О разработке современного магистрального двухсистемного электровоза с дизель-генераторной силовой установкой "последней мили"

В настоящее время железные дороги стран России и СНГ остро нуждаются в модернизации и обновлении тягового подвижного состава с целью удовлетворения современным требованиям к скорости доставки грузов и быстрому выполнению маневровой работы на сортировочных станциях в пунктах формирования и расформирования грузовых поездов. [1]

В планах железнодорожных кампаний операторов предусмотрено ежегодно закупать и вводить в эксплуатацию новые инновационные локомотивы, которые способны водить поезда на всем протяжении маршрута следования сформированного поезда без смены локомотива на станциях стыкования различных систем электроснабжения железных дорог. Кроме того существует потребность создания локомотива, сочетающего в себе функции как поездного локомотива, так и локомотива способного выполнять маневровую работу в начальных и конечных пунктах маршрутов независимо от наличия свободных маневровых тепловозов. Одним из таких локомотивов может стать перспективный магистральный двухсистемный грузовой электровоз с дизель-генераторной силовой установкой «последней мили».

Магистральный двухсистемный грузовой электровоз должен быть предназначен для вождения на большие расстояния грузовых и тяжеловесных поездов на железных дорогах колеи 1520 мм, электрифицированных на переменном токе напряжением 25 кВ, 50 Гц и на постоянном

токе

напряжением

3 кВ.

Электровоз в целом по основным техническим решениям должен быть рассчитан на эксплуатацию в любой из стран Таможенного Союза. [2]

В конструкцию электровоза должна быть заложена возможность комплектации «Дизелем последней мили» - дизель - генераторной силовой установкой мощностью до 500 кВт на каждую секцию локомотива. Такое решение позволяет использовать локомотив в начальных и конечных пунктах маршрутов для выполнения маневровой работы независимо от наличия свободных маневровых тепловозов, а также для продолжения движения состава на неэлектрифицированных участках железных дорог. Тяговые и тормозные характеристики электровоза при автономном питании от встроенных дизель - генераторных силовых установок должны быть определены и согласованы на этапе проектирования этих узлов по мере получения заказа на такую опцию от заказчика.

За основу разработки должны быть взяты следующие электровозы ЭП-20 «ОЛИМП» и 2ЭС5 «СКИФ», а также перспективный проект магистрального грузового электровоза 2ЭС5С c необходимой доработкой всех систем и компонентов для обеспечения соответствия нормативно -технической документации компании оператора и условиям эксплуатации на конкретном полигоне железных дорог.

Должна быть предусмотрена возможность работы электровоза по системе многих единиц в составе трех или четырех секций с управлением ими из любой головной кабины машиниста. Также необходимо предусмотреть возможность работы электровоза в середине и конце состава с управлением по радиоканалу от ведущего локомотива (опционально).

Электровоз должен быть двухсекционным с осевой формулой 2х(2о-2о). Все оси электровоза должны быть обмоторенными с опорно -осевой подвеской тяговых двигателей и моторно-осевыми подшипниками качения. [3]

Электровоз и его основное оборудование должны изготавливаться в климатическом исполнении У по ГОСТ 15150-69 с диапазоном предельных рабочих температур наружного воздуха от минус 50°С до плюс 45°С.

Традиционно ключевым требованием заказчика нового локомотива и предметом детальной проверки при сертификационных испытаниях нового электровоза являются тяговые и тормозные характеристики. Наиболее целесообразно заложить в техническое задание на данный локомотив следующие характеристики, представленные на рис. 1 и 2 ниже.

Рис. 1. Тяговая характеристика электровоза

Рис. 2. Характеристика электрического торможения электровоза

Учитывая опыт эксплуатации электровозов с асинхронным тяговым приводом, в техническое задание на электровоз наиболее целесообразно включить требование: реализовать в системе управления локомотива возможность задавать виртуальными кнопками на дисплее машиниста ограничение по току, потребляемому электровозом из контактной сети, т.е. автоматически ограничивать мощность электровоза, если система тягового электроснабжения не может обеспечить полную тяговую мощность 9600 кВт.

Несколько слов необходимо сказать о бустерном режиме тяги. Этот режим работы электровоза должен активироваться и отключаться нажатием специальной кнопки на пульте машиниста. При этом, как видно из тяговой характеристики на рис. 1, сила тяги электровоза при трогании и в области скоростей от 0 до 25 км/ч повышается с 700 до 760 кН. Важно отметить, что бустерный режим работы должен быть заложен в систему управления локомотива не для каждодневного произвольного использования, а для компенсации потери силы тяги электровоза при выводе из работы одного тягового двигателя при соответствующих видах неисправностей. То есть благодаря этому режиму снижается вероятность того, что неисправность приведет к остановке на руководящем подъеме, станет невозможным тронуть состав с места и потребуется резервный локомотив.

Подытожив все выше приведенные конструктивные требования к современному магистральному двухсистемному грузовому электровозу с дизель-генераторной силовой установкой «последней мили», следует отметить, что конструкция электровоза должна быть разделена в рамках системного подхода по выполняемым функциям и соответствующим этим функциям                                              подсистемам.

В техническом задании на электровоз должна быть приведена функциональная структура электровоза, которая включает описание всех систем и подсистем, подлежащих реализации, и охватывает все компоненты вновь разрабатываемого локомотива.