Перспективные тепловозы

Магистральный двухсекционный грузовой тепловоз 2ТЭ116У мощностью 2*2650 кВт (2*3600 л.с.) с электрической передачей переменно-постоянного тока (Рис.2) представляет собой усовершенствованную (Табл.1) конструкцию ранее серийно изготавливающегося 2ТЭ116 (Рис.1). Новый локомотив предназначен для эксплуатации на путях колеи 1520 мм в зонах умеренного климата.

Т епловоз оборудован высокоэкономичной дизель-генераторной установкой 18-9Г повышенной мощности производства ОАО «Коломенский завод» с электронным регулятором частоты вращения коленчатого вала.

Рисунок 2 – Тепловоз 2ТЭ116У

Рис. 1 – Тепловоз 2ТЭ116У Рис.2. Тепловоз 2ТЭ116

Дизель-генераторная установка включает 16-цилиндровый четырехтактный дизель 5Д49 и главный синхронный генератор переменного тока ГС501АУ2.

Ходовая часть состоит из двух бесчелюстных трехосных тележек с индивидуальным приводом колесной пары и опорно-осевой подвеской электродвигателей постоянного тока ЭД133.

Тепловоз оснащен микропроцессорной системой управления, регулирования и диагностики. На локомотиве реализована система поосного регулирования касательной силы тяги, обеспечивающая повышенные тяговые свойства. Кроме того, на тепловозе имеются комплексные системы безопасности движения и контроля работы машиниста.

Ходовая часть состоит из двух бесчелюстных трехосных тележек с индивидуальным приводом колесной пары и опорно-осевой подвеской электродвигателей постоянного тока ЭД133.

Таблица 1 – Характеристики тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ116У

Наименование параметра	Значение параметра
	2ТЭ116	2ТЭ116У
Мощность тепловоза по полной мощности дизеля, кВт (л.с.)	2*2250 (2x3060)	2*2650 (2x3600)
Номинальная касательная мощность тепловоза тягового длительного режима, кВт (л.с.)	2*1700 (2*2311)	2x2040 (2*2755)
Служебная масса, т	2*(138±4,14)	2*(139±4,17)
Конструкционная скорость, км/ч	100
Статическая нагрузка от колесной пары на рельсы при 2/3 запаса топлива и песка, кН (тс)	226 ± 6,78 (23 ± 0,69)	227,22 ±6,817 (23,17 ±0,695)
Сила тяги при трогании с места (расчетная с учетом коэффициента использования сцепного веса) должна быть не менее, кН (тс)	2*350 (2*35,7)	2*403,5 (2*41,14)
Расчетная сила тяги длительного режима (при скорости 24 ± 0,5 км/ч – для 2ТЭ116 и 22,7 ± 0,5 км/ч – для 2ТЭ116У при новых бандажах) должна быть не менее, кН (тс)	2*255 (2*26)	2*323,62 (2*33)
Техническая (часовая) производительность, 103 ткм брутто, не менее	245	311,4
Коэффициент тяги длительного режима, не менее	0,1891	0,2374
Удельный расход топлива тепловозом на единицу производительности, кг/104 ткм брутто, не более	48,8	28,656
Длина по осям автосцепки, мм	2*18150	2*18700
Шкворневая база секции тепловоза, мм	9630	9710
Масса топлива, кг	2*6681
Масса песка, к	2*1166
Гарантийный срок (пробег) эксплуатации тепловоза	200 тыс. км (ТР-2 включительно)	300 тыс. км

Пассажирский тепловоз ТЭП70БС был построен Коломенским заводом на рубеже XX и XXI веков (Рис.3), является первым отечественным магистральным тепловозом, оснащенным установкой для централизованного электроснабжения поезда.

Рис. 3. Пассажирский тепловоз ТЭП70БС и кабина управления

Применение на тепловозе усовершенствованного дизель-генератора 2А-9ДГ-01 позволило значительно снизить расход топлива и масла по сравнению с предыдущими сериями ТЭП60 и ТЭП70 и увеличить сроки межремонтных пробегов на 30%. При проектировании ТЭП70БС был выбран модульный принцип компоновки, оправдавший себя на практике за счет снижения эксплуатационных и ремонтных затрат. Тепловоз оборудован микропроцессорной системой управления и диагностики, устройством безопасности КЛУБ-У. кабина и пульт управления обладают улучшенными эргономическими и эстетическими параметрами.

Грузовой тепловоз ТЭП70У является модификацией тепловоза ТЭП70: при равной с ТЭП70БС мощностью оснащён дизелем Д49 третьего поколения, что дало снижение удельного расхода топлива на 2-4%.

Тепловоз оборудован поосным регулированием силы тяги. Тележки с радиальной установкой колесных пар позволяют более полно реализовать силу тяги и обеспечивают ресурс бандажа до 1 млн. км пробега. Конструкция обеспечивает локомотиву мягкость хода, а также способность вести тяжеловесные поезда по участкам со сложным профилем. Суммарная мощность двух секций локомотива 5000 кВт. Тепловоз способен водить поезда массой до 6,5 тыс. тонн.

Система контроля, управления и защиты, выполненная на базе микропроцессорного программно-аппаратного комплекса, обеспечивает контроль управления, защиту и регулирование в автоматическом режиме.

Грузовой тепловоз 2ТЭ25А «Витязь» является первым российским автономным локомотивом с асинхронным тяговым приводом.

Магистральный двухсекционный 12-осный тепловоз создан на Брянском машиностроительном заводе ЗАО «Трансмашхолдинг» (Рис.4, 5, Табл.2).

Рисунок 4 – Магистральный грузовой тепловоз 2ТЭ25А «Витязь»

Рис. 5. Компоновка оборудования секции тепловоза 2ТЭ25А

Установка обеспечения микроклимата кабины Устройство антиаварийное Холодильник пищи Устройство обработки информации Блоки КЛУБ-У, ТСКБМ, радиостанции Блок электрического тормоза Мотор-вентилятор охлаждения тяговых преобразователей Мотор-вентилятор охлаждения ТЭД передней тележки Мотор-вентилятор охлаждения тягового агрегата Вентилятор вытяжной Дизель-генератор Глушитель шума на выхлопе дизеля Бак водяной расширительный Мотор-вентилятор холодильной камеры Секции охлаждающие Преобразователи питания собственных нужд Мотор-вентилятор охлаждения э/дв. холодильной камеры Переход межсекционный Бункеры песочниц задних Резервуары воздушные Агрегат компрессорный Тележка

Умывальник и биотуалет Воздухоочистители дизеля Бак топливный Батарея аккумуляторная Бункеры песочниц передних Камера аппаратная Преобразователи тяговые Унифицированный комплекс тормозного оборудования Пульт управления Кресло машиниста – инструктора Тормоз ручной Шкаф для одежды Выпрямитель двухканальный Стартер – генератор Фильтры грубой очистки топлива Насос топливоподкачивающий Топливоподогреватель Мультициклонный блок очистки воздуха Мотор-вентилятор охлаждения ТЭД задней части Электронагреватель системы подогрева теплоносителей дизеля Блок осушки сжатого воздуха Установка газового пожаротушения

Таблица 2. Техническая характеристика тепловоза 2ТЭ25А

Наименование параметра	Величина
Мощность тепловоза по дизелю (полная), кВт (л.с.)	2*2500 (2*3400)
Служебная масса (при 2/3 запаса топлива и песка), т	2*(141 ± 3%)
Осевая формула	2*(3о – 3о)
Статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс)	230,4 (23,5) ± 3%
Сила тяги, кН (тс): при трогании с места, не менее: длительного режима:	2*441,5 (2*45,0) 2*390 (2*39,8)
Скорость, м/с (км/ч) конструкционная длительного режима	33,3 (120) 5,14 (18,5)
Тип передачи	электрическая переменного тока с поосным регулированием силы тяги
Габарит по ГОСТ 9238	1-Т
Ширина колеи, мм	1520
Минимальный радиус горизонтальной кривой, проходимой одиночным тепловозом, м	125
Экипировочные запасы, кг: топлива песка	2*7000 2*600
Безотказность (количество отказов на 1 млн. км пробега)	6
Техническое обслуживание (ТО), час., не более	96
Текущий ремонт (ТР), тыс. км	50
Средний ремонт (СР), тыс. км	800
Назначенный ресурс до первого капитального ремонта, тыс. км	2400
Назначенный срок службы до списания, лет (млн. км)	40 (6,0)

На основе тепловоза 2ТЭ25А «Витязь» предполагается создать целое семейство тепловозов, в том числе ещё более мощные локомотивы ТЭ35 в одно- и двухсекционном исполнении.

Тепловоз 2ТЭ25К «Пересвет» – первый Российский магистральный двухсекционный 12-осный тепловоз с электрической передачей переменно-постоянного тока и коллекторными ТЭД (Рис.6, 7). По основным узлам тепловозы 2ТЭ25А и 2ТЭ25К унифицированы за исключением системы тяговых приводов.

Рис. 6. Магистральный грузовой тепловоз 2ТЭ25К «Пересвет»

	Тепловоз 2ТЭ25А
	Тепловоз 2ТЭ25К

Рис. 7. Тяговая характеристика секции тепловозов

Тепловоз имеет блочно-модульную конструкцию, оснащен многофункциональной микропроцессорной системой управления, диагностики, системой поосного регулирования силы тяги, современными средствами обеспечения безопасности движения.

С целью улучшения экологии в районе работы маневровых локомотивов, а они, как правило, работают на вокзалах, сортировочных станциях, ОАО «РЖД» совместно с локомотивостроительными предприятиями ведет разработку локомотивов, позволяющих уменьшить загрязнение окружающей среды.

Так называемый «рваный» режим работы маневровых локомотивов – с частым торможением и разгонами, помимо увеличения расхода топлива, ведет к вредным выбросам отработавших газов. Работы по снижению выбросов локомотивами ведутся в следующих направлениях:

• перевод дизелей тепловозов на газовое топливо;

• оборудование тепловоза вместо одного мощного дизеля двумя меньшими, но дающие в сумме мощность одного;

• разработка тепловозов с комбинированной (гибридной) силовой установкой;

использование биотоплива в качестве дизельного топлива

Газотепловоз ЧМЭ3Г (Рис.8) работает на природном газе, используемом в сочетании с дизельным топливом.

Рисунок 8 – Газотепловоз ЧМЭ3Г

В зависимости от режима работы давление газа на входе в цилиндре дизеля изменяется от 50 до 350 кПа. Предусмотрена возможность работы двигателя как на газовом, так и на дизельном топливе. Запаса газа на тепловозе хватает на 4 дня маневровой работы.

При работе тепловоза по газодизельному циклу значительно снижается образование вредных веществ в процессе горения топлива. Например, оксида углерода выделяется в 2,5 раза меньше, а сажи – в 4 раза, серных соединений – в 5 раз, а оксида азота – на 20% меньше.

Для внедрения новшества на сети дорог необходимо построить заправочные газовые колонки. Требуемые для этого затраты окупятся за счет экономии топлива в ходе эксплуатации газотепловоза.

Тепловоз ТЭ33 с двухдизельной установкой позволяет максимально эффективно оперировать мощностью, избегать перерасхода топлива и преждевременного износа силовой установки. Двухдизельная установка тепловоза, состоящая из двух модульных дизель-генераторов, позволит значительно сократить расход топлива и снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду. Оснащение тепловоза двумя дизелями обеспечит при необходимости работу локомотива на меньшей мощности с одним дизелем или, напротив, использовать возможности сразу двух дизелей.

Новый маневровый тепловоз с мощностью 1300 л.с. создается на экипажной части серийного маневрового тепловоза ТЭМ18ДМ. В конструкции локомотива предполагается использовать микропроцессорную систему управления, электронную систему контроля расхода топлива. Новая кабина тепловоза позволит улучшить работу локомотивной бригады.

Первый российский гибридный тепловоз ТЭМ35 обладает целым рядом существенных преимуществ. При одинаковой с серийными тепловозами мощности он расходует меньше топлива, требует меньших затрат на техническое обслуживание, более экологичен. Работа наиболее эффективна в режимах частых торможений, остановок, запуска и разгона тепловоза.

Тепловоз имеет шесть асинхронных двигателей мощностью 180 кВт каждый, дизель-генератор мощностью 800 кВт, интеллектуальную векторную систему управления тяговым электроприводом и накопителями энергии.

Векторная система управления обеспечивает передачу энергии дизель-генератора в накопитель и к двигателям, а также возврат рекуперации в накопитель.

Преимущества указанной системы:

• увеличение ресурса работы колесных пар в полтора раза;

• увеличение надежности и долговечности работы накопителей;

• достижение современных стандартов автоматизации управления локомотивом, а также диагностики и тестирования;

• уменьшение удельных затрат энергии на тягу на 40-50%.

ЗАО «Трансмашхолдинг» планирует начать серийное производство тепловозов ТЭМ-35.

Двухосный локомотив с комбинированной (гибридной) установкой ЛГМ1 (Рис.9), Предназначен для выполнения легких маневровых и хозяйственных работ промышленных предприятий с шириной колеи 1520 мм.

Рис. 9. Тепловоз ЛГМ1

Эквивалентная мощность локомотива 280-380 кВт. Силовая установка состоит из дизель-генераторной установки мощностью 60 кВт и накопителя энергии, в частности, модуля тяговых аккумуляторных батарей.

Локомотив выполнен на короткозамкнутой двухосной экипажной части с высокорасположенной кабиной капотного типа. Применение локомотивов данного типа обеспечит снижение затрат на дизельное топливо на 40%, т.к. большая часть маневровой работы будет осуществляться с питанием от тяговых аккумуляторных батарей.

Электрический тип тяговой передачи обеспечивает одновременное и раздельное питание тяговых двигателей от дизель-генераторной установки и тяговых аккумуляторных батарей. Применят модульный принцип компоновки оборудования.

Среднеэксплуатационная скорость составляет 20 км/ч для тепловоза ЛГМ1 и 25 км/ч - для ЛГМ1-01. Среднеэксплуатационная масса состава соответственно 500 и 900 т.