Admin

Все решают темпы и «ТЭМП»!

О проблемах деградации и вариантах модернизации парка маневровых тепловозов
промышленного транспорта

С.Н.ФЛОРЕНЦЕВ, г. Москва,
в.с. полюхович, г. Нижний Тагил
Ключевые слова: промышленный маневровый тепловоз, комплект тягового электрооборудования, асинхронный генератор, асинхронный тяговый электродвигатель, модуль ДГУ, тяговый модуль, базовая платформа.

В статье освещены состояние парка промышленных маневровых тепловозов, варианты возобновления убывающего парка, описаны варианты модернизации маневровых тепловозов серии ТГМ6 путем замены силовой установки и гидромеханической передачи на двухдизельную силовую установку и электромеханическую трансмиссию переменно-переменного тока с асинхронным тяговым электроприводом. Предложена «базовая платформа» для создания промышленных маневровых тепловозов.


По экспертной оценке авторов, совпадающей с оценками авторитетных отраслевых экспертов, в частности, д-ра техн, наук, профессора кафедры «Электропоезда и локомотивы» Российского университета транспорта (РУТ-МИИТ) В.Н. Балабина, канд. техн, наук, руководителя Центра комплексных проблем промышленного транспорта В.В. Евпакова [1], исполнительного директора СРО Ассоциация «Промжелдортранс» А.Ю. Маняхина [2] и руководителя управления развития бизнеса АО «Трансмашхолдинга» Г.М. Зобова [3], парк маневровых тепловозов в России (без учета эксплуатируемых в ОАО «РЖД») включает более 8 тыс. единиц, из которых 64 % приходится на промышленные предприятия.
Большая их часть (49 %) осуществляет маневровую и легкую вывозную работу (тепловозы «тип 2» и «тип 3» по ГОСТ 22339), 40 % используются для легкой маневровой работы и внутризаводских перевозок (тепловозы «тип 4» и «тип 5») и 11 % выполняют тяжелую вывозную работу и работу на сортировочных горках (тепловозы «тип 1» и «тип 2»). За пределами назначенного срока службы находится более 67 % маневровых тепловозов. Около 90 % маневровых тепловозов сосредоточено в Центральном, Сибирском и Уральском промышленных кластерах. Порядка 95 % из них эксплуатируются на путях необщего пользования и технологических путях промышленных предприятий.


По актуальным оценкам АО «Трансмашхолдинг» [3], динамика деградации парка маневровых тепловозов, выраженная через темпы среднегодового списания маневровых тепловозов на промышленных предприятиях в период 2025 — 2030 гг„ даже с учетом продления в 1,5 раза срока службы, составит более 100 локомотивов в год. Потенциал спроса промышленных предприятий на маневровые локомотивы в ближайшие годы (до 2030 г.) составит более 2 тыс. локомотивов (около 400 ед. в год) только по «базовым» отраслям:

• > машиностроение — более 730 ед.;
• > металлургия — более 710;
• > строительная отрасль — более 610.

Учитывая крайнюю актуальность проблемы, по поручению Председателя Правительства Российской Федерации М.В. Мишустина Минпромторг РФ в конце 2023 г. должен был разработать (и видимо разработал?) «Программу производства и капитального ремонта тягового подвижного состава до 2030 года». При отсутствии открытой информации о целевых параметрах данной программы, её ключевых бенефициарах, сроках, бюджете, стратегии и тактике реализации, авторы вынуждены опираться на информацию из открытых источников, в том числе на динамику производства, предложения и цены серийных маневровых тепловозов на рынке и на проекты создания новых моделей маневровых тепловозов. Основными производителями отечественных локомотивов анонсированы следующие данные.
АО «Трансмашхолдинг» (ТМХ):

• ТЭМ23 (серийный с2021 г.,тип 3,4-осный, двухдизельный,электропривод АС/АС, произведено всего 11 ед., в том числе в 2024 г. — 6 ед.;
• ТЭМ18ДМ (серийный с 2007 г., тип 2, б-осный, однодизельный, электропривод AC/DC, произведено всего более 2 тыс. ед., в том числе в 2024 г. 210 ед.);
• ТЭМ29 (проект, тип 2, 6-осный, однодизельный (газодизельный), электропривод AC/DC, в январе 2026 г. планируются создание опытного образца и сертификация).

АО «Синара — Транспортные Машины» (СТМ):

• ТЭМ885 (проект, тип 1, 8-осный, однодизельный, электропривод AC/DC, в 2026 г. планируется создание опытного образца, в 2027 г. — сертификация), предполагается также его газовая модификация — ТЭМГ7;
• ТЭМ14 (серийный с 2011 г., тип 1, 8-осный, двухдизельный, электропривод AC/DC, произведено всего 228 ед., в том числе в 2024 г. 8 ед.);
• ТЭМ10 (серийный с 2020 г., тип 3, 4-осный, двухдизельный, электропривод AC/DC, произведено всего 18 ед., в том числе в 2024 г. 2 ед.).

Также имеются сведения, что СТМ планирует собрать опытный образец модернизированного (импортозамещенного) тепловоза ТЭМ10 с доработанной системой охлаждения, который должен получить российские дизели.
Таким образом, всего из 226 маневровых тепловозов, выпущенных заводами ТМХ и СТМ в 2024 г., 181 ед. поставлены по заказу ОАО «РЖД», 10 ед. поставлены на экспорт и только 35 ед. построено по заказам предприятий промышленного железнодорожного транспорта.
Исходя из вышеизложенной статистики по выпуску маневровых тепловозов, можно прийти к следующим основным выводам.
О При сохранении векторов и динамики деградации и реновации парка маневровых тепловозов, к 2030 г. промышленный железнодорожный транспорт предприятий основных отраслей бизнеса ожидает «дефицит» парка маневровых тепловозов с реальной негативной проекцией на безопасность движения, на уровень производства и устойчивости предприятий бизнеса.
© Вариант «ставка на рынок» при существующем уровне производства и соотношении «характеристики/качество/цена» серийно выпускаемых моделей и проектов новых маневровых тепловозов, рискован и неоправданно затратен даже для финансово устойчивых промышленных групп и холдингов «базовых» отраслей, так как не гарантирует плановой реновации парка маневровых тепловозов до 2030 г. и эффективности инвестиций в тепловозы, доступные «на рынке».
© Отсутствие «прорыва» в технических характеристиках, энергоэффективности и экологичности серийных и перспективных моделей маневровых тепловозов, целевое их проектирование и производство под технические задания и условия эксплуатации на железнодорожном транспорте общего пользования, без учета специфики и условий работы маневровых тепловозов на железнодорожном транспорте необщего пользования и технологическом железнодорожном транспорте предприятий различных отраслей промышленности страны, надолго «зацементируют» эффективность работы промышленного железнодорожного транспорта на уровне прошлого века.
Исходя из вышеизложенного, авторы в очередной раз настойчиво обращают внимание на очевидность разработки и реализации стратегии реновации парка маневровых тепловозов промышленных предприятий, в том числе на назревшую необходимость, перспективы и эффективность реализации «промежуточного этапа» в этой стратегии благодаря модернизации существующего парка промышленных маневровых тепловозов серий ТГМ4 и ТГМ6, выработавших свой назначенный ресурс.


Авторами описан [4] опыт и пример такой модернизации маневрового тепловоза ТГМ6А путем замены его однодизельной силовой установки и гидромеханической трансмиссии на две дизель-генера-торные установки с асинхронными тяговыми генераторами и электромеханическую трансмиссию с вентильно-индукторным тяговым приводом переменно-переменного (пульсирующего) тока. Опытная эксплуатация модернизированного тепловоза ТЭМП-1 (№ 0001 э) в технологических режимах и условиях работы металлургического предприятия показала (по сравнению с тепловозом ТГМ6) более высокую надежность, значительный рост (> 40 %) производительности (по силе тяги длительного режима) и экономию топлива (> 50 %) в сопоставимых тяговых режимах работы. Там, где тепловоз ТЭМП-1 уверенно поднимает составы массой 1500 т на уклоне 18 %о со скоростью 9 км/ч, потребуются два локомотива ТЭМ10 или два ТЭМ23. Основные характеристики тепловоза ТЭМП-1, подтвержденные экспериментально, приведены в таблице.
Другим примером развития концепции модернизации тепловозов ТГМ6А является опытный образец тепловоза ТЭМП-2, в котором однодизельная силовая установка и гидромеханическая трансмиссия заменены на две дизель-генераторные установки с асинхронными генераторами и электромеханическую трансмиссию переменно-переменного тока с асинхронным тяговым электроприводом,
разработанным и изготовленным концерном «Русэлпром». Вариант компоновки оборудования модернизированного тепловоза ТЭМП-2 с центральным расположением кабины машиниста на раме ТГМ6А приведен на рис. 1, основные технические характеристики указаны в таблице.

На тепловозе ТЭМП-2, как и ТЭМП-1, использованы две силовые дизель-генераторные установки с двигателями VolvoPenta TAD1640VE-B мощностью 450 кВт (612 л.с.). Привод вентилятора системы охлаждения ДВС осуществляется от регулируемого асинхронного электропривода (в ТЭМП-1 — вентилятор системы охлаждения ДВС имеет стандартный привод при помощи ременной передачи от ДВС). Вместо вентильно-индукторного привода ТЭМП-1 на базе ТРИД-320, для локомотива ТЭМП-2 разработаны и изготовлены высокомоментные 12-полюсные тяговые асинхронные электродвигатели ТАД-320-12 с КПД 94,5 % в точке длительного режима 9 км/ч (200 об/мин).

Силовой четырехквадрантный преобразователь для питания тяговых двигателей был разработан на отечественной элементной базе с использованием универсальных модулей 1200А/1700В в корпусе 100x140 мм с жидкостным охлаждением. Всё оборудование комплекта тягового электрооборудования (КТЭО) тепловоза ТЭМП-2 перед установкой на раму модернизируемого тепловоза ТГМ6 было испытано и настроено на полномасштабном стенде испытательного центра концерна «Русэлпром».
Авторы предлагают дальнейшее развитие модульной конструкции КТЭО для модернизации тепловозов с использованием:
Э двух модулей дизель-генераторных установок (ДГУ) в составе ДВС КАМАЗ 910.50-560 или Weichai WP14TG560E304, асинхронных мотор-генераторов (АМГ), блока силовой электроники (БСЭ АМГ) для его питания на базе отечественных универсальных модулей 1200А/1700В в корпусе 100x140 мм с жидкостным охлаждением (внешний вид модуля ДГУ приведен на рис. 2);
Э тягового модуля (ТМ) в составе блока силовой электроники (БСЭ ТАД) для питания двух тяговых асинхронных двигателей ТАД-320-12, конструктивно устанавливаемого на раму на блок принудительного воздушного охлаждения ТАД-320-12 над подвешенными под раму двумя ТАД-320-12.

Внешний вид тягового модуля приведен на рис. 3.
В состав КТЭО, кроме описанных выше тягового модуля и двух модулей ДГУ, входят также кабина с органами управления и индикации, блок мотор-компрессора с регулируемым частотным управлением, блок принудительного воздушного охлаждения ТАД-320-12, два ТАД-320-12, подключаемые через коробки зажимов к своим тяговым модулям.
Разработаны и реализованы два варианта компоновки оборудования КТЭО на раме модернизируемого тепловоза ТЭМП-3:
Е> с центральным расположением кабины (как у тепловоза ТЭМП-2, рис. 4);
Е> с задним расположением кабины (как у тепловоза ТЭМП-1, рис. 5).
Обе модификации тепловоза ТЭМП-3 имеют потенциал «базовой платформы» для создания на её основе «семейства» маневровых тепловозов промышленного типа, специализированных для работы в условиях железнодорожного транспорта необщего пользования и технологического железнодорожного транспорта.


На основе «базовой платформы» ТЭМП авторами разработаны проекты промышленных тепловозов с предельно возможными (по силе сцепления) тяговыми характеристиками моделей ТЭМП для индивидуального (поосного) и полугруппового (потележеч-ного) управления, которые, как и локомотивы ТЭМП-1 и ТЭМП-2, могут работать в трех режимах эффективной реализации оптимальной мощности и максимальной силы тяги:

• режим 3 — два ДГУ и два ТАД;
• режим 2 — один ДГУ и два ТАД;
• режим 1 — один ДГУ и один ТАД.

Это позволит только одной «базовой моделью» тепловоза ТЭМП эффективно заменить весь спектр разносерийных маневровых тепловозов 2 — 5-го типов (по ГОСТ 22339), ныне используемых на промышленном транспорте предприятий промышленности.
При формировании двух 4-осных тепловозов ТЭМП с управлением по системе двух единиц такой маневровый локомотив эффективно заменит парк тепловозов 1-го типа (ТЭМ14 и др.).
Установка вместо одного из силовых модулей ДГУ модуля накопителей энергии позволяет на «базовой платформе» ТЭМП получить гибридный маневровый тепловоз с такими же тяговодинамическими характеристиками и дополнительными преимуществами по экономии топлива и экологичности.

Установка вместо силовых модулей ДГУ модульных электрохимических генераторов со вспомогательными системами питания, охлаждения и преобразования позволяет на «базовой платформе» ТЭМП получить «водородный» маневровый тепловоз с нулевыми выбросами и сохранить тягово-динамические характеристики «базовой платформы».
В таблице для сравнения приведены основные технические характеристики маневровых тепловозов (в том числе проектов) от ТМХ и СТМ и промышленных маневровых тепловозов (в том числе проектов) серии ТЭМП.
Предлагаемые в данной статье авторами технические решения могут обоснованно использоваться на первом «промежуточном этапе» реализации стратегии реновации парка маневровых тепловозов промышленных предприятий, в частности, путем «бюджетной» массовой серийной модернизации тепловозов серии ТГМ, у которых истекает назначенный срок службы, с последующей их эксплуатацией на промышленном железнодорожном транспорте предприятий и организаций промышленности до истечения предельного ресурса (по раме тепловоза).

Технические решения, реализованные в тепловозах ТЭМП-1 и ТЭМП-2, а также предлагаемые к реализации в локомотиве ТЭМП-3, в дальнейшем могут использоваться в качестве «базовой платформы» не только для модернизации тепловозов ТГМб, но и, главным образом, для создания принципиально новых более мощных, экономичных и экологически более совершенных маневровых тепловозов, в том числе гибридных электрических и водородных, специализированных для эксплуатации в условиях промышленного железнодорожного транспорта.
Модульность конструкции и универсальная авторская методика расчета параметров КТЭО [5], высокие эффективность и экономичность, подтвержденные результатами опытной эксплуатации, позволяют благодаря комбинации вариантов сочетания и режимов работы различных модулей КТЭО реализовать на единой «базовой платформе» ТЭМП любые режимы работы всех типов промышленных маневровых тепловозов (от 1-го до 5-го типа по ГОСТ 22339) и унифицировать «разношерстный» парк маневровых тепловозов, ныне эксплуатируемых на промышленном железнодорожном транспорте России.

Простота конструкции и доступность оборудования КТЭО для обслуживания и ремонта, использование импортонезависимой отечественной элементной базы дают основания для ускорения темпов обновления стремительно деградирующего парка маневровых тепловозов промышленного железнодорожного транспорта путем как модернизации, так и выпуска новых тепловозов.
Это станет возможным при согласованной концентрации позиций, усилий и ресурсов заинтересованных органов власти, общественности, объединяющей интересы предприятий и организаций промышленного железнодорожного транспорта и бизнеса страны для организации параллельного серийного производства доступных для промышленного железнодорожного транспорта специализированных моделей маневровых тепловозов нового поколения. Реализация данных решений позволит избежать будущей очевидной и неоправданной технической, технологической и ценовой конкуренции в отрасли и в бизнесе, формирующейся на «волне» растущего спроса и ограниченного производства маневровых тепловозов «общего назначения», совершить «технологическую революцию» в сфере повышения эффективности промышленного железнодорожного транспорта предприятий промышленности и создать новое «параллельное» направление в локомотивостроении — производство маневровых тепловозов для промышленного железнодорожного транспорта.

Библиография

1. Балыбердин В.Н., Евпаков В.В.. Производство маневровых и промышленных локомотивов: проблемы развития отрасли //Транспорт Российской Федерации. 2012. № б (43). С. 31 — 33. EDN: PKVYUT
2. Маняхин А.Ю. Законодательные проблемы обновления локомотивного парка // Транспорт Российской Федерации. 2017. № 3 (70). С. 7 — 9. EDN: YUCUJJ.
3. Белов С. Промышленный парк маневровых локомотивов в России : оценки от ТМХ // ROLLINGSTOCK : портал. 2025. 19 марта. URL: rollingstockworld.ru/lokomotivy/ spravochno-promyshlennyj-park-manevrovyh-lokomotivov-v-rossii/?ysclid=ma2llbmp9bl275 16901.
4. Флоренцев С.Н., Полюхович В.С., Евпаков В.В. Модернизация промышленных маневровых тепловозов // Локомотив. 2025. № 2. С. 26 — 31. EDN: IMCGGK.
5. Промышленные маневровые тепловозы технологического транспорта (пример системного проектирования КТЭО ЭМТ) / С.Н. флоренцев, С.В. Байда, В.Н. Орлов, А.А. Уваров, И.О. Журов, А.С. Кобелев, В.С. Полюхович //XXIV Всероссийская конференция по автоматизированному электроприводу (АЭП 2024): сборник трудов конференции. Новосибирск, 2024. С. 13 —20. EDNJBQPKU

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК