Знакомьтесь: новый грузовой электровоз ЗЭС8 «МАЛАХИТ»
О.В.ЧИКИРКИН, главный инженер Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД»
Как уже сообщалось ранее в журнале «Локомотив» №4 за 2022 г., на заводе «Уральские локомотивы» (г. Верхняя Пышма Свердловской обл.) состоялась презентация нового грузового электровоза постоянного тока ЗЭС8 «Малахит» с асинхронным тяговым приводом отечественного производства.
Планируется, что до 2025 г. специалисты «Уральских локомотивов» на базе электровоза ЗЭС8 спроектируют и изготовят грузовой двухсистемный электровоз и локомотив переменного тока. Это позволит полностью обновить линейку выпускаемых на предприятии электровозов. Новые машины также будут оснащены отечественными асинхронными двигателями.
Как отметил генеральный директор — председатель правления ОАО «РЖД» О.В. Белозёров во время презентации «Малахита»: «Импортозамещение — одна из ключевых государственных задач, которая успешно решена в этом современном локомотиве. Это повод для нашей общей гордости и даст возможность Российским железным дорогам по-прежнему быть лучшими в мире».
При проектировании нового локомотива конструкторы руководствовались двумя основными принципами — исключение зависимости от иностранных комплектующих и программного обеспечения и реализация актуальных требований Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД», направленных на повышение свойств безопасности и энергоэффективности, увеличение межремонтного пробега и улучшение тяговых характеристик, а также цифровизацию ряда функций локомотива.
Название для нового электровоза было выбрано не случайно. Малахит — истинно уральский камень, название которого ассоциируется с традициями уральских мастеров, которые нашли продолжение в инновационных решениях современной уральской промышленности.
Электровоз ЗЭС8 сочетает максимум наработок конструкторского бюро завода и российских предприятий, изготавливающих комплектующие, узлы и модули. Использование современных технических решений, материалов и способов их обработки позволило добиться высочайшей надежности и улучшения реализации силы тяги в сравнении с электровозами предыдущего поколения. Тяговые расчеты показывают, что новый локомотив способен вести поезда массой 7100 т в условиях горного рельефа и сложного климата. Его общая грузоподъемность на 42 % выше, чем у электровоза ЗЭС6 и сопоставима с электровозом ЗЭС10. При этом длина локомотива 48 м — на 3 м короче ЗЭС10, что позволяет вписываться в длину приемочно-отправочных путей 1050 м составностью в 71 условный вагон.
Специально для электровоза был разработан отечественный асинхронный тяговый двигатель. Это совместная разработка компании «Тяговые компоненты» (входит в «Группу Синара») и завода «Русские электрические двигатели» (входит в структуру компании «Транснефть»), Номинальная мощность двигателя составляет 1000 кВт.
Российский тяговый привод с возможностью поосного регулирования силы тяги выгодно отличается от тяговых приводов предыдущего поколения значительным снижением массы, высоким уровнем сопротивления внешним воздействиям, низким уровнем шума и двусторонней передачей тяговых усилий. Это повысит эксплуатационные характеристики электровозов, их надежность и безопасность в суровых условиях Урала и Западной Сибири.
Специально для ЗЭС8 в ООО «НПО Горизонт» спроектировали и изготовили тяговый преобразователь и преобразователь собственных нужд, особенностями которых стали:
- > применение высокочастотного трансформатора на основе медной фольги;
- > обеспечение эффективной реализации тягового усилия локомотива отдельным устройством отечественной разработки — блоком управления тяговым приводом;
- > применение индивидуального дросселя сетевого фильтра для каждого канала питания тягового электродвигателя, т.е. при выходе из строя дросселя для продолжения движения локомотива необходимо будет отключить один канал комплекта тягового оборудования с одним тяговым электродвигателем (на электровозе 2ЭС10, например, в аналогичной ситуации необходимо отключение тягового преобразователя с двумя тяговыми электродвигателями);
- > аналогично дросселю сетевого фильтра заложено использование индивидуального тормозного резистора для каждого канала питания тягового электродвигателя, что позволит при выходе из строя тормозного резистора для продолжения движения локомотива отключать один канал комплекта тягового оборудования с одним тяговым электродвигателем (на электровозе 2ЭС10 также в аналогичной
- ситуации необходимо отключение тягового преобразователя с дву-мя тяговыми электродвигателями);
- > применение программного обеспечения по управлению тяговым приводом, разработанного в Российской Федерации.
Кузов локомотива — цельнонесущий, что обеспечивает повышенную жесткость конструкции и повышенные свойства пассивной безопасности для локомотивной бригады при столкновении электровоза с препятствием. Длина кузова электровоза уменьшена на 1 м для обеспечения требований ОАО «РЖД» при применении электровозов на Восточном полигоне.
В тележке электровоза применены следующие инновационные решения, которые обеспечат увеличение межремонтных пробегов:
- тяговое усилие от двигателя к колесной паре передается редуктором с двухсторонней зубчатой передачей;
- в зубчатой передаче применены зубчатые колеса и малые шестерни, закаленные так называемым «методом цементирования»;
- уменьшена база тележки;
- применены трехточечные буксовые поводки;
- кузовные пружины расположены параллельно поперечной балке рамы тележки;
- в местах монтажа подкузовных пружин установлены резинометаллические блоки;
- рама изготовлена из марки стали с повышенной устойчивостью к коррозии и нагрузкам при эксплуатации на высоких скоростях (данная марка стали применяется на поездах ЭС2Г «Ласточка», изготавливается в РФ по европейским стандартам).
Основным элементом, обеспечивающим безопасность локомотивной бригады, является кабина машиниста. Ее прочность в части обеспечения безопасности при столкновении электровоза с препятствием соответствует современным требованиям как российских, так европейских стандартов, а также новым требованиям пассивной защиты работников локомотивных бригад при аварийном столкновении, разработанным АО «ВНИИЖТ» в 2021 г. Результаты компьютерного моделирования столкновения электровоза при максимальной деформации кабины подтверждают обеспечение безопасности локомотивной бригады.
Для нового локомотива предусмотрена оптимизация стоимости жизненного цикла, включающего только один капитальный ремонт. Для сравнения, на существующих электровозах чаще всего предусмотрены три капитальных ремонта за жизненный цикл. Такой эффект будет достигнут благодаря применению элементов конструкции с увеличенным ресурсом.
В настоящее время электровоз находится в Научно-испытательном центре АО «ВНИИЖТ» в Щербинке, где до конца текущего года он пройдет предварительные, приемочные и сертификационные испытания. Планируется, что установочную партию на заводе начнут выпускать уже в 2023 г.
