Технологические инновации в электровозе 3ЭС8 «Малахит»

Презентация первого электровоза 3ЭС8 на заводе «Уральские локомотивы». Источник: СТМ

Россия: Первый электровоз нового поколения 3ЭС8 был представлен «Уральскими локомотивами» (входят в «Синара – Транспортные Машины») в марте этого года и сейчас проходит испытания. Машина должна в декабре пройти приемку и быть сертифицирована к серийному выпуску в 2023 году. На предварительных тягово-энергетических испытаниях 3ЭС8 подтвердил тяговые свойства, заявленные в техническом задании. Так как этот локомотив является преемником электровоза 2ЭС10 с немецким тяговым приводом, то 3ЭС8 с отечественным тяговым приводом должен реализовывать схожие технические характеристики, что и было подтверждено, несмотря на то, что 2ЭС10 мощнее 3ЭС8 на 700 кВт. Однако это далеко не единственное преимущество нового локомотива.

Разработка платформы электровозов нового поколения была инициирована заводом «Уральские локомотивы» в марте 2020 года. Она производилась на основе утвержденного и согласованного с РЖД технического задания, разработанного с учетом технических требований, применяемых для электровозов Восточного полигона. В основу платформы закладывалась задача обеспечить способность водить грузовые поезда массой 7,1 тыс. т на сложных горных участках Транссибирской магистрали.

Особенности конструкции кузова

3ЭС8 – это первый грузовой электровоз с несущим кузовом. Данный кузов способствует облегчению конструкции и позволяет изменять нагрузку на ось от 23 до 25 тн. При проектировании локомотива было учтено требование РЖД по эффективному использованию полезной длины приемоотправочных путей с длиной состава в 71 вагон и унифицированной массой поезда 7,1 тыс. т. Для этого была уменьшена длина секции локомотива на 1 м, сейчас она составляет 16 м.

Стены кузова локомотива выполнены в виде каркаса из труб и гнутых профилей с обшивкой из крупногабаритных листов. Повышение уровня рамы на 130 мм позволило улучшить доступ и обзор элементов экипажной части. Песочные бункера оборудованы системой контроля уровня песка.

3d-модель кузова секции электровоза 3ЭС8. Источник: «Уральские локомотивы»

Отдельно важно отметить, что конструкция кузова позволила создать кабину управления, которая соответствует новым требованиям РЖД к системе защиты локомотивной бригады при аварийных столкновениях локомотива с препятствием. Так, был проведен ряд моделирований сценариев столкновения локомотива с препятствием. Например, моделирование столкновения электровоза с препятствием массой 20 т на высоте более двух метров со скоростью 72 км/ч показало, что деформация кабины составит 562 мм. Таким образом, локомотивная бригада не пострадает, если электровоз столкнется с грузовым автомобилем.

Особенности конструкции тележки

Уникальным узлом электровоза является тележка, полностью разработанная конструкторами «Уральских локомотивов». В ее конструкции применена специальная марка стали с повышенной устойчивостью к атмосферной коррозии и нагрузкам при движении на высоких скоростях: такая сталь также применяется для изготовления тележек на электропоездах «Ласточка». В тележку интегрированы колесно-моторные блоки с двухсторонней зубчатой передачей и с асинхронным двигателем опорно-осевого подвешивания. База тележки, как и локомотив, также уменьшена.

Трехточечный поводок позволяет обеспечить передачу тягового усилия до колесной пары на тележку, дает возможность электровозу вписываться в кривые с уменьшением износа гребней колесных пар. Кроме того, в конструкции применены моторно-осевые подшипники, которые способствуют увеличению ресурса и ремонтопригодности колесных пар. Дополнительно интегрирован температурный контроль буксовых и моторно-осевых подшипников. Большие зубчатые колеса с цементацией позволят электровозу проходить 1,8 млн км пробега до их замены.

Тележка электровоза 3ЭС8. Источник: «Уральские локомотивы»

В конструкции тележки электровоза был впервые установлен тормозной блок с гребневой тормозной колодкой, что позволило реализовать требования РЖД по автоматическому стояночному тормозу.

Тяговый привод локомотива

Комплект тягового оборудования 3ЭС8 – полностью российская разработка компаний «Тяговые компоненты» и «Горизонт». Реализовано два независимых канала питания тяговых электродвигателей (ТЭД). Благодаря модульной конструкции комплект имеет встроенную систему охлаждения. Уникальность данной конструкции в том, что в цепи каждого ТЭД применен индивидуальный дроссель воздушного охлаждения малогабаритного размера. Это обеспечивает резервирование всей цепи ТЭД для каждой оси отдельно, повышает надежность электровоза и позволяет повысить его живучесть на 25%.

Комплект тягового оборудования и асинхронный двигатель электровоза 3ЭС8. Источник: «Уральские локомотивы»

На тележках электровоза установлены асинхронные тяговые двигатели российского производства, разработанные и изготовленные компаниями «Тяговые компоненты» и «Русские электрические двигатели». Двигатель обеспечивает двухстороннюю зубчатую передачу и безкорпусное исполнение. Система охлаждения тягового электродвигателя исключает попадание загрязнений через патрубки для входа и выхода охлаждающего воздуха. Также были внедрены технические решения, исключающие воздействие негативных паразитных токов на подшипники ТЭД.

Система управления электровозом

Электровоз оснащен отечественным комплексом электронных систем, основой которого является микропроцессорная система управления и безопасности движения. Функции безопасности и управления соединены в одну систему, что является важным шагом к созданию интеллектуальных систем и исключению человеческого фактора из процесса управления локомотива.

Благодаря использованию современных технологий и инструментов в рамках комплекса проекта «Цифровая железная дорога» реализована такая функция как «Электронный помощник машиниста». Она позволяет проводить предрейсовую подготовку локомотива в автономном режиме с передачей данных диагностики в диспетчерский центр о состоянии локомотива и его готовности к эксплуатации. Также был внедрен электронный журнал ТУ-152Э, благодаря которому с помощью приложения локомотивная бригада и ремонтный персонал могут удаленно посмотреть информацию о техническом состоянии локомотива, его готовности к поездке, местонахождении и рабочем состоянии.

Электровоз оснащен системой видеонаблюдения. Применены камеры кругового обзора для осмотра подвижного состава и контактной сети. Для осмотра зоны впереди локомотива установлена фронтальная камера, что позволяет локомотивной бригаде анализировать начало и продолжение движения. Кроме того, система управления включает возможности онлайн-анализа стоимости жизненного цикла. Он проходит в постоянном режиме, данные об эксплуатационной работе локомотива отправляются на сервер, где проводится расчет стоимости жизненного цикла в онлайн-режиме.

Внедрен горячий переход без выключения силовой системы электровоза. Также внедрена система мягкой рекуперации – электровоз может работать на выбеге с использованием энергии тяговых двигателей для питания собственных нужд и систем жизнеобеспечения локомотивной бригады.

Важным достижением системы управления является возможность работы соединенным поездом с одного поста САУ-ОП. Локомотивная бригада, находясь на ведущем локомотиве, может управлять электровозом, который находится в середине или в хвосте состава без локомотивной бригады. Благодаря вышеперечисленным мероприятиям электровоз готов к управлению одним машинистом без помощника. В рамках проекта «Умный локомотив» электровоз станет потребителем и источником информации для разных подразделений РЖД, сервисных компаний, клиентов и самого производителя.

Одним из компонентов системы управления является новый блок управления проскальзыванием, который полностью разработан инженерами «Уральских локомотивов». В российском локомотивостроении это первый опыт интеллектуального управления силой тяги электровоза. Блок имеет функцию самообучения, он предвидит проскальзывание осей колесных пар и перераспределяет момент на другие оси, где это проскальзывание менее значимо. Инновационным преимуществом блока тягового привода системы управления является достижение уменьшения удельного расхода электроэнергии на 8-10%.

Кабина машиниста

В новой платформе локомотивов улучшены условия труда локомотивной бригады. Облицовка кабины, сама кабина и ее интерьер выполнены с учетом опыта, примененного на электропоездах «Ласточка». Улучшены условия труда, повышена эстетическая удовлетворенность, а значит уменьшена утомляемость локомотивной бригады, что положительно влияет на обеспечение безопасности движения поездов.

Конструкция пульта управления также создана с учетом опыта разработки поездов «Ласточка» и задачи по эксплуатации локомотива в «одно лицо». Она отвечает требованиям безопасности локомотивной бригады. Так, в контроллерах тяги и торможения реализована тактильно-ощутимая отдача. При аварийном столкновении конструкция пульта является жертвенной зоной и не задевает жизненного пространства локомотивной бригады. Для комфорта в локомотиве установлены микроволновая печь, холодильник и полноценный санитарный модуль. Модуль оборудован умывальником и туалетом с вакуумной системой замкнутого типа, он экологически безопасен, его закрытая система исключает попадание стоков в окружающую среду.

Перспективы внедрения

Стратегия РЖД направлена на распределение перспективных локомотивов по сети исходя из весовых норм и с учетом технологических возможностей развития инфраструктуры. Например, на северо-западном полигоне регионов юго-западного направления предполагается унифицировать состав электровозами 2ЭС8 и 3ЭС8. На участках октябрьской дороги, полигон Бабаево – Лужская, предполагается эксплуатировать электровозы в двухсекционном исполнении для вождения поездов 9 тыс. т. Данный электровоз в стратегии РЖД также предполагается эксплуатировать на участках Московского полигона – Орехово – Вековка, Вековка – Бекасово и на участках Большого московского окружного кольца.

Семейство локомотивов на базе платформы ЭС8 (увеличить). Источник: «Уральские локомотивы»

Развитие платформы предполагает выпуск еще двух машин – двухсистемного электровоза 2ЭС12 и локомотива переменного тока 2ЭС11. Первый будет призван обеспечить безостановочные перевозки транзитных грузов по сети РЖД и снижение непроизводительных потерь при смене локомотивов на станциях стыкования. Помимо полигонов СНГ данный электровоз предполагается эксплуатировать частными операторами на железнодорожных путях, электрифицированных постоянным током 3 кВ и переменным током 25 кВ. Применение двухсистемного электровоза на участке Алтайская – Лужская (3,9 тыс. км) позволит исключить размен локомотивов по станциям стыкования со сменой рода тока (Иртышская, Балезино, Лужская), что обеспечит полных оборот локомотива за 9,5 суток.

Испытания электровоза 3ЭС8 «Малахит» на экспериментальном кольце ВНИИЖТ, июль 2022 года. Источник: Антон Батонов, railgallery.ru

В свою очередь электровоз переменного тока 2ЭС11 предполагается для вождения поездов до 7,1 тыс. т или до 9 тыс. т при наличии бустерной секции. Машина может быть востребована на таких участках как Дружинино – Вековка, Балезино – Бабаево, Свирь – Мурманск, а также на Восточном полигоне от Мариинска, Междуреченска до Смоляниново и тихоокеанских портов России.

Автор: Валерий Ямалтдинов, руководитель проекта двухсистемного электровоза 2ЭС12

На основе выступления на выставке ИННОПРОМ, 6 июля 2022 года

Испытания электровозов 2ЭС8 и 3ЭС8 | Железные дороги

11. 03.2023

Картинка из свободных источников

На Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» в Щербинке проходят приемочные и сертификационные испытания нового грузового электровоза с асинхронными тяговыми электродвигателями, получившего серийное обозначение 2ЭС8 в двухсекционном исполнении и 3ЭС8 — в трехсекционном. Кроме того, еще на этапе создания этого электровоза ВНИИЖТ испытывал его ключевые компоненты. Локомотив изготовлен на предприятии ООО «Уральские локомотивы» в содружестве с уральскими предприятиями ООО «Тяговые компоненты», ООО «Горизонт», ООО «НПО САУТ»,

Накопленный опыт их эксплуатации позволил выявить некоторые недостатки, требующие доработки оборудования. Кроме того, за это время появились новые алгоритмические, схемотехнические и техно-логические решения.

Перед разработчиками была поставлена задача создать электровоз с асинхронным тяговым приводом отечественного производства, адаптированный к эксплуатации на Российских железных дорогах в следующих условиях:

— высокая интенсивность движения поездов, масса и длина которых близка к предельным значениям, что требует использовать локомотив на пределе сцепных свойств;

— значительная протяженность полигона эксплуатации, вследствие чего в течение одной поездки изменяются в широких пределах погодные условия, профиль участка, состояние пути и другие факторы;

— наличие участков энергоснабжения с разным оснащением и высокой динамикой изменения нагрузки, что приводит к существенным колебаниям напряжения сети;

— необходимость частого использования песка как одного из основных доступных машинисту средств увеличения коэффициента сцепления, что вызывает необходимость повышения надежности системы пескоподачи.

При разработке нового электровоза была создана тягово-экономическая модель определения оптимальных стоимостных показателей по мощности секции электровоза в зависимости от конкретных участков эксплуатации и реализуемого коэффициента сцепления. На основе этой модели было установлено, что оптимальным решением было бы создание электровоза, состоящего из двух или трех секций мощностью по 4000 кВт каждая.

Кузов электровоза 2(3)ЭС8 выполнен несущим с силовым фронтальным каркасом кабины, реализующим также функцию крэш-системы, на силовой каркас установлена декоративная пластиковая маска.

Впервые для локомотива с асинхронными тяговыми двигателями использована двусторонняя тяговая передача, что при значительной разнице сцепления между колесами одной колесной пары позволяет избежать фрикционных колебаний, свойственных односторонней передаче. С целью реализации увеличенной силы тяги была разработана и реализована система регулирования допустимого проскальзывания, которая позволяет контролировать силу тяги и с заданной скоростью вести тяжеловесные поезда. При проектировании электровоза как единое целое рассматривался комплект тягового оборудования (КТО), обеспечивающего передачу электрической энергии между контактной сетью и тяговыми двигателями (ТЭД) в режимах тяги и рекуперативного торможения, подачу напряжения на тормозные резисторы в режиме реостатного торможения. КТО предназначен для работы с двумя тяговыми двигателями АТД-1000 и включает тяговый преобразователь, сетевые фильтры и систему охлаждения.

При разработке комплекта тягового оборудования, помимо реализации энергоэффективных алгоритмов регулирования на основе современных схемных решений, большое внимание уделялось оптимизации получения низковольтного напряжения для питания цепей управления и прочего вспомогательного оборудования, сочетания воздушного и жидкостного охлаж­дения, использования пространства для повышения технологичности изготовления, обслуживания и ре­монта, а следовательно, уменьше­ния массогабаритных показателей и себестоимости.

Конструктивно комплект тяго­вого оборудования состоит из ра­мы, шкафа системы охлаждения, двух шкафов преобразователей и двух шкафов управления.

Модульная конструкция КТО позволяет значительно упростить этапы разработки, изготовления и монтажа, сократить производ­ственный цикл, что в целом ска­зывается на снижении себестоимо­сти КТО. В результате достигнуто улучшение массогабаритных пока­зателей.

Система управления электро­воза разрабатывалась компани­ей «НПО САУТ» совместно с ком­паниями «Тяговые компоненты» и «Уральские локомотивы» как часть структурированной линейки си­стем управления тяговым подвиж­ным составом. Реализованы прин­ципы «цифрового* локомотива, со­хранено тройное резервирование каналов передачи информации, увеличилось количество диагно­стируемых сигналов, собираемых на локомотиве, обеспечивается передача информации о состоя­нии локомотива в облачные сер­висы, что дает возможность про­водить расширенную диагностику с прогнозированием технического состояния.

При разработке электровоза ис­пользовался нетрадиционный под­ход. В АО «ВНИИЖТ» поступало большинство вновь создаваемых компонентов локомотива 2(3)ЭС8. По сути. ВНИИЖТ сопровождал со­здание этого электровоза. Новые задачи вызвали необходимость овладевать новыми компетенциями и приобретать усовершенствованные средства измерений и оборудование для испытаний.

Поделиться в социальных сетях

Вам может понравиться

Электровоз — Wikiwand

• Введение Электровоз по всему мируЕвропаРоссия и бывший СССРСеверная АмерикаКанадаСШААзияКитайИндияЯпонияАвстралия
• См. также
• Ссылки
• Источники
• Внешние ссылки

Уважаемый AI Wikiwand, давайте будем краткими, просто ответив на эти ключевые вопросы:

Можете ли вы перечислить основные факты и статистические данные об электровозе?

Кратко изложите эту статью для 10-летнего ребенка

ПОКАЗАТЬ ВСЕ ВОПРОСЫ

Электровоз — это локомотив, работающий от электричества от воздушных линий, третьего рельса или встроенного накопителя энергии, такого как батарея или суперконденсатор. Локомотивы с первичными двигателями на борту, такими как дизельные двигатели или газовые турбины, классифицируются как дизель-электрические или газотурбинно-электрические, а не как электрические локомотивы, поскольку комбинация электрогенератора и двигателя служит только в качестве системы передачи энергии.

Электровоз Шкода ЧС4-109. Поезд Москва – Одесса на Винницком вокзале. Класс ČSD E 499.3 Siemens ES64U4 в настоящее время подтвержден как самый быстрый электровоз со скоростью 357 км/ч (222 миль/ч) в 2006 году. Класс 91 British Rail на лондонском Кингс-Кросс станция.

Электровозы выигрывают от высокого КПД электродвигателей, часто превышающего 90% (без учета неэффективности выработки электроэнергии). Дополнительную эффективность можно получить за счет рекуперативного торможения, которое позволяет рекуперировать кинетическую энергию во время торможения, чтобы вернуть мощность в сеть. В новых электровозах используются системы привода переменного тока с инвертором, которые обеспечивают рекуперативное торможение. Электровозы тихие по сравнению с тепловозами, поскольку нет шума двигателя и выхлопа, а также меньше механического шума. Отсутствие возвратно-поступательных частей означает, что электровозам легче двигаться по пути, что снижает затраты на техническое обслуживание пути. Мощность электростанции намного больше, чем у любого отдельного локомотива, поэтому электровозы могут иметь более высокую выходную мощность, чем тепловозы, и они могут производить даже более высокую кратковременную импульсную мощность для быстрого ускорения. Электровозы идеально подходят для пригородных поездов с частыми остановками. Электровозы используются на грузовых маршрутах со стабильно высокой интенсивностью движения или в районах с развитой железнодорожной сетью. Электростанции, даже если они работают на ископаемом топливе, намного чище, чем мобильные источники, такие как двигатели локомотивов. Энергия также может поступать из низкоуглеродных или возобновляемых источников, включая геотермальную энергию, гидроэлектроэнергию, биомассу, солнечную энергию, атомную энергию и ветряные турбины. [1] Электровозы обычно стоят на 20 % меньше, чем тепловозы, затраты на их техническое обслуживание на 25-35 % ниже, а эксплуатационные расходы до 50 %.[2]

Главным недостатком электрификации является высокая стоимость инфраструктуры: воздушных линий или третьего рельса, подстанций и систем управления. Государственная политика в США препятствует электрификации: более высокие налоги на имущество взимаются с частных железнодорожных сооружений, если они электрифицированы. ^{[ необходима ссылка ]} Агентство по охране окружающей среды регулирует выбросы выхлопных газов локомотивных и судовых двигателей, аналогично правилам выбросов легковых и грузовых автомобилей, чтобы ограничить количество угарного газа, несгоревших углеводородов, оксидов азота и выброса сажи из этих двигателей. мобильные источники питания.[3] Поскольку железнодорожная инфраструктура в США находится в частной собственности, железные дороги не желают делать необходимые инвестиции для электрификации. В Европе и других странах железнодорожные сети считаются частью национальной транспортной инфраструктуры, так же как дороги, автомагистрали и водные пути, поэтому часто финансируются государством. ^{[ необходима ссылка ]} Операторы подвижного состава платят сборы в зависимости от использования железной дороги. Это делает возможным крупные инвестиции, необходимые для технически и в долгосрочной перспективе экономически выгодной электрификации.

Актуальность | Железнодорожный магазин

• 21.03.2023 16:40

Vectrony pro ORLEN Unipetrol Doprava completní

Společnost ORLEN Unipetrol Doprava prřevzala sedmou lokomotivu Vectron MS, чем была завершена плановая модернизация электрического парка 7 локомотивов 10 цепных локомотивов 2 rozšířit jej o celkem sedm strojů tohoto typu.

číst dále

• 17. 03. 2023 03:44

Zkoušky vodíkového FLIRTu

Dne 16. 3. 2023 представила фирму Stadler jednotku FLIRT h3, теды с водными масляными красками.

číst dále

• 16. 03. 2023 19:09

Локомотивы EURO9000 schvaleny

Dne 13. 3. 2023 выдала агентуру ERA schvalení pro локомотивы EURO9000. Prozatím se týkalo provozu v Německu a o tyden později bylo vydáno pro Rakousko, formou standardního rozšíření oblasti použití (XAU — расширенная область использования).

číst dále

• 15. 03. 2023 09:31

Z день у фирмы PESA

Фирма PESA в соучастии реализует контракты для Чешских Драги и RegioJet.

Чистая земля

• 15. 03. 2023 08:32

TRAXX pro 200 km/h na ŽZO

Dne 13. 3. 2023 dorazila do Zkušebního centra VUZ Velim elektrická lokomotiva 188 005.

čist dále

23 15:54

Lokomotives typů EURO pro RTSU

Dne 13. 3. 2023 oznámil pool Alpha Trains, который также использует Rail & Truck Strait Union (RTSU) uzavřel smlouvu na poskytnutí 11 nových šestinápravových lokomotiv.

číst dále

• 12. 03. 2023 18:45

Взятие воза для ComfortJet

В лондонской росе доминовалы на линке конечный монтаж в остравском заводе Шкода Вагонка возы про электрические единые для лотышских доправок Пассажиру вильциенс.

číst dále

• 08. 03. 2023 17:12

Поддерживающий контракт на FLIRTNEX pro Norske tog

В группе компаний Stadler, специализирующихся на доставке супа 17 раз раву.

Чистая земля

• 08. 03. 2023 09:44

Дали серию Vectron для METRANS completní

Оператор интермодальной доставки METRANS насадил до провозу последни из пункта назначения Vectron.

číst dále

• 07. 03. 2023 18:09

Siemens Mobility, поставив новый товар в США

Фирма Siemens Mobility открыла свои промышленные склады в США, выставив новый завод в городе Лексингтон в Северной Каролине.

Чистая земля

• 07. 03. 2023 08:44

Vectrony s Last Mile pohonem pro ČD Cargo dorazily

Dne 2. 3. 2023 byly do dílen SOKV České Budějovice доправили два локомотива Vectron verze AC DPM, которые имеют сполечность ČD Cargo.

číst dále

• 06. 03. 2023 12:15

RegioPantery ve Středočeském kraji

V závěru února České dráhy oznámily, že ke konci roku 2024 nasadí ve Středočeském kraji do re 22 novýzovch t ЭВС 240).

Чистая земля

• 06. 03. 2023 09:31

Prodeje lokomotiv ČD na ČD Cargo

V souvislosti s postupným vyřazováním traťových elektrickych lokomotiv Českých drah byl sjednán odprodej značné scicezásti z ЧД Карго.

číst dále

• 01. 03. 2023 17:31

V Šumperku se rozbíhá montáž RegioPanterů

Dne 1. 3. 2023 Škoda Group, že se do šumperského závodu vrací novovýroba vozidel.

číst dále

• 01. 03. 2023 11:07

Двусистемный Dragon 2 зарегистрирован

Dne 28. 2. 2023 Уделила агентуру ERA schvalení pro lokomotive Dragon 2 тип E6MST, соотв. polské řady ET 43. Schvalení je vydáno pro provoz v Polsku, ČR a na Slovensku a pro zajíždění do maďarských pohraničních stanic ze Slovenska.

číst dále

• 01. 03. 2023 09:19

Предварительный клапан доправки S-Rail CZ

V noci 24./25. 2. 2023 г. был утвержден первым транспортным предприятием S-Rail CZ, основанным на железнодорожном транспортном предприятии Salzburger EisenbahnTransportLogistik (SETG), признанным управляющим в транспортно-эксплуатационном предприятии.

Чистая земля

• 01. 03. 2023 08:48

První jednotka řady 555 v Anglii

Dne 28. 2. 2023 v brzkých ranních hodinách dorazila do depa Gosforth (na severu Newcastlu) první z nových jednotek řady 555 pro společus.