تاریخچه

سابقه بحث وگفتگودر مورد  احداث قطار شهری در تهران به110 سال قبل باز می گردد. تاسیس تراموای شهری از جمله نکات پیش بینی شده در امتیاز نامه ای بود که بارون ژولیوس دو رویتر در عهد ناصرالدین شاه روی کاغذ آورد. در همین سال ها یک خط آهن روزمینی بین دروازه شهری ری (حضرت عبدالعظیم) و میدان باغ شاه که به واگن اسبی معروف گشت، احداث شد.

مقدمه :

 یکی از انواع حمل و نقل که در کاهش ترافیک بسیار موثر و با توجه به ارزش ان در تمام جهان در حال توسعه است حمل و نقل ریلی است که به دو بخش تقسیم میشود 1-مترو(حمل و نقل    درون شهری )  2-راه اهن (حمل و نقل برون شهری )

در ایران در گذشته به این بخش حمل ونقل توجه چندانی نمی شد ولی امروزه با توجه به ترافیک شدید کلان  شهرها به خصوص  شهر تهران و با توجه به مزایای مترو (سرعت –دقت –اطمینان) نظر روسای ملت را به سوی خود جلب کرده است .

 عده ای معتقد هستند که توسعه مترو مقرون به صرفه نبوده و هزینه های کلانی برای کشور در بر خواهد داشت به طوری که برای احداث هر کیلومترخط  مترو  هزینه ای  بالغ بر  50  میلیون دلار نیاز می باشد ولی باتوجه به هزینه های کلانی که دولت در قبال واردات بنزین متحمل می شود و نیز هزینه های پنهان دیگری که از این سوخت بر کشور وارد میشود ( مانندهزینه  درمان بیمایهایی که از الودگی ناشی از این سوخت به وجود می اید) میتوان نتیجه گرفت که توسعه مترو یک امر انکارنا پذیر است .

 در حال حاضر مترو تهران روزانه جمعیتی بالغ بر 1300000 نفر را جابه جا میکندکه اگر این افراد بخواهند به جای استفاده از مترو از خودرو شخصی یا از وسایل نقلیه عمومی استفاده کنند تهران که قطب اصلی اقتصادی کشور است  دچار چنان ترافیکی میشود که اکثر مردم تمام وقت خود را در پشت ترافیک های شدید می گذرانندو حضور  به موقع در سر کار غیر ممکن شده و  و  اقتصاد کشور بیش از این دچار رکود میشود.

مزایای سیستم ریلی نسبت به سیستم حمل و نقل چرخ لاستیکی :

در یک بررسی و قیاس فنی میان اتوبوس و واگن مسافربر دیده می شود که قسمتهای عمده تشکیل دهنده اتوبوس عبارتند از : موتور – کلاچ – جعبه دنده – گاردان – دیفرانسیل – چرخها – سیستم فرمان – سیستم ترمز– سیستم سوخت رسانی – مدار الکتریکی و سیستمهای حرارتی و سرمایی و اطاق و شاسی. در حالیکه در سیستم ریلی برقی (تراموا) تفاوتهای فنی فراوان وجود دارد که می توان از آنها به شرح زیر نام برد:                          

1- در این سیستم   بجای موتور دیزل که از حداقل 350 قطعه گردنده ساخته شده و دارای

سر و صدا همراه با دود و استهلاک زیاد می باشد، از الکتروموتور استفاده می شود که فاقد

سر و صدا بوده و تنها دارای دو قطعه گردنده (بال بیرینگ و رولربیرینگ) می باشد.

2_  باکمک الکتروموتورها ، چرخهای آهنین بر روی ریل بحرکت درآمده و لذا با حداقل اصطکاک کمترین نیرو را جهت حرکت مصرف می کند. 

3- در این سیستم جعبه دنده بشکل اتوبوس وجود ندارد و افزایش سرعت و تغییرات آن توسط جریان برق انجام می شود. شایان توجه است که : هر جعبه دنده خود شامل دستگاه پر استهلاکی است که شامل بیش از 50 قطعه گردنده است.

4-در سیستم ریلی از جعبه فرمان و بطور کلی از دستگاه فرمان و جلوبندی که از استهلاک زیادی برخوردار می باشند استفاده نمی گردد                                             .

5 - کمترین آلودگی زیست محیطی از نظر هوا و صدا را دارد.

6 -عمر قانونی بیشتر (عمر قانونی واگن 30 سال است در صورتی که عمر قانونی اتوبوس 5 سال است(

7_ امنیت در راه

 8_ اختلاف نوسانات و لرزش ها در مقایسه با اتوبوس در دست اندازها و جاده ها در سیستم ریلی وجود ندارد.

9_ منظم بودن و سر وقت بودن حرکتها موجب جلب اعتماد مسافر است.

سابقه پیدایش سیستم های ریلی درون شهری و انواع سیستم های ریلی :

از اوایل انقلاب صنعتی در جهان بدنبال ساخت اتومبیلهای شخصی نیاز به جابجایی تعداد قابل توجه مسافر بصورت عمومی و بطور همزمان توجه صنعتگران را به ساخت وسیله نقلیه بزرگتری معطوف ساخت. در پی توجه به این نیاز ابتدا تریلرهای صندلی دار یا اتوبوسهای روباز ساخته شد که قادر به جابجایی چندین مسافر بود. این وسیله برای حرکت از سوخت بنزین استفاده می نمود در همان زمان در مسافرت های بین شهری از لکوموتیوهای بخار برای جابجایی بار و مسافر در ظرفیت بالا استفاده می شد که به راه آهن معروف گردید. سیستم راه آهن که از سوخت ذغال سنگ استفاده می نمود شامل یک دستگاه کشنده اولیه موسوم به لکومویتو و تعدادی واگن سرپوشیده بمنظور مسافران و تعدادی تریلر سرباز برای حمل بار بود که با چرخهای آهنی بر روی خطوط آهنی حرکت می نمود و لذا حرکت چرخها بر روی ریل با حداقل اصطکاک انجام می شد و ناهمواریهای زمین در حرکت آن نقشی نداشت.

استفاده از لکوموتیوهای بخار با سوخت ذغال سنگ و طبعاً تولید دود زیاد با توجه به مسافت نسبتاً کوتاه در سطح شهرها برای جابجایی و انتقال مسافر وسیله مناسبی بشمار نمی رفت. . با پیدایش موتورهای دیزل در میدان صنعت ، این وسیله با حجم کمتر و قدرت بیشتر جایگزین لکوموتیوهای بخاری شدند و برای جابجایی مسافران در سطح شهرها از اتوبوسهای توسعه یافته بصورت سر پوشیده با موتورهای دیزل استفاده می گردید . 

 ظهور موتورهای برق (الکتروموتورها) و تولید برق بصورت انبوه و متمرکز در نیروگاهها از یکسو و عدم توان کافی اتوبوسها در جابجایی مسافران با ظرفیت بالا و نیز رشد جمعیت در شهرها از سوی دیگر باعث شد که صنعتگران متفکر را تشویق به ساخت خودرویی نماید که برای جابجایی مسافران در سطح شهرها از ظرفیتی بالاتر از ظر فیت جابجایی مسافر توسط اتوبوسهای آن زمان برخوردار باشد . بمنظور تحقق یافتن این هدف سیستمهای راه آهن سبک بنام (ترموا) که بر روی سطح زمین حرکت می کرد طراحی و ساخته شد .

ترامواها در خیابانهای مسطح و در برخورد با تقاطع خیابانها و همراستا با اتومبیلها عبور می کردند. این وسیله توان جابجایی مسافران زیادی را نداشت و کافی نبود لذا بمنظور داشتن ظرفیت جابجایی بیشتر مسافر در ساعت در مسیر P.H.D و مصرف انرژی و آلودگی هوا و سرعت عمل از اتوبوس بهتر بود.در ساختار ترامواهای اولیه تنها در یک بوژی از نیروی محرکه ) ترکشن موتور) استفاده می شد که این ساختار دارای دو اشکال بزرگ بود اول اینکه این ترامواها قادر به عبور از سطح شیب دار نبودند و دوم اینکه چون در خطوط ریلی احداث شده در سطح خیابانهای معمولی حرکت می نمودند در تقاطع خیابانها و هم جوار با اتومبیلها از سرعت چندانی برخوردار نبودند و اغلب بصورت یک واگن مورد استفاده قرار می گرفتند زیرا قادر نبودند واگن دیگری را بصورت یدک کش با خود ببرند.

لذا در طرح توسعه آنها و مدلهای جدید تعداد نیروی محرکه (تراکشن موتور) را افزایش داده و از دو بوژی موتور دار که  جمعاً چهار  محور  فعال را داشت استفاده نمودند این طراحی باعث

شد که ترامواها از شیب های معمول خیابانها توان عبور را داشته باشندو از سرعت بیشتری هم برخوردار بشوند.
اما وجود تقاطع ها و پیروی از قوانین راهنمایی در سر چهارراهها و نبودن حفاظ در طول مسیر عبور آنها هم تصادفات را در بر داشت و هم با توقف در چهارراه از سرعت چندانی برخوردار نبود.
لذا مبادرت به ساخت مسیرهای حفاظت شده گردید و تعداد واگنها از یکی به دو و سه و چهار واگن افزایش یافت که این سیستم را L.R.T نامیدند. که شامل واگنهای سبک خود محرک قابل کوپل شدن در مسیرهای حفاظت شده بود اما باز تقاطعها مانع بودند و این روش بیش از 5000 مسافر در ساعت در مسیر را جابجا نمی کرد. لذا احداث تونلهای عمیق مطرح شد که باید گفت چند منظوره بود . هم در خطوط مستقیم کوتاه عبور می کرد از زیر ساختمانها و هم با تقاطع  درگیر نبود و به  روایتی  در زمان  جنگ پناهگاه مردم  از  بمباران ها بود. این سیستم دارای یک تا دو لکوموتیو کشنده و تعدادی واگن بدون نیروی محرکه بود که مترو یا U.BAH نامیده شد توان  جابجایی  مسافر در ساعت  در مسیر این وسیله به حدود 40.000 مسافر می رسید.

 همان گونه که اشاره شد تهران تنها شهر ایران است که از نعمت مترو برخوردار است که تعداد خطوط مترو در این شهر 3عدد می باشد که تقسیم بندی ان به شرح زیر می باشد:

1) خط 1: این خط که در اسفند سال 1377 احداث شده است بین مسیر شمال –جنوب(حرم مطهر – میر داماد ) قرار دارد وHEAD WAY  ان (فا صله زمانی میان دو قطار در یک ایست )بین 5-4 دقیقه میباشد.  در این خط به دلیل سراشیبی زیادی که بین مسیر شمال و جنوب وجود دارد تراکشن (که نحوه عملکرد ان توضیح داده خواهد شد) در تمام واگن ها که تعداد آنها 7 عدد می باشد وجود دارد .

2) خط 2: این خط که در اسفند سال 1378 احداث شده است در محدوده صادقیه-کرج که بعدا تا دردشت توسعه یافت بین مسیر شرق –غرب (صادقیه – در دشت ) قرار دارد وHEAD WAY ان بین 4-3 دقیقه میباشد .  بدلیل اینکه شیب این مسیر از مسیر شمال –جنوب (حرم مطهر -  میرداماد ) کمتر است واگن ابتدایی و انتهایی نیازی به تراکشن ندارند .

3) خط 5: در اسفند ماه سال 1378 به عنوان اولین مسیر مترو در ایران وتهران در محدوده صادقیه-کرج که بعداً تا گلشهر توسعه یافت. این خط شباهت زیادی به راه اهن برون شهری و در سطح بسیار پیشرفته تر از ان قرار داشته و بین مسیر تهران و کرج قرار دارد وHEAD WAY ان هر 15  دقیقه میباشد. قطار هایی که در این مسیر قرار دارند به جای استفاده از تراکشن 2 لکوموتیو ابتدایی و انتهایی دارند که نیروی حرکت قطار را تامین کرده و بقیه واگن ها نیرویی از خود نداشته و فقط وظیفه حمل بار یا مسافر را بر عهده دارند.

یک شبکه حمل و نقل ریلی از واحدهای مختلفی تشکیل شده  که هر یک وظیفه خاصی را بر عهده داشته و به صورت زیر تقسیم بندی می شود :

واحدخط و انبیه ، واحد انرژی ، واحد تاسیسات، امورایستگاهها ، نقلیه ریلی، علاِِِیم ومخابرات ، مرکز کنترل ، واحداههای اداری وحراست

1) واحد نقلیه ریلی  : به منظور امور مربوط به قطارهها و نیز تعمیرات روزانه، هفتگی، ماهانه و سالانه آن ها– مانور قطار – شستشوی قطار – دریافت و اعزام قطار از خط –مثلث قطار و پارک قطار در شب 4 تعمیرگاه و پایانه شامل پایانه غرب، پایانه جنوب، پایانه مهرشهر و پایانه شرق در خطوط 1 ، 2 و تهران - مهرشهر طراحی شده است  .

2) واحد ATP  که وظیفه حفاظت اتوماتیک قطار را بر عهده دارد.البته لازم به ذکراست که ATP دربخش علا یم ومخابرات قراردارد.

3) واحد خط و انبیه که وظیفه تعمیر و نگه داری خطوط مترو را بر عهده دارد .

4)واحد انرژی :   این قسمت وظیفه تامین برق مورد نیاز قطار را بر عهده دارد که وظیفه ان به دو قسمت تقسیم  میشود 1- تامین برق اصلی قسمت هایی چون تراکشن . کمپرسور . مبدل که برای انجام وظیفه خود نیاز به برق قدرت (برق سه فاز ) دارند2- تامین روشنایی داخلی واگنها

5) واحد حراست که وظیفه ی تامین امنیت خطوط مترو و مکانهای عمومی ان رابر عهده  دارد.   6) واحد مخابرات که وظیفه تعمیرونگهداری سیستم مرکزی ارتباط بی سیمی وبا سیم را در کل مترو پوشش میدهد.

سیستم مخابرات متروی تهران از سیستم های زیر تشکیل شده است :

1: سیستم مخابرات نوری و انتقال داده ها: این سیستم مسوولیت ارتباط کلیه ایستگاه ها و مراکز کنترل را از نظر ارتباطات صوتی و داده های کنترلی برعهده دارد.

2: سیستم شبکه تلفن مجزا: با توجه به نیاز ارتباط کلامی بین کارکنان مترو در کلیه ایستگاه ها و خطوط، مراکز تلفن اختصاصی نصب گردیده که با یکدیگر و خطوط شهری ارتباط دارند.

 همچنین در داخل تونل نیز خط ارتباط سراسری در هر 50 متر وجود دارد که موسوم به سیستم   (Party Line) می باشد و در هر ایستگاه نیز 2 خط تلفن اضطراری (Hot Line) پیش بینی شده که بدون شماره گیری ارتباط را با مرکز فرمان ایجاد می نماید.

3: سیستم تلفن دیسپاچینگ: ارتباط مستقیم و آسان مراکز حساس فنی نظیر اتاق های فنی
ایستگاه ها و پست های برق را با اتاق رییس ایستگاه برقرار می سازد.

 4: سیستم رادیویی: این سیستم ارتباط رادیویی را بین مرکز فرمان، قطار و پرسنل راهبری فراهم می نماید. در داخل تونل جهت سیگنال های رادیو از کابل تشعشعی که نقش آنتن را ایفا می کنند، استفاده شده است.

5: سیستم تلویزیون مدار بسته: این سیستم وظیفه تصویربرداری از محل های مختلف ایستگاه و ارسال آن به اتاق رییس ایستگاه جهت کنترل بهتر را برعهده دارد.

6:سیستم ساعت مرکزی: همزمان کردن کلیه ایستگاه ها و مراکز فنی با مرکز فرمان، بر عهده این سیستم می باشد.

7:سیستم پیام رسانی عمومی: اعلام پیام های عمومی از جانب ماموران ایستگاه ها و مرکز فرمان، توسط این سیستم صورت می گیرد.

با توجه به مطالب گفته شده اکنون به معرفی قطعات برقی قطارهای شهری و شرح وظایف انها می پردازیم :

قطعات تشکیل دهنده یک قطار برقی به طور کلی به 4 بخش 1- قطعات الکتریکی 2-  قطعات الکترونیکی  3- قطعات مکانیکی  4- قطعات پنو ماتیکی  تقسیم میشود که از ترکیب انها یک قطار برقی می تواند وظیفه خود را که حمل ونقل مسافر یا بار است  به خوبی انجام دهد .

قسمت های ا لکتریکی یک قطار برقی به طور کلی به 3 بخش 1- تراکشن 2- مبدل یا ژنراتور3 -  کمپرسور (که ترکیبی از قطعات پنو ماتیکی  و الکترونیکی است  ) تشکیل شده است که به  شرح وظایف هر یک از این قسمت ها می پردازیم :

ترکشن موتور 

تراکشن : این سیستم جهت تامین نیروی حرکتی و ترمزی  (ترمز قطارها از نوع ترمز دینامیکی میباشد ) قطار مورد استفاده قرار می گیرد که با توجه به نوع قطار تراکشن ها به دو دسته تقسیم میشوند:

.  تراکشن هایی که در قطارهای DC مورد استفاده قرار می گیرند . 

. تراکشن هایی که در قطارهای AC مورد استفاده قرار می گیرند.

1- تراکشن هایی که در قطارهای DC مورد استفاده قرار می گیرند :

 نیروی محرکه قطار بوسیله ترکشن موتورها تاًمین می شود.

این تراکشن ها دارای  قسمت های اصلی چون کموتاتور – جاروبک و جاروبک نگه دارنده (تعداد جاروبک ها 4عدد می باشد ) – عایقی که روی جاروبک قرار می گیرد ( ومقعر نام دارد ) - سیم پیچی که بین کموتاتور و  جاروبک قرار می گیرد تا با استفاده از خاصیت مغناطیسی خود سطح تماس بین کموتاتور و جاروبک را بالا ببرد –پیچ جرقه گیر –سیم پیچ روتور و سیم پیچ استاتور میباشد و مدارات کمکی که از مقاومت های راه انداز که تعداد انها  4 عدد و با نام های  R0 R2- R1-- R3می باشد (مقاومت های راه انداز در سقف قطار وجود دارند)    و مقاومت ترمزی که ان را با نام  R4 نشان می دهند تشکیل شده است  . 

هر واگن دارای چهار ترکشن می باشد. هر ترکشن یک موتورDC سری میباشد که چهار قطب بوده و دارای قطب کمکی نیز می باشد.کلکتورهرترکشن ازچهار قسمت با زغال ها ارتباطداردهر قسمت نیزدارای دوجفت زغال میباشد.اندازه زغالها در حالت نو 64 mm می باشد که با 2 الی 3 میلی متر مانده به خط شاخص تعویض،میبایستی تعویض گردند. توان هرترکشن 130 KW می باشد.سر کابل های سیم پیچی روتور و استاتور به طور جداگانه از موتور خارج شده است و این کارباعث میشود که عمل تغییر جهت دادن چرخش روتور بوسیله تعویض جهت جریان ازاستاتورآسان گردد.هرترکشن بوسیله گیرکوپلینگ به گیربکس اتصال دارد.جریان ماکزیمم هر ترکشن 600A بوده که هر ترکشن می تواند این جریان را یک ساعت تحمل کند.

 مورد استفاده مقاومت های راه انداز  : از مقاومت های راه انداز همانگونه که از نام انها پیداست در لحظه راه اندازی قطار ها استفاده میشود و این مقاومت ها پس از راه اندازی از مدار خارج میشوند .  از انجا که قطارهای مترو در لحظه راه اندازی نیاز به حداکثر گشتاور دارند تا استارت اولیه را بزنند و از انجا که گشتاور با سرعت رابطه عکس دارد (افزایش سرعت باعث کاهش گشتاور میشود) بنابراین در لحظه راه اندازی این مقاومتها در مدار قرار می گیرند تا با کاهش سرعت  حداکثر گشتاور راه اندازی را داشته باشیم (سرعت با بار رابطه عکس دارد ) پس از راه اندازی این مقاومت ها به ترتیب از مدار خارج میشوند تا در یک بازه زمانی  سرعت به حداکثر مقدار خود برسد .

ترتیب خارج شدن مقاومت های راه انداز  به این ترتیب است که قطارهای DC   3 وضعیت حرکت دارند NOCH 1 - 2 NOCH - 3NOCH  ( منظور از NOCH همان دنده ای است که  لوکومتیوران  با تغییر ان سرعت قطار را کنترل میکند ) در  NOCH 1 مقاومت R1  از مدار

خارج شده سرعت قطار بهKm 16تا  Km25 میرسد در 2 NOCH مقاومتهای R3- R2از مدار خارج میشوند و سرعت قطار به Km 50 الی Km  60 میرسد ودر 3NOCH مقاومتهای R0 , R3 از مدار خارج میشوند و سرعت قطاربه Km 80 میرسد .  همه این مقاومتها به صورت اتوماتیک و توسط میکرو کامپیوتر از مدار خارج میشوند .

مورد استفاده مقاومت های ترمزی  : ترمز قطارهای DC از نوع ترمز دینامیکی بوده و نحوه ایجاد این ترمز به این ترتیب است که چنانچه قطار در سرعت Km 30 الی Km 80 باشد و بخواهد ترمز کند در این حالت تراکشن از حالت موتوری به حالت ژنراتوری تغییر وضعیت میدهد و بجای مصرف کردن برق تولید کننده برق میشود ( نحوه تولید برق به این ترتیب است که تراکشن در حالت حرکت قطار پسماندی در خود ایجاد میکند که این پسماند در حالت ترمزی در سیم پیچ روتور ایجاد برق میکند ) در این حالت مقاومت ترمزی  R4 به مجموعه مقاومت ها اضافه میشود تا برق تولیدی در سیم پیچ روتور در مقاومت ها تبدیل به حرارت شده ودر این حات است که قطار در  حالت ترمزی قرارمی گیرد .

 کموتاتور

کموتاتور :  کموتاتور  از تیغه های مسی سخت که توسط میکا نسبت به یکدیگر و نسبت به بدنه عایق شده اند تشکیل میشوند  و از طریق ریخته گری مخصو ص یا پرس کردن  به یکدیگر محکم می شوند و انتهای کلاف های سیم پیچ اصلی به انها متصل می شوند .

کموتاتورها پس از مدتی سائیده شده و باید تعویض شوند که علت این سایش ناشی از تماس  دائمی انها با جاروبک ها می باشد .

جاروبک و جاروبک نگه دارنده :در قسمت ساکن تراکشن وسیله ای بنام جاروبک نگه دارنده(که جاروبک ها در انجا قرار مگیرند و توسط فنری با فشار قابل تنظیم {حدود 150 تا 250 گرم نیرو بر سانتیمتر مربع } روی کموتاتور فشرده میشود ) نصب شده است . وظیفه جاروبک نگه دارنده قرار دادن صحیح جاروبک بر روی کموتاتور است .

جاروبک ها  وسیله ای  هستند  که برای  گرفتن  یا  دادن  ولتاژ  به  کموتاتور  استفاده  میشوند .جنس جاروبکها از کربن – گرافیت – فلز گرافیت یامخلوطی از کربن و گرافیت می باشد. مواد مذکور  دارای هدایت الکتریکی بالایی جهت کاهش تلفات الکتریکی  و ضریب اصطحکا ک کم برای جلوگیری از فرسودگی زیاد (ناشی از تماس دائمی با کموتاتور) هستند

پیچ جرقه گیر : وظیفه این پیچ این است که جرقه های ناگهانی (که از جمع شدن برادهای اهن ناشی از سائیده شدن قطعات داخلی تراکشن و اتصال کوتاه بین این قطعات است ) را در خود خنثی کند و مانع از این شود که این جرقه ها به قسمتهایی چون کموتاتور –جاروبک و غیره   اسیب برساند.  فاصله پیچ با بدنه باید استاندارد باشد به طوری که در جریان خاصی اتصال کوتاه کند  و در صورتی که این فاصله کم یا زیاد شود باعث میشود که پیچ در جریان کمتر یا بیشتری اتصال کوتاه کند . به طور تجربی باید فاصله پیچ با بدنه طوری انتخاب شود که این فاصله بین دو انگشت دست قرار گیرد تا پیچ در جریان مورد نظر اتصال کوتاه کند .

 مشخصات فنی موتور ترکشن

 1.مدل : NO.ZQ-132

 2.قدرت نامی : ON 132 KW

 3.درجه بندی : 1-Hour Rating

 4.ولتاژ : ( بیشترین مقدار در حالت ترمزی ) 600     375

 5.جریان : ( بیشترین ) 650 390

 6.دور در دقیقه : ( بیشترین ) 3260   1580

 7.میدان نامی : %80

 8.سطح میدان : %100 - %63 - %45

 9.نوع تحریک : تحریک سری

 10.کلاس عایقی : H

 11.تهویه ، هوا رسانی : سرخود

 12.وزن : 765 Kg

2-تراکشن هایی که در قطارهای AC مورد استفاده قرار می گیرند.

تراکشن قطارهای AC از نوع اسنکرون بوده و با ولتاژ V(AC)  400 کار میکند . در این نوع موتور ها برای تغیر دور و گشتاور. ولتاژ و فرکانس ان را تغیر میدهند( به طوری که با افزایش فرکانس سرعت افزایش میابد و با افزایش ولتاژ گشتاور افزایش میابد)  که برای تغیر ولتاژ و فرکانس از یک مجموعه مدارات الکترونیک که شامل 6 عدد JBT  I  (JBT  I  یک نوع پیشرفته تریستور ) استفاده میشود  این JBT  I  ها توسط یک مدار کامپیوتری به نام DCU ( DRIVER CONTROL  UNITE ) کنترل میشوند .

 موتور کمپروسور

کمپروسورشامل یک دستگاه موتور الکتریکی با ولتاژ 750 DC سری می باشد. کمپروسور جهت مصارف پنوماتیکی قطار شامل درب ها ، ترمزها ، کلیدهای قدرت ،بوق ، ترانسفر سوئیچ و AIR SPRINGها مورد استفاده قرار میگیرد که فشار بادی معادل8.5الی10 بار را در یک مخزن 160 لیتری ذخیره میکند.

 قبل ازفشرده شدن هوارطوبت موجود درهوابوسیله AIR DRYERگرفته شده وتوسط یکعدد VALVE که بوسیله برد الکترونیکی کنترل میگردد به خارج انتقال داده می شود. پس از فشرده شدن هوا دمای هوا بالا می رود که بوسیله روغن موجود درINTER COOLER , AFTER COOLER دمای هوا پایین می آید.موتورکمپروسور شامل 4عددزغال میباشدکه اندازه زغال هادرحالتی که استفاده نشده است 40 mm میباشد،وعمرزغال ها با 2 الی 3 میلیمتر مانده به خط شاخص تعویض تمام شده که می بایستی تعویض گردند.

 موتورکمپروسورهرماه یکبارجهت جلوگیری ازکم شدن مقاومت عایقی به دلیل جمع شدن براده وگرد وغبار در داخل موتورکمپروسور باد گیری می شود . مقاومت عایقی بین زغال ها و بدنه بایدبینهایت باشد که اگراین مقدار کمتر از 20 مگا اهم باشد مقاومت  بحرانی محسوب شده و امکان سوختن موتور بسیار زیاد می باشد و حتماً می بایستی عایق پایه های بوسیله الکل وپارچه تمیز گردند.

 موتور کمپروسور دارای یک مقاومت خارجی R14 میباشد که به مقاومت DAMPER معروف است و با موتور سری می باشدو شامل یک کنتاکتور 750 VDC می باشد که بوبین کنتاکتور با ولتاژ110 VDC عمل میکند.فیوز موتورنیز32 A می باشد.مدار کمپروسور شامل یک  PRESSER  SWITCH می باشد که در فشار8.5 بار وصل ودر فشار 10بار قطع شده و مدارفرمان کمپروسور راقطع میکند.PRESSER SWITCHدارای یک شیردستی می باشد که در صورت بسته بودن این شیر تمام کمپروسورها بدون درنظر گرفتن فشار بادکارخواهندکرد.تمامکنتاکت هایPRESSER SWITCH ها با هم موازی بوده ودرصورت وصل شدن یکی از کنتاکت های  3 PRESSER SWITCH  تمام کمپروسورها شروع به کار خواهند کرد و درهنگام خاموش شدن نیز تمام کنتاکت ها باز می شوند.یک تایمر به مدار کنتاکتور کمپروسور اضافه شده است که بعداز خاموش کردن کلیدکمپروسور درداخل کابین اپراتور ،تایمر ، کمپروسور را بعد از چند ثانیه خاموش می کند که این عمل جهت اطمینان ازقطع کامل PRESSER   SWITCH می باشد.

 یک سوپاپ اطمینان نیز درخروجی مخزن 160 لیتری قرارداردکه در صورتی که به هر دلیل فشار باداز 11.5 بار تجاوز کرد سوپاپ باز شده و فشار اضافه را تخلیه می کند.

 مشخصات فنی موتور کمپروسور

1.ولتاژ : Min : 390V              Max : 790V

 2.جریان : 18 A

3.توان : 10KW

 4.نوع تحریک : سری

 5.مقاومت سیم پیچ : 1.94 Ω at 20°C

 6.کلاس عایقی : F

 7.حفاظت : IP 55

 8.دور در دقیقه : 1700 RPM

 9.وزن : 160 Kg

موتور ژنراتور

 قسمت موتوری موتور ژنراتور از یک موتور 750 VDC تشکیل شده است که شامل 4 عدد زغال بوده که اندازه زغال ها در حالت کار نکرده 40 mm می باشد ،عمر این زغال ها با2الی 3 میلیمتر مانده به خط شاخص تعویض تمام شده که میبایستی تعویض گردند.

 مدار قدرت سمت موتوری شامل سه عدد مقاومت راه انداز و دمپر می باشد. کنتاکتورهای KM14  ,  KM15 در قسمت مدارقدرت موتوری می باشد که در مرحله اول KM14 وصل می شود و سپس بعد از 3.5 ثانیه کنتاکتور KM15 وصل شده و دور موتورافزایش مییابدو یک بی متال در سیم پیچی تحریک موتور ژنراتور قرار داردکه درصورت افزایش جریان بیش از 45 آمپر عمل کرده و مدارموتور راقطع میکند.به همراه سیم پیچ تحریک موتوروژنراتور سیم پیچی اضافه دیگری قرارداردکه جریان این سیم پیچ بوسیله استابیلایز کنترل میگردد.در قسمت موتوری با تنظیم جریان این سیم پیچی دور موتور و درنتیجه فرکانس ولتاژ خروجی تنظیم می شود و در قسمت ژنراتوری نیز با تنظیم جریان این سیم پیچ ، ولتاژخروجی تنظیم میگردد که این تنظیمات بوسیله چهار عدد پتانسیومتر نصب شده روی استابلایزر انجام می گیرد. سنسور SV11 به ورودی 750 V موتوری وصل میباشد که درصورت پایین بودن ولتاژاز 500 vاستابلایزر کنتاکتور KA11 را برق دار کرده و مدار فرمان موتور را قطع می کند. در قسمت مدار قدرت موتوری یک فیوز 63 آمپر قرارداده شده است.قسمت ژنراتوری موتور ژنراتور شامل یک ژنراتور سنکرون میباشدکه قسمت سیم پیچی تحریک برروی استاتور قراردارد و سیم پیچی آرمیچر بر روی روتور قرار می گیرد . قسمت ژنراتوری موتورژنراتور با موتور ، موتور ژنراتور کوپل بوده و با چرخش روتورموتور، روتور ژنراتور نیزبا همان سرعت به چرخش درآمده که توسط 3 عددرینگ متصل به شفت و 6 عدد زغال تولید ولتاژ سه فاز 220 VAC می نماید که جهت مصارف AC قطار شامل روشنایی داخل سالنهاوفن های داخل سالنهاشامل CHENGOVER , CROSS FLOW FAN وفن های داخل چاپر وPRECHARGER , CHARGIN  DEVICE مورداستفاده قرار می گیرد.درقسمت خروجی ژنراتور بین 2 فاز و زمین 2 عددکنتاکتورKE11 , KE12 با یک دیود سری شده و به زمین وصل شده ودر صورتی که یکی از فازها به زمین وصل شود KE11 , KE12 عمل کرده و به دنبال آن KA13 عمل می کند و موتور خاموش می گردد.در قسمت آرمیچر ژنراتور، سیم پیچی بصورت اتصال Y می باشد که قسمت نقطه صفر اتصال به منظورحفاظت بیشتر به زمین وصل نشده است.در قسمت خروجی ژنراتور 3 عدد فیوز مینیاتوری به نامهای QF101 , QF102 , QF103 قرارداده شده است.

 مشخصات فنی موتور ژنراتور

 الف : مشخصات فنی موتور:

  1. ولتاژ نامی : 750 VDC

 2.جریان نامی: 21A

 3.توان : 13.5 KW

 4.سرعت : 1500 RPM

 5.نوع تحریک : تحریک کمپوند (منظور از تحریک کمپوند، تحریک شنت + سری + تحریک خارجی جدا می باشد.)

 6.مقاومت تعدیل : 1.5 Ω

 7.مقاومت شروع : 3Ω

 8.مقاومت سیم پیچ موازی : 585Ω

 9.کلاس عایقی : F

 ب : مشخصات فنی ژنراتور :

 1.توان ظاهری : 14 KVA

 2.ولتاژ نامی : 220 VAC

 3.جریان : 36.7 A

 4.فرکانس : 50 HZ

 5.تعداد فاز : 3P

 6.نوع اتصالات : ستاره (بدون نقطه صفر )

 7.نوع تحریک : کمپوند ( منظور از تحریک کمپوند ،تحریک خارجی مجزا یک + تحریک مجزای دو.)

 8.ضریب عایق بندی حرارتی : 0.85

 9.کلاس عایقی : Fباطری خانه هر قطار دارای4 جعبه باطری و هر جعبه باطری شامل77 سلول که بصورت سری به هم متصل هستند می باشد .ولتاژ هر یک از سلول ها 1.2 VDC می باشد که در مجموع11*77=92.4 VDE میباشدواین باطریهاتوسط CHARGIN DEVICEشارژ میشوند.یک فیوز مینیاتوری درخروجی باطری وجود دارد که درصورت قطع بودن فیوزسیگنال AC توسط شارژر به صفحه نمایش کابین اپراتور فرستاده می شود. در صورتی که ژنراتورها خاموش باشند باطری ها مصارفDC قطار از  جمله  روشنایی اضطراری و روشنایی  کابین اپراتور و چراغ های MOBILE  STATION   ,   HEAD  LIGHT ,و ترمزها را تأمین می کنند.در صورتی که ژنراتورها روشن باشند باطری ها بعنوان مصرف کننده محسوب شده و شارژ می گردند و ولتاژ v 110 DCقطار توسط شارژر تأمین می شود.

 یونیت جریان

 یونیت جریان شامل 2 قسمت ثابت و متحرک میباشد.قسمت متحرک قابل تنظیم بوده که کفشک جریان متصل به ان می باشد و ارتفاع کفشک  جریان از سطح ریل توسط دو عدد مهره متصل به قسمت متحرک قابل تنظیم می باشد.جنس قسمت متحرک از فلز می باشد و قسمت ثابت از نوعی عایق می باشد. جنس کفشک جریان از نوعی آلیاژ تشکیل شده است که نسبت به ریل سوم بسیار نرم بوده و سریعتر سائیده میشود.عمر کفشک جریان با سائیده شدن و رسیدن به خط شاخص تعویض ، تمام شده و می بایستی تعویض گردد.هر واگن از چهار یونیت کفشک تشکیل شده است که بصورت موازی به هم متصل میباشند ودر مجموع درقطارهای خط 1،28 یونیت جریان و در قطارهای خط 2، 20 یونیت جریان وجود دارد. کفشک های جریان توسط کابلی با فیوز 500 A سری بوده ودر داخل جعبه ای که در زیر قطار وجوددارد این کابل ها به یکدیگر متصل می باشند . در صورتی که یکی از کفشک ها با ریل انرژی یا ریل سوم تماس  داشته باشند بقیه کفشک های همان واگن برق دار می گردند.

شارژینگ

 دستگاه شارژر برای شارژ کردن باطری و  تأمین  ولتاژ110 DC قطاراستفاده میگردد. جعبه شارژر دارای 2ورودی سه فاز 220 VAC از هر کدام از ژنراتورها می باشد که بوسیله فیوز QF102 از ژنراتورها ایزوله می گردد. در ورودی سه فاز شارژر یک رله کنترل فاز قرار گرفته است که در صورت قطع یکی از فازها کنتاکتور ورودی را قطع کرده و شارژر از مدار خارج می گردد.ولتاژ ورودی سه فاز توسط  سه عدد دیود و سه عدد تریستور که تشکیل یکسو کننده تمام موج سه فاز کنترل شونده را می دهد به ولتاژ DC تبدیل می گردد. گیتهای تریستور توسط برد تریگر وارد مدار میگردند وبسته به مقدار ولتاژموردنیاز زاویه آتش تریستورها توسط پالس گیت تنظیم می گردد.یک برد سنسور روی برد تریگر وجود داردکه شامل سنسور ولتاژ و جریان میباشد. یکی از سنسورهای ولتاژ ، ولتاژ باطری را اندازه گیری می کند که در صورت شارژ کامل باطری ، برد تریگر از طریق این سنسور ولتاژ خروجی تریستورها را پایین می آورد. درصورتی که ولتاژ باطری از 80 V کمتر باشد،برد تریگر تریستورها را بطور کامل خاموش می کند و از طریق رله که بر روی برد سنسور قراردارد سیگنال AC رابه کابین اپراتور ارسال می نماید.یک برد منبع تغذیه نیز تغذیه تریگر را تأمین می کند. یک ترانس سه فاز نیز درورودی 220 AC قراردارد که ولتاژ ورودی را به 96 V تبدیل می کند.

ترانسفرسوئیچ

 ترانسفر سوئیچ برای تغییر حالت قطار از حالت FW  بهBW و بلعکس و از حالت TRC به BRK و بلعکس استفاده می شود. ترانسفرسوئیچ دارای دو قسمت می باشد که هرقسمت دارای شفتی می باشد که هر کدام از این شفت ها توسط محوری به سیلندر وصل میباشد.در داخل هر سیلندر پیستونی وجود داردکه توسط فشار باد تغییر حالت داده و شفت را می چرخاند و این شفت نیز فک های متصل به کابل های موتوری را تغییر می دهد ، برای تغییر حالت از BW به FW جهت جریان در سیم پیچی ترکشن موتورها عوض می شود و برای تغییر حالت از   TRCبه BRK  ترکشن موتورها و مقاومت ها به هم وصل می شوند.در حالت ترمزی مقاومتهای R1,R2,R3 توسط کلیدهای KP6, KP4,KP5, ، بای پس میشوند ومقاومت R0 نیز توسط چاپربای پس می شود و مقاومت  R4  در مدار باقی می ماند.حداکثر نیروی ترمزی در هر واگن 56 KN می باشد که توسط چاپر این مقدار تنظیم میگردد. به سیم پیچ تحریک ترکشن موتورهادرحالت ترمزی ولتاژی در حد20 V توسط کنتاکتورKM3 وصل میشود که این ولتاژ بعداز چند ثانیه از سیم پیچی تحریک جدا میگردد این ولتاژ جهت تأمین تحریک اولیه موتور برای تبدیل به حالت ژنراتوری می باشد. دوسنسور جریان به نام های SC4  ,  SC5 و یک سنسور ولتاژ SV7  در داخل ترانسفر وجود دارد که سنسور SC4 برای فیدبک از جریان ترمزی به منظور مشخص شدن مقدار ترمز گرفته شده میباشد و سنسور SC5 برای نشان دادن مقدارجریان ترکشن در داخل واگن میباشد.سنسورSV7 نیز برای نشان دادن مقدار ولتاژ روتور ترکشن ها در داخل واگن استفاده شده است.بین فک های ثابت ومتحرک ترانسفرسوئیچ عایق هایی وجوددارد که درصورت پایین آمدن مقاومت عایقی این عایق ها ، جریانی بین  فک ها از عایق ها جاری می شود که باعث جرقه شدید وسوختن ترانسفرسوئیچ میگردد که این عایقها مرتباً باید با الکل تمیز گردند.

کلیدهای قدرت

 یکی از مهمترین قسمت های قطار کلیدهای قدرت می باشدکه وظیفه بای پس کردن مقاومت های R1  , R2 , R3 و اتصال انرژی الکتریکی به ترکشن ها را به عهده دارد و شامل کلیدهای KP1,KP2,KP3,KP4,KP5,KP6 می باشد که این کلید ها، کلیدهای سرعت پایین می باشند و کلیدهای ,QF3, QF2,QF1 که کلیدهای سریع می باشندو کلیدهای KM1 , KM2 و کلیدهای الکترومگنت می باشد. ترتیب بسته شدن کلیدهادر ناچ 3و2و1 به ترتیب ذیل می باشد:

 در ناچ1 ، ابتدا کلید QF1   بسته شده و سپس کلیدهایKM1,KM2 بسته میشوندوکلیدهای KP1,KP2 بعداز کلیدهایKM1,KM2 بسته می شوند و قطار ترکشن میگیرد سپس کلیدKM2 باز شده وکلید KP4 بسته می شود و مقاومت R1 بای پس می گردد.

در ناچ 2، ابتدا کلید KM1 باز می شود وکلیدهای ,KP6,KP5 بسته می شوند و مقاومت های R2,R3 بای پس میگردندو در نهایت کلیدهای KM1,KM2 بسته می شوند.

 در ناچ 3 ، ابتدا کلیدهای KM1,KM2 باز میشوندو سپس کلیدهایQF2,QF3 همزمان بسته میشوند وکلیدهای KM1,KM2 عمل کرده و بسته میشوند ودرآخر کلید KP3 بسته میشود و چاپر بای پس می گردد.

 در  حالتی  که چاپر بای پس شده است ولتاژ هر ترکشن موتور در حدود 185 V می باشد.

 کلیدهای KM1  ,  KM2 موازی با سیم پیچی تحریک موتورها میباشند که به منظور تغییر جریان تحریک سیم پیچ ها و در نتیجه میدان تحریک ترکشن ها استفاده شده است. در صورتی که میدان تحریک یک موتور سری ضعیف شودسرعت ان افزایش پیدا می کند. در ناچ 1و2 هر چهار ترکشن موتور با یکدیگر موازی می باشندولی در ناچ 3 ترکشن های 1 و 2 با یکدیگر سری و ترکشن های 3 و 4 با هم سری می باشند و در مجموع با هم دیگر موازی میگردند در این حالت ولتاژ هر ترکشن 375 ولتاز می گردد.

 درصورتی که اپراتور دسته ناچ رامستقیم از حالت صفر به ناچ 3انتقال دهدترتیب بسته شدن کلیدها یک مرحله کمتر شده و در انتهای ناچ 2 ، KM1,KM2 بسته نمیشوند و دراین حالت شتاب قطار بیشترمیگردد.در حالت ترمزی

 ترتیب بسته شدن کلیدها بصورت ذیل می باشد:

 ابتدا کلیدهای QF2,QF3 بسته می شوند و سپس کلیدهایKP4,KP5,KP6 به ترتیب بسته شده و مقاومت های R1,R2,R3به ترتیب بای پس می گردند.

چاپر

 چاپرازمهمترین قسمت های قطار میباشد ودرعمل ترمزگیری و ترکشن نقش مهمی را ایفا می کند برای تجسمی از نحوه کار چاپر مدار ذیل را در نظر می گیریم:این مدار شامل یک مقاومت  R  و یک دستگاه موتور می باشدکه بامقاومت R سری شده است ، کلید K بامقاومتR موازی میباشد ، درصورتی که کلید K باز باشد طبق نمودار ذیل جریان I1 ازمدار عبور خواهد کرد.درصورتی که کلید K بسته شود مقاومت R بای پس شده وجریان I2که بیشتر ازجریان I1 میباشد از مدار عبور خواهد کرد،درصورتیکه کلید K مرتباً باز و بسته شودمثلاً درثانیه50 بار باز و بسته شود مطابق شکل بالا جریانی به شکل موج مربعی از مدار عبور خواهد کرد و چون موتور D C میباشد و باولتاژ DC کارمیکند مدار با مقدار متوسط این جریان ، یعنی جریان I3 کار خواهد کرد در صورتیکه زمان های باز و بسته شدن کلید را تغییر دهیم مقدارDC جریان یعنی I3 تغییر خواهدکردمثلاً مطابق نمودارذیل زمان بسته شدن کلید را طولانی تر نماییم مقدار جریان DC به مقدار بالاتری افزایش پیدا میکند. ومقدار جریان عبوری ازموتور DC ودرنتیجه ولتاژ موتور ودور موتور افزایش پیدا می کند. در صورتی که زمان باز بودن کلید را مطابق نمودار ذیل افزایش دهیم مقدار جریان DC یعنی I3 کاهش  پیدا کرده و در نتیجه مقدار ولتاژ و دور موتور DC کم خواهد شد بااین روش میتوان ولتاژو جریان یک موتور DC را کنترل نمودعمل چاپر در قطارهای مترو همانندعمل کلیدK در مدار بالا میباشد که به جای کلید Kچاپر قراردارد و به جای مقاومت R مقاومت R0 میباشد. البته کلید استفاده شده در چاپر کلید مکانیکی نمی باشد بلکه تریستور می باشدکه با فرکانس 250 HZ  کار می کند ، یعنی طول یک سیکل کامل روشن و خاموش شدن تریستور 4ms میباشد و در طول این 4ms میتوان طول مدت بای پس شدن R0 را تنظیم کردو درنتیجه ولتاژ ترکشن هاراتنظیم نمود مدار کلی چاپر به شکل ذیل می باشد:

 مدار چاپر شامل یک دیود V1 و یک  مجموعه تریستور V2شامل دو عدد تریستور سری که بر روی یک Heat Sing نصب شده ویک مجموعه تریستور V3 شامل 2 عددتریستور موازی که بر روی یک Heat Sing   نصب شده و1 دیود V4 و1 خازن وسلف سری باآن وPrecharger برای شارژخازن و مقاومت R0 که البته خارج از چاپر می باشد تشکیل شده است.

 نحوه کار این مدار بدین صورت است که در ابتدا مقاومت R0در مدار می باشد سپس بوسیله پالس تریستور V3 روشن میگردد واین تریستور همانند کلید K مقاومت R0 را بای پس می کند همان طور که می دانیم روشن شدن یک تریستور توسط یک پالس که به گیت آن اعمال می شود انجام می گیرد و به سادگی انجام میپذیردولی خاموش شدن آن نیازمندیک جریان معکوس بزرگتر از جریان نگه دارنده تریستور یعنی جریان IH میباشد که خود نیازمند مدار مفصلی است برای خاموش کردن تریستور V3 که به Main Thristor معروف است از تریستور کمکی یا Thristor Sub و مدار مرتبط با آن استفاده می شود در زمانی که تریستور V3 روشن است خازن C توسطPrecharger  با پلاریته شکل ذیل و با ثابت زمانی  R 14*Cمقدار مقاومت 150 Ω , R14 و مقدار خازن 240 µF , C میباشد که در نتیجه ثابت زمانی شارژخازن240*10^-6*150 S می باشد پس ازشارژ خازن که تاولتاژ 1000 v انجام میگیرد تریستورV2روشن میشود(توسط پالسی که V2از طرف میکرو کامپیوترمی آید ) روشن شدن تریستور باعث تشکیل مدارمطابق شکل ذیل می گردد: مدار LC یک مدار نوسانی با ولتاژ اولیه خازن میباشد که مطابق شکل ذیل نوسان سینوسی انجام میدهد.این نوسان به علت وجود مقاومت در مسیر میرا شونده است و درنهایت به صفر میرسد فرکانس نوسان به صورت F=1/√LCمیباشد. در مدار شکل بالا بعلت وجود تریستور ویک طرفه بودن جریان نوسانهای متوالی انجام نمیگیرد و پس از انجام و پس ازانجام یک نوسان و تغییرجهت جریان و رسیدن مقدار جریان به IH تریستور،تریستور V2 خاموش شده وبه دنبال آن تریستور V3نیز درجهت معکوس جریان خازن قرار گرفته و خاموش میگردد این سیکل با فرکانس 250 HZ مرتباًانجام می گیرد و تریستور V3 مرتباً خاموش و روشن می گردد و جریانی به شکل ذیل از مدار ترکشن ها عبور می کند:نبودن مربعی موج جریان به علت وجود یک سلف  8 mh  و خاصیت سلفی بودن کل مدار می باشد ترکشن ها با مقدارDCشکل موج بالا کار میکنند و مقدار جریان را میتوان با مدت زمان خاموش و روشن بودن تریستور V3 تنظیم نمود، وجوددیود V1درمداربرای جلوگیری ازعبور جریان Precharger از طریق مقاومت RC که مقدار کمی داردمی باشد که در صورت اتصال کوتاه شدن دیود V1 جریان شدیدی ازمقاومتR14 عبور خواهد کرد که باعث سوختن R14 می شود.مدار تریستور V3 که از دو تریستور موازی  تشکیل شده که با 1 ترانس T سری شده است که این ترانس یک ترانس یک به یک بوده که جهت ایجادتعادل جریان بین 2 تریستور استفاده شده است در صورت عدم وجود این ترانس یکی از تریستورها روشن نمی شود.دیود دیگری در چاپر وجود دارد که به دیود  V4 موسوم است این دیود در عملکرد چاپر نقشی ندارد و صرفاً جهت جلوگیری از اتصال کوتاه شدن ولتاژ 750v با زمین در ناچ 3و هنگام موازی شدن ترکشن هااستفاده شده است . کلید عملیات  فرمان روشن و خاموش کردن  تریستورها  توسط میکروکامپیوتر انجام می گیرد. عناصر مهم دیگری که در چاپر وجود دارد سنسورها می باشند که شامل سنسورهای ولتاژ SV1,SV2,SV3,SV4,SV5,SV6و سنسورهای جریان SC1,SC2,SC3 می باشد که خروجی این سنسورهابعنوان فیدبک ازمدار ترکشن واردمیکروکامپیوتر می گردد و میکروکامپیوتر با تجزیه و تحلیل این مقادیر فرمان های لازم را اجرا می نماید. سنسورهای ولتاژ SV جهت اندازه گیری ولتاژ و سنسورهای جریان  SC  جهت اندازه گیری جریان مدار ترکشن به کار می روند . سنسورهای SV1 ,SV2 ,SV3 ,SV4  جهت اندازه گیری ولتاژ روتورهای ترکشن های 1,2,3,4 استفاده شده است که در صورتی که مقدار ولتاژ روتور ترکشن ها از 600 ولت بیشتر گردد میکرو کامپیوتر مدار ترکشن را قطع می کند و سیگنال گراند را به صفحه  Display  می رساند در ضمن چراغ های HL نیز روشن می گردند . یکی از علل افزایش ولتاژ ، که به ندرت ممکن است پیش بیاید مهار گسیختگی موتور یا جدا شدن موتوراز بارمیباشد که برای موتور سری خطرناک  بوده و باعث افزایش دور  می شود و طبقرابطهΦω  E=K ، افزایش ω باعث افزایش ولتاژ القایی می شود واین امر باعث گراند میگردد یکی از روش های کنترل مهارگسیختگی موتورهای سری درصنعت ،استفاده از همین روش یعنی استفاده از سنسور ولتاژ در روتور موتور می باشد . اختلاف ولتاژ بیشتر از 100 ولت در سنسورهایSV1,SV2 و سنسورهای SV3,SV4 نیز موجب ایجاد خطای گراند می گردد. سنسورهای SC1,SC2 جهت اندازه گیری جریان های ترکشن های 1 , 2 , 3 , 4 به کار رفته است که اگر خروجی این سنسورها از مقدار معینی بیشتر باشد ایجاد خطای  Overload می گردد و چراغ های HL4 برای سنسورSC1و HL5 برای سنسورSC2 روشن می گردد.سنسورSC3 جهت اطمینان از بسته شدن کلیدهای  ,KP6 , KP5و KP4.طراحی شده است که دارای خروجی ثابت +5 یا -5 ولت است  که پس از بسته شدن هر کلید پلاریته ولتاژ سنسور تغییر پیدا میکند. سنسور SV5 ولتاژ ریل سوم رااندازه گیری می کند که باید دارای خروجی +5 باشد در صورتیکه مقدار خروجی زیاد باشد بلافاصله پس از روشن شدن چاپر خطای گراند در Display دیده میشود و چراغهای HL1 روشن می گردد در صورتیکه مقدار خروجی کم باشد یا اصلاً وجود نداشته باشد واگن در حالت حرکت ترکشن نمیگیرد درصورتی که مقدار خروجی در حالت حرکت و ترکشن گیری قطع گردد ،خطای گراند بر روی صفحه Display نمایان می گردد. سنسورSV6جهت اندازه گیری ولتاژخازن به کاررفته است که در حالت استاتیک خروجی برابر 5V را دارد و در صورت نبود.خروجی در سنسور SV6  تمام چراغ های میکرو کامپیوتر در سنسور SV6 تمام چراغ های میکروکامپیوتر در انتهای ناچ2 روشن و خاموش می شوند و خطای گراند ایجاد می شود .مجموعه دیودها و تریستورها به Heat sing   هایی وصل شده است که اینHeat Sing هاجهت خنک کردن دیودها وتریستورها ضروری میباشد.دردو طرف این مجموعه از2 فن سه فاز 220ولت جهت تهویه بهتر استفاده شده است ضمناً درروی هردیود و تریستور یک بی متال کوچک قرار داده شده است که در صورتیکه دمای دیود یا تریستور از مقداری افزایش یابد بی متال عمل کرده وخطای گراند ایجاد میشود و چراغ هایHL1 تا HL4 و HL5 تا HL8 به طورمتوالی روشن و خاموش می گردند.کنتاکتور KA15 ولتاژ   AC تغذیه کننده فن ها را کنترل نموده و در صورتیکه ولتاژ AC قطع شود KA15 بی برق می شود و خطای  گراند ظاهر شده و مجدداً چراغ های HL1  تاHI4و HL5 تاHL8 به طور متوالی روشن و خاموش می گردند.در پشت میکروکامپیوتربرد Inter Face قرار دارد که همانطورکه از نامش معلوم است واسطه ای بین  میکرو کامپیوتر و کنتاکتورهایKA90 تاKA99 می باشد چون سیگنال های خروجی میکروکامپیوتر ضعیف می باشد و توانایی به کار انداختن این کنتاکتورهارانداردازترانزیستورهای زوج دارلینگتون   جریان خروجی I که مقدارکمی داردبرخروجی زوج دارلینگتون

به صورتi’=β1β2i  میباشد که درحد چند صد میلی آمپر است وبرای به راه انداختن کنتاکتورها کافی میباشد. کنتاکتورKC31 ولتاژ سه فاز Precharger را تأمین می کند و در ناچ 1و2 وصل و در ناچ 3 پس از بای پس شدن چاپر قطع می شود.عملکرد تریستورهای VT2 , VT1برای مواقعی که اگر خطای Grounding در مدار داشته باشیم و از طریق مدار فرمان و میکرو کامپیوتر فرمان  قطع کلیدهاداده نشوداین 2تریستور فعال شده و پاس ورودی را زمین می کنند. جعبه الکترومغناطیس جعبه الکترو مغناطیس شامل کنتاکتورهای الکترومغناطیسKM11 , KM12 , KM14 , KM15  و برد استابلایزر و فیوزهایژنراتور وهیتر و مقاومت های Damping واستارت ژنراتور و چند سنسور میباشد.کنتاکتورKM11 برای راه اندازیLoop1 هیتر و KM12 جهت راه اندازی Loop2 هیتر می باشد و هر یک از Loop  ها مجهز به فیوز  16A  به شماره های FU11 برای Loop1 و FU12 برای Loop2 میباشد. کنتاکتورKM14 در مرحله اول راه اندازی ژنراتور وصل می شودو کنتاکتور KM15   پس از 3.5 ثانیه وصل می گردد و دور ژنراتور را بالا می برد . برد استابلایزر نقش مهمی در ثبات کار ژنراتور داردو به کمک سیم پیچ های کمکی در ژنراتور ولتاژ و فرکانس ژنراتور را تنظیم می کند .بوسیله چهار پتانسیومتر موجود برروی استابلایزر که دوعدد مربوط به ولتاژ و دوعدد مربوط به فرکانس میباشد، ولتاژ و فرکانس تنظیم می گردد. سنسور SV11 موجوددرجعبه الکترو مغناطیس جهت اندازه گیری ولتاژ ریل سوم و ارسال سیگنال به استابلایزربه کاررفته است ودرصورتی که ولتاژ ریل سوم کمتر از 500 ولت باشد استابلایزر به کمک کنتاکتور   KA11  که بر روی آن نصب شده است مدار فرمان ژنراتوررا قطع میکندوژنراتور را خاموش می کند. آستانه عملکرد  KA11  بوسیله پتانسیومتر  KP5  بر روی استا بلایزر تنظیم می گردد که بوسیله تغییر ولتاژ مبنا در ورودی یک  Opamp  و مقایسه آن با ولتاژ خروجی SV11 عمل قطع یاوصل KA11 را انجام میدهد.از  Auxiliary، KM15 یک مسیر در داخل بردقرارداردکه پس ازبسته شدن Auxiliaryاستابلایزر دور موتور را افزایش می دهد . سنسور SV12 که در جعبه الکترو مغناطیس  1و7  وجود دارد ولتاژ ریل سوم را در گیج کابین نشان میدهد. رله های  Earth، ,KH12وKH11 به همراه کنتاکتورKA13 نقش مهمی درحفاظت ژنراتور دارد و در صورتی که یکی از فاز های ژنراتور زمین شودKH11 یا KH12 عمل کرده به دنبال آن KA13 عمل می کند و ژنراتور خاموش می گردد. یک فیوز 63A نیز جهت حفاظت ژنراتوردرکنار فیوزهای هیتر درجعبه الکترومغناطیس قرارداده شده است. در واگن های 6و5و2  بعلت نبود ژنراتور فقط کنتاکتورهای مربوط به هیتر وجود دارد.

کلید های چاقویی ارت

 هرواگن دارای دوجعبه ارت میباشد که جعبه Disconnectorدارای دو  کلید چاقویی بزرگ است که یکی ارت را به مدار ترکشن وصل میکندودیگری 750 V را به مدارترکشن وصل می کند. یک میکرو سوئیچ نیز در این جعبه وجود دارد که اگر کلید 750 V قطع شودو تاانتها فشارداده شوداین میکروسوئیچ عمل کرده مدارفرمان ناچ 2،3قطار را قطع میکند و قطار میتواند در ناچ1حرکت کند جعبه دیگر ارت شامل چندین کلیدچاقویی کوچک میباشد که سه تا از این کلیدها بزرگتر از بقیه بوده و مستقیماً ارت ژنراتور و کمپروسور را به بوژی متصل میکند. کلیدهای ارت کوچکتر زمین مدارات دیگر را به منفی باطری وصل می کند. در ورودی هر محور دو زغال وجود دارد که کابل های ارت به این دو زغال وصل میباشد واین زغال ها به محور اتصال دارند.

مقاومت ها وسلف ها

 مقاومت هاشامل مقاومت های سقفی ومقاومت های زیر واگن میباشدکه این مقاومت هادارای اندازه های مختلفی بوده و هر کدام وظیفه خاصی را به عهده دارند.مقاومت های  سقفی 11 یونیت میباشد که 4یونیت آن مقاومت R0 – 0.9Ω  میباشدوبقیه مقاومت هامربوط بهR1,R2,R3میباشند.مقاومت های زیر واگن شامل مقاومت  R4 که در مدار ترمزی قرار می گیرد ومقاومت های RS1,RS2 که با کلیدهای KM1 , KM2 سری می شود و جهت کم کردن جریان تحریک موتور می باشدو مقاومت RD که موازی با کنتاکت QF1 می باشد که جهت حفاظت از کلیدهای QF1 استفاده می شود وعملکرد آن به این صورت است که در هنگام قطع شدن ترکشن ابتدا کلیدQF1 قطع می شود و مقداری جریان ازRD عبور می کند و کلید QF1  کل جریان را قطع نمی کند و بقیه جریان راKP 1  ,  KP2  قطع می کنند . سلف های LS1  ,  LS2  نیز با مقاومت های  RS1 , RS2  سری می باشند و جهت نرم کردن جریان استفاده شده است. سلف LF جهت نرم کردن جریان ترکشن و تعدیل جریان استفاده شده است.

تجهیزات واگن ها

 تجهیزات واگن ها شامل کابینت های AC  ,  DC و فن ها وهیترها وچراغ های شاخص ترمز ودرب میباشد کابینت هایAC شامل فیوزهاو کنتاکتورهای لازم جهت روشنایی و فن ها و 4 بی متال جهت حفاظت از فن های Change Over و یک کنتاکتور الاکلنکی  KM18  و یک تایمر می باشد. هر لوپ روشنایی و فن ها دارای یک فیوز 3 فاز و یک کنتاکتور سه فازه می باشند. کنتاکتور الاکلنکی  KM18  یک جفت کنتاکتور میباشد که بایکدیگراینترلاک مکانیکی شده اند و در صورت  عمل کردن  یکی  دیگری عمل  نخواهد کرد در صورتیکه واگن مشکل AC نداشته باشدکنتاکتورKM18a عمل می کند و در صورتیکه به هر علت مشکل AC در واگن وجود داشته باشد کنتاکتور KM18b عمل می کند و سیگنال AC را در Display نشان می دهد . کابینت های  DC  واگن ،مدارات DC وکلیدهای مربوط به ایزوله کردن رادر خود جای داده است . کلید های ایزوله کننده شامل  SD31 جهت ایزوله کردن ترکشن واگن ، کلید,SD33  SD32 جهت ایزوله کردن چند واگن و SD41 , SD42جهت ایزوله کردن ژنراتورها و کمپرسورها و کلید SD61 کلید  Car Positionمی باشد. کلید SD32 مدار ترکشن را از سمت 1 واگن قطع می کند و کلید SD33 مدار ترکشن را از سمت 2 واگن قطع مینماید. مثلاً درصورتیکه واگن 1 هر قطار باشد و کلیدSD32واگن 2را در وضعیت 1 قراردهیم واگن 2،3،4،5،6،7ایزوله میگردند و اگر کلید SD33 را در وضعیت  1قرار دهیم به غیر ازواگن 1،2 بقیه واگنها ایزوله میگردند.عملکرد کلیدهای SD41  ,  SD42 نیز به همین صورت است کلیدSD61 کلید Car  Position نام دارد و در واگن 1 روی صفر قرار دارد و در واگن 7 روی یک قرار دارد و در واگن3 روی صفر و در واگن 4 روی یک قرار دارد و در واگنهای 2،5،6 روی شماره واگن قرار گرفته است ،در صورتیکه کلیدمربوط دروضعیت مناسب خودقرارنگیردسیستم ترمز دچار اختلال می گردد و خطاهای  مربوط  به آن واگن درDisplay نمایش داده نخواهد شد. در کابینت های  DC  فیوزهای  مینیاتوری مربوط به مدارات  مختلفی وجود دارد درضمن کنتاکتورهای مربوط به باز و بسته شدن درب ها نیزدر این کابینت قرار دارد.فن های هرواگن شامل فن هایCross Flow Fanوفن های Chenge Over Blower می باشد. فن های Cross Flow  شش دستگاه می باشند که وظیفه چرخش هوای داخل واگن را به عهده دارند و فن های Change Over فن های چهار تایی می باشند که وظیفه تهویه هوای واگن را به عهده دارند.هر واگن شامل چهار چراغ شاخص نیز می باشد که دو عدد آن مربوط به ترمز و  دو عدد آن مربوط به درب ها می باشد.

ترمز

 قطارهای متروی تهران شامل دو نوع ترمز، ترمز پنوماتیکو ترمز الکترودینامیکی می باشند.ترمز پنوماتیک ترمز پنوماتیک عمل  توقف قطار را بوسیله فشار هوایی که به داخل سیلندر ترمز متصل به لنت ترمز واردمیشود انجام می دهد و شامل دو قسمت الکترونیکی و پنوماتیکی می باشد. قسمت الکترونیکی در هر واگن  BCU  نام دارد و شامل چندین بردالکترونیکی است که هر کدام وظیفه خاصی خود را دارند.یک قسمت الکترونیکی نیز درداخل کابین ها موجود است که شامل هندل ترمز و دکودر است. هندل ترمز دارای 16 ناچ ترمزی است که توسط اپراتور فرمان میگیرد این هندل به یک پتانسیو متر وصل است که بوسیله دکودر یک شکل موج مربعی را ایجاد میکند که پهنای موج بوسیله هندل ترمز تغییر  کرده و میزان  ترمز را نشان می دهد دکودر علاوه بر تبدیل سیگنال هندل ترمز به شکل  موج مربعی اطلاعات BCU هرواگن شامل خطاها و اطلاعات دیگر را دریافت وبه کدهای خاصی تبدیل نموده ودریک نمایشگر که بر روی دکودر نصب میباشد نمایش میدهداین اطلاعات توسط کابل RS485 که یک استاندارد خاصی برای انتقال اطلاعات است بین واگن ها و دکودر انتقال می یابد این کابل شامل یک خط مثبت و منفی و یک شیلد داخلی و یک شیلدخارجی برای جلوگیری ازایجادپارازیت برروی اطلاعات میباشد درصورت قطع این کابل هیچگونه اشکالی درروند ترمزگیری قطار ایجاد نمی شود و فقط خطای  Minor بر روی تمامی واگن هادر Display ظاهر میگردد.اطلاعات این کابل در هر واگن بوسیله برد Analog  گرفته و توسط همین برد به کابل انتقال مییابددر هر لحظه فقط یک واگن اطلاعات خود را به این کابل منتقل می کند و بقیه واگن ها به عنوان گیرنده اطلاعات عمل می کنند . در صورتی که عمل دریافت وانتقال اطلاعات دریک واگن با واگن های دیگر هماهنگ  نشود و واگن  خارج از محدوده زمانی اقدام به ارسال اطلاعات نماید ،این اطلاعات توسط انکودردریافت دریافت  نشده و هنگام خواندن اطلاعات  بر روی صفحه نمایش در روی انکودر جمله NSY ظاهر شده که نشان دهنده عدم هماهنگی واگن مربوطه با واگن های دیگر میباشد که غالباً بوسیله Reset  کردن واگن ها این ناهماهنگی ازبین می رود. شاخصی که میزان ترمزاعمالی توسط اپراتور را نشان میدهد PWM می باشد که بین 15.8 تا 83.5  متغییر است که این مقداردر انکودر در وضعیت F-4 قابل خواندن است . شاخص  دیگری که وضعیت  ترمزگیری را نشان می دهد(Logic Brake) LB میباشد که در حالت ترمز آزاد 110 V و درحالت ترمز صفر ولت می باشد. قسمت پنوماتیکی هر واگن شامل یکسری  Valve  و فشار شکن مبدل فشار به جریان و غیره می باشد AMV Valve با گرفتن ولتاژ از BCU فشاری را به RV وارد می کند و RV فشار لازم را به سیلندر ترمز اعمال می کند SBTR از فشار سیلندرفیدبک میگیرد و فشار را تبدیل به جریان می کند و به BCU می دهد 

AV Valve فشاری را که از 4 بالشتک هوا می آید گرفته و میانگین آنرا وارد LTR می کند و LTR فشار میانگین را تبدیل  به جریان می نماید و  جریان حاصل را وارد BCUمیشوند. BCU ازمقدار جریان که بین 4 mA تا 20 mA می باشد مقدار  بار واگن را اندازه گرفته و بر حسب مقدار باد فشار سیلندر را  تنظیم می کند . در کنارولوهای AMV , RMV ولو EMV نیز وجود دارد که مربوط به ترمز اضطراری  بوده و همیشه برق  دار می باشد و زمانی که ترمز اضطراری اعمال شود EMV  بی برق شده و ترمز اضطراری اعمال می شود . ولو پارکینگ نیز در هنگام وجودترمز پارک برق دار شده و فشار پشت سیلندر ترمز پارک افزایش می یابد.

ترمز الکترودینامیکی

 ترمز الکترودینامیکی نوع دوم ترمز قطار می باشد که در سرعت بالای 300  Km/h عمل  کرده وعمل  ترمز را به وسیله تبدیل حالت موتوری ترکشنها به حالت ژنراتوری انجام می دهد.هنگامی که اپراتور ترمز رااعمال میکند BCU هرواگن با توجه به میزان بار واگن سیگنالی را به نام سیگنال DBD به میکروکامپیوتر ارسال میکند مقدار این  سیگنال بین4 mA      تا 20 mA    می باشد .میکروکامپیوتر نیز عمل تبدیل موتورها  به  ژنراتور را بوسیله بستن  کلیدها انجام داده و جریان عبوری از مدار ترکشن بوسیله  SC4  اندازه گیری  شده و بعنوان فیدبک از مدار ترمز به BCU اعمال میگردد.در صورتی که میزان ترمزدرخواستی با میزان ترمز اعمالی برابر باشد عمل ترمز گیری ادامه می یابد ، در صورتیکه این مقدارها برابر نباشد ترمز دینامیک قطع شده و میزان ترمز دینامیک  بقیه واگن ها افزایش می یابد . ترمز الکترودینامیک جهت کاهش اصطحکاک لنت ترمز بسیار مفید می باشد.

کابل های ارتباطی بین واگن ها

 کابل های ارتباطی  شامل کابل های ارتباطی  سه فاز وDC  ، کابل  RS485 و سوکت 90 پین بین واگن ها می باشد.کابل ارتباطی سه فاز شامل دو خط سه فاز و یک خط 110 VDCمی باشد که خطوط سه فاز در هر یونیت مستقل بودهولی خط DC سراسری میباشد.هر خط 3 فاز از یک ژنراتور تغذیه میشود که کل واگن های یک یونیت راتغذیه میکند. سوکت 90   پین شامل خطوط ارتباطی  مدار فرمان ترکشن وخطوط ارتباطی پاپلیک آدرس وترمز وخطوط فرمان مداراتAuxiliary می باشد. ضمناً دو ردیف کناری این سوکت در سمت چپ و راست  تکراری می باشند و  جهت اطمینان از اتصال کامل قسمت های کناری سوکت  در قوس ها طراحی شده است.کابل  RS485  نیز همانطور که در بخش ترمز شرح داده شد جهت ارسال اطلاعات ترمزی بین BCU ها و انکودر استفاده شده است و دارای دو خط +  ،  - و یک شیلد خارجی و یک یک شیلد داخلی می باشد.