés avec un facteur de puissance unitaire et des commandes synchronisées et intégrées entre les redresseurs:
    • La fréquence de modulation des redresseurs du système se multiplie avec le nombre de convertisseurs synchronisés
    • On élimine le phénomène de « coups » dans le réseau d’alimentation
    • Le déclenchement des moteurs électriques se fait sans chocs mécaniques et de courant
    • On maintient la rotation des moteurs électriques dans les conditions de l’ample variation de la tension de la caténaire
    • On réduit la consumation d’énergie par la corrélation de la puissance de ventilation en fonction du courant et par les moteurs de traction
    • Image locomotiveL’implémentation du système sur la locomotive ne nécessite pas de modifications constructives en ce qui concerne le toit ou le plancher dans le sens de la création des conditions de refroidissement des convertisseurs statiques de tension et de fréquence. Celles-ci se refroidissent à l’aide de l’air de l’intérieur de la locomotive, le système ayant un rendement énergétique supérieur
    • On emploie des moteurs électriques dans une classe normale d’isolation grâce à la tension réduite par rapport à la masse
  • Système performant de protection contre le glissement et le blocage des axes, par l’implémentation d’un traducteur de proximité à hystérèse sur la carcasse de chaque réducteur, l’information concernant la rotation de l’axe résultant de la variation de la reluctante de l’ensemble traducteur – dents pignon :
    • L’utilisation optime de la force de traction en fonction du coefficient d’adhérence par une logique de commande qui permet la maintenance de la force de traction à niveaux élevés en cas de glissement, en utilisant plusieurs niveaux de glissement en fonction de la vitesse de la locomotive
    • La possibilité de l’identification du moteur qui glisse et l’intervention
    • L'exécution d'o des capteurs de vitesse ne demande pas l'usinage de l'extrémité d'axe et ne limite pas le nombre de contacts sur l'axe
    • Fiabilité élevée parce que les capteurs de vitesse n'ont pas des leurs propres éléments en mouvement
    • La prolongation de la période entre deux rotations successives, le système n’étant pas influencé par les différentes valeurs des diamètres de jante grâce au système de calibrage automatisé
    • L'information sur la vitesse réelle a une haute résolution et elle n'est pas influencée par les régimes de glissement
  • Système de chauffage pour la cabine du mécanicien, réalisé avec des installations d’air conditionné de type Collemen et avec de chauffage aux éléments à coefficient positif de température, à autoprotection, type PTC, panneau de commande modernisé en ABS, avec équipement importé, fenêtres latérales coulissantes en matériel thermo isolant remplacé, chaise ergonomique, système de signalisation graphique et vocale, régime automatisé de maintenance de la vitesse et du courant de traction ou de freinage :
    • L’amélioration des conditions de confort climatique pour le mécanicien de locomotive
    • La réduction de la fatigue et du stress pendant la conduite de la locomotive

Des solutions techniques et fonctionnelles abordées pour la mise en application du concept de modernisation


Les travaux de modernisation ont imposé la reconsidération des régimes fonctionnelles, des circuits électriques et le remplacement des équipements structuraux de la locomotive.

Image locomotivePour l’alimentation avec de la tension continue variable des moteurs de traction, on emploie des ponts redresseurs semi commandés, en montage économique à paramètres énergétiques élevés. La locomotive est équipée avec deux redresseurs semi commandés, chaque une d’elles alimentant un groupe de moteurs de traction.

Un redresseur semi commandé pour la traction de type RST 2 x 1250 /1250 “ est conçu pour alimenter avec de la tension cc variable un groupe de moteurs de traction à excitation série, le groupe étant composé de deux moteurs de type LJE - 108 à séries connectées.

Le redresseur semi commandé pour la traction RST – 2 x 1250/1250 transforme la tension alternative des secondaires de traction du transformateur principal de la locomotive en tension continue réglable, par la connexion des séries d’un pont semi commandé double à montage économique (RST 2 x 625 /1250 PDME) avec un pont simple semi commandé (RST 1250/1250 PS) en formant un équivalent fonctionnel à quatre niveaux de tension.

Le passage du régime de traction vers le régime de freinage électrique suppose la connexion des séries d’excitation des moteurs de traction et l’alimentation de celles-ci d’un seul pont semi commandé, chaque moteur de traction fonctionnant en régime de générateur à excitations séparées et en dégageant de l’énergie sur sa propre résistance de freinage.

Du point de vue de la construction, les redresseurs semi commandés sont conçus sous la forme de blocs ayant le même poids et le même système de refroidissement que le redresseur classique à diodes.

No Caractéristiques techniques RST 2 x 625/1250 PDME
Pont double
RST 1250/1250 PS
Pont simple
1. Tension nominale d’alimentation 2 x 625 Vca 1250 Vca
2. Fréquence nominale 50 Hz 50 Hz
3. Tension redressée à vide 0 – 900 Vcc 0 – 900 Vcc
4. Tension redressée en charge 0 – 985 Vcc 0 – 985 Vcc
5. Courant nominal redressé 1300 Acc 1300 Acc
6 Courant de surcharge - 5 min 1715 Acc 1715 Acc

Le transformateur principal a été modifie de telle façon pour permettre l’alimentation des pont semi commandés en montage économique. On a éliminé l’ensemble graduateur sélecteur, la résistance de commutation et les isolateurs afférents.

Les enroulements des selves d’aplatissement ont été reliés en série par deux et ils ont été équipés de sondes de température à deux seuils.

Les blocs d’appareils ont été modifiés de telle manière pour permettre l’isolation de quelconque moteur de traction, respectivement la résistance de freinage. Dans les blocs on a monté des traducteurs de courant et de tension, donc les dispositifs d’alimentation des ponts redressés.

Image locomotivePour l’alimentation des services auxiliaires on a utilisé 4 inverseurs statiques de tension et de fréquence, à facteur de puissance, montés de chaque côté des résistances de freinage électrique. Les inverseurs sont alimentés par la prise de 403 V du transformateur principal, par l’intermédiaire dispositifs ultrarapides à fusible, montés dans la haute chambre du transformateur principal.

Les services auxiliaires sont divisés dans les suivantes groupes de puissance:

  • Compresseur d’air hélicoïdal 1 x 30 kW
  • Ventilation forcée MT 8 x 5.5 kW
  • Ventilation résistance de freinage 4 x 5.5 kW
  • Ventilation transformateur principal et pompe d’huile1 x 7.5 kW + 1 x 1.5 kW

Les groupes de puissance sont pourvus d’un système superflu d'approvisionnement de sorte que les inverseurs pour la résistance de freinage peuvent remplacer du point de vue fonctionnel n'importe quel type d’inverseur.

Le fonctionnement des services auxiliaires est commandé et surveille par le système informationnel intégré selon le statut de l’élément de protection de tension dans les caténaires, le disjoncteur, le courant moyen etc.

La source d’air est un compresseur hélicoïdal de 3.2 mc/min actionné par un moteur électrique asynchrone de court-circuit.

La ventilation MT est commandée selon le courant moyen sur les moteurs de traction dans deux étapes de ventilation pour la réduction du bruit, sensation des étapes de ventilation fait par les relais de pression, deux pour chaque bloc.

La ventilation du transformateur principale et de la pompe d’huile est automatiquement commandée au raccordement du disjoncteur, en fonctionnant en permanence pendant que le moteur est relié à la caténaire.

L'équipement électronique de commande et d'ajustement (APL) est réalisé physiquement comme une unité modulaire, avec des cartes démontables, groupées sur des fonctions principales (traction, freinage, surveillance, diagnostic, glissement, sources etc.) fournies avec indicateurs optiques (diodes LED) frontales indiquant l’état et les régimes de fonctionnement propres.

Ceci assure l'exécution de toutes les commandes requises pour le fonctionnement de la locomotive en régime de traction ou de freinage électrique, pouvant fonctionner dans des conditions climatiques spécifiques et ayant les fonctions suivantes:

  • la commande d’allumage des thyristors
  • le réglage de la vitesse en régime automatisé par l’intermédiaire des régulateurs de tension, de courant et de vitesse
  • la limitation des courants de traction freinage
  • la protection contre le dépassement de la vitesse prescrite, du courant prescrit, contre le court-circuit et les surcharges

Du point de vue fonctionnel, l’équipement électronique est construit ainsi:

Le système électronique de contrôle et de régulation de la locomotive, qui réalise le réglage automatique de la vitesse en régime automatisé, fonctionnant à une vitesse constante correspondante à celle prescrite. Le dispositif réalise également le réglage de la tension de rotation, du courant d’excitation, il permet la sélection du régime de travail, surveille l’exécution du schéma par les contacteurs et les inverseurs en concordance avec la position du contrôleur et le type de travail commandé.

Image locomotiveLe système électronique des fonctions de signalisation, mémorisation, diagnostic surveille les régimes de traction freinage, le fonctionnement des services auxiliaires, les protections, l’état de divers appareils du schéma électrique de la locomotive (commutateurs d’isolation, relais, contacteurs, dispositifs d’alimentation automatisés, disjoncteurs électromagnétiques) la tension et le courant pour chaque moteur de traction, les rotations MT, les mesures électriques des services auxiliaires et la commande des ponts redresseurs par fibre optique en fonction du courant et de la vitesse imposés, de l’état de chauffage du transformateur principal et du self d’aplatissement, l’état des ventilations, la différence entre les rotations et les axes, dans le sens d’une baisse, du blocage ou de l’augmentation sur MT avec des pentes variables selon les régimes de fonctionnement de la locomotive, ayant à la base un système à microcontrôleur et la logique soft mémorisée.

Ceci reçoit l'information numérique et analogique définissant le taux opérationnel du moteur, traite ces signaux et les envoie en série aux unités de visualisation des deux poteaux de conduite équipés d'ecran à couleurs et d'allégement variable et des modules vocales.

En déchargeant les données par un port série de transfert de grande vitesse (USB) et par un programme d'interprétation des données stockées, on peut suivre l'évolution sous une forme graphique de toutes les mesures surveillées par le système avant l’occurrence d'un événement. On peut donc réaliser des statistiques sur des types d'échecs, des graphiques.

Le système de protection contre le glissement et le blocage des essieux moteurs

Quand un axe est verrouillé, ouvrir la vrille sur laquelle le blocage s'est produit et réduire rapidement la force de freinage électrique de la locomotive.

Entretien et réparations

Les équipements principaux qui sont le sujet de la modernisation se composent d'éléments électroniques à commutation statique qui n'ont pas besoin de réparations.

Les produits sont réparables, étant facilement réparés grâce à leur construction modulaire, ce qui mène à la réduction du temps de stationnement.

En ce qui concerne l'entretien et la réparation de la locomotive, en appliquant le système de modernisation mentionné on réduit considérablement le temps de détection et de réparation d'un échec grâce à l’affichage en temps réel sur des panneaux de bord.

En raison de l'expérience accumulé en employant de chemins de fer thyristorisés semblables à celui réalisé par PROMAT SRL et des moteurs de la famille de LJE 108, les cycles des révisions prévues ont été prolongés à 92 jours avec immobilisation de 8 heures sous la dénomination de révisions techniques, et annuellement à ceci s’ajoutent le CUS et le changement des brosses aux moteurs de traction.

Consumation énergétique

L’influence de la sécurité du transport et de la circulation sur l’homme et sa santé:

  • Les caractéristiques du chemin et des conditions de roulement
    • L’écartement – conformément à STAS 4397-75: 1435 mm
    • Rayon minimum d’entrée dans une courbe:
      • dans le hangar: 90 m
      • sur l’appareil de voie: 170 m
      • sur la ligne courante: 250 m
    • La valeur maximum de sur gradation: 150 mm
  • Caractéristiques constructives et fonctionnelles
    • Type EC / EC1
    • La formule des axes: Bo-Bo
    • La longueur sur les tampons: 15890 mm
    • Largeur de la boite: 3100mm
    • Le coefficient entre la surface supérieure du champignon ferroviaire de chemin et le bord supérieur du pantographe abaissé: 4650mm
    • Le diamètre d’une roue nouvelle: 1250mm
    • Le diamètre d’une roue semi usée: 1210mm
    • Poids total:
      • avec frein électrique 80t
      • sans frein électrique 78t
    • La charge sur l’axe:
      • avec frein électrique 21t
      • sans frein électrique 20t
    • Puissance nominale, conformément à UIC: 4000kW
    • Force de traction Fo
      • Uni horaire 19,2 tf, pour EC et 14,3 tf, pour EC1
      • A long terme 17,9 tf, pour EC et 13,3 tf, pour EC1
    • Le rapport de transmission 73/20, pour. EC et 104/38, pour EC
    • Le transformateur principal : type MLR 5500 modifié
    • Moteurs de traction type LJE 108, à excitation de série
    • Nombre de niveaux d’affaiblissement du champ 3
    • Résistance de freinage 0,42ohm


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