Wagon typu 204WrAs > Budowa

Wagony typu 204WrAs mają nadwozia stalowe wykonane jako całkowicie nowe w oparciu o budowę wagonów 105Na z wprowadzonymi ulepszeniami. W konstrukcji nadwozia wyeliminowano obejście na rozrusznik dzięki czemu belka grzbietowa jest jednolita na całej długości. Rozwiązanie to zdecydowanie wzmacnia konstrukcję wagonu.

   
Szkielet wagonu z poszyciem

   
Jednolita belka grzbietowa

Dach wykonany jest w formie dwuspadowej zamiast łukowego, jaki jest w klasycznych stopiątkach.

   
Konstrukcja dachu

Ściany przednia i tylna wykonane są z tworzywa sztucznego, przez co są mniej kłopotliwe w naprawie, w przypadku uszkodzenia.

   
Ściany czołowe z laminatu polistrowo-szklanego ze wzmocnieniami

Dolna część ścian bocznych wagonu jest prosta, co umożliwiło wprowadzenie pokryw inspekcyjnych, które osłaniają z zewnątrz wózki jezdne. Bez wyprostowania ścian wózek jezdny mógłby ocierać o pokrywę podczas skrętu na łukach o małych promieniach poziomych.
Poniższa fotografia przedstawia omówioną różnicę na przykładzie wagonu 204WrAs i wagonu 105NWr, czyli zmodernizowanej stopiątki.

   
Wyprostowane ściany 

Nadwozie ma konstrukcję stalową szkieletową. Od zewnętrznej strony szkielet pokryty jest spawanymi do niego blachami poszyciowymi. Wewnątrz konstrukcji wagonu umieszczany jest materiał izolacyjny służący do zapewniania izolacji termicznej i akustycznej. 

   
Izolacja termiczno - akustyczna (wełna mineralna)

Konstrukcja płaszczyzny podłogi jest wykonana, jak w wielu tego typu pojazdach ze sklejki, na którą po wyrównaniu i wyszpachlowaniu naklejona zostaje wykładzina antypoślizgowa.

   
Podłoga podczas montażu płyt


Wózki jezdne
Pudło wagonu oparte jest na dwóch dwuosiowych wózkach napędowych skonstruowanych na bazie tych z wagonów 105Na (zobacz opis wózków z wagonów typu 105N - tutaj). Na zamówienie przewoźnika PROTRAM Wrocław wprowadza w wózkach jezdnych dodatkowe ulepszenia w postaci zastosowania tłumików (amortyzatorów) hydraulicznych pomiędzy belką bujakową i ramą wózka oraz I stopnia usprężynowania w postaci sprężyn metalowo-gumowych klinowych między ramą wózka, a kadłubem łożyska osi (maźnicą), którę jednocześnie realizują prowadzenie zestawu kołowego. Druga zmiana wiąże się ze zmianą kształtu podłużnicy wózka w stosunku do tej stopiątkowskiej i powodowana jest właśnie zmiana sposobu prowadzenia zestawów kołowych.

   
Tłumik hydrauliczny (II st. usprężynowania)

   
Usprężynowanie osi na przykł. wózka do 105NWr (I st. usprężynowania)

Wózki w fabrycznej wersji 204WrAs nie posiadają powyżej omówionych modyfikacji.
 
   
Wózek jezdny - widok od spodu (opis na powiększeniu)

   
Wózek jezdny - otwarta pokrywa insp. (opis na pow.)

Nadwozie na wózkach oparte jest poprzez układ czopa skrętu osadzonego w gnieździe belki bujakowej. Belka z koli opiera się na ramie wózka poprzez zespół sprężyn metalowo-gumowych stanowiących usprężynowanie.

   
Sprężyny stalowo-gumowe oparcia nadwozia na wózku (opis na powiększeniu)

W związku z zastosowaniem w pojeździe napędu impulsowego, w wózkach zamontowane zostały silniki asynchroniczne prądu przemiennego gabarytowo odpowiadające silnikom szeregowym LTa 220.


Zespoły napędowe
W każdym z wózków mieszczą się 2 zespoły napędowe, ułożone analogicznie jak w wagonach typu 105Na. W skład każdego z nich wchodzi trójfazowy asynchroniczny (indukcyjny) silnik trakcyjny typu STDa 200 L4 A produkcji zakładów EMIT S.A. o mocy 50 kW, przekładnia jednostopniowa typu 20Pm oraz wał przegubow (pędny) Cardana, łączący wał silnika trakcyjnego z wałkiem atakującym przekładni.
Na wałach silnika zainstalowane są hamulce szczękowo-bębnowe sterowane elektrycznie (opis w dziale hamowania).


Silnik trakcyjny STDa 200 L4 A i przekładnia 20Pm (opis na powiększeniu)

   
Przegub krzyżakowy wału Cardana po stronie przekładni

Silniki asynchroniczne to takie, w których prędkość obrotowa wirnika jest mniejsza od prędkości obrotowej pola magnetycznego powstającego wokół niego (niezsynchronizowane). Energia elektryczna (trójfazowy prąd zmienny) jest doprowadzona do uzwojenia stojana, natomiast zasilane wirnika odbywa się na zasadzie indukcji magnetycznej.
Silniki połaczone są w grupy. Jedną grupę tworzą silniki pierwszego wózka, a drugą grupę silniki drugiego wózka. Każda grupa zasilana jest przez jeden przekształtnik trakcyjny - falownik firmy MEDCOM - opis w dalszej części.
Silniki trakcyjne w 204WrAs chłodzone są powietrzem doprowadzonym kanałami powietrznymi z wentylatorów ssąco-tłoczących przetwornicy pokładowej. Pomiędzy komorami silników, a kanałami powietrznymi znajdującymi się w nadwoziu wagonu, zastosowane są elastyczne mieszki (ze względu na ruchy wózka względem nadwozia).

   
Styk uszyniajacy (szczotka osiowa) na osi zestawu kołowego i mieszek kanału powietrznego (wskazany strzałką)



Rozmieszczenie wyposażenia w nadwoziu
Aparatura napędowo-sterownicza w omawianych wagonach ulokowana jest w całości pod podłogą oraz w szafie za stanowiskiem motorniczego. Na dachu znajduje się jedynie odbierak prądu marki  oraz klimatyzator kabiny motorniczego wraz z zasilaczem.


Rozmieszczenie urządzeń na dachu wagonu


   
Klimatyzator za atrapą dachową

   
Panel klimatyzatora w suficie kabiniy

Zasilacz klimatyzatora przetwarza napięcie sieciowe 600 V na napięcie 24 V, zasilające klimatyzator.

   
Odbierak prądu STEMMANN Fb700

Pantograf posiada napę w postacji elektrycznego siłownika (tzw. ściągacza). Sterowanie położeniem odbieraka prądu rezlizuje się za pośrednictwem przycisków umieszczonych w szafie aparatowej za stanowiskiem motorniczego. Aby pantograf mógł być podniesiony, muszą być załączone baterie akumulatorów.

   
Przyciski podnoszenia / opuszczania odbieraka

Dodatkowo na pulpicie sterowniczym zainstalowany jest przycisk do awaryjnego opuszczania odbieraka prądu.

Istnieje również możliwość ręcznego podniesienia lub opuszczenia odbieraka prądu na przykład gdy wystąpi awaria siłownika.
Ręczne podnoszenie / opuszczanie realizuje się za pomocą korby, którą umieszcza się w otworze osi obrotowej w suficie wagonu (pod pantografem). Moment obrotowy przenoszony jest z korby przez wałek giętki do mechanizmu siłownika. Otwór do ręcznego poruszania pantografem znajduje się w suficie, z lewej strony wewntęrzenego wyświetlacza trasowego. Korba ręcznego napędu pantografu umieszczona jest natomiast w kabinie motorniczego na szafie aparatowej.

 
Otwór na korbę do ręczego podnoszenia / opuszcznia

 
Korba ręcznego napędu pantografu

Zobacz opis tramwajowych odbieraków prądu - tutaj.
 

Pod podłogą pojazdu zabudowane są (patrząc od czoła):
- styczniki liniowe SUT-302
- odłączniki pantografów
- dzwonek zewnętrzny
- wózek napędowy 1
- szafa aparatowa
- przekształtniki trakcyjne (falowniki) oraz oporniki hamowania
- przetwornica pokładowa
- wózek napędowy 2
- baterie akumulatórów


Rozmieszczenie urządzeń w wagonie

Pod przednim pomostem wagonu zainstalowane są styczniki liniowe typu SUT-302, odłączniki pantografu oraz dzwonek zewnętrzny.
Styczniki liniowe to urządzenia załączające obwódy prądowe falowników, gdy nastawnik jazdy w kabinie motorniczego zostanie ustawiony w pozycję rozruchu. Zabezpieczają one również obwody przed zbyt dużym prądem. Jeżeli przekaźnik nadmiarowo-prądowy PGA 115 wykryje zbyt wysoką wartość prądu w obwodzie falownika nastąpi automatyczne rozłączenie styków stycznika i rozruch będzie przerwany.
W wagonie zastosowane są dwa styczniki liniowe po jednym dla każdego z falowników, a więc i wózka napędowego zasilanego przez ten falownik.

   
Skrzynie ze stycznikami SUT-302

Obok styczników liniowych zainstalowane są dwa nożowe odłączniki zasilania po jednym dla falownika. Odłączniki służą do odłączenia zasilania falowników w przypadku, gdy wagon jest serwisowany. Stanowią zabezpieczenie odcinające dopływ energii trakcyjnej gdyby na odbieraku prądu pojawiło się napięcie. 
Uwaga - odłączenie zasilania odłącznikiem pantografu nie oznacza wyłączenia zasilania 600 V na całym pojeździe, a jedynie wyłączenie zasilania obwodów napędu trakcyjnego. Zasilane nadal pozostają elementy takie jak np: ogrzewanie nawiewowe wagonu, przetwornica pokładowa, zasilacz klimatyzatora, itp. Aby w pełni odłączyć zasilanie sieciowe wagonu, należy opuścić odbierak prądu lub wyłączyć zasilanie sieci.

   
Szkrzynia odłącznika 

   
Nożowy odłącznik

   
Dzwonek zewnętrzny

Na środkowym pomoście mieszczą się dwie szafy aparatowe. W pierwszej licząc od czoła pojazdu (na linii II drzwi) znajdują się między innymi przekaźniki i styczniki związane ze sterowaniem rozruchem, jazdą z wybiegu i hamowaniem.

   
Szafa aparatowa - II drzwi

Impulsowy rozruch wagonu realizowany jest przez układ dwóch falowników znajdujących się w 2 szafie aparatowej. W 105N, w tym miejscu zainstalowany jest rozrusznik bębnowy, czyli odpowiednik falowników przy rozruchu oporowym.
Falowniki to przekształtniki służące do sterowania napędem i zamiany prądu stałego na prąd przemienny. Elementami falowników przetwarzającymi napięcie 600 V prądu stałego z sieci trakcyjnej na trójfazowe napięcie prądu przemiennego, służącego do zasilania silników trakcyjnych są tranzystory IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistors). Jeden falownik zasila grupę silników danego wózka napędowego.


Schemat obwodu WN falowników

Pomiędzy skrzyniami falowników mieści się skrzynia z opornikami hamowania. Na nich przemieniana jest energia elektryczna produkowana przez silniki trakcyjne (pracujące jako prądnice) podczas hamowania elektrodynamicznego na traconą bezpowrotnie energię cieplną w sytuacji, gdy nie może być wdrożona rekuperacja energii hamowania do sieci.

   
Falowniki i opornik hamowania (opis na powiększeniu.)

Obok skrzyni z falownikami zainstalowana jest przetwornica pokładowa firmy MEDCOM typ: PSM5 lub firmy ENIKA. Omawiana przetwornica służy do przetwarzania napięcia sieciowego 600 V prądu stałego na napięcie pokładowe 40 V prądu stałego służące do ładowania baterii akumulatorów i zasilania urządzeń niskiego napięcia.

 
Przetwornica PSM5 (zdjęcie ze strony: medcom.com.pl)

Po bokach zespołu przetwornicy zaisntalowane są wentylatory ssąco-tłoczące, które służą do chłodzenia falowników, oporników hamowania oraz silników trakcyjnych, które podczas pracy się nagrzewają, a brak chłodzenia doporowadziłby do ich uszkodzenia. Sposób zasysania powietrza jest analogiczny do tego z typowego wagonu typu 105N i pochodnych, z tą różnicą, że przetwornica jest statyczna (przetwarza napięcie na bazie tranzystorów IGBT), a zastosowane wentylatory chłodzące są praktycznie niesłyszalne z wnętrza pojazdu.
Wentylatory zasysają powietrze przez żaluzję (czerpnię) zainstalowaną w lewej ścianie wagonu.

   
Żaluzja (czerpnia) i pokrywa insp. przetwornicy



Akumulatory
Wagon 204WrAs wyposażony jest w 2 komplety baterii akumulatorów o pojemności 100Ah. Baterie mieszczą się w skrzyni na tylnym pomoście pojazdu.

   
Pokrywa dostępu do bat. akumulatorów

Tablica bezpiecznikowa oraz regulacyjna ładowania baterii znajduje się w tylnej szafie aparatowej wewnątrz tramwaju.
Tam również znajduje się odłącznik baterii wagonu silnikowego oraz przyciski odłączania baterii doczepy czynnej.
Jeżeli wagon sterujący jeździ w składzie z doczepą czynną podczas załączania baterii akumulatorów, należy najpierw załączyć odpowiednim przyciskiem baterie w doczepie, a dopiero następnie włączyć heblem baterie akumulatorów wagonu silnikowego.

   
Tylna szafa aparatowa

   
Wyłączniki samoczynne w szafie (opis na powiększeniu)

   
Odłączniki baterii akumulatorów (opis na powiększeniu)

Napięcie 40 V z akumulatorów jest dodatkowo przetwarzane na specjalnych przekształtnikach na niższe o wartości 24 V. Służy ono do zasilania elementów pulpitu, oświetlenia, kasowników, tablic informacyjnych, itp.