Электроподвижной состав: вчера, сегодня, завтра
B.C. НАГОВИЦЫН, г. Москва
На железных дорогах мира общей протяженностью около 1 млн. км электрифицировано почти 25 % — более 240 тыс. км. Как правило, это —наиболее загруженные и скоростные участки. Среди них по протяженности лидирует система электроснабжения переменного тока — 55 1 %.
По абсолютной протяженности электрифицированных линий впереди наша страна — на 17 российских железных дорогах контактная сеть занимает свыше 40 тыс. км, что составляет 46,8 % их общей длины. Соотношение систем тяги близко к мировому и европейскому: 53,3 % — переменный ток (25 кВ, 50 Гц), 46,7 % — постоянный (3 кВ).
Международный опыт, накопленный к концу 40-х годов прошлого века, свидетельствовал о преимуществах использования системы переменного тока напряжением 25 кВ промышленной частоты. Это подтверждали исследования наших ученых и специалистов. Поэтому, начиная с 50-х годов, электрификация отечественных дорог, в основном ведется на переменном токе. Прирост протяженности полигона постоянного тока небольшой, а ряд участков, электрифицированных на постоянном токе, переводят на переменный.
С 1991 г., наряду с общим сокращением производства магистральных электровозов, практически полностью прекратилось производство локомотивов постоянного тока. Грузовые локомотивы в СССР традиционно выпускали на Тбилисском (ТЭВЗ) и Новочеркасском (НЭВЗ) электровозостроительных заводах. При этом (до 1981 г. включительно) НЭВЗ по кооперации поставлял в Тбилиси экипажную часть (кузова и тележки), а также ряд электрических машин и электроаппаратов (см. таблицу).
Пассажирские электровозы серии ЧС для СССР, а затем России и Украины изготовляли чехословацкие (в дальнейшем чешские) заводы «Шкода» Соответствующая организация производства позволила изготовителям максимально унифицировать узлы экипажной части, автотормозного оборудования, ряда электрических машин и аппаратов на локомотивах постоянного и переменного тока.
Замена отслуживших свой срок и морально устаревших электровозов ВЛ22М, ВЛ23, ВЛ8, ЧС1 и ЧСЗ производилась, в основном, за счет высвобождаемых из-за спада перевозок машин ВЛ10 и ЧС2, которые сами не в полной мере удовлетворяют современным требованиям.
Еще в середине 70-х годов были определены три основных направления совершенствования локомотивной тяги. В первую очередь, это наращивание мощности за счет увеличения числа секций или кратности тяги. Другим направлением стало повышение единичной мощности локомотива путем увеличения числа осей на секции или электровозе, а также мощности тяговых двигателей. Кроме того, большое значение придавалось увеличению нагрузки от оси колесной пары на рельсы. В результате за короткое время были созданы грузовые электровозы серий ВЛЮ, ВЛ10У, ВЛ11, ВЛ 11М и ВЛ15 различных модификаций.
Пассажирские электровозы постоянного тока на наших дорогах сейчас представлены двухсекционными машинами ЧС200, ЧС6 и ЧС7 с конструкционной скоростью движения соответственно 220 км/ч, 190 км/ч и 180 км/ч. Локомотивы ЧС200 и ЧС6 работают на скоростном участке Москва — Санкт-Петербург Октябрьской дороги, а электровозы ЧС7 — на участках с тяжелым профилем пути (кроме горных линий с особо тяжелыми условиями).
Все электровозы постоянного тока, поступавшие на железные дороги последние 25 лет, наряду с пневматическим тормозом были оборудованы схемами электрического торможения: грузовые локомотивы — рекуперативным, а пассажирские — реостатным тормозом с устройствами автоматического управления.
Электроподвижной состав, находящийся в инвентарном парке, создавался по техническим требованиям 60 — 70-х годов двадцатого века и по многим параметрам не соответствует современным требованиям Локомотивы и электропоезда постоянного тока, в основном, оснащены коллекторными тяговыми двигателями с опорно-осевой подвеской, имеют реостатный пуск со ступенчатым контакторным регулированием скорости их вращения.
Подвижной состав оборудован нерегулируемой системой расхода охлаждающего воздуха пусковых резисторов и электрических машин, не имеет бортовых автоматических контрольно-диагностических систем с автоматической регистрацией основных параметров. Только на ряде серий имеются автоматические системы управления. Сейчас ведутся эксплуатационные испытания новых образцов подвижного состава с коллекторными и бесколлекторными тяговыми двигателями. Специалисты уделяют большое внимание устройствам бортовой диагностики, системам автоматического управления и комплексам безопасности движения.
В современных условиях железнодорожному транспорту России требуется подвижной состав, удовлетворяющий самым высоким требованиям создаваемый с учетом последних достижений науки, техники и технологий. Типы и основные параметры перспективных локомотивов утверждены в 2002 г. Они предусматривают, в частности, создание грузовых и пассажирских электровозов переменного и постоянного тока, а также двойного питания мощностью 3800 — 6600 кВт в четырех и шестиосном исполнении.
При создании электровозов нового поколения предполагается использовать экипажную часть с унифицированными двухосными тележками, в которых колесные пары имеют возможность радиальной установки при прохождении кривых участков пути. Новые локомотивы наряду с коллекторными тяговыми двигателями будут оснащаться унифицированным бесколлекторным поосно-регулируемым тяговым и вспомогательным приводами с экономичными и надежными полупроводниковыми преобразователями, создаваемыми на современной элементной базе.
В системах управления локомотивами будут применяться автоматизированные микропроцессорные устройства обеспечивающие рациональные режимы ведения и обеспечения безопасности движения поезда, контроль и диагностику основного оборудования с регистрацией параметров.
Повышение потребительских свойств перспективных локомотивов будет достигаться за счет обеспечения современных требований в области эргономики, санитарно-гигиенических и экологических требований, значи тельного увеличения межремонтного ресурса, примене ния безремонтных узлов и агрегатов, организации ремонта с учетом фактического технического состояния по результатам диагностики, расширением сферы сервисного обслуживания заводами-изготовителями железнодорожной техники. При создании локомотивов нового поколения предполагается реализовать принцип модульности и унификации оборудования.
Преимущества нового подвижного состава должны найти отражение в повышении производительности труда и сокращении затрат в эксплуатации. Так, коэффициент технической готовности электровозов превысит показатель 0,95, коэффициент использования сцепной массы возрастет с 20 до 35 % Производительность локомотивов увеличится не менее чем на 10 %. Расход материалов при изготовлении перспективного подвижного состава будет снижен на 15... 17 %. Вредное воздействие на окружающую среду сократится не менее чем в два раза.
Создание базовых моделей перспективного подвижного состава позволит начать производство целого ряда локомотивов, электропоездов, которые в течение 25— 30 лет смогут обеспечить устойчивую работу железнодорожного транспорта России.
