Метропоезда
Ю. Шлат, Ш. Ваппманн (компания Siemens)
Inspiro — новая конструктивная платформа вагонов метро Разработанная компанией Siemens конструктивная платформа Inspiro позволяет создавать вагоны метро, отличающиеся высоким уровнем безопасности и комфорта, высокой вместимостью, улучшенными эргономическими характеристиками кабины машиниста, эффективным использованием энергии и низкими эксплуатационными затратами. Поставленные перед разработчиками задачи были успешно решены прежде всего благодаря реализации инновационных технических решений, что позволило, в частности, значительно снизить массу вагонов и обеспечить гибкость формирования поездов. Использование при создании новых вагонов проверенных технологий и компонентов оборудования гарантирует их высокую надежность и упрощает обслуживание. В условиях роста требований к повышению эффективности ра‑ боты пассажирского транспорта и минимизации негативных воздей‑ ствий на окружающую среду разра‑ ботчикам подвижного состава ме‑ трополитена приходится решать все более сложные задачи. Появ‑ ление конструктивной платформы Inspiro — ответ специалистов ком‑ пании Siemens на новые вызовы (рис. 1).
Инновационный подход и эффективность Использование новой конструк‑ тивной платформы позволяет сни‑ зить стоимость производства и проектирования, уменьшить тех‑ нические риски и сократить сро‑ ки поставки. Широкое применение стандартных, проверенных време‑ нем надежных компонентов спо‑ собствует сокращению расходов на
техническое обслуживание и ремонт подвижного состава. В тех же целях при разработке повышенное внима‑ ние уделяется облегчению доступа ремонтного персонала к основным узлам и компонентам. Наряду с ме‑ рами по снижению энергопотреб‑ ления это способствует оптимиза‑ ции затрат на поддержание поезда в исправном состоянии и снижению суммарных расходов за весь срок его эксплуатации. Важнейшие достоинства ваго‑ нов Inspiro — высокий уровень без‑ опасности и комфортности для пас‑ сажиров, улучшенные эргономиче‑ ские характеристики кабины управ‑ ления, низкие эксплуатационные затраты, малое энергопотребление, современный дизайн внешнего вида и интерьера, способность к адапта‑ ции, позволяющая гибко реагиро‑ вать на требования заказчика. В базовой конфигурации поезд состоит из шести вагонов (таблица, рис. 2). При межпоездном интервале
Рис. 1. Поезд Inspiro
38 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3
Метропоезда
90 с обеспечивается провозная способ‑ ность шестивагонных поездов, равная примерно 50 тыс. пассажиров в час. Ориентация платформы на требова‑ ния европейского рынка позволяет в кратчайшие сроки разрабатывать ва‑ рианты конструкции, соответствую‑ щие условиям конкретного заказчика. Благодаря гибкому подходу воз‑ можны различные варианты реали‑ зации платформы. Для выполнения специфических требований отдель‑ ных заказчиков с учетом эксплуата‑ ционных, климатических и других условий в конструкцию вагонов мо‑ гут быть внесены изменения. Воз‑ можно также изменение размеров вагонов в соответствии с индивиду‑ альными требованиями.
Технические характеристики поезда Inspiro в базовой конфигурации
Параметр
Значение
Число вагонов в поезде
6
Доля обмоторенных осей, %
66
Ширина вагона, мм
2770
Длина вагона, мм: головного промежуточного
20 111 19 386
Длина 6‑вагонного поезда, м
117,8
Высота пола над УГР, мм
1130
Высота вагона, мм
3645
Высота потолка в салоне, мм
2100
Расстояние между центрами тележек, мм
12 600
База тележки, мм
2100
Вместимость (из расчета 6 чел./м2), чел.
1270
Число мест для сидения
256
Число мест для инвалидных кресел
2
Напряжение тяговой сети постоянного тока, В
Вместимость и безопасность
Мощность тяговых двигателей одного моторного вагона, кВт
Число вагонов в поезде, постро‑ енном на платформе Inspiro, может варьироваться от трех до восьми (рис. 3). В зависимости от требова‑ ний заказчика в поезде могут быть вагоны трех типов: головные мо‑ торные (Mc), промежуточные мо‑ торные (M), промежуточные безмо‑ торные (T). Число вагонов каждо‑ го типа в поезде зависит от пожела‑ ний заказчика. Кузова вагонов изготовлены из сварного алюминиевого профиля. Ширина кузова — 2770 мм. При не‑ обходимости ширина вагона мо‑ жет быть приспособлена к задан‑ ным инфраструктурой габаритам и увеличена до 3000 мм. Головные ва‑ гоны в базовой конфигурации име‑ ют длину 20 111 мм, промежуточ‑ ные — 19 386 мм, при этом длина
Замедление, м/с : при служебном торможении при экстренном торможении
750 4×140 1,1
Ускорение, м/с2 2
1,1 1,3
Ширина дверей, мм
1400
Высота дверей, мм
1950
Тип дверей
Двустворчатые при‑ слонно-сдвижные
Число дверей с каждой стороны вагона
4
Напряжение питания вспомогательного оборудования, В: переменного тока постоянного тока
вагонов также может быть адапти‑ рована с учетом требований заказ‑ чика. Высота вагона — 3650 мм, вы‑ сота потолка в салоне — 2100 мм, высота пола над УГР — 1130 мм (возможный диапазон — от 1100 до 1150 мм). Применение легкого алюминие‑ вого сварного кузова в сочетании с
400 110
оптимизацией массы тележки по‑ зволяет увеличить загрузку ваго‑ на, не превышая допустимого зна‑ чения осевой нагрузки, а сниже‑ ние общей массы поезда способ‑ ствует сокращению потребления электроэнергии. В зависимости от составности в поезде может быть обмоторено от 60
Рис. 2. Схема базовой конфигурации 6‑вагонного поезда
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3 39
Метропоезда
до 100 % осей. Как правило, обмото‑ рены две трети (66 %) осей. Конструктивная платформа In‑ spiro создана с учетом необходимо‑ сти выполнения повышенных тре‑ бований к безопасности пассажи‑ ров. При разработке конструкции кузова учитывались требования ев‑ ропейского стандарта EN 12663‑P3. Конструкция вагонов соответствует действующим европейским нормам безопасности, в частности стандар‑ ту EN 15227 и нормам противопо‑ жарной безопасности TS EN 45545. Оптимизированные по массе те‑ лежки SF 1000 (рис. 4) вагонов In‑ spiro рассчитаны на осевую нагруз‑ ку до 13 т. По требованию заказчика осевая нагрузка может быть увели‑ чена путем усиления тележки. Моторные вагоны поезда рас‑ считаны на питание от контактного рельса напряжением 750 В постоян‑ ного тока и оснащены трехфазны‑ ми асинхронными тяговыми дви‑ гателями серии 1C4M. От транзи‑ сторного преобразователя с прину‑ дительной воздушной вентиляцией получают питание четыре самовен‑ тилируемых тяговых двигателя од‑ ного вагона (рис. 5). Разработан‑ ная компанией Siemens уникальная
Базовая конфигурация
Мс: моторный головной вагон М: моторный промежуточный вагон Т: безмоторный промежуточный вагон
Рис. 3. Варианты конфигурации поезда на основе платформы Inspiro
система управления пуском и тор‑ можением позволяет осущест‑ влять электродинамическое тор‑ можение до полной остановки, что
Рис. 4. Тележка SF 1000 вагона Inspiro
способствует уменьшению износа механических тормозов и сводит к минимуму уровень шума. В зависимости от выбора заказ‑ чика кузов вагона может быть осна‑ щен тремя или четырьмя двуствор‑ чатыми дверьми с каждой стороны. Двери с шириной в свету не менее 1400 мм снабжены электроприво‑ дом. Планировка салона также мо‑ жет быть адаптирована к требова‑ ниям заказчика. Использование широких дверных проемов и оп‑ тимальная расстановка поручней обеспечивают максимальную вме‑ стимость, а также способствуют ускорению высадки и посадки пас‑ сажиров, что важно с точки зрения эффективности эксплуатационной деятельности метрополитена в це‑ лом. Возможно традиционное про‑ дольное расположение сидений ли‑ бо сочетание продольного и попе‑ речного (рис. 6). Подобная кон‑ фигурация позволяет быстро и без затруднений проводить уборку са‑ лона, что способствует снижению эксплуатационных расходов и по‑ вышению эффективности исполь‑ зования вагонов. Сиденья могут иметь несколько вариантов испол‑ нения, соответствующих различ‑ ным уровням комфорта. Разработчики сознательно отка‑ зались от размещения в салонах и под сиденьями шкафов с аппарату‑ рой и прочего оборудования. Таким образом, все внутреннее помещение вагона предоставлено пассажирам и появляется возможность свободно‑ го выбора расположения сидений. В базовой конфигурации вагоны Inspiro оборудованы продольными сиденьями. В этом случае в шести‑ вагонном поезде имеется 256 мест для сидения, включая откидные, а его суммарная вместимость дости‑ гает 1267 чел. (из расчета 6 стоящих пассажиров на 1 м2 площади салона). По желанию заказчика поез‑ да могут быть оборудованы си‑ стемой вентиляции, отопления или кондиционирования различ‑
40 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3
Метропоезда
Технические решения При разработке платформы In‑ spiro использован целый ряд инно‑ вационных технологий и компонен‑ тов, при этом главным критерием целесообразности применения но‑ вых решений была их полезность для пассажиров и персонала. Инновационные технические решения позволяют сократить рас‑ ходы за счет снижения потребления электроэнергии и затрат на техни‑ ческое обслуживание. В то же время необходимо бы‑ ло принять во внимание требова‑ ния минимизации вредного воз‑ действия на окружающую сре‑ ду. Оптимизация энергопотребле‑ ния снижает затраты транспортных предприятий на электроэнергию и способствует уменьшению вред‑ ных выбросов при ее выработке. Рост числа пассажиров метро по‑ зволяет сократить использование личного транспорта с двигателями
Сетевой фильтр
Тормозной преобразователь
Инвертор напряжения
Двигатели М 3~
Напряжение в линии
ной мощности. Кабина машиниста также оснащена кондиционером. Все компоненты систем вентиля‑ ции и кондиционирования соот‑ ветствуют требованиям стандар‑ тов EN 14813-1 (кабина машини‑ ста) и EN 14750-1 (пассажирский салон). По обоим концам каждо‑ го вагона на крыше расположены компактные модули (рис. 7), управ‑ ляющие характеристиками климата в кабине машиниста (зеленая сек‑ ция) и пассажирском салоне (синяя секция). Воздух подводится по располо‑ женным в крыше каналам, выпол‑ ненным из тканого материала, что упрощает их очистку и способству‑ ет снижению массы вентиляцион‑ ного оборудования. Охлажденный свежий воздух поступает в пасса‑ жирский салон через отверстия в потолке, не образуя сквозняков. При включенном режиме отопле‑ ния теплый воздух через каналы в боковых стенках поступает в зону пола.
М 3~ М 3~
Рис. 5. Схема силовых цепей вагона Inspiro
внутреннего сгорания, имеюще‑ го значительно худшие показате‑ ли потребления энергии и выбро‑ сов вредных веществ по сравнению с общественным транспортом. Эффективным, хотя и далеко не самым простым способом экономии энергии является уменьшение мас‑ сы подвижного состава, в том чис‑ ле за счет модульной конструкции вагонов. Примером может служить ис‑ пользование для изготовления ку‑ зова алюминиевых профилей. Сни‑ жение за счет этого массы кузова позволило уменьшить массу несу‑ щих конструкций вагона. Оптими‑ зация компонентов механическо‑ го оборудования проводилась с
М 3~
использованием моделирования на основе метода конечных элементов. При разработке компонентов вагонов учитывалась возможность повторного использования приме‑ няемых для их производства мате‑ риалов. Так, в качестве материала покрытия пола предложен «санд‑ вич» из пробки и алюминия. При‑ менение такого материала позво‑ лило не только улучшить звуко- и теплоизолирующие свойства по‑ ла, но и снизить массу конструк‑ ции. Немаловажным фактором в пользу выбора этого материала стала возможность его повторного использования. В вагонах Inspiro предусмотре‑ на возможность управления мощ‑
Рис. 6. Примеры возможных вариантов расположения пассажирских сидений
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3 41
Метропоезда
ностью кондиционера в пассажир‑ ском салоне посредством датчиков CO2. Как известно, содержание угле‑ кислого газа является одним из ос‑ новных параметров, характеризую‑ щих качество воздуха в помещении. Объем свежего воздуха в вагонах точно регулируется, поэтому превы‑ шение критической концентрации CO2 исключено. При этом учитыва‑ ются изменение числа пассажиров в вагоне и открытое состояние дверей. Таким образом, потребление энер‑ гии снижается за счет регулирова‑ ния температуры только необходи‑ мого объема воздуха. Другим при‑ мером снижения энергозатрат и рас‑ ходов на техническое обслуживание является возможность применения по требованию заказчика для осве‑ щения пассажирских вагонов долго‑ вечных энергосберегающих свето‑ диодных ламп. Поезда Inspiro изначально рас‑ считаны на два режима работы: управление машинистом и автома‑ тический. Поезд можно легко пере‑ оборудовать для эксплуатации без участия человека. Для этого доста‑ точно демонтировать заднюю стен‑ ку кабины машиниста. Процедура не займет много времени, посколь‑ ку на этой стенке отсутствуют на‑ весные шкафы, приборы, распре‑ делительные щиты или какое‑либо другое оборудование. На освобо‑ дившемся пространстве в передней части вагона могут быть установле‑ ны дополнительные пассажирские сиденья, за счет чего увеличивает‑ ся вместимость поезда. Новые вагоны создавались с учетом накопленного компанией Siemens опыта в области гибрид‑ ных режимов управления поездами (с участием человека и без), в част‑ ности, на метрополитене Нюрнбер‑ га. Особое внимание уделялось до‑ полнительным мерам обеспечения безопасности, которые применяют‑ ся как при автоматическом режиме, так и при управлении поездом ма‑ шинистом. По желанию заказчи‑ ка вагоны могут быть оборудованы
датчиками схода с рельсов, устрой‑ ствами контроля открывания и за‑ крывания дверей, средствами ви‑ деонаблюдения за салонами и обес‑ печения пожарной безопасности. По истечении назначенного сро‑ ка службы вагонов возможна прак‑ тически полная их утилизация. Так, показатель утилизации вагонов, по‑ строенных Siemens для метрополи‑ тена Осло, составляет приблизи‑ тельно 94,5 %.
Удобство и комфорт Одной из ключевых задач при создании платформы Inspiro ста‑ ла разработка нового, уникально‑ го внутреннего и внешнего вида ва‑ гонов. Перед дизайнерами стояла цель обеспечить комфортную об‑ становку для пассажиров, посколь‑ ку время, которое человек прово‑ дит в пути, — это тоже часть жизни. Стильный облик поезда повыша‑ ет привлекательность данного вида транспорта, а выбор пассажиров в пользу метро не только способству‑ ет улучшению экономических пока‑ зателей эксплуатирующей органи‑ зации, но и может изменить обще‑ ственное отношение к этому виду транспорта и положительно повли‑ ять на имидж города в целом. При‑ мером такого подхода служит созда‑ ние вагонов серии C для метрополи‑ тена Мюнхена. Проект внешнего вида и интерь‑ ера вагонов Inspiro был разработан
Рис. 7. Расположение устройств кондицио‑ нирования воздуха в кабине и салоне на крыше головного вагона поезда Inspiro
известной международной студи‑ ей Designworks USA, принадлежа‑ щей группе BMW. Дизайнеры пред‑ ложили современный, узнаваемый облик поезда и целый ряд интерес‑ ных с функциональной и практиче‑ ской точки зрения решений. Стиль‑ ный, высокотехнологичный и каче‑ ственный интерьер вагонов — отли‑ чительная черта продукции Siemens. Для отделки интерьера были выбра‑ ны материалы светлых, естествен‑ ных оттенков, вызывающие ощу‑ щение уюта и комфорта. Световые индикаторы над дверьми помога‑ ют пассажирам ориентироваться при посадке или выходе из вагона. Плавные линии, спокойная цвето‑ вая гамма, мягкое освещение с ре‑ гулируемой тональностью создают чувство спокойствия и безопасности. Кроме того, ощущение дневно‑ го света в поезде, который бо́льшую часть времени находится под землей, положительно влияет на эмоцио‑ нальное состояние людей. Внутри ва‑ гона обращают на себя внимание по‑ ручни в виде деревьев, получившие название Lightree (рис. 8). Концепция Lightree не только предлагает ориги‑ нальное решение функциональных компонентов интерьера, но и симво‑ лизирует заботу об экологии и сохра‑ нении природы. К тому же конструк‑ ция поручней в виде ветвей позволя‑ ет пользоваться ими одновременно многим пассажирам без необходи‑ мости контакта друг с другом. Наряду со стандартным разме‑ щением информационных дисплеев над окнами предусмотрена возмож‑ ность устройства в вагонах элек‑ тронных информационных точек. Так, вблизи дверей могут быть уста‑ новлены большие дисплеи, пред‑ назначенные для отображения как справочной информации, так и кон‑ тента развлекательного характера. Расположенные под углом к на‑ правлению потока пассажиров по‑ ручни ориентируют их движение, способствуя ускорению посадки и высадки. Изготовитель может предложить различные варианты
42 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3
Метропоезда
Рис. 8. Салон вагона Inspiro с поручнями Lightree
Рис. 9. Восьмиугольная дверь вагона поезда Inspiro
окраски кузовов вагонов в зависи‑ мости от индивидуальных предпо‑ чтений транспортных предприя‑ тий или традиций городов, где по‑ езда будут эксплуатироваться. Яркой дизайнерской особенно‑ стью наряду с характерной восьми‑ угольной формой дверей является инновационная система подсветки стеклянных створок (рис. 9 и 10), позволяющая пассажирам легче ориентироваться на перроне и спо‑ собствующая оптимизации их по‑ садки и высадки.
Рис. 10. Подсветка дверей при посадке и высадке пассажиров
Заключение При разработке нового подвиж‑ ного состава компания Siemens все‑ гда стремится учитывать потребно‑ сти как пассажиров, так и операто‑ ров, не забывая о важности защиты окружающей среды и соблюдении соответствующих норм на всех эта‑ пах — от производства до долго‑ срочной эксплуатации и утилиза‑ ции после истечения срока службы. Новая платформа Inspiro явля‑ ется важным элементом портфеля
компании Siemens в области инно‑ вационных технических решений для городских транспортных си‑ стем. На основе платформы Inspiro реализуются проекты для метропо‑ литенов Мюнхена и Варшавы. При этом инженеры Siemens постоянно совершенствуют концепцию Inspiro и разрабатывают технические реше‑ ния для расширения области приме‑ нения платформы с целью выхода на новые сегменты рынка и удовле‑ творения требований заказчиков в рамках новых проектов.
НОВОСТИ Siemens и «Русские машины» создают СП Компания Siemens и корпорация «Русские машины» 31 января 2014 г. договорились о создании совместного предприятия в Московском регионе со штатом 800 чел. для строитель-
ства метровагонов на базе платформы Inspiro. В проект планируется инвестировать 160 млн евро. Партнеры намерены участвовать в тендере на поставку более 2000 вагонов для Московского метрополитена. Ожидается, что условием участия в тендере станет локализация производства.
Новое СП может обеспечить локализацию производства вагонов метрополитена на уровне 80 % к 2017 г. На выставке «ЭКСПО 1520» в сентябре 2013 г. Siemens и «Русские машины» представили дизайнерский макет поезда для Московского метрополитена.
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 3 43