2ЭС6 «Синара»
Общие сведения
2ЭС6 «Синара» (2 — количество секций, Э — электровоз, С — секционный, тип 6) — грузовой двухсекционный восьмиосный магистральный электровоз постоянного тока напряжения 3 кВ с коллекторными тяговыми двигателями. Электровоз выпускается в городе Верхняя Пышма Уральским заводом железнодорожного машиностроения, входящим в ЗАО «Группа Синара», с 2006 года. Всего на июнь 2020 года построено более 1000 электровозов этой серии, с 2020 года также выпускается трёхсекционная модификация со средней промежуточной секцией. Все машины поступили в собственность ОАО «Российские железные дороги»; подавляющее большинство из них эксплуатируется в приуральских регионах России, а ещё несколько локомотивов — на Октябрьской железной дороге.
2ЭС4К
Первоначально новую серию локомотивов производства Уральского завода железнодорожного машиностроения планировалось обозначить как 2ЭС4К. Но в связи с тем, что точно так же был обозначен новый электровоз производства Новочеркасского завода, являющийся аналогом электровозов переменного тока серии ЭС5К, во избежание путаницы обозначение серии было изменено на 2ЭС6. Таким образом ещё не вышедший с завода первый электровоз, первоначально обозначенный как 2ЭС4К-001, был переименован как 2ЭС6-001. Он был выпущен 1 декабря 2006 года и получил название «Единая Россия». Со второго экземпляра серии было присвоено название «Синара».
В конце июля 2007 года был подписан контракт на поставку электровозов для нужд РЖД в 2008 и 2009 году. Согласно условиям контракта за 2008 год должно было быть поставлено 8 электровозов (фактически поставлено 10), за 2009 — 16.
15 октября 2008 года была запущена первая очередь производственного комплекса по выпуску электровозов. К тому моменту уже был выпущен электровоз 2ЭС6-003. В дальнейшем объём производства нарастал с 2009 по 2012 год в среднем от 25 до 100 электровозов в год соответственно. 3 года после этого завод в среднем выпускал чуть более 100 электровозов в год. С 2016 года объём поставок начал постепенно снижаться, однако в 2018 году снова возрос.
На конец 2015 года производство поезда полностью локализовано концерном Siemens. В июне 2016 года был выпущен 600-й экземпляр локомотива, приуроченный к 6-летию завода «Уральские локомотивы». 31 января 2020 года генеральный директор ООО «Уральские локомотивы» передал машинисту Южно-Уральской железной дороги ключи от юбилейного 2ЭС6-1000, построенного в том же месяце.
2ЭС10
Планировалось, что выпуск электровозов 2ЭС6 будет прекращён спустя несколько лет после начала выпуска, а на основе его (в основном будут использованы кузов и видоизменённая экипажная часть) будет налажен выпуск электровоза с асинхронными тяговыми электродвигателями 2ЭС10, созданного совместно с концерном Siemens. Производство электровозов серии 2ЭС10 началось в 2010 году. Тем не менее, из-за высокой стоимости импортного электрооборудования и российского экономического кризиса производство электровозов 2ЭС10 оказалось гораздо менее массовым, чем планировалось изначально (было выпущено немногим более полутора сотен локомотивов), в то время как количество выпущенных 2ЭС6 в 2020 году превысило тысячу и их производство активно продолжается. По состоянию на июнь 2020 года было выпущено не менее 1059 электровозов.
Дальнейшим развитием электровозов 2ЭС6 стало создание промежуточной бустерной секции без кабины управления со сквозным проходом, вцепляемой между головными секциями электровоза 2ЭС6 в количестве одной (или двух) единиц, и позволяющей таким образом увеличить мощность стандартного электровоза в полтора (или два) раза и использовать для транспортировки тяжёлых грузовых составов или работы на участках пути со значительным уклоном. Таким способом получается трёхсекционый двенадцатиосный (или четырёхсекционный шестнадцатиосный) локомотив, условно именуемый далее по тексту 3ЭС6 (или, соответственно, 4ЭС6). Первая промежуточная секция была выпущена в апреле 2020 года и включена в состав электровоза 2ЭС6, получившего номер 1080. Вопреки сложившейся в России практике именования серий локомотивов, этот электровоз не был обозначен как 3ЭС6, сохранив первоначальное обозначение серии 2ЭС6 и номер в пределах этой серии, как и электровозы 2ЭС10 с третьей промежуточной секцией.
Испытания электровоза с одной бустерной секцией проводились в течение четырёх месяцев. Первый этап испытаний, проведённый на территории завода, включал предварительные и приёмо-сдаточные испытания. Здесь проверялось соответствие машины техническому заданию. Второй этап проведён на скоростном полигоне станции Белореченская Северо-Кавказской железной дороги. Сюда входили проверки допустимого воздействия электровоза на пути, коэффициента запаса устойчивости против схода колеса с рельса, показателей плавности хода, длины тормозного пути при экстренном торможении и некоторые другие. Последний этап проведён на экспериментальном кольце в Щербинке (ЭК ВНИИЖТ). Проверке подвергались такие параметры, как обеспечение требований пожарной безопасности, защиты электрооборудования от аварийных режимов, работоспособность электровоза при сбоях оборудования и программного обеспечения. В августе 2020 года цикл испытаний успешно завершён.
Бустерная секция имеет то же электрооборудование и конструкцию экипажной части, что и головная, и отличается от последней главным образом отсутствием кабины управления и размещённых в ней устройств управления и кранов машиниста, а также наличием второй торцевой стены с межсекционным переходом вместо неё. Это обеспечивает удобство работы по сравнению со сцепом ЭС6+2ЭС6 из трёх головных секций, позволяя локомотивной бригаде переходить между всеми секциями в процессе движения, что позволяет осматривать всё оборудование и выявлять возможные неисправности без необходимости остановки поезда. Масса (100 т) и длина (17 м) бустерной секции такая же, как и у головной.
Проект 2ЭС6А
Группа «Синара» планирует в 2021 году испытать, а в 2022 году внедрить собственный асинхронный привод для унифицированных с 2ЭС6 электровозов; проектное обозначение 2ЭС6А.
Осенью 2020 года завод «Уральские локомотивы» представил проект принципиально нового грузового электровоза 2ЭС6А, который должен стать основой для перспективной линейки отечественных электровозов с асинхронным тяговым приводом. Унифицированный с серией 2ЭС6 и формально к ней же принадлежащий новый локомотив существенно отличается от базового. В локомотиве используется отечественный асинхронный тяговый двигатель АТД1000, специально спроектированный и изготовленный компанией «Тяговые компоненты» (входит в холдинг «Синара – Транспортные машины»). Тяговый преобразователь для питания и управления тягой также российского производства. Для базовой платформы электровоза создан уникальный блок управления проскальзыванием с функцией самообучения, не имеющий аналогов; предназначен для обеспечения регулирования моментов осей колёсных пар в зависимости от конкретных условий. Это первый опыт интеллектуального управления силой тяги электровоза с функцией самообучения. Для 2ЭС6А разработан и преобразователь собственных нужд. В базовую платформу 2ЭС6А интегрирован комплекс БЛОК-М, обеспечивающий безопасность движения состава и точное определение его местоположения, оснащённый приёмником и передатчиком сигнала от системы ГЛОНАСС. Зубчатая передача экипажной части электровоза впервые выполнена двухсторонней. Она обеспечивает равномерное распределение тягового усилия по колёсам, компенсацию скручивающих колебаний оси колёсной пары, а также снижает стоимость изготовления и сервисного обслуживания локомотивных тележек. Для увеличения прочности электровоза, повышения пассивной безопасности локомотивных бригад кузов выполнен цельнонесущим. Одновременно это снижает массу и металлоёмкость электровоза.
В январе 2021 года на заводе «Уральские локомотивы» начата опытная сборка узлов электровоза 2ЭС6А. Собран колёсно-моторный блок (КМБ) – важнейший узел ходовой части локомотива, состоящего из тягового электродвигателя (ТЭД), зубчатой передачи и колёсной пары.
Общие сведения
Магистральные двухсекционные электровозы 2ЭС6 «Синара» предназначены для вождения грузовых поездов на железных дорогах колеи 1520 мм, электрифицированных постоянным током напряжением 3 кВ. Они позиционируются как основная замена устаревшим электровозам серий ВЛ10 и ВЛ11. Один двухсекционный электровоз может вести поезд массой 8000 тонн на участках с равнинным профилем пути (до 6 ‰) и поезд массой 5000 тонн на участках с горным профилем (до 10 ‰).
Составность
Электровозы 2ЭС6 состоят из двух одинаковых секций, имеющих одну кабину управления и сцепляемых друг к другу стороной с межвагонным переходом. Они могут сцепляться и работать совместно по системе многих единиц, управляясь из одной кабины машиниста, как два электровоза целиком (четыре секции), так и электровоз с одной из секций другого (три секции). Между головными секциями может быть вцеплена бескабинная промежуточная бустерная секция для увеличения мощности электровоза в полтора раза, формируя трёхсекционный электровоз 3ЭС6. При необходимости головные секции электровоза могут ограниченно эксплуатироваться в одиночку, однако при этом затрудняется обзор для машиниста.
Нумерация и маркировка
Электровозы 2ЭС6 получают трёхзначные номера по возрастанию в порядке выпуска, начиная с 001. Маркировка с обозначением серии и номера наносится в виде металлических букв и цифр на лобовой части кабины электровоза по центру между буферными фонарями в формате 2ЭС6—XXX, где XXX — номер электровоза. На электровозах 2ЭС6 раннего выпуска по правому борту каждой секции также указан сетевой номер, нанесённый между окном и дверью кабины машиниста чуть ниже уровня окон кабины.
Внешний вид
Электровозы 001 и 002 были окрашены в четырёхцветную окраску, стилизованную под цвета российского флага: в верхней части преобладали красный и белый цвета, в средней по бокам — синий, снизу — серый. Электровозы с 003 по 112 окрашивались в бирюзово-белую окраску из трёх широких полос — в середине по высоте проходила белая полоса, а сверху и снизу — бирюзовые. При этом электровозы с 003 по 009 также имели стилизованные красные полосы по бокам, отличающиеся по расположению на левом и правом борту каждой секции и отсутствующие на более поздних электровозах. Электровозы с 113 окрашивались в трёхцветную фирменную красно-серую окраску РЖД с изогнутой линией по бокам: верхняя половина кузова в зоне кабины и узкая верхняя полоса напротив машинного отделения окрашена в красный цвет, узкая средняя полоса в зоне кабины и широкая в зоне машинного отделения — в светло-серый, нижняя — в тёмно-серый. Такая же раскраска придаётся электровозам более раннего выпуска при перекраске во время капитального ремонта.
Конструкия
Механическая часть
Кузов каждой секции электровоза цельнометаллический, вагонного типа, с одной кабиной управления и межсекционным переходом с противоположной стороны, с несущей рамой имеет плоскую поверхность обшивки.
Каждая секция опирается на две двухосные моторные тележки. Подвешивание ТЭД — типичное для грузовых электровозов опорно-осевое, но с прогрессивными моторно-осевыми подшипниками качения. Буксы бесчелюстные, горизонтальные силы передаются с каждой буксы на раму тележки одним длинным поводком с резинометаллическими шарнирами.
Интерьер
Проход в кузове (машинном отделении) выполнен по центру, что удобнее, чем сбоку. Подсветка ходовой части локомотива (напротив каждого колеса) для осмотра ходовой части в тёмное время суток, а также для безопасности при движении локомотива по путям станции. Кабина машиниста каждой секции оборудована климат-контролем (кондиционер с режимами охлаждения и подогрева воздуха и тепловые панели для обогрева).
В штатную комплектацию входят микроволновая печь (питание 220 В) и портативный холодильник (питание 220 В). Регулируемая яркость местного светодиодного освещения некоторых приборов и отдельно рабочего места (приборной панели). Солнцезащитные шторки на лобовом и боковых окнах кабины (лобовое с электроприводом, управляемым через пульт). Наличие цветных LED-дисплеев на которую выносится ряд информации. Регулируемые по высоте, углу наклона спинки, выдвижению вперёд-назад жёстко зафиксированные кресла машиниста и помощника. Система аварийного покидания кабины локомотива через боковые окна (лесенка с системой крепления). Наличие встроенного шкафа для одежды и предметов обихода.
Электрическая часть
На 2ЭС6 применён реостатный пуск ТЭД, реостатное торможение мощностью 6600 кВт и рекуперативное мощностью 5500 кВт, независимое возбуждение от полупроводниковых преобразователей в режимах торможения и тяги. Независимое возбуждение в тяге — главное преимущество «Синары» перед ВЛ10 и ВЛ11, оно повышает противобоксовочные свойства и экономичность машины, позволяет более широко регулировать мощность.
Тяговые электродвигатели электровоза с последовательным возбуждением имеют склонность к разно́сному боксованию: при росте частоты вращения падает ток якоря, а с ним и ток возбуждения — происходит самоослабление возбуждения, приводящее к дальнейшему росту частоты. При независимом возбуждении магнитный поток сохраняется, с ростом частоты резко возрастает противоЭДС и падает сила тяги, что не позволяет двигателю уходить в разносное боксование, микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУиД) 2ЭС6 при боксовании подаёт на двигатель дополнительное возбуждение и подсыпает под колёсную пару песок, сводя боксование к минимуму. Конструкция тяговых электродвигателей приводит к периодическим перебросам электрической дуги по коллектору, прогарам конусов, пробоям якорей. Помимо отказов ТЭД, отмечены неисправности таких узлов, как электропневматические контакторы ПК, быстродействующие контакторы БК-78Т, вспомогательные машины (компрессорные агрегаты и вентиляторы обдува ТЭД).
Секции пуско-тормозного реостата переключаются обычными электропневматическими контакторами серии ПК, переключение соединений тяговых двигателей также производится контакторами с применением запирающих диодов (так называемый вентильный переход, уменьшающий скачки силы тяги), всего соединений три:
- сериесное (последовательное) — 8 двигателей двухсекционного электровоза либо 12 двигателей трёхсекционного электровоза последовательно, при этом в схему введён только реостат ведущей секции, на 23-й позиции реостат выводится полностью;
- сериес-параллельное (СП, последовательно-параллельное) — 4 двигателя каждой секции соединены последовательно, пуск производится на каждой секции своим реостатом, на 44-й позиции реостат закорачивается;
- параллельное — каждая пара двигателей работает под напряжением контактной сети, пуск производится отдельной группой реостата для каждой пары двигателей, на 65-й позиции реостат выводится.
Независимое возбуждение играет важную роль при реостатном пуске — при усиленном возбуждении быстрее растёт противоЭДС двигателей и быстрее спадает ток, что позволяет вывести реостат на меньшей скорости, сэкономив электроэнергию. Также при скачках якорного тока в момент включения контакторов МПСУиД скачкообразно подаёт дополнительное возбуждение, снижая якорный ток и тем самым нивелируя скачок силы тяги в момент набора очередной позиции, часто приводящий к боксованию на электровозах со ступенчатым регулированием.
Вспомогательные машины каждой секции:
- два асинхронных осевых вентилятора охлаждения ТЭД и один винтовой компрессор с асинхронным двигателем, питающиеся от полупроводниковых преобразователей трёхфазным напряжением регулируемой частоты;
- четыре небольших асинхронных центробежных вентилятора очистки фильтров воздуха ТЭД, питающиеся напряжением постоянной частоты 50 Гц;
- два коллекторных осевых вентилятора пуско-тормозного реостата, аналогичные вентиляторам тормозного реостата тепловоза ТЭП70, питающиеся падением напряжения на реостате от отпайки реостата.
- Низковольтные цепи питаются постоянным напряжением 110 В от преобразователя либо аккумуляторной батареи.
Обеспечение безопасности
Электровоз оборудован автоматической газовой системой пожаротушения ЭТ «Радуга 5 МГ». Обнаружение и индикация об очаге возгорания предусмотрена оптическая (при задымлении) и температурная (выше 64-76 0С). Активация пожаротушения возможна как в автоматическом режиме (в режим допускается переключать только при отсутствии людей в электровозе), так и в ручном режиме через блок управления и индикации «БУИ-1» на пульте управления электровозом или с выносного пульта управления. Активное вещество пожаротушения — хладон-125 и хладон-227.
Эксплуатация
Первый электровоз 2ЭС6-001 после наладочных испытаний на заводе был направлен для сертификационных испытаний на испытательное кольцо ВНИИЖТ в Щербинку. К декабрю 2007 года электровоз имел пробег 5000 км, были завершены испытания по воздействию на железнодорожный путь. Также проводились тягово-энергетические и тормозные испытания электровоза. Построенный в 2007 году 2ЭС6-002 в 2007 году проходил опытную эксплуатацию на Свердловской железной дороге, на линии Екатеринбург — Войновка, к декабрю имел пробег 3400 км.
Все электровозы 2ЭС6 поставлялись для ОАО «Российские железные дороги». Первые электровозы поступали для эксплуатации на Свердловской железной дороге в депо Свердловск-Сортировочный, в 2010 году локомотивы стали работать на Южно-Уральской и Западно-Сибирской железных дорогах. К концу 2010-го года на 2ЭС6 обкатаны все машинисты депо Свердловск-сортировочный, Каменск-Уральский, Камышлов, Войновка и Ишим Свердловской железной дороги; Омск, Барабинск, Новосибирск и Белово Западно-Сибирской железной дороги; Челябинск, Карталы Южно-Уральской железной дороги. В 2012 году, к 175-летию железных дорог России выпущенному двумя годами ранее локомотиву 2ЭС6-050 было присвоено имя Виталия Соснина. С начала 2015 года электровозы 2ЭС6 начали поступать в депо Златоуст и депо Челябинск Южно-Уральской железной дороги для вождения поездов по участку Челябинск — Уфа — Самара — Пенза.