ЭП20 «Олимп» — шестиосный магистральный пассажирский электровоз двойного питания, единственная серийная в России модель, способная работать как на переменном токе 25 кВ, так и на постоянном токе 3 кВ без смены локомотива на стыке систем электроснабжения. Электровоз разработан Трансмашхолдингом совместно с французской компанией Alstom на платформе Alstom Prima 2-го поколения и выпускается на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ) с 2012 года.
История создания
Электровоз ЭП20 разработан НЭВЗ совместно с Alstom — за основу конструкции взяты технические решения электровозов семейства Alstom Prima 2-го поколения, адаптированные под требования российской сети (колея 1520 мм, климатическое исполнение, два рода тока). Опытные образцы построены в 2011 году, серийное производство начато в 2012 году после завершения сертификации. Электровоз стал первым серийным российским локомотивом с асинхронным тяговым приводом в этом классе задач — вождении пассажирских поездов на дальних магистральных направлениях, а не только в пригородном или маневровом движении.
Первые серийные электровозы вышли на маршрут Москва — Адлер к Олимпийским играм в Сочи 2014 года — отсюда неофициальное название серии «Олимп». РЖД законтрактовали поставку 200 электровозов на сумму около 1 млрд евро; к концу 2021 года построено 80 машин. После 2022 года, в связи с уходом Alstom с российского рынка на фоне санкций, дальнейшее производство серии было приостановлено.
Назначение
Электровоз ЭП20 предназначен для вождения пассажирских поездов на электрифицированных железных дорогах колеи 1520 мм — как на участках переменного тока напряжением 25 кВ 50 Гц, так и постоянного тока 3 кВ. Электрическое оборудование рассчитано на продолжительную работу при колебаниях напряжения на токоприёмнике от 19 до 29 кВ на переменном токе и от 2,2 до 4 кВ на постоянном. Двухсистемность — ключевая особенность электровоза: она позволяет вести один и тот же состав через границу систем электроснабжения (например, на маршруте Москва — Адлер) без смены локомотива, что сокращает время в пути и упрощает эксплуатацию на смешанных участках.
Технические характеристики
Электровоз выпускается в двух исполнениях, различающихся передаточным отношением редуктора и, соответственно, конструкционной скоростью — 160 км/ч (исполнение 3ТС.085.003-01) и 200 км/ч (исполнение 3ТС.085.003):
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Завод-изготовитель | Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ), при участии Alstom |
| Номинальное напряжение на токоприёмнике | 25 000 В переменного тока 50 Гц / 3000 В постоянного тока |
| Ширина колеи | 1520 мм |
| Формула ходовой части | 2о–2о–2о (три двухосные тележки) |
| Служебная (сцепная) масса, с 0,67 запаса песка | 135 ± 3 т |
| Нагрузка от колёсной пары на рельсы, не более | 220,7 ± 5 кН (22,5 ± 0,5 тс) |
| Номинальный диаметр колеса по кругу катания (новые бандажи) | 1250 мм |
| Конструкционная и максимальная скорость | 160 км/ч (исп. -01) или 200 км/ч (осн. исполнение) |
| Мощность в часовом режиме на валах тяговых двигателей, не менее | 7200 кВт (оба исполнения) |
| Мощность в продолжительном режиме на валах ТЭД, не менее | 6600 кВт (оба исполнения) |
| Сила тяги в часовом режиме, не менее | 325 кН / 33,1 тс (160 км/ч) — 250 кН / 25,4 тс (200 км/ч) |
| Сила тяги в продолжительном режиме, не менее | 300 кН / 30,6 тс (160 км/ч) — 230 кН / 23,4 тс (200 км/ч) |
| Сила тяги при трогании, не менее | 450 кН / 45,8 тс (160 км/ч) — 350 кН / 35,6 тс (200 км/ч) |
| КПД в часовом режиме, не менее | 0,86 (переменный ток) / 0,875 (постоянный ток) |
| Электрическое торможение | Рекуперативное и реостатное |
| Мощность электрического тормоза на валах ТЭД, не менее | 6000 кВт (рекуперативное); 4500 кВт постоянный ток / 3200 кВт переменный ток (реостатное) |
| Параметры системы централизованного энергоснабжения поезда | Не менее 1200 кВт при номинальном напряжении 3000 В |
| Длина электровоза по осям автосцепок, не более | 22 550 мм |
| Высота оси автосцепки от головки рельса | 1040–1080 мм |
| Минимальный радиус проходимых кривых (при скорости до 10 км/ч) | 125 м |
Конструкция: двухсистемный асинхронный привод
Род тока в контактной сети распознаёт устройство определения и контроля рода тока (УОКРТ), расположенное в высоковольтной камере производства Alstom, совместно с трансформатором напряжения и датчиками. При обнаружении переменного тока система управления собирает схему электровоза для работы на переменном токе и включает главный выключатель; при обнаружении постоянного тока — собирает схему для постоянного тока и включает быстродействующий выключатель. Электровоз оснащён четырьмя токоприёмниками: два асимметричных (на ток 750 А) — для работы на переменном токе, два других (на ток 3200 А) — для постоянного; в работе одновременно находится только один (задний по ходу движения) токоприёмник соответствующего рода тока.
Тяговый привод — асинхронный: тяговый электродвигатель ДТА-1200А конструктивно объединён с тяговым редуктором в единый моторно-редукторный блок, устанавливаемый на тележку с тремя точками крепления. Двигатель — трёхфазная асинхронная машина с короткозамкнутым ротором, бескорпусного исполнения, с независимой вентиляцией (расход охлаждающего воздуха 90 м³/мин). Часовой режим: мощность 1200 кВт, линейное напряжение 2183 В, ток фазы статора 390 А, частота вращения 1766 об/мин, вращающий момент 6,486 кН·м, частота тока 89 Гц, КПД 96%. Продолжительный режим — 1100 кВт при том же напряжении, ток статора 360 А, момент 5,948 кН·м. Масса двигателя — 1960 кг. На каждой секции установлено по 6 таких двигателей (по числу осей) — этим объясняется общая часовая мощность электровоза 7200 кВт (6 × 1200 кВт).
Передаточное отношение редуктора в составе моторно-редукторного блока зависит от исполнения по скорости: 93:18 = 5,167 для электровоза с конструкционной скоростью 160 км/ч и 89:22 = 4,05 — для 200 км/ч; при этом все посадочные и присоединительные размеры блока одинаковы для обоих исполнений.
Тележки
Механическая часть электровоза состоит из кузова и трёх двухосных бесшкворневых тележек с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей и редукторов. Вертикальная и поперечная связь кузова с крайними тележками выполнена через упругие опоры типа «Флексикойл», со средней тележкой — через качающиеся упругие стержни. Продольная связь тележек с кузовом — наклонными тягами двустороннего действия, работающими на растяжение-сжатие. Тормозная система, колёсно-моторный блок, рессорное подвешивание буксовой ступени с гидравлическими гасителями колебаний и система смазки гребней АГС-9 размещены на каждой тележке.
Кузов и система пассивной безопасности
Кузов электровоза — несущего типа, с неохватывающей рамой, сварной из низколегированных малоуглеродистых сталей марок 09Г2, 09Г2С и 10ХСНД, обеспечивающих эксплуатационные качества при низких температурах. Рассчитан на продольное сжатие силой 2000 кН вдоль оси автосцепок. На лобовой части кузова установлена система пассивной безопасности — два съёмных блока, поглощающие кинетическую энергию за счёт контролируемой необратимой деформации конструкции при аварийном столкновении, снижая нагрузки на несущую конструкцию и узлы крепления оборудования. Путеочиститель рассчитан на нормативную силу столкновения с препятствием 150 кН.
Автосцепное устройство — автосцепка СА-3 с резинометаллическим поглощающим аппаратом Р-5П энергоёмкостью не менее 35 кДж при силе 1,5 МН — этого достаточно для амортизации энергии соударения при подходе электровоза к составу пассажирских вагонов со скоростью до 4 км/ч. Расцепной привод позволяет расцеплять автосцепки без захода человека между локомотивом и вагоном.
Кабина машиниста
Кабина машиниста выполнена в виде отдельного модуля, крепящегося к кузову и его раме болтовыми соединениями (со стороны боковых стенок — болтами М20, лобовая часть дополнительно подкреплена через уголки болтами М16); все резьбовые соединения зафиксированы анаэробным клеем для предотвращения самоотвинчивания при эксплуатации. Электровоз оборудован двумя кабинами управления по торцам кузова.
Эксплуатация
ЭП20 эксплуатируется в пассажирском движении на маршрутах, требующих смены рода тока в пути следования, — прежде всего Москва — Адлер, а также Москва — Санкт-Петербург («Невский экспресс») и Москва — Нижний Новгород («Стриж»). С 2018 года парк электровозов приписан к локомотивному депо Ожерелье-Сортировочное. Несмотря на приостановку производства после 2022 года, уже поставленный парк продолжает работать на этих направлениях, обеспечивая безостановочное следование пассажирских поездов через границы систем электроснабжения.
Читайте также
- Электровоз ЭП1 — характеристики
- Электровоз ЭП2К — характеристики
- Электровоз ЧС200
- Электровоз 2ЭС5 «Скиф»
Инструкции, распоряжения, краткие изложения и справочные материалы для локомотивных бригад — в базе знаний «ТехДок».
Новые инструкции, памятки и технические разборы — в сообществе «ТехДок» во ВКонтакте. Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые материалы.
