Универсальные тепловозы
В практике работы железных дорог часто требуется локомотив, обладающий промежуточными характеристиками между маневровыми и магистральными. Он может использоваться, например, для обслуживания малодеятельных железнодорожных линий, выполнения маневровой или вывозной работы на магистральных линиях в тех случаях, когда постоянное нахождение тепловоза на станции не выгодно. Такие локомотивы получили распространение за рубежом и называются универсальными.
Наиболее яркий пример концептуальной проработки универсального локомотива — тепловоз серии V80 (рис. 1), созданный в середине 50-х годов прошлого века в Германии. Тепловоз мощностью 800 (1000) л.с. с гидромеханической передачей может выполнять тяжелую маневровую и легкую поездную работу. Выбор гидромеханической передачи объясняется тем, что она позволяет обеспечить высокий КПД в широком диапазоне скоростей движения локомотива, отличается простотой регулирования и настройки дизеля.
Другим фактором, повлиявшим на выбор гидропередачи, явилось наличие большого довоенного опыта создания тепловозов и автомотрис с этим типом передачи. На тепловозе предусматривается установка трех типов дизелей и двух типов передач мощности, что обеспечивает конкуренцию производителей и, как следствие, повышение качества продукции и расширение вариантов ценообразования.
Впоследствии на основе этого универсального локомотива был создан тепловоз V100 (рис. 2) с дизелем мощностью 1100 — 1350 л.с. и гидравлической передачей. Аналогичные тепловозы выпускались также в ГДР с таким же обозначением V100. Общее число универсальных тепловозов на момент объединения ГДР и ФРГ составило около 1100 ед.
Либерализация железнодорожного рынка Европы, моральный и технический износ эксплуатируемых тепловозов, а также электрификация большинства линий вновь повысила актуальность создания универсальных локомотивов. Объем поставленных и заказанных за последние 15 лет тепловозов превышает 500 ед. Наибольших успехов в Европе добилась компания «Vossloh», выкупившая у концерна «Siemens» тепловозостроительный завод «Кгирр МаК» в г. Киль.
Универсальные тепловозы компании «Vossloh» — четырехосные с кузовом ка-потного типа. Основные элементы кузова и экипажной части унифицированы для всего семейства тепловозов компании, что позволяет ей снижать стоимость и сроки создания новых моделей локомотивов. Мощность универсальных тепловозов, выпускаемых компанией, колеблется от 1100 до 1850 кВт.
Тепловозы оснащаются, как правило, высокооборотным дизелем «МТ11» или «Caterpillar», электрической передачей переменного тока или гидропередачей. В период с начала 1990-х годов по конец первого десятилетия нынешнего века заказывались, в основном, тепловозы с гидравлической передачей мощности, что связано со значительно меньшей ее стоимостью и более высокой надежностью в сравнении с передачей переменного тока.
Развитие железнодорожного бизнеса позволяет компании «Vossloh» предлагать заказчикам тепловозы с электрической передачей переменного тока собственной разработки. Примеры: универсальные тепловозы серии Di8 (рис. 3), партия которых была построена и передана железным дорогам Норвегии, а также типа АМ841, поставленный компанией «Alstom» федеральным железным дорогам Швейцарии (SBB-CFF).
Наиболее массовый универсальный тепловоз с гидравлической передачей мощности компании «Vossloh» — тепловоз типа G1700BB (рис. 4). Крупная партия локомотивов этого типа поставлена железным дорогам SBB-CFF (Швейцария) и SNCF (Франция), где они заменили магистральные тепловозы серии ВВ67000. Для поездной работы универсальные локомотивы приобретают частные железные дороги Германии. Многие частные перевозчики в Европе, ограниченные финансовыми возможностями, проводят модернизацию эксплуатируемых тепловозов типа V100.
В США к универсальным локомотивам можно отнести тепловозы мощностью 1500 - 2500 л.с. серий GP15, GP38-2 и GP39-2 производства компании «GM EMD». Они имеют традиционную для американских тепловозов капотную компоновку, оснащены среднеоборотным дизелем и электрической передачей мощности.
Тепловозы серии GP15 созданы на основе серий GP7 и GP9 более раннего выпуска. От них они унаследовали экипажную часть, раму и тяговое электрооборудование. Тепловозы следующего поколения имеют более современные систему управления, дизель и вспомогательное оборудование.
Впоследствии компания «GM EMD» усовершенствовала тепловозы типа GP15, отказавшись и от устаревшего тягового электрооборудования. Локомотивы, получившие обозначение GP15AC, оснащены передачей мощности переменно-постоянного тока. В качестве силовой установки используются дизели 12-645Е с приводным объемным нагнетателем. На последних тепловозах серии GP15T применены дизели 8-645Е той же мощности с турбонаддувом.
Тепловозы серии GP38 имеют электропередачу переменно-постоянного тока и двухтактный дизель 12-645Е мощностью 2000 л.с. на тягу, а серии GP39 — оснащаются тем же дизелем мощностью 2300 л.с. с турбонадцувом.
С середины 80-х годов прошлого века компания «GM EMD» прекратила изготавливать новые маневровые и малой мощности тепловозы. Отчасти это связано с низким спросом на такие локомотивы. Кроме того, имеющиеся и списываемые тепловозы модернизируют. Подобные работы выполняют небольшие компании. Наиболее известная и крупная — компания «Motive Power Industry Boise Locomotive» (сокращенно «МР1», в прошлом — «Morrisson Knudsen», a ныне дочерняя компания «Wabtec»).
В основе локомотивов, которые модернизирует компания, лежат капитально отремонтированные и восстановленные главная рама и тележки списанных четырехосных тепловозов серии GP производства «GM EMD». Тепловозы имеют низкие капоты и высоко поднятую над рамой кабину машиниста, что обеспечивает улучшенный обзор в обоих направлениях движения. В качестве силового оборудования на тепловозах применяются энергомодули «Power Pack» компании «Caterpillar».
Энергомодуль представляет собой собранные на одной раме высокооборотный дизель «Caterpillar» серии 3500 с тяговым и вспомогательным генераторами фирмы «КАТО», а также вспомогательное оборудование дизеля. С 1993 по 1999 гг. компания «МР1» выпустила около 50 таких тепловозов под обозначением МК1200, МК1500 и МР1500, из которых четыре оснащены газовым дизелем Cat3516G и оборудованием для работы на сжиженном газе.
В 2000 г. американским железным дорогам были представлены новые универсальные тепловозы серий GP15D и GP20D. Они выпускаются под торговой маркой «GM EMD» в соответствии с соглашением между компаниями «Wabtec» и «GM EMD». Первые 50 тепловозов поставлены компании «ОТ Financial», из которых 10 серии GP15D и 40 — GP20D.
Существенный прорыв в области универсальных локомотивов или, как их называют в США, малой мощности, произошел в середине первого десятилетия нынешнего века, когда были ужесточены экологические требования к тепловозам. В этот период железная дорога «Union Pacific» заказала компании «National Railway Equipment Со» («NRE») 60 тепловозов малой мощности с силовой установкой автомобильного типа.
Четырехосные локомотивы серии 3GS-21B-ND оборудуют тремя дизель-генераторами на базе дизелей QSK-19, которые отвечают современным требованиям по экологии («ЕРА Tier-Ill Off Road-compliant diesel engines»). Мощность тепловоза этой серии составляет 2100 л.с.
Канадская компания «RailPower», известная разработками в области гибридных локомотивов, в частности, серии RD20, также предлагает заказчикам аналогичные тепловозы малой мощности. Эти тепловозы изготавливают на заводе компании «Motive Power Industry Boise Locomotive» («MPI»).
Приведенный краткий анализ зарубежных универсальных локомотивов позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день в Европе и США подход к конструкции универсальных тепловозов имеет общие черты. Они оснащаются высокооборотным дизелем мощностью 1100— 1800 кВт, имеют четырехосный экипаж, кузов с низкими капотами и высоко поднятую кабину.
Основные характеристики некоторых универсальных тепловозов зарубежного производства приведены в таблице. Основные отличия европейского и американского подхода к универсальным тепловозам касаются выбора передачи мощности. Следует отметить определенную преемственность: в США традиционно применяют электрическую передачу мощности, в то время как в Европе широкое
распространение получила гидравлическая передача.
В СССР, а теперь и в России, универсальные тепловозы не строили. Выполнять комбинированные работы возлагается на маневрово-вывозные тепловозы основных серий (ТЭМ2, ЧМЭЗ). В настоящее время для выполнения соответствующих видов работ используются либо маневровые тепловозы ЧМЭЗ, ТЭМ2 и ТЭМ7А, либо магистральные тепловозы различных серий.
Низкая мощность маневрово-вывозных тепловозов типа ТЭМ2 и ЧМЭЗ не позволяет эффективно использовать пропускную способность грузонапряженных железнодорожных линий. Ограничивают возможности тепловозов особенности их электрических передач: при скоростях свыше 55 км/ч тепловозы типа ТЭМ2 и свыше 68 км/ч типа ЧМЭЗ не могут реализовывать номинальную мощность дизеля.
Тепловозы серии ТЭМ7А, как и серии ТЭМ14, малоприменимы вследствие большой длины капота и неудобства эксплуатации в поездной работе. Неприспособленность грузовых тепловозов к универсальной работе (частая смена направления движения, маневровые операции с вагонами) приводит к повышенным эксплуатационным расходам и, прежде всего, увеличенному расходу топлива.
Насколько актуальны универсальные тепловозы для железных дорог России, каким требованиям по силе тяги и мощности они должны отвечать необходимо совместно решать специалистам, занятым разработкой и эксплуатацией локомотивов.
Канд. техн. наук А.В. ЗАРУЧЕЙСКИЙ,
г. Москва
