При
проектировании моторных вагонов типа Г были поставлены следующие условия:
замена индивидуальных контакторов в силовой цепи тяговых электродвигателей,
применявшихся на моторных вагонах типов А и Б, групповыми, которых требуются
меньшее количество электромагнитных вентилей, блокировочных контактов, а
также меньший объем ремонта;
повышение скорости движения, что вызывало необходимость увеличения ускорения
и конструкционной скорости вагона; в задании на моторные вагоны типа Г
предусматривалось повышение конструкционной скорости до 75 км/ч (у моторных
вагонов типов А и Б - 65 км/ч), а ускорения (замедления) - до 1 м/с2
(у А и Б - 0,7 м/с2);
применение для остановок поезда электрического реостатного торможения для
снижения износа колодок и бандажей и уменьшения выделяющейся при торможении
пыли, которая неблагоприятно влияет на работу электрического оборудования;
осуществление более плавного пуска;
уменьшение массы тары вагона за счет применения легированной стали марки ДС
(Дворец Советов) вместо Ст.3 и использования более совершенных тележек.
Намеченные введение электрического торможения для остановки поезда и повышение ускорения обусловили решение не строить для вагонов типа Г прицепных вагонов, т. е. составлять поезда только из моторных вагонов.
Моторные вагоны типа Г проектировались в 1937-1939 гг. и строились в 1939-1940 гг. Мытищинским вагоностроительным заводом и заводом лДинамо╗ им. С. М. Кирова.
20 июня 1940 г. с Мытищинского вагоностроительного завода на Московский метрополитен прибыл первый моторный вагон типа Г (рис) и совершил пробный рейс на участке Сокольники - Центральный парк культуры и отдыха им. Горького. После поступления с завода еще четырех моторных вагонов типа Г из них был составлен поезд, который испытывался в августе-сентябре 1940 г.; в октябре началась его опытная эксплуатация на Горьковской линии. Всего в 1940 г. Мытищинским вагоностроительным заводом и заводом лДинамо╗ им. С. М. Кирова было выпущено 6 моторных вагонов типа Г, получивших номера 201-206 (с 1945 г. №301-306).
Основные размеры электровагона типа Г
Электровагоны типа Г имели более округленные очертания, чем электровагоны типов А и Б. Длина кузова вагона типа Г была увеличена по сравнению с вагоном Б на 370 мм и составляла 18770 мм, что одновременном уменьшении длины кабины машиниста на 100 мм позволило увеличить длину пассажирского салона на 470 мм. При этом длина по центрам автосцепок и база электровагона были увеличены на 200 мм; ширина его осталась прежней - 2700 мм. Масса опытного моторного вагона с электрическим оборудованием равнялась 42 т.
На опытных электровагонах были применены тележки типа МГ со сварными штампованными боковинами из легированной стали в комбинации с литыми поперечными балками. При этом концевые балки отсутствовали. Для снижения шума в редукторе прямозубая передача была заменена косозубой, большое зубчатое колесо стало непосредственно насаживаться на ось.
Каждая тележка имела два тормозных цилиндра диаметром 8" и рычажную передачу, расположенную под ее рамой. Масса тележки составляла 10,8 т. Элементы центрального подвешивания с эллиптическими рессорами отличались по конструкции от элементов подвешивания электровагонов типов А и Б.
На каждом моторном вагоне типа Г было установлено 4 тяговых электродвигателя ДК-102В часовой мощностью по 83 кВт, имевших подшипники с постоянным уровнем смазки, как и у тяговых электродвигателей ДПИ-152 моторных вагонов серии СД (см. з12.4), и якорь со смешанной (лягушачьей) обмоткой, в которой волновая обмотка была использована в качестве уравнительных соединений к петлевой обмотке. Электродвигатели каждой тележки попарно соединялись последовательно. При напряжении на зажимах электродвигателей 375 В и токе часового режима 248 А частота вращения якоря равнялась 1160 об/мин (нормальное возбуждение); что при диаметре колес 900 мм и передаточном числе 74:15=4,93 соответствовало скорости движения 36 км/ч.
В основу электрической схемы силовой цепи тяговых электродвигателей были положены ранее использованные на моторных электровагонах серии СВ принципы (см. з12.3): наличие двух групп пусковых резисторов, каждая из которых последовательно подсоединялась или со стороны токоприемника, или со стороны лземли╗, переход этих групп с последовательного на параллельное соединение по мостовой схеме. В отличие от всех ранее выпущенных моторных вагонов метрополитена и секций серии СВ такой переход производился без включения контактора для создания цепи уравнительного тока. В результате неодновременного отключения частей обмоток возбуждения электродвигателей, входящих в одну группу, на электровагонах типа Г была получена промежуточная ступень ослабления возбуждения.
Групповой контактор (реостатный контроллер) приводился во вращение масляно-пневматическим приводом типа PCM (пи-си-эм) и имел 26 пусковых позиций (с учетом дополнительных позиций 12А и 21А) в тяговом режиме и 13 позиций в тормозном. Все переключения реостатным контроллером в схеме тяговых электродвигателей производились с помощью его 11 реостатных контакторов и 6 контакторов ослабления возбуждения. Остальные переключения в электрической схеме (с моторного на тормозной режим электродвигателей, а также с последовательного на параллельное соединение их групп) выполнялись двумя самостоятельными двухпозиционными групповыми переключателями (контакторами) с электропневматическим приводом, которые совместно с реостатным контроллером, реле ускорения Р-19А-1 и реле торможения Р-20А-1, располагались в одном ящике ПКГ-750А. От перегрузок и коротких замыканий электродвигатели защищало реле перегрузки РП-10А-1, находившееся в ящике с реле ЯР-4А-1; последнее отключало в аварийных режимах два последовательно соединенных линейных контактора ПК-162А-1, смонтированных в ящике ЛК-752А. Все электрические цепи вагона при этом защищал главный предохранитель ЯП-1ЗИ-7, который включался в схему сразу за четырьмя соединенными параллельно токоприемниками.
Благодаря симметричному размещению реостатных ступеней при последовательном и параллельном соединениях тяговых электродвигателей для их пуска использовалось как прямое, так и обратное вращение вала группового контактора (по 13 позиций). Это почти удвоило число пусковых ступеней в схеме по сравнению с обычными системами. Такая особенность группового контактора, а также применение хронометрического пуска, лнормального возбуждения╗ тяговых электродвигателей на первых двух ступенях пуска и на рабочей (24-й) позиции, лусиленного возбуждения╗ тяговых электродвигателей при их последовательном (позиции 4-12А) и параллельном (позиции 13-21) соединениях обеспечили хорошую плавность пуска и снижение расхода электроэнергии на движение поезда за счет уменьшения ее потерь в пусковых резисторах. Пусковые резисторы СЛ-10А-5 из фехралевой ленты были применены вместо использовавшихся ранее чугунных элементов.
Контроллер машиниста КВ-9А на вагонах типа Г, как и контроллер машиниста на пригородных секциях серии СД (см. з12.4), имел съемную реверсивную рукоятку с положениями: 0, лВперед╗ и лНазад╗. Главная рукоятка контроллера, кроме нулевого, имела положения: лХод-1╗ - маневровое; лХод-2╗ - последовательное соединение тяговых электродвигателей при полном возбуждении; лХод-3╗ - параллельное соединение при ослабленном возбуждении (указанным положениям соответствовали позиции 1, 12А и 24 реостатного контроллера); лТормоз-1╗ - сбор схемы на торможение; лТормоз-1А╗ - ручное торможение и лТормоз-2╗ - автоматическое торможение. Положениям лТормоз-1╗ и лТормоз-2╗ соответствовали позиции 1 и 12А реостатного контроллера; положение лТормоз-1А╗ служило для фиксации реостатного контроллера на определенной промежуточной позиции торможения. Главная рукоятка контроллера машиниста не была оборудована устройством, следящим за бдительностью машиниста, так как с машинистом обязательно следовал помощник.
Цепи управления опытных электровагонов питались постоянным током номинального напряжения 75 В от кадмиево-никелевой аккумуляторной батареи 56НКН-45 (45 А╖ч) или железо-никелевой типа 56ЖН-45. Аккумуляторные батареи подзаряжались через цепи освещения электровагонов. Изменения в системе питания цепей управления потребовали также изменений в электрических схемах и конструкции некоторого электрооборудования; в частности, ящик с электромагнитными контакторами ЯК-4Б-1 был заменен на ящик ЯК-4Е-1.
В процессе испытаний опытных электровагонов типа Г на некоторых из них устанавливались тяговые электродвигатели ДК-102Г, отличавшиеся от электродвигателей ДК-102В обмоточными данными катушек якоря и меньшим напряжением между коллекторными пластинами.
Первоначально при проектировании электровагонов типа Г предполагалось установить на них электровоздухораспределители №77, т. е. применить электропневматические тормоза, как и на пригородных электросекциях, но затем для дотормаживания поездов после реостатного торможения было решено на электровагонах ставить воздухораспределители №75М и краны машиниста №334. Впоследствии замещение электрического торможения пневматическим осуществлялось с помощью электропневматического клапана.
При эксплуатации состава из моторных вагонов типа Г были выявлены значительные преимущества этих вагонов перед вагонами типов А и Б. Применение электрического торможения почти до полной остановки поезда ликвидировало образование на поверхности бандажей колес раковин и сетчатки, приводивших к преждевременной обточке бандажей, значительно уменьшило количество пыли, возникавшей при механическом торможении поезда, и повысило плавность торможения.
Достаточно хорошо показали себя в работе и тяговые электродвигатели, имевшие низкие значения напряжений между коллекторными пластинами (12,6 В при скорости 60 км/ч в тормозном режиме).
В начале 1941 г. было решено построить для Московского метрополитена 50 новых вагонов типа Г с кузовами цельнометаллической сварной конструкции из стали марки Ст.3. Великая Отечественная война прервала строительство этих вагонов; они начали выпускаться лишь с 1947 г. Мытищинским машиностроительным заводом.
В вагоны типа Г серийной постройки (рис) по сравнению с опытными вагонами №301-306 был внесен ряд изменений: расположение диванов в пассажирском помещении вместо продольно-поперечного стало продольным (как и у вагонов типов А и Б), по типу электровагонов В (см. з13.5) для пола вместо оцинкованной стали с ксиолитовым покрытием начали применять деревянные огнезащищенные доски; кузова выполнялись без сплошных хребтовых балок, а средние продольные балки состояли из отдельных частей, приваренных к поперечным балкам рамы; стали использоваться тележки типа УГ, унифицированные с тележками типа УБ, предназначенными для подкатки под вагоны типов А и Б (см. з13.2, 13.3), и имевшими измененные кронштейны для подвески тяговых электродвигателей; центральные опоры кузова выполнялись плоскими с расположенными под ними элементами эластичности (элементами подпятника). С электровагона №652 эти опоры были заменены сферическими.
Общий вид электровагона типа Г
На электровагонах типа Г послевоенной постройки устанавливались электродвигатели ДК-102Д, имевшие несколько измененную конструкцию, в частности, петлевую обмотку якоря с уравнительными соединениями и увеличенное с 53,5 до 55% ослабление возбуждения. В связи с тем, что моторные вагоны типа Г намечалось эксплуатировать на линиях с большими перегонами (Сокол - Завод им. Сталина), для повышения среднетехнической скорости, помимо увеличения ослабления возбуждения, было изменено передаточное число зубчатой передачи с 4,93 на 4,64 (65:14) при одновременном увеличении модуля передачи с 9 до 10.
Для привода компрессора Э-400 электродвигатель ЭК-7,5 был заменен незначительно отличавшимся по конструкции электродвигателем ДК-406Б.
По сравнению с опытными электровагонами типа Г, на серийных вагонах вместо общего ящика с электрической аппаратурой ПКГ-750А применялись отдельно расположенные аппараты; реостатный контроллер ПКГ-754А-3 с новыми реле ускорения Р-40А-1 и реле торможения Р-40А-2 (позиции контроллера 21А, 22, 23, 24 стали обозначаться соответственно 22, 23, 24, 25); тормозной переключатель с реверсором ПКГ-753А-1 и переходный переключатель ПКГ-755А-1 с кулачковыми контакторами, выполненными на базе электропневматических контакторов ПК-162А-1. В одну из групп тяговых электродвигателей был добавлен дополнительный линейный контактор, что вызвало замену ящика ЛК-752А на ящик ЛК-753Б-1.
Пуско-тормозные резисторы СЛ-10 были заменены на резисторы КФ-6А-2 с круглой навивкой фехралевой ленты вместо овальной.
Различные изменения в электрических цепях повлекли замену отдельных аппаратов: контроллера машиниста КВ-9А на контроллер КВ-9В, ящика с реле ЯР-4А-1 на ЯР-7Б-2, реле перегрузки РП-10А-1 на РП-14А-1, ящика с электромагнитными контакторами ЯК-4Е-1 на ЯК-4К-1.
Масса серийного электровагона Г составила 43,7 т.
Всего в период 1947-1955 гг. было изготовлено 419 электровагонов типа Г (табл).
Все серийные злектровагоны типа Г, предназначавшиеся для Московского метрополитена, поступили в электродепо Сокол и были направлены в 1948 г. на обслуживание Арбатско-Покровской линии, а затем эксплуатировались на открывшейся в 1950 г. Кольцевой линии (четвертая очередь строительства Московского метрополитена), а также на Горьковско-Замоскворецкой, на которой они заменили вагоны типов А и Б. За год до прекращения выпуска электровагонов типа Г 40 из них было направлено в электродепо Автово для работы на первой линии Ленинградского метрополитена Площадь Восстания - Автово, открывшейся 15 ноября 1955 г. Последний вагон этой серии №725 был выпущен в декабре 1955 г.
Часть электровагонов типа Г, эксплуатировавшихся на Арбатско-Покровской и Кольцевой линиях, с 1 мая 1958 г. стала работать на новой линии Ботанический Сад (ныне Проспект Мира) - Всесоюзная сельскохозяйственная выставка (ныне ВДНХ).
В конце 60-х годов все электровагоны типа Г использовались для обслуживания Кольцевой (электродепо Красная Пресня) и Калужско-Рижской (электродепо Калужское) линий Московского метрополитена, а затем в 1977-1982 гг. постепенно исключались из инвентаря.
В процессе эксплуатации опытные электровагоны типа Г на Московском метрополитене были переоборудованы в серийные. Для возможности размещения устройств радиосвязи и радиооповещения на всех вагонах типа Г регулируемый подзаряд аккумуляторных батарей от контактной сети был заменен на лглухой╗, это ранее было сделано на вагонах типа УМ5 (см. з13.6) в 1953 г. Низкие значения напряжений на коллекторах тяговых электродвигателей ДК-102 дали возможность оборудовать электровагоны типа Г в электродепо Красная Пресня в 60-е и 70-е годы различными системами автоматического управления - САУМ (система автоматического управления на метрополитене), САММ (система автоведения МИИТ - Метро) и АЛС-АРС (автоматическая локомотивная сигнализация в сочетании с автоматическим регулированием скорости поездов). С 1970 г., когда на Арбатско-Покровской стали эксплуатироваться семивагонные поезда, электровагоны типа Г с небольшими доработками в электрических цепях управления включались седьмыми вагонами в состав из секций типов АМ и БМ .
В. А. Раков. Локомотивы отечественных железных дорог. 1845-1955
