Замышляя новую конструкцию локомотива, в Новочеркасске сделали ставку на сотрудничество с мировым лидером. Работа в тандеме с швейцарской Adtranz позволила в сокращенные сроки создать электровоз XXI века. Рассказывает генеральный директор OAO "НПО НЭВЗ" Александр Носков
Транспорт всегда был тем полигоном, на котором происходит "обкатка" и внедрение новых достижений науки и техники. Достаточно вспомнить, что именно на транспортных средствах, и прежде всего на железных дорогах, появились первые паровые машины, мощные электрические приводы, первые силовые полупроводниковые приборы, микропроцессорные системы управления...
И это не случайно. Ведь транспорт - одна из важнейших сфер материального производства. Не случайно, в себестоимости почти любой продукции до 30% затрат - это затраты на транспортировку. Снижение этих затрат, в первую очередь, возможно за счет применения более прогрессивных средств тяги. Поэтому можно считать закономерным то, что когда появилась первая возможность создать мощные экономичные электрические частотно-регулируемые приводы с применением трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей, они нашли применение на электроподвижном составе и прежде всего на магистральных электровозах.
ЧТО ДАЮТ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ?
Применение асинхронных тяговых двигателей на электроподвижном составе вместо коллекторных (постоянного тока), используемых в настоящее время, позволяет практически в 1,5 раза повысить мощность электровоза без увеличения числа осей. Известно, что предельная мощность тяговых двигателей постоянного тока в расчете на одну ось составляет 800-900 кВт, а асинхронных трехфазных - 1200-1600 кВт. Кроме того, рабочие характеристики асинхронного двигателя таковы, что существенно снижается вероятность буксования. В том числе при неблагоприятных условиях сцепления колес с рельсами, если сравнивать с вариантом, когда применяются тяговые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Появляется возможность лучше использовать сцепной вес электровоза для создания силы тяги, в том числе при трогании с места.
Но преимущества асинхронного тягового двигателя этим не исчерпываются: снижается эксплуатационные и ремонтные затраты, увеличивается надежность и долговечность локомотива. Ведь при применении нового привода в числе быстроизнашивающихся аппаратов и узлов остаются только токосъемные устройства токоприемников и контактные системы быстродейстующих выключателей. Остальные аппараты заменяются полупроводниковыми приборами. Микропроцессорные устройства управления, защиты и диагностики позволяют максимально сократить объем работ при текущих осмотрах и ремонтах. Опыт эксплуатации пассажирских электровозов с асинхронным приводом серии 450 и серии 460, и электровозов серии ЧС2 с тяговыми двигателями постоянного тока показывает, что стоимость ремонта и обслуживания электровозов с асинхронным приводом в 2,5-3 раза ниже.
Преимущества при выпуске электровозов нового поколения будет иметь и наш завод. Снижается трудоемкость изготовления тяговых двигателей и сокращается производственный цикл их изготовления, уменьшается расход электротехнической меди и дорогостоящих изоляционных материалов, исчезает необходимость применять специальную дорогостоящую коллекторную медь, легированную серебром. А ее на шестиосный электровоз идет более одной тонны.
Но путь от хорошей идеи до ее воплощения в реальные схемы и конструкции, а потом в конкретные электровозы - длинный. В то же время, для того, чтобы в условиях рыночных отношений удержаться также и на внутреннем рынке, необходимы новые решения, возможно воплощение их в жизнь. Сокращение сроков освоения новой продукции возможно тогда, когда проблемы создания новых электровозов решаются сообща группой специализированных организаций с широким использованием их опыта.
КОГО ПРЕДПОЧЕСТЬ?
Когда возник вопрос о создании в короткие сроки нового пассажирского магистрального электровоза двойного питания типа ЭП-10 с асинхронными тяговыми двигателями нам, как всегда, пришлось решать - кого избрать нашими партнерами.
Традиционно, силовые полупроводниковые преобразователи для электровозов разрабатывал и изготовлял Саранский завод "Электровыпрямитель", главные трансформаторы - Запорожский трансформаторный и Тольяттинский электротехнические заводы, асинхронные двигатели для привода вентиляторов и компрессоров - Владимирский электромоторный завод и другие.
К началу работы над новым электровозом большинство наших традиционных партнеров и другие организации и предприятия России не имели опыта разработки и эксплуатации мощных приводов нового типа.
Нужно было искать новых партнеров. Очень важной причиной для их поиска стало и то, что российская промышленность не выпускает в настоящее время силовые полупроводниковые приборы с параметрами, позволяющими изготавливать статические преобразователи для питания асинхронных тяговых двигателей электровозов.
Необходимый опыт был у ряда западных электротехнических фирм. Эти же фирмы располагали и требуемым электротехническим оборудованием.
Возможность привлечь в качестве партнера западную фирму открылась в результате изменения в последние годы политической обстановки в мире и экономического строя в России. В доперестроечные времена принимались меры, чтобы железнодорожный транспорт страны был полностью независим от фирм и организаций тех стран, которые можно было рассматривать как наших потенциальных недругов. При создании новых образцов электровозов не использовались материалы и комплектующие изделия, выпускающиеся фирмами Запада.
Окончание "холодной войны", включение новой России в ряд международных политических, финансовых и экономических организаций сняли эти ограничения. В качестве партнера при создании электровоза ЭП10 была выбрана швейцарская фирма Adtranz. Почему?
ПОЧЕМУ ADTRANZ?
Фирма Adtranz существует с января 1996 года. Она образована путем объединения двух широко известных в мире фирм-поставщиков подвижного состава: АББ-Феркеррссистем и АВГ Шикенфарцойге. В арсенале этих производителей, специализирующихся на выпуске асинхронного привода с 1970 года, электровозы переменного тока Re4/4, E120, Ee6/6 с преобразователями на классических тиристорах, Re456, Re450 с полностью управляемыми тиристорами, электровозы двойного питания серии 92 для английский и французских железных дорог типа ЭСЛ9000, используемых на участке тоннеля под Ла-Маншем, электровозы с асинхронным приводом для железных дорог Норвегии, Финляндии, Индии, Польши.
Для создания и выпуска партии электровозов ЭП!0 по техническим требованиям МПС России был создан международных консорциум, в который вошли ОАО "НПО НЭВЗ", ОАО "ВЭлНИИ" и фирма Adtranz. Договор, который определил обязанности и ответственность партнеров, предусматривал, что Adtranz разработает и поставит силовой и вспомогательный преобразователи для питания тяговых двигателей и вспомогательных машин с системами управления, а также главный трансформатор. НЭВЗ и ВЭлНИИ должны были разработать и изготовить механическую часть электровоза, тяговые двигатели, токоприемники, пневматическое и другое оборудование, разработать общий проект электровоза и осуществить его монтаж.
МОЖНО ПОДВОДИТЬ ИТОГИ
Сейчас уже можно подводить некоторые итоги. Позади сложный процесс узнавания и привыкания партнеров друг к другу, непростой период разработки проекта и поиска компромиссных решений, позволяющих совместить в стройную систему сотни узлов, создаваемых разными коллективами с разоличным опытом, традициями, технической культурой и даже организационными схемами создания новой техники. Электровоз ЭП10-001 не только спроектирован и изготовлен, но и находится уже на завершающей стадии испытаний.
Номинальная мощность электровоза, предназначенного для работы на переменном токе 25 кВ, 50 Гц и постоянном токе 3 кВ-7200 кВт при скорости 80 км/ч. Максимальная скорость - 160 км,ч.
НЭВЗ и ВЭлНИИ создали для этого электровоза принципиально новый кузов и систему связи кузова с тележками. Для уменьшения воздействия электровоза на путевую структуру при высоких скоростях движения применены подвешенные к раме тележки, т.е полностью подрессорные тяговые двигатели с оригинальной силовой передачей.
Рекуперативное торможение позволяет на 8-10% уменьшить расход электроэнергии на тягу и экономить тормозные колодки. Микропроцессорное управление полностью поддерживает заданные машинистом режимы работы электровоза. Дисплей на пульте машиниста обеспечивает постоянный контроль выполнения заданных условий. Если возникает какой-либо сбой или неисправность, информация об этом немедленно появляется на экране. З
вукоизоляция кабины машиниста и специальные кресла защищают членов локомотивной броигады от вредного шума и вибрации. Система калориферного отопления и кондиционер обеспечивают в кабине благоприятный микроклимат при температуре окружающей среды от +40 до - 50 град. по Цельсию.
ЧТО ПОКАЗЫВАЮТ РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты показывают, что все принципиальные вопросы решены правильно. Рабочие параметры опытного электровоза практически полностью соответствуют заданным. По принятым решениям новый электровоз соответствет самому высокому техническому уровню и по праву может быть назван электровозом ХХI Века.
Использование зарубежного опыта позволило на 1,5-2 года сократить сроки разработки технической документации и обеспечить выпуск нового опытного образца.
Новый электровоз может работать на всех электрифицированных участках железных дорог России и стран СНГ, его можно использовать без замены на стыковочных станциях. В частности, на таком маршруте как Москва-Адлер, где имеются участки постоянного, переменного и вновь постоянного тока. Теперь не нужно менять локомолтив, а значит значительно приблизить свидание пассажиров с теплым Черным морем. Система управления сама определит род тока в контактной сети и сделает все необходимые корректировки в схеме электровоза. В пути следования она подскажет машинисту наиболее экономичный режим ведения поезда.
ЭП10 заменит отслужившие свой срок электровозы ВЛ60ПК, выпущенные более 30 лет назад, и пассажирские электровозы "Шкода".
После адаптации к условиям эксплуатации по сцепным устройствам, токосъему, пневматическому и другому оборудованию, новый электровоз может эксплуатироваться на железных дорогах других стран мира. Он хорошо приспособлен для работы в сложных климатических условиях.
ЧТО ДАЛЬШЕ?
Какие дальнейшие намерения у участников этого интересного проекта?
Планом предусмотрено, что в 1999 году будет выпущено еще два электровоза ЭП10, а в 2000 году - 18 локомотивов этого же типа.
При разработке проекта предусматривалось, что электровоз двойного питания ЭП10 станет прообразом (по механической части и электрооборудованию) шестиосных электровозов ЭП2 постоянного тока 3 кВ и ЭПЗ - переменного тока 25 кВ и 50 Гц, а также четырехосных электровозов переменного, постоянного токов и двойного питания.
Разработка технической документации электровоза ЭП2 уже начата.
Ведется подготовка к созданию в Новочеркасске совместного предприятия с фирмой Adtranz для производства тягового электронного оборудования. Планируется, что по мере накопления опыта и освоения производства доля импортного оборудования на вновь выпускаемых электровозах будет уменьшаться.
Не следует думать, что все идет слишком гладко. Казалось, трудности, возникшие после 17 августа прошлого года, будут непреодолимы: резкое повышение курса доллара поставило под угрозу срыва выполнение всего проекта. Но последовательная позиция МПС России и понимание наших трудностей зарубежными партнерами позволило найти приемлемый выход. Оживление промышленности и увеличение грузооборота на железных дорогах страны вселяют уверенность в разрешимость финансовых затруднений. Сегодня есть все предпосылки совместными усилиями заказчика и производителя решить задачу в намеченные сроки.
Транс Евразия №1 Сентябрь 1999 года