Электропоезда
Электропоезд SJ 3000 компании Bombardier для Швеции Предшествующие регулярной эксплуатации всесторонние испытания подвижного состава, предназначенного для эксплуатации в условиях суровых зим, и использование реального местного опыта — возможно, намного более эффективный способ оценки его характеристик, чем моделирование и проведение испытаний в климатической камере. Создание компанией Bombardier электропоезда для шведского национального оператора SJ можно назвать типичным примером такого подхода. Для большей части парка междугородных электропоездов SJ 3000, насчитывающего 20 ед., зимний сезон 2012/2013 г. стал первым. Эксплуатация в течение всего осенне-зимнего периода позволит в полной мере оценить, насколько новый поезд приспособлен к работе Швеции в условиях достаточно суровых зим. Четырехвагонный поезд SJ 3000 (X55), названный изготовителем Regina Alfa (рисунок), предназначен для направлений с умеренным
пассажиропотоком и призван занять на рынке промежуточное положение между выпускавшимися ранее поездами X2000 из вагонов с наклоняемыми кузовами, которые SJ использует на наиболее загруженных междугородных маршрутах, и электропоездами семейства Regina с широкими кузовами вагонов и расположением сидений по схеме 3+2, предназначенными для региональных железнодорожных сообщений с меньшей интенсивностью перевозок.
Электропоезд SJ 3000
Несмотря на ряд проблем, в целом можно считать, что ввод в эксплуатацию поезда SJ 3000 прошел успешно. Эксплуатационная готовность поездов этой серии в среднем составляет 99 %. В значительной степени достижение такого показателя стало возможным благодаря результатам, которые были получены в рамках долгосрочной программы Gröna Tåget («Зеленый поезд»; «ЖДМ», 2012, № 7, с. 40 – 43), осуществлявшейся с 2006 по 2012 г. Участниками программы стали оператор инфраструктуры железных дорог Швеции Trafikverket, Королевский технологический институт, компания Bombardier и ряд других изготовителей, поставщиков комплектующих и научно-исследовательских организаций. Главными целями этой программы были разработка и внедрение мер, способствующих повышению энергетической эффективности подвижного состава. Некоторые из них основаны на реализуемой Bombardier концепции экологически дружелюбных технологий ECO4.
Учет зимних условий Швеции Особое внимание при осуществлении программы Gröna Tåget уделялось эксплуатации подвижного состава в зимних условиях, что было учтено и в конструкции поезда SJ 3000. При разработке требований к нему использовался опыт, накопленный SJ в ходе эксплуатации поездов семейства Regina (один из электропоездов Regina также проходил испытания в рамках программы). Первый поезд из этого семейства поступил в эксплуатацию в 2001 г.; с тех пор суммарный пробег поездов Regina достиг нескольких миллионов километров. Следует отметить, что данные поезда работают преимущественно на линиях в западной, центральной и северной частях Швеции, где зима обычно наступает в начале ноября, а заканчивается только в апреле. Погодные
52 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 2
Электропоезда
условия здесь характеризуются резкими колебаниями температуры и влажности. Накопленный опыт позволил SJ и Bombardier при разработке поезда SJ 3000 сфокусировать внимание на шести основных аспектах. Прежде всего, конструкция кузова должна быть оптимальной с точки зрения аэродинамики. Гладкие поверхности кузова способствуют минимизации накопления снега, неконтролируемое таяние которого и последующее образование льда могут неблагоприятно повлиять на работу поезда. Пространство под вагоном, за исключением тележек, полностью закрыто, а основные компоненты тягового оборудования защищены от попадания снега. В торцевой части головного вагона установлены сцепные приборы с подогревом, за счет чего обеспечивается надежная сцепка и расцепка поездов при низких температурах воздуха. Конструкция метельника позволяет очищать путь от снега при высоте покрова до 800 мм и скорости движения поезда до 100 км/ч. В Швеции нередки случаи столкновений поездов с такими дикими животными, как лоси и олени, поскольку они обычно держатся вблизи путей, где снег не такой глубокий. Благодаря продуманной конструкции лобовой части поезда SJ 3000 сведен к минимуму риск затягивания животного под поезд или его отбрасывания вверх, что вызывает значительные повреждения оборудования, размещенного под полом или на крыше. Лобовая часть собрана из модульных секций, которые в случае повреждения вследствие столкновения можно заменить достаточно быстро и с небольшими затратами. Стеклоочистители установлены на обогреваемом основании. Предусмотрен также подогрев наружных ступенек кабины машиниста. Для привода ступенек, которые убираются под кожух, а также привода щеток, служащих для удаления
снега, льда и песка, предусмотрены несколько двигателей мощностью 830 Вт.
Защита оборудования При движении поезда образуются воздушные вихри, под действием которых снег поднимается с поверхности земли, при этом возможно его попадание внутрь вагонов. На поезде SJ 3000 этой распространенной проблемы удалось избежать, поскольку отверстия, через которые поступает воздух, расположены в крыше, на достаточном расстоянии от уровня поверхности снега, что обеспечивает постоянное свободное прохождение воздуха. Минимизируется риск таяния снега и его превращения в воду, которая может попасть в системы охлаждения. Тележки и колесные пары оставлены открытыми, поскольку при такой конструкции накапливается меньше снега, чем при закрытом исполнении. Снегозащитные козырьки из оргстекла препятствуют уплотнению снега и образованию льда, за счет чего уменьшается опасность повреждения системы подвешивания поезда во время движения. В зимнее время также актуальна проблема воздействия осколков льда, падающих с поезда при его движении, на балласт. Они выбивают частицы балласта с поверхности пути, что может привести к значительным повреждениям подвагонного оборудования и тележек. Чтобы избежать их, усилена защита расположенных под вагоном проводов и кабелей и усовершенствована конструкция подвешивания редуктора. В связи с тем что в странах Скандинавии расстояния между пунктами отправления и назначения довольно велики, существенную проблему представляет возможность замерзания тормозной системы. Для ее решения поезд SJ 3000 оснащен так называемым зимним тормозом, который
автоматически приводится в действие с регулярными интервалами для очистки тормозных дисков от снега и льда и поддержания их температуры в требуемых пределах. Поскольку в Швеции разность температур воздуха снаружи и внутри салона может достигать 50 ˚С, имеет значение эффективная теплоизоляция. Однако не менее важно, чтобы пассажирский салон был просторным и комфортабельным. Ключ к решению обеих проблем — установка плотно закрывающихся дверей и применение тамбуров, оснащенных мощными обогревателями, которые направляют поток воздуха к полу. Кроме того, пассажирский салон отделен от тамбура внутренними дверями. Давление воздуха в салоне поезда SJ 3000 поддерживается выше наружного, чтобы уменьшить вероятность появления сквозняков и сохранить тепло. Трубы систем водоснабжения и канализации проложены преимущественно внутри кузова вагона с теплоизоляцией, а компоненты оборудования, расположенные снаружи, имеют индивидуальную изоляцию и подогрев. В случае если температура воздуха в салоне опускается ниже 4 ˚С, а также когда аккумуляторная батарея полностью разряжена, вода из системы автоматически сливается, что позволяет предотвратить ее замерзание. Участки системы, в которых производится слив воды, также снабжены подогревом. В соответствии с условиями контракта каждый поезд серии SJ 3000 до передачи заказчику должен иметь пробег без отказов 25 тыс. км. Это позволило заблаговременно выявить и устранить ряд дефектов, например повышенную чувствительность оборудования к обнаружению задымления и необходимость перепрограммировать часть оборудования системы кондиционирования воздуха. Однако подобные недостатки были незначительны по сравнению с проблемами, которые зачастую встречаются
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 2 53
Электропоезда
при приемке в эксплуатацию нового подвижного состава. В настоящее время электропоезда SJ 3000 полностью соответствуют требованиям, установленным оператором, особенно в отношении способности надежно работать в зимних условиях. Благодаря внедрению инновационных решений, разработанных в ходе реализации программы Gröna Tåget, парк поездов SJ 3000 отличается на 30 – 40 % более высокой энергетической эффективностью по сравнению с поездами, для замены которых он предназначен.
Комплексный подход Перечисленные проблемы эксплуатации в зимний период хорошо известны. Большинство ведущих
изготовителей подвижного состава в состоянии решить их и поставлять поезда, пригодные для работы в таких условиях. Однако при создании поезда SJ 3000 применялся комплексный подход, обеспечивающий разработку специфической «зимней» конструкции. Такой подход означает создание «с нуля» нового поезда, изначально предназначенного для эксплуатации в суровых зимних условиях, а не адаптацию к определенным условиям базового варианта конструкции существующего поезда путем использования программ испытаний в аэродинамической трубе и проведения краткосрочных испытаний на линии в холодную погоду. Требование соответствия зимним условиям при разработке поезда для Швеции было в числе важнейших
наряду с минимальными эксплуатационными расходами, высокой энергетической эффективностью, удобством обслуживания и подобными стандартными требованиями. Благодаря осуществлению программы Gröna Tåget специалисты Bombardier смогли разработать поезд, оптимально приспособленный к эксплуатации в условиях холодной зимней погоды, достигнув значительного прогресса в снижении энергопотребления в течение жизненного цикла и, что, возможно, еще важнее, обеспечении надежной работы и комфортных условий для пассажиров. K. Wahlberg, H. Tengstrand. Railway Gazette International, 2013, №10, p. 48 – 49; материалы компании Bombardier (www.bombardier.com).
НОВОСТИ MotivePower получила заказ на экологичные пассажирские тепловозы Транспортная администрация Большого Торонто (Канада) Metrolinx заказала компании MotivePower, входящей в состав компании Wabtec, 10 тепловозов с электропередачей, предназначенных для вождения пригородных поездов. Стоимость контракта — 63 млн дол. США. Новые локомотивы начнут поступать в эксплуатацию с 2016 г. Каждый тепловоз будет оснащен двумя силовыми установками, соответствующими экологическим нормам уровня 4, которые вступают в действие с 1 января 2015 г. Для оптимизации потребления топлива при работе с поездами сравнительно небольшой массы может использоваться только один дизель. Для дистанционного контроля за состоянием оборудования локомотивов предназначена разработанная MotivePower централизованная система диагностики.
Тепловозы будут собирать на заводе в г. Бойсе (штат Айдахо). Ряд компонентов, включая устройства управления и контроля, тормозные колодки, охладители и радиаторы, изготовят другие подразделения компании Wabtec. GE испытывает экологичный тепловоз Компания GE Transportation Systems проводит испытания первого тепловоза, который должен соответствовать нормам содержания вредных веществ в выхлопных газах уровня 4. Соответствие тепловоза перспективным экологическим нормам достигается без дополнительной очистки выхлопных газов. Технология, основанная на использовании горячих выхлопных газов для поддержания оптимальной температуры цилиндров дизеля, позволяет обойтись без установки фильтров и каталитического преобразователя, что вызвало бы увеличение массы локомоти-
ва на 1800 кг, а также потребовало бы формирования инфраструктуры для заправки локомотивов мочевиной, применяемой для химического разложения оксидов азота. Тепловоз создан на основе существующей конструктивной платформы Evolution, и новая технология достаточно просто может быть реализована на эксплуатируемом подвижном составе. Испытания проводятся на участке протяженностью 160 км линии железной дороги Norfolk Southern, проходящей по территории штатов Огайо и Пенсильвания. Компанией разработана также технология модернизации тепловозов семейства Evolution, получившая название NextFuel и позволяющая использовать на них наряду с дизельным топливом природный газ, благодаря чему локомотивы будут соответствовать нормам EPA уровня 3. При этом не требуется хранить газ под высоким давлением. В 2014 г. планируется начать пилотный проект по внедрению прогрессивной технологии на железной дороге BNSF.
54 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 2