Почему практически бесполезно делать локомотив мощнее. Часть 2.

Источник: Блог компании Туту.ру. Транспорт.

2ЭС10 «Гранит»

Следующее поколение — 2ЭС7 и 2ЭС10. 2 — это две секции (может быть и больше), ЭС — электровоз секционный, 6, 7 и 10 — тип. Художественное название получили тип 6 двухсекционный электрический – «Синара», и тип 10 двухсекционный электрический — «Гранит».

«Гранит» получился очень крутым на тот момент. Потому что он упёрся уже не в конструкционные особенности и недостаток технологий, а в те самые физические пределы по рельсам и ширине колеи.

В итоге как раз «Гранит» максимально соответствует задаче «перевозить максимум грузов минимумом единиц тяги». Плюс его можно было производить много, очень много — сейчас завод готов делать до 320 секций в год, то есть если делать только двухсекционки — 160 локомотивов в год. На конец весны произведён 171 «Гранит» и 12 2ЭС7.

К сожалению, для гордости патриотов это некоторый удар: главная наукоёмкая часть разработки как ЭС10, так и ЭС7 — это асинхронные приводы, которые привнёс «Сименс». Правда, собираются они сейчас уже в России в Санкт-Петербурге.

Асинхронные приводы дали более плавное регулирование тяги, чем приводы с независимым возбуждением (а они регулировались плавнее приводов первых поколений). Микропроцессорное регулирование дало возможность лучше работать с тягой — и это тоже сыграло на основную задачу. Там, где двухсекционный ВЛ11 везёт в номинале 4 тысячи тонн, новый может взять 5,5 тысяч тонн (у электровоза с приводом независимого возбуждения тяговых двигателей сила тяги лучше там реализуется, чем у обычного электровоза примерно на 12-14%, а у асинхронного выигрыш ещё до 12%). Разместить в тележке коллекторные движки больше чем 800-850 кВт не получается из-за текущих изоляционных материалов. На 2ЭС6 двигатель уже был мощностью 810 кВт, и дальнейшее развитие лежало уже только через асинхронный привод. 2ЭС6 — 5,5 тонн масс движка на 810 кВт, 2ЭС10 — примерно 4 тонны на 1050 кВт.

Схема расположения оборудования в 2ЭС10, изображение предоставлено пресс-службой «Уральских локомотивов».

Электродвигатель «Ласточки», просто оцените размер.

Конечно, можно пойти и по другому пути — маневрировать количеством секций (сейчас дополнительные подцепляют на подъёмах) или же модернизировать сам путь, либо расширяя колею, либо меняя стали головки рельса. Но это, как вы понимаете, скорее, из области фантастики.

Ещё по мере прогресса электровозов менялось торможение — рекуперация, более точное управление. Это влияет на техническую скорость: пневматическое торможение вообще-то не даёт такую фичу как «сбросить скорость на 5 км/ч». Практика была такая: идёте вы на 80 километров в час, применяете торможение и через 7-8 минут едете уже 40. А вот задачи уровня «ехать с точно заданной скоростью через N минут» или «удерживать фиксированную скорость на спуске» решались очень примерно. Точное их решение даёт возможность выбирать оптимальные варианты движения — то есть экономить энергию.

Поменялось охлаждение. Более мощные машины потребовали индивидуальных вентиляторов на каждую тележку. В следующем поколении и на каждый двигатель вентилятор будет свой.

У коллекторных электровозов (2ЭС6) интервал между техобслуживаниями не очень большой, а у асинхронных в силу другой архитектуры обслуживание не через сутки происходит, а через 96-120 часов.

Ещё немного про завод

Вот примерно так выглядит сборка деталей локомотивов:

Отдельный центр обработки:

Завод создавался не по «советской» схеме полного цикла, а по европейской (или по довоенной московской), когда, например, то же литьё делается там, где с ним уже работают. То есть приезжает довольно много деталей высокой степени готовности. То, что критично для изделия, — изготавливается на месте, остальное дособирается. То есть если на ТВЗ оказалось проще собирать мебель для вагонов внутри комплекса, то тут те же электрошкафы приезжают готовыми.

Преобразователи собственных нужд для 2ЭС6.

Из последних приобретений завода — новая покрасочная линия для крупных элементов. Вообще, окраска тут совершенно особенная, потому что наносится два слоя грунта и поронаполнитель, а только потом основной слой. До окраски элемент обрабатывается в дробеструйной камере. В комплексе 2 камеры для мелких деталей, 3 камеры для крупных узлов (рам тележек), моечная камера. До секции стоит дробеметная установка и дробеструйка, после — сушильная камера.

Если на всём заводе элементы и материалы двигаются кранами или перевозятся на погрузчиках, то в покрасочной линии есть своя транспортная система — элемент один раз подвешивается и едет до последнего. В старых камерах надо было двигать всё вручную.

Вот ручная окраска сложных участков. Краски используются водорастворимые.

Контроль качества.

Качество контролируется по IRIS (ISO/TS 22163). Как обычно — входной контроль поставок, сквозной контроль (каждый следующий обрабатывающий центр — внутренний заказчик с требованиями по приёмке) и приёмочные испытания. Внутренний контроль автоматизируется, где можно — например, геометрия колёсных пар замеряется роботом с лазером (Calipri). На электрической пусконаладке стоит «Адаптроник» NT 850. Её мы в это посещение лично не видели, но вот цитата из описания: «В программу системы вносятся все электрические схемы, на основании которых подключенный к вагону NT 850, проводит проверку каждой схемы, каждого соединения во всех узлах вагона».

Всё то, что можно контролировать неразрушающими методами (магнитопорошковый для поиска дефектов поверхностей, ультразвуковой для поиска дефектов внутри, вихретоковой для поиска дефектов структуры металла + рентген + капиллярный метод) — контролируется ими. Часть продукции выборочно контролируется разрушающими методами — то есть выбирается случайная деталь, случайный кусок материала или другой элемент из потока и относится посмотреть прочность на растяжение, на химические анализы, макрошлифование сварных швов и так далее.

Вот лежат оси, ждут контроля качества. Это оси электровоза, их очень легко отличить от осей «Ласточек».

Оси «Ласточек». Все оси проверяют на комплексе «ГЕОМЕТРИКС-О» — робот берёт ось, качает ей, крутит — и на основе нагрузок на разные датчики ищет геометрические дефекты.

Куда двигаться дальше

К концу года должен появиться новый электровоз 2ЭС6А с асинхронным приводом. Причём отечественного производства. И это базовая платформа для целой линейки машин.

Конечно, завод идёт по пути локализации. И пандемия, и вообще последние экономические события заставляют где-то просто экономически стимулировать отечественных производителей, где-то учить и помогать поставить какие-то процессы — но те, кто способен конкурировать с европейскими поставщиками, подключаются к программе поставок. И, конечно, системно выгодно, чтобы таких было больше.

Гораздо больше сосредоточено не в изменении изделия, а на производстве. За последние годы сильно снизилась себестоимость проектирования, например. Если раньше конструкторский коллектив состоял из нескольких тысяч человек, которые упирались по производительности в бутылочное горлышко бумажного чертежа и калькулятора, то сейчас ту же работу могут делать 120 человек, имеющих нормальный софт. Примерно похожий процесс произошёл с технологами, которые могут сразу же проектировать ТЗ для обрабатывающих центров и выгружать на станки параметры. Для примера на Новочеркасском заводе во времена его расцвета работало около 14 тысяч человек, и выпускал он тот же порядок электровозов по количеству в год. На «Уральских локомотивах» же работает 3917 человек (на апрель 2021). То же примерно количество локомотивов плюс «Ласточки» (всего выпущено 1338 электровозов на начало июня и 193 «Ласточки», там в том числе пятивагонные, семивагонные и десятивагонные). Да, понятно, что это другие инвестиции в оборудование и автоматизацию, но итоговый выигрыш всё равно ощутимый.

С нами сегодня был Виталий Брексон, первый заместитель генерального директора по технической политике.