А как же скажется внедрение функциональных модулей на облике локомотивостроительного производства? Во-первых, часть сборочно-монтажных работ, непосредственно выполняемых сегодня на локомотивах, будет передана заводам-из-готовителям оборудования, где благодаря значительно большей повторяемости и унификации работ удастся существенно повысить их технический уровень и перейти на механизированную и автоматизированную сборку модулей. Во-вторых, процесс установки функциональных модулей на локомотив будет неоднократно повторяться в течение всего срока эксплуатации, что обусловит целесообразность интеграции локомотивостроительного (в части монтажа элементов модулей в ядре) и локомотиворемонтного производств. При этом появляется и развивается сопутствующее направление — робототехнические средства для транспортировки, замены и обслуживания модулей.

В будущем произойдет специализация заводов-изготовителей и сервисных центров создания, обслуживания и ремонта модулей локомотивов. Один центр будет обслуживать модули основного электрооборудования (высоковольтные камеры ВВК и микропроцессорные блоки МБ), другие — модули основного и вспомогательного оборудования энергетической установки (дизель-генераторные установки ДГУ, турбокомпрессоры ТК, модули обеспечения работы ДГУ и т.д.). Отдельные центры будут обслуживать унифицированные модули ходовой части (двух- и трехосные тележки).

Примерная последовательность работ при применении философии модульного проектирования должна выглядеть следующим образом:

О выделить системы локомотива, для которых возможно применение модульного монтажа;

© включить в состав модулей оборудования дополнительные стандартные металлические каркасы и постаменты, обеспечивающие крепление оборудования, монтажную и эксплуатационную жесткость, включить дополнительные демпфирующие устройства и др.;

© скомпоновать системы в модули соответствующих размеров:

а)    для вписывания внутрь машинного отделения локомотива;

б)    помещаемых в стандартные контейнеры (40, 45 футов);

О несущие конструкции модулей должны позволить осуществлять монтаж-демонтаж параллельно несколькими манипуляторами;

© проработать с изготовителями оборудования модулей соответствующие требования по исполнению, стандартизации интерфейсов, особенности сервиса и ремонта на стадии эксплуатации проектирования;

© проработать совмещение и координацию гидро-, пневмо- и электромонтажных работ на модульном локомотиве (смоделировать процессы монтажа мультисоедини-тельных панелей и вариантов блокировки на единой базе);

© выполнить разводку и монтаж мульти-соединительных панелей в ядре для подключения разных источников энергопитания, гидро- и пневмоцепей. При этом необходимо предусмотреть блокировки и защиту от возникновения ошибки при подключении, не допустить снижения пропускной способности и герметичности соединений.

Модули формируют посредством серии сборочных операций оборудования, изготовленного на различных специализированных предприятиях, что позволяет обеспечить более высокие технико-эконо-мические показатели и снижение затрат трудовых ресурсов. Именно при модульном принципе компоновки оборудования на первый план выступает унификация как научно-обоснованное сокращение числа общих элементов (например, трубопроводов). Унификация обеспечивает приведение к единообразию и сокращению числа элементов и, как следствие, к единообразию конструктивных элементов базового заводского изготовления.

При этом габариты юнит-модулей соответствуют размерам стандартных контейнеров или размерам, кратным стандартному контейнеру. Юнит-модули поставляются с СМЦ на СМТ в контейнерах с необходимыми результатами тестовых испытаний и гарантийными обязательствами.

Следует иметь в виду, что модульный локомотив является типичным примером современного подхода в стандартизации, а любая стандартизация дает не только определенные преимущества, но всегда имеет недостатки. Легко можно просчитать, что модульный локомотив в большинстве случаев по некоторым технико-эконо-мическим характеристикам будет уступать локомотиву адресного, «индивидуального» проекта. Модульный локомотив будет иметь явные преимущества только при решении комплекса задач серийности, количества выпускаемых машин и быстрого развития сервисной инфраструктуры.

Что касается стоимости постройки локомотивов, то соотношение стоимости стандартного и модульного локомотивов будет зависеть от взаимного действия двух факторов: выигрыша от увеличения серийности изготовления модульного локомотива и проигрыша от инерционности и замедления внедрения новых технологий. Количественная оценка суммарного действия обоих факторов является весьма сложной задачей, требующей разработки методик оценки проигрыша от функциональной избыточности характеристик локомотивов, собранных из стандартных модулей. Априорно можно утверждать, что этот проигрыш будет тем больше, чем более высокие и жесткие требования предъявляются к локомотиву в целом. Выигрыш же будет возрастать с увеличением числа типов тягового подвижного состава, при постройке которых используются модульные технологии (пассажирские, грузовые, универсальные, маневровые, промышленные).

В нашем случае увеличение материалоемкости модульного локомотива за счет применения дополнительных корпус-кар-касных конструкций не является лимитирующим, так как для решения поставленных задач увеличение сцепной массы допускается в пределах принятых ограничений по нагрузке на ось.

Корпус-каркас в локомотиве с главным управляющим блоком — это своеобразный менеджер всех модульных частей общей системы. Он непрерывно выполняет роль супервизора, контролирует общение между модулями для решения общей задачи. Также он выполняет следующие функции:

*    контроль функционирования каждого из модулей и выдачу ими необходимых технических параметров на выходе;

*    сбор информации в интерфейсы модулей;

Ф передачу информации между модулями;

+ защитные функции в случае отклонения в алгоритмах системы;

Ф блокирование и останов системы в случае возникновения аварийных ситуаций.

В корпусе-каркасе штатно размещено стационарное оборудование, трубопроводы, кабельные проводки, ответные части мультисоединительных плат и т.д. Это и есть базовая основа локомотива, используемая лишь на локомотивах одной серии и большей частью не обладающая «функциональной» автономностью.

Безусловно, модульный принцип компоновки оборудования станет возможным только в том случае, если проектировщики нового оборудования будут соблюдать преемственность технических решений, обеспечивать сохранение массогабаритных характеристик агрегатов и арматуры, их базовых и присоединительных размеров, унифицированных частей быстроразъемных соединений трубопроводов и иных коммуникаций.

Для этого необходима глобальная система типизации функциональных модулей, которая координировала бы действия заводов-изготовителей локомотивов и разработчиков комплектующих для модулей, определяла типы агрегатов и систем, для которых целесообразна разработка функциональных модулей, предусматривала разработку технических условий на проектирование таких модулей, согласовывала действия всех сторон, участвующих в проектировании и постройке локомотивов.

Библиография

1.    Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. — М.: Машиностроение, — 2001.

— С. 367.

2.    Суда из кубиков http://www.sudno1.ru/kub. shtml

3.    Балабин В.Н., Калугин С.П., Брагин А.В. Сервис-модульные центры — новая философия эксплуатации и обслуживания модульных локомотивов. Перспективы развития сервисного обслуживания локомотивов. // Материалы первой международной научно-практической конференции. М.: ООО «ТМХ-Сервис», 2014 г. — С. 73 — 79.

4.    Балабин В.Н. Модульная конструкция

перспективных автономных локомотивов. // Современный транспорт:    инфраструктура,

инновации, интеллектуальные системы:    Тр.

Международной академии транспорта, Санкт-Петербург. — 2012. — С. 66 — 70.

5.    Каталог http://www.electromagnit.ru/ catalog/rele/vl50

6.    В.Н. Нуждин, А.А. Просвирнов. Метод ускоренного модульного строительства АЭС // Атомная стратегия, № 6, 2007.

Д-р техн. наук В.Н. БАЛАБИН, профессор Московского государственного

университета путей сообщения (МИИТ)