Высокоскоростной электропоезд «Velaro RUS» был спроектирован и изготовлен немецким концерном «Siemens AG» на платформе проекта «Velaro», разработанной для испанских железных дорог и примененной также при разработке электропоездов для Китая. Электропоезд постоянного тока ЭВС1 и двухсистемный электропоезд постоянного и переменного тока ЭВС2 предназначены для эксплуатации на линиях Москва—Санкт-Петербург и Москва—Нижний Новгород. Электропоезда эксплуатируются под торговой маркой «Сапсан» (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Общий вид поезда «Сапсан»

Рис. 1.1. Общий вид поезда «Сапсан»

Для условий России концепция «Velaro» была серьезно доработана, при этом учтены рекомендации российских специалистов, основанные на 20-летнем опыте эксплуатации электропоездов ЭР200 и поездов «Невский экспресс» с электровозами ЧС200, а именно:

  • проведены конструкционные изменения тележек для ширины колеи 1520 мм и их адаптация к конструктивным особенностям верхнего строения пути;
  • диапазон рабочих температур электропоезда — от —40 до +40 °C — существенно отличается от испанского и китайского проектов и стал самым значимым фактором, который повлиял на общую конфигурацию и компоновку оборудования и систем, а также примененные комплектующие;
  • предусмотрено применение специальных марок стали и материалов, отвечающих требованиям прочности для эксплуатации при температуре до —50 °C. Это касается всех компонентов, применяемых снаружи кузова, в частности крепежных элементов, резиновых прокладок и пластмассовых элементов.

Кроме того, низкие температуры и особые условия российской зимы потребовали более высокого уровня герметизации подвагонного пространства от проникновения снега, а также установки в подвагонном пространстве дефлекторов для защиты от снега и льда. Для предотвращения попадания снега в подвагонное пространство через систему охлаждения предусмотрен забор воздуха с крыш вагонов. Воздуховоды, занимающие в салонах существенное пространство, выполнены в виде гардероба. На токоприемниках предусмотрены пневматические цилиндры короткого хода, обеспечивающие отрыв примерзшего полоза токоприемника в опущенном состоянии.

Дизайн головного вагона электропоезда отличается аэродинамической формой, оптимизированной под высокоскоростное движение, что особенно важно для уменьшения перепада давления в салонах при въезде на большой скорости в тоннели. На немецких и испанских железных дорогах кабина машиниста рассчитана на одного человека, при этом выбор между комфортом пассажиров и машиниста был сделан в пользу пассажиров: для машиниста возможность вставать на рабочем месте не предусматривалась, несмотря на требования стандарта UIC 651. На линии Москва—Санкт-Петербург тоннели отсутствуют, поэтому, с учетом российских нормативов, в кабине машиниста предусмотрено место для помощника, а также возможность управления электропоездом в положении стоя (рис. 1.2). Изменение конструкции головного вагона и формы лобового стекла было достаточно сложной задачей.

Рис. 1.2. Часть головного вагона ICE 3 (а) и часть головного вагона ЭВС «Сапсан» (б)

Рис. 1.2. Часть головного вагона ICE 3 (а) и часть головного вагона ЭВС «Сапсан» (б)

В отношении динамики и прочности экипажной части проблемы при согласовании параметров возникли в связи с оценкой сопротивления рамы тележки усталости и несущей способности кузова при действии продольных сил, так как имеются существенные различия в нормативных требованиях к показателям оценки прочности. В европейских странах показатель оценки прочности определяется расчетным путем, а в России окончательное заключение о соответствии подвижного состава нормативным требованиям дается по результатам комплекса натурных испытаний.

Одним из важнейших моментов стала разработка профиля круга катания колес, поскольку профиль головки российских рельсов существенно отличается от европейского. Для определения границ изменения подуклонки рельса на линии Санкт-Петер-бург—Mосква были проведены соответствующие измерения и оценена вибронагружен-ность элементов пути, выполнены стендовые испытания для установления параметров подуклонки при использовании скреплений различных типов.

Кроме того, в России применяются отличные от европейских габариты подвижного состава. Очевидно, что российский вариант электропоезда с широким кузовом имеет значительно больше возможностей для оптимизации внутреннего пространства пассажирских салонов и существенного увеличения его производительности.

Также сложными задачами при разработке явились обеспечение российских требований к электромагнитной совместимости с устройствами связи и СЦБ, санитарно-гигиенических и противопожарных требований. Таким образом, электропоезда «Сапсан» с технической точки зрения имеют немало отличий от широко распространенных в Германии электропоездов ICE 3, а также от испанского и китайского вариантов «Velaro».

Основные параметры высокоскоростных электропоездов производства «Siemens AG» представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Параметры высокоскоростных электропоездов производства концерна «Siemens AG»

Параметр Проект
ICE 3 «Velaro Е» «Velaro CN» «Velaro RUS» (ЭВС1, ЭВС2)
Страна эксплуатации Германия Испания Китай Россия
Начало эксплуатации, г. 2000 2007 2008 2009
Число поездов (на начало 2010 г.) 63 16+10 60+100 4+4
Род тока Переменный

15 кВ

16,7 Гц

Переменный

25 кВ

50 Гц

Переменный

25 кВ

50 Гц

Постоянный 3 кВ,
переменный 3 кВ/25 кВ 50 Гц
Конструкционная скорость, км/ч 330 350 300 250
Диапазон рабочих температур, °С -20...+50 -20...+50 -20...+50 -40...+40
Ширина колеи, мм 1435 1435 1435 1520
Число вагонов в поезде 8 8 8 10
Управление соединенными поездами 2 2 2 Не предусмотрено
Число мест 415 404 601 604
Ширина кузова, мм 2950 2950 3265 3265
Тяговая мощность на ободе колеса, кВт 8000 8800 8800 8000
Длина поезда, м 200 200 200 250
Стандартная высота пассажирской платформы, мм 550 550 600 1300

Итак, в результате ряда доработок на российские магистрали вышел высокоскоростной электропоезд, имеющий следующие отличия по сравнению с зарубежными аналогами:

  1. ) ширина кузова увеличена на 315 мм;
  2. ) пассажировместимость достигла 604 мест;
  3. ) диапазон эксплуатационных температур составляет —40...+40 °С;
  4. ) применены токоприемники с повышенной надежностью работы в зимних условиях;
  5. ) на дроссельных вагонах установлено по два токоприемника постоянного тока;
  6. ) электрооборудование имеет повышенную степень защиты от снега, увеличена степень герметичности;
  7. ) забор охлаждающего воздуха производится с крыши вагона;
  8. ) возможна модернизация тягового привода для увеличения максимальной скорости до 350 км/ч;
  9. ) мощность при следовании по участку постоянного тока — 8000 кВт;
  10. ) сила тяги при трогании с места — 328 кН;
  11. ) на головных вагонах установлена автосцепка СА-3;
  12. ) сила света головных прожекторов увеличена до 960 тыс. кд;
  13. ) установлен дополнительный путеочиститель.

Кандела (кд, cd) — единица силы света. Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540х1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Стоит отметить, что линейный вихретоковый тормоз, установленный на высокоскоростном электропоезде КТ. 3, является дополнением к пневматическому и электродинамическому тормозам. На электропоезде «Сапсан» линейный вихретоковый тормоз отсутствует, так как требуемые тормозные пути обеспечиваются уже имеющимися видами тормозов.

Основные сведения о «Сапсане» приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 Основные параметры ЭВС «Сапсан»

Общие сведения

Изготовитель «AG Siemens», подразделение в городе Крефельд
Год начала производства 2008
Тип поезда Высокоскоростной
Торговая марка «Сапсан»
Конструкционная скорость, км/ч 250 (300 после доработки)
Напряжение тяговой сети, кВ = 3 (ЭВС1)

= 3 / ~25 (ЭВС2)

Основная составность ГМ + Пт3 + П + М + ПБ + ПББ + М + П + Пт3 + ГМ (ЭВС1)

ГМ + Пт3 + Пт25 + М + ПБ+ПББ + М + Пт25 + Пт3 + ГМ (ЭВС2), где ГМ — головной моторный вагон с тяговым преобразователем; Пт3 — прицепной вагон с токоприемниками постоянного тока 3 кВ; П — средний вагон с преобразователем собственных нужд (ПСН); Пт25 — прицепной вагон с токоприемниками переменного тока 25 кВ, трансформатором и преобразователем собственных нужд (ПСН); М — моторный вагон с тяговым преобразователем; ПБ — прицепной вагон с аккумуляторной батареей; ПББ — прицепной вагон-бистро с аккумуляторной батареей

Число вагонов 10
Составность секции (варианты) Неизменяемая составность
Число мест для сидения в поезде:
первоначально 604
в том числе мест бизнес-класса (в вагонах ГМ и Пт3) 109
в том числе мест для инвалидов (в вагоне ПБ) 1
Снаряженная масса поезда, т 656 (ЭВС1), 672 (ЭВСВ2)
Снаряженные массы вагонов (ГМ / М / П / Пт3 / / Пт25 / ПБ / ПББ), т 67 / 68 / 60 / 68 / 68 / 65 / 64
Ширина колеи, мм 1520

Кузов

Изготовитель «AG Siemens», подразделение в городе Крефельд
Длина (ГМ / М, ПТ, ПБ, ПББ), м 24,17 / 25,54
База вагона, м 17,37
Ширина, мм 3265
Число входных дверей в вагонах ( ГМ / М, П, Пт / ПБ / / ПББ ) 2 / 4 / 2 / 0
Число мест для сидения по вагонам ( ГМ / М, П, Пт / / ПБ / ПББ ) 52 / 66 / 64 / 40
Материал Алюминиевый сплав
Конструкция остова Сварной из длинномерных экструдированных профилей
Энергоемкость пассивной защиты на вагоне ГМ, МДж 2,4

Тележки

Изготовитель «AG Siemens», подразделение в городе Грац
База тележки, мм 2600
Номинальный диаметр бандажа, мм 920
Число моторных тележек в вагоне М 2
Число ТД в моторной тележке 2
Передаточное число редуктора 3,033

Асинхронный тяговый двигатель

Изготовитель «AG Siemens», подразделение в городе Нюрнберг
Модель 1TB2019
Максимальная мощность, кВт 513
Длительная мощность, кВт 500
Сила тяги на ободе колеса при пуске, кН 20,5
Система охлаждения Принудительное воздушное

Тяговое электрооборудование

Изготовитель «AG Siemens», подразделение в городе Нюрнберг
Тяговый преобразователь 4QS + АИН
Размещение преобразователя Подвагонное М
Полупроводниковые приборы IGBT-транзисторы
Номинальное напряжение в звене постоянного тока, В 3000
Система охлаждения Жидкостная
Число ТД в моторном вагоне 4
Вид электрического торможения Рекуперативно-реостатное
Мощность реостатного торможения на поезд, кВт 3600

Вспомогательное электрооборудование

Изготовитель «AG Siemens»
Вид преобразователя Статический
Система охлаждения Жидкостная
Мощность, кВА 160
Число преобразователей на поезд 6
Входные напряжения = 3000 В, 3x380 В 50 Гц
Выходное напряжение 3x440 В 60 Гц (230 В 60 Гц, 220 В 50 Гц, 110 В)
Напряжение цепей управления, В 110

Система управления

Изготовитель «AG Siemens»
Тип Многоуровневая микропроцессорная
Модель Sibas 32
Поездная шина управления TCN (MVB-WTB)

Вспомогательное пневматическое оборудование

2023 © Максим Веселов. Все права защищены. Сетевое издание «Машинист электропоезда», зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС77-83739 от 12.08.2022 г.

Ограниченная ответственность. Материалы, размещенные на этом Интернет-сайте взяты из открытых источников и размещены на безвозмездной основе. Копирование информации из одного открытого источника в другой не является нарушением авторских и смежных прав.