Компания Siemens разработала версию локомотива Vectron мощностью 2 МВт с комбинированным тяговым приводом. Ввод в эксплуатацию таких локомотивов позволит избежать вынужденного использования дизельной тяги на электрифицированных участках, что будет способствовать снижению вредных выбросов.
Содержание
- Универсальное семейство локомотивов
- От тепловоза — к локомотиву с комбинированным приводом
- Модульная конструкция
- Перспективы внедрения
Среди новинок, продемонстрированных на выставке Transport Logistic в Мюнхене в июне 2019 г., был один из двух построенных опытных образцов локомотива Vectron Dual Mode (рис. 1), разработанного компанией Siemens и предназначенного прежде всего для поставки операторам грузовых перевозок в Германии и соседних странах.
Рис. 1. Электровоз Vectron Dual Mode с комбинированным тяговым приводом (фото: Siemens)
Первый локомотив Vectron Dual Mode, получивший в Германии серийное обозначение 248, был представлен в середине марта 2019 г. на заводе Siemens в Мюнхене. Месяц спустя локомотив отправили в Велим (Чехия) для проведения испытаний на кольцевой трассе, по завершении которых он вернулся в Мюнхен. В настоящее время продолжаются его всесторонние испытания. Компания Siemens рассчитывает, что локомотив будет допущен к эксплуатации на сети железных дорог Германии к концу 2020 г., и в ноябре 2019 г. подписала первый контракт на поставку двух локомотивов Vectron Dual Mode немецкому грузовому оператору Railsystems RP.
Универсальное семейство локомотивов
Vectron Dual Mode представляет собой новейшую версию разработанного компанией Siemens многочисленного семейства локомотивов Vectron, которое впервые было представлено на выставке InnoTrans в 2010 г. Изначально предусматривались четыре версии четырехосного локомотива:
- четырехсистемный электровоз мощностью 6,4 МВт с питанием от сети напряжением 15 и 25 кВ переменного тока и 1,5 и 3 кВ постоянного тока;
- электровоз переменного тока мощностью 5,6 МВт;
- электровоз постоянного тока мощностью 5,6 МВт;
- тепловоз с электрической передачей мощностью 2,4 МВт.
Спустя 2 года на выставке InnoTrans 2012 демонстрировался электровоз Vectron, оснащенный дизель-генераторной установкой мощностью 180 кВт для реализации функции last mile.
Первый заказ на серийные локомотивы семейства поступил в 2014 г. от железных дорог Финляндии (VR), которые решили приобрести 80 электровозов колеи 1524 мм с питанием от контактной сети переменного тока 25 кВ, 50 Гц. Поставка была начата в 2017 г. и должна завершиться в 2026 г. К выставке InnoTrans 2018 компания Siemens выпустила уже 500‑й локомотив семейства Vectron. От 46 клиентов были получены заказы на поставку в общей сложности 943 локомотивов.
На выставке InnoTrans 2018 впервые был представлен электровоз Smartron — бюджетный вариант локомотива Vectron мощностью 5,6 МВт, рассчитанный на поставки германским грузовым операторам в короткие сроки по стандартизированному контракту. Локомотив получает питание от контактной сети напряжением 15 кВ, частотой 16,7 Гц. Его максимальная скорость — 140 км/ч, масса — 83 т. Smartron рассчитан на работу с системами автоматической локомотивной сигнализации PZB и LZB. К моменту начала производства его стоимость составляла 2,5 млн евро, что значительно меньше по сравнению с основной версией локомотива Vectron. Позднее Siemens разработала версию электровоза Smartron для экспорта в Болгарию и Румынию, где применяется напряжение контактной сети 25 кВ.
От тепловоза — к локомотиву с комбинированным приводом
В то время как электровозы Vectron достаточно востребованы, компания Siemens смогла реализовать только семь локомотивов дизельной версии семейства, получивших обозначение DE 2000. В связи с малым спросом было принято решение о прекращении продаж дизельной версии. С учетом климатической ситуации развитие дизельной тяги в Европе считается нежелательным, поэтому Siemens обратила внимание на потребность в локомотивах с комбинированным тяговым приводом, которые на электрифицированных участках могут работать от контактной сети, а на неэлектрифицированных — продолжать движение, используя дизель, при той же номинальной мощности. Такой локомотив должен быть оснащен дизелем значительно большей мощности, нежели требуется для реализации функции last mile.
На выставке InnoTrans 2018 Siemens впервые обнародовала информацию о работе над созданием локомотива Vectron Dual Mode. Разработка велась достаточно интенсивно, и уже в марте 2019 г., немногим более чем через 6 мес, новый локомотив (рис. 2) был представлен общественности.
Рис. 2. Основные размеры локомотива Vectron Dual Mode
Подобно тепловозу Vectron DE 2000, новый локомотив имеет длительную мощность на ободе колеса 2 МВт как при питании от контактной сети напряжением 15 кВ, частотой 16,7 Гц, так и при работе от дизеля. Стоимость локомотива Vectron Dual Mode, по данным компании Siemens, составляет примерно 3,7 млн евро, что на 15 % больше по сравнению с дизельным вариантом, который он заменяет.
Технические данные локомотива приведены в таблице.
Модульная конструкция
Локомотив Vectron Dual Mode, собранный на заводе компании Siemens в Мюнхене, имеет цельносварной кузов с алюминиевой крышей. Как и на других локомотивах семейства Vectron, предварительно оснащенные электропроводкой модули кабины крепятся болтами к кузову.
Тележки, изготовленные на предприятии компании Siemens в Граце (рис. 3), рассчитаны на скорость 160 км/ч. Первичное подвешивание состоит из двойных цилиндрических пружин по концам каждой оси. В состав узла входит также вертикальный демпфер.
Кузов опирается на тележку через две пружины Flexicoil с каждой стороны. На раме тележки смонтирован вертикальный демпфер. Между тележкой и нижней частью каркаса кузова с каждой стороны установлен горизонтальный демпфер. Тяговые и тормозные усилия передаются между тележкой и кузовом локомотива через центральный шкворневой узел.
При работе от контактной сети переменного тока напряжение 15 кВ частотой 16,7 Гц поступает на промежуточное звено постоянного тока через трансформатор и выпрямитель и далее на четырехквадрантный преобразователь. При работе в автономном режиме 16‑цилиндровый дизельный двигатель с V-образным расположением цилиндров MTU 16V4000 R 84 приводит в движение синхронный генератор, поставленный компанией Hitzinger (Австрия).
Напряжение с выхода генератора подается через выпрямитель на промежуточное звено постоянного тока и далее на инвертор с регулированием напряжения и частоты, с выхода которого регулируемое трехфазное напряжение поступает на асинхронные тяговые двигатели с принудительной вентиляцией. Каждый двигатель крепится к раме тележки в трех точках при помощи эластичных элементов и соединяется с редуктором через гибкую муфту и карданную передачу. Редуктор подвешен к раме тележки и опирается на оси через роликовые подшипники. Расположение оборудования на локомотиве Vectron Dual Mode показано на рис. 4.
Опытные образцы локомотивов оснащены системой точечной АЛС PZB, однако предполагается, что они готовы к эксплуатации на линиях, где используется система ETCS. Локомотивы могут работать по системе многих единиц как с электровозами, так и с тепловозами семейства Vectron, а также с выпускавшимися ранее компанией Siemens для нескольких стран тепловозами ER20.
Перспективы внедрения
Первый заказ на приобретение локомотивов Vectron Dual Mode поступил от германского оператора Railsystems RP. Контракт на поставку двух локомотивов был подписан 18 ноября 2019 г., срок его выполнения — конец 2020 г.
Специалисты компании Siemens предполагают, что за счет поступления в эксплуатацию локомотивов с комбинированным тяговым приводом можно будет заменить до 700 выпущенных ранее тепловозов, которые в настоящее время работают с грузовыми поездами в Германии. По техническим характеристикам новые локомотивы примерно соответствуют шестиосным тепловозам серий 232 и 241 (ТЭ109) постройки Ворошиловградского завода, поставлявшимся в ГДР в 70‑е годы и получившим имя «Людмила».
Применение комбинированного тягового привода позволит обслуживать электрифицированные и неэлектрифицированные участки сети без необходимости смены локомотива. Благодаря этому уменьшатся выбросы диоксида углерода, оксидов азота и твердых несгоревших частиц, а также снизится уровень шума, что особенно важно в населенных районах.
Кроме того, благодаря использованию локомотивов Vectron Dual Mode можно будет без затруднений изменять маршрут следования поездов в случае проведения ремонтных работ или при каких‑либо происшествиях. Однако некоторые неэлектрифицированные линии могут быть не рассчитаны на пропуск нового локомотива с осевой нагрузкой 22,5 т. Поэтому, возможно, для таких случаев была бы более подходящей его шестиосная версия.
Материалы компании Siemens (www.siemens.com); H. Hondius. Railway Gazette International, 2019, №11, pp. 33 – 34.
Эта статья опубликована в журнале «Железные дороги мира», 2019, № 12.
