Admin

Электровоз 109Е — последний серийный электровоз легендарного завода «ШКОДА»

Д.М. УМАНЕЦ, инженер, г. Харьков

Одной из последних разработок компании Skoda Transportation («Шкода. Транспортные средства») на ниве электровозостроения стал четырехосный многосистемный электровоз, получивший заводское обозначение серии 109Е (рис. 1), а на Чешских железных дорогах, являвшихся основным заказчиком, серию 380.
Электровоз представляет собой грузопассажирский, четырехосный, двухтележечный локомотив с кузовом вагонной компоновки. В связи с тем, что эксплуатировать электровоз предполагалось в транспортных коридорах ряда стран Европы (Чехии, Словакии, Германии, Австрии, Польши и Венгрии), система питания электровоза выполнена под разные стандарты — 25 кВ/50 Гц, 15 кВ/16,7 Гц переменного тока и 3 кВ постоянного тока. Технические характеристики электровоза приведены в таблице.


Проектирование локомотива осуществлялось с учетом специфических особенностей железнодорожной инфраструктуры Центральной Европы. Это преобладание линий со сложным рельефом и, как следствие, необходимость использования электродинамического торможения при всех системах питания, а также хорошие динамические характеристики при эксплуатации на участках пути с преобладанием кривых малого радиуса.



Впервые электровоз был представлен публике на заводской презентации 24 июля 2008 г., а в сентябре того же года электровоз был показан на международной выставке InnoTrans в Берлине. После прохождения полного цикла испытаний на полигоне в г. Велим в декабре 2009 г. началась регулярная эксплуатация электровозов с пассажирскими поездами на направлении Берлин — Прага — Вена.
Электровоз спроектирован с учетом всех требований к современным локомотивам. Он имеет асинхронный тяговый привод (тяговые двигатели ML 4550К/6), управляемый IGBT-модулями. Компоновка электровоза выполнена с учетом обеспечения центрального прохода по локомотиву.


На электровозе применена единая европейская система безопасности ETCS, которая собирает информацию о состоянии пути и контролирует сигналы рельсовых цепей. Примененное на электровозе специальное оборудование полностью удовлетворяет строгие европейские нормы по противопожарной безопасности.
Кузов электровоза (рис. 2) имеет на обоих своих концах кабины управления, закрепленные на несущих балках главной рамы сваркой. Дизайн кабин разработан инженерами «Шкода» в содружестве с компанией Porshe Design. Кабины так называемого «модульного типа» связаны с газовыми деформационными элементами двумя лучеобразными балками, являющимися одними из главных узлов системы безопасности при лобовом столкновении.
Обшивка кабины выполнена из низколегированной стали толщиной 2 мм. Кабины оснащены кондиционерами мощностью 5 кВт типа СМС-20, виброгасящим креслом машиниста, удобным, эргономичным пультом (рис. 3). В электровозе установлены бытовой холодильник, СВЧ-печь и умывальник.
Лобовое стекло толщиной 19 мм имеет электрический обогрев, вклеено на специальный герметик и устойчиво к разрушению при попадании на скорости 200 км/ч предмета весом 280 г. Лобовые стекла кабины имеют стеклоочистители с электрическим приводом и снабжены стеклоомывателем. В нижней части кабины к главной раме на кронштейнах крепится путеочиститель особой формы.

Главная рама кузова выполнена из профильной стали швеллерного типа. Рама герметизирована и состоит из продольных балок, двух поперечных шкворневых и средней поперечной балки для крепления главного трансформатора. Все детали и узлы рамы соединены сваркой. При изготовлении они проходят ультразвуковую дефектоскопию. Боковая обшивка кузова выполнена из листа нержавеющей стали толщиной 1,7 мм и закреплена прерывным сварным швом к нижнему обносному профилю и точечной сваркой к вертикальным стойкам.
Тележка электровоза 109Е (рис. 4) была разработана на основе опыта изготовления тележек опытного электровоза Skoda 85Е0, а также на основе опыта эксплуатации с 1999 г. электропоездов серии 471 на чешских железных дорогах. Она разработана таким образом, что может быть использована в качестве базовой для электровозов, выпускаемых заводом и только предполагаемых к выпуску. Расчетная скорость составляет 200 км/ч, максимальная скорость 220 — 240 км/ч при максимальной нагрузке на ось 22,5 — 23 тс.
Рама тележки — сварная из стали. После изготовления рама проходит термическую обработку с целью снижения напряжений в металле и сварных швах. Она имеет узлы крепления тягового двигателя, узел монтажа шкворневой системы, узел вторичного подвешивания кузова на тележку типа Flexicoil, приливы крепления редукторного узла, узлы крепления буксовых узлов.
Первичное подвешивание буксовых узлов на раму тележки выполнено винтовыми пружинами, по две на каждый буксовый узел. Пружины опираются на приливы букс, изготовлены из специализированной стали, подобраны по характеристикам. Каждая пружина после навивки проходит термообработку, торцы пружин шлифованые.

Вторичное подвешивание кузова на тележку выполнено на пружинах типа Flexicoil (два комплекта с одной стороны и два с другой, с опорой на поддон балки вторичного подвешивания), что позволило отказаться от контакта рамы кузова с рамой тележки посредством узлов скольжения. Внешний вид тележки в боковой проекции показан на рис. 5.

Буксы (рис. б) снабжены двухрядными цилиндрическими подшипниками, помещенными в корпус буксы. Сверху на корпусе закреплена предохранительная планка. На крышке буксы закреплены датчики, подающие электрические сигналы в систему управления и систему защиты от юза и боксования. Также имеются датчики системы безопасности (см. выше) и токоотводящие устройства. На буксах первых колесных пар закреплены датчики скорости. Внизу корпуса буксы имеется прилив для крепления гасителя колебаний.



Для гашения вертикальных и горизонтальных колебаний на электровозе в обеих ступенях подвешивания тележки применены гидравлические гасители колебаний. По два вертикальных гасителя колебаний с обеих сторон (всего четыре на тележку) установлено в первичной (буксовой) ступени подвешивания между рамой тележки и корпусом буксы. Во вторичном подвешивании четыре горизонтальных гасителя между рамой тележки и кузовом (по два с каждой стороны), два вертикальных (по одному с каждой стороны) между поперечной балкой, рамой тележки и главной рамой и два горизонтальных между рамой тележки и рамой кузова (по одному с каждой стороны).
Гасители изготовлены немецкой фирмой Копу. Они имеют улучшенные характеристики на сжатие и растяжение. В качестве рабочей жидкости применено кремнийорганическое масло.
Опирание кузова на балку рамы тележки осуществляется через низко опущенный шкворень. Система состоит из стального стержня шкворня, двух тяг, прикрепленных к поперечной балке рамы и к хвостовику шкворня, и четырех тяг, закрепленных от поперечной балки рамы тележки к корпусам букс сбоку (по две с обеих сторон).
Шкворень крепится в середине поперечной балки рамы тележки. В нижней части шкворня, на обоих его концах, к нижней части балки через резиновые амортизаторы крепятся две тяги под углом 90° в горизонтальной плоскости к шкворню. Также по две тяги крепятся с наружной стороны поперечной балки рамы тележки для передачи усилий на буксовые узлы и равномерного распределения силы тяги.
Данная система позволяет минимизировать потери силы тяги, снизить сопротивление на 40 % при пусках и торможениях, на 30 % снизить затраты на обслуживание. Подобная система была впервые опробована на электровозе Skoda 85Е0.
Подвешивание тягового двигателя (рис. 7) консольное, одностороннее. Одной стороной двигатель закреплен к раме, другой стороной — к корпусу тягового редуктора, образуя с последним общий моторно-осевой блок. Корпус редуктора имеет одностороннее подвешивание — одной стороной прикреплен к остову тягового электродвигателя, другой через реактивную тягу — к раме тележки. Вал тягового двигателя связан с редуктором муфтой Dellner, компенсирующей все продольно-поперечные и вертикальные перемещения двигателя относительно редуктора. Тип тяговой передачи III класса, с полым валом и передачей тягового усилия через муфту. Зубчатые колеса косозубые, упрочнены лазером. Передаточное число 1:4,06.

На торцевых балках рам тележек закреплены блоки дисковых тормозов клещевого типа фирмы Knorr. Каждый блок состоит из четырех цилиндров — два на одной концевой балке рамы тележки, два на другой. Тормозные накладки прижимаются к алюминиевым тормозным дискам, закрепленным с внешней стороны колесного центра. Тормозная система имеет защиту от схватывания. Тормозные диски, закрепленные на колесных центрах с внешней стороны, имеют естественное охлаждение.
Расположение крышевого оборудования электровоза и расположение оборудования внутри кузова показаны на рис. 8 и 9.
В настоящее время электровозы серии 109Е эксплуатируются в парке Чешских железных дорог, а также в парке оператора Zeleznicna spolocnost' Slovensko из Словакии. В 2012 г. велись переговоры о поставке 30 электровозов для железных дорог Украины для работы на маршрутах Киев — Москва, Киев — Харьков, Киев — Днепропетровск и Киев — Донецк. Их поставку планировалось начать весной 2013 г. под официальным названием ДС25. Однако финансовая ситуация не позволила осуществить закупку этих электровозов, хотя вопрос адаптации их к условиям эксплуатации на железных дорогах «пространства 1520» находился в активной проработке чешскими и украинскими специалистами.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК