Тепловоз ТУ10 — узкоколейный пассажирский тепловоз с гидромеханической передачей, построенный Камбарским машиностроительным заводом для детских железных дорог. Основные характеристики: двигатель ЯМЗ-6563.10 мощностью 169 кВт (230 л.с.), двухпоточная автоматическая гидромеханическая передача Д 864.3Е (DIWA.3E), служебная масса 20 000 кг, нагрузка от колёсной пары на рельсы 50 кН (5 тс), конструкционная скорость 50 км/ч, ширина колеи от 750 до 1435 мм.
История создания и назначение
Разработка современного тепловоза для детских железных дорог началась на Камбарском машиностроительном заводе в 2008 году. Прототип был представлен весной 2010 года; в августе 2010 года первый локомотив (ТУ10-001) поступил в Санкт-Петербург. В 2010 году построено пять машин (ТУ10-001…005). Тепловоз пришёл на смену ТУ2, которыми оснащались детские дороги страны в 1950-х годах.
По инструкции по эксплуатации тепловоз ТУ10 предназначен для пассажирских перевозок на детских железных дорогах узкой колеи. Может быть изготовлен на любую колею от 750 до 1435 мм; для детских дорог России выпускается вариант колеи 750 мм. Управление возможно одним машинистом.
Технические характеристики тепловоза ТУ10
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Изготовитель | Камбарский машиностроительный завод |
| Назначение | Перевозка пассажиров на детских железных дорогах |
| Ширина колеи | от 750 до 1435 мм |
| Осевая формула | 2-2 |
| Служебная масса | 20 000 кг |
| Нагрузка от колёсной пары на рельсы | 50 кН (5 тс) |
| Сила тяги при трогании | 62,7 кН (6,4 тс) |
| Сила тяги в длительном режиме (12 км/ч) | 35 кН (3,5 тс) |
| Конструкционная скорость | 13,9 м/с (50 км/ч) |
| Минимальный радиус кривых | 40 м |
| Двигатель | ЯМЗ-6563.10, 169 кВт (230 л.с.) при 1900 мин⁻¹ |
| Передача | Автоматическая гидромеханическая Д 864.3Е (DIWA.3E) |
| Запас топлива (по таблице РЭ) | 400 кг; баки 2 × 310 л заправочный / 2 × 260 л расходный |
| Запас песка (полная заправка) | около 420 кг |
| Охлаждающая жидкость (двигатель + радиатор + бачок) | 17 + 8 + 8 = 35 л |
| Масло двигателя | 24 л |
| Масло ГМП | 25–28 л |
| Длина по осям сцепных устройств | 11 040 мм |
| Ширина наибольшая | 2 550 мм (по зеркалам заднего вида) |
| Высота: по выхлопной трубе / по крыше / по оси сцепного устройства | 3 680 / 3 350 / 620 мм |
| База рамы по шкворням | 6 500 мм |
| База тележки по осям | 1 400 мм |
| Диаметр колеса по кругу катания | 600+10 мм |
| Тормоза | Автоматический, прямодействующий локомотивный, ручной |
| Бортовая сеть | 24 В постоянного тока |
| Устройство безопасности / радиосвязь | КЛУБ-УП-113 / РВС-1-01 |
Общее устройство и компоновка
Тепловоз ТУ10 имеет симметричную компоновку. Кузов состоит из машинного отделения в центре, двух тамбуров и двух кабин по краям. Силовая установка расположена на сварной раме, которая опирается на две двухосные тележки с центральными шкворнями через восемь скользящих опор с резиновыми кольцами и текстолитовыми скользунами.
Каркас кузова выполнен из труб квадратного и прямоугольного сечения и обшит металлом. В верхней части машинного отделения — по три затемнённых окна с каждой стороны с двойным остеклением. На крыше — съёмный люк для монтажа/демонтажа силовой установки, два вентиляционных люка, конденсатор кондиционера, глушитель, свисток, тифоны, антенны радиосвязи и КЛУБ. Цепь передачи мощности: двигатель → ГМП → карданный вал → реверс-редуктор → промежуточный редуктор (i=1,41) → карданные валы к осевым редукторам.
Двигатель ЯМЗ-6563.10
На тепловозе установлен шестицилиндровый четырёхтактный дизель ЯМЗ-6563.10 (V-образный, угол развала 90°) с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. Двигатель выполнен на базе семейства ЯМЗ-236 с электроуправляемой топливной аппаратурой: ТНВД «Компакт-40» и электронный регулятор ЭСУ-1А, блок управления М 230Е3. Класс Евро-3. Пуск — электростартером от аккумуляторных батарей.
Система управления двигателем (ЭСУ) работает по цепочке «рукоятка управления → электронный блок → исполнительный механизм на ТНВД»; рукоятка обеспечивает бесступенчатое регулирование частоты вращения. Вентиляция картера замкнутая — газы отсасываются через маслоотделитель в систему впуска перед турбокомпрессором. Двигатель оснащён воздушной заслонкой аварийного останова во впускном патрубке; использовать её для штатной остановки запрещено.
| Параметр двигателя | Значение |
|---|---|
| Тип | 4-тактный дизель с воспламенением от сжатия и турбонаддувом |
| Число цилиндров | 6, V-образное расположение |
| Степень сжатия | 17,5 |
| Номинальная мощность | 169 кВт (230 л.с.) при 1900 мин⁻¹ |
| Максимальный крутящий момент | 882 Н·м при 1100–1300 мин⁻¹ |
| Частота холостого хода | минимальная 600 ± 50, максимальная не более 2150 мин⁻¹ |
| Минимальный удельный расход топлива | 200 г/кВт·ч при 1300 ± 200 мин⁻¹ |
| Расход масла на угар | не более 0,1 % от расхода топлива |
| Регулятор частоты вращения | электронный ЭСУ-1А |
| Турбокомпрессор | ТКР 90 |
| Вентилятор | с вязкостной муфтой Borg Warner, диаметр 600 мм, i=1,31 |
| Генератор | Г3000Б, переменного тока, 28 В, ременный привод |
| Стартер | AZF4581 «Искра» (Словения), 24 В, или СТ142Т-10 |
| Масса без сцепления и КП | 1015 кг |
| Давление масла в движении | 0,49–0,56 МПа |
Гидромеханическая передача Д 864.3Е (DIWA.3E)
Передача Д 864.3Е (DIWA.3E) — двухпоточная гидромеханическая с автоматическим электрогидравлическим переключением ступеней. Название DIWA образовано от слов «дифференциал» (DI) и «гидродинамический трансформатор» (WA): на первой передаче мощность передаётся одновременно двумя потоками — гидродинамическим и механическим; по мере роста скорости доля механической передачи увеличивается, что повышает КПД на малых скоростях.
В составе передачи: привод с гидравлическим демпфером крутильных колебаний, входной дифференциал, гидротрансформатор, механический редуктор с планетарными механизмами тормоза и заднего хода, узел отбора мощности. Гидротрансформатор может работать в режиме гидрозамедлителя с тремя ступенями интенсивности. Масляно-водяной теплообменник отводит тепло в систему охлаждения двигателя.
| Параметр ГМП | Значение |
|---|---|
| Обозначение | Д 864.3Е (DIWA.3E) |
| Тип | двухпоточная гидромеханическая |
| Количество ступеней | 4 |
| Переключение | автоматическое, электрогидравлическое |
| Передаваемая мощность | 290 кВт |
| Передаваемый момент | 1600 Н·м |
| Число оборотов на входе | 2500 мин⁻¹ |
| Масса сухая | 315 кг |
| Объём масла | 25–28 л |
| Напряжение питания | 24 В |
| Передаточные числа (серия D864) | 1-я: 4,90–5,80; 2-я: 1,36–1,43; 3-я: 1,00; 4-я: 0,70–0,73 |
| Температура масла рабочая / максимальная | 60–100 °C / 110 °C |
| Замена масла | через 60 тыс. км (минеральное) или 120 тыс. км (синтетическое) |
Управление — с пульта ГМП клавишным переключателем: «N» (нейтраль), «1», «2», «3» и «Д». Клавиша «Д» включает автоматическое переключение с 1-й по 3-ю передачу; «1» удерживает только первую передачу (манёвры, подъёмы). Переключение производится на ходу без перехода через «N». Клавиша «R» не используется — направление движения меняет реверс-редуктор. Запуск двигателя возможен только при нажатой «N»; пуск буксировкой невозможен.
Ходовая часть
Тележки двухосные, челюстного типа с индивидуальным рессорным подвешиванием — обе одинаковые и взаимозаменяемые. Рессорное подвешивание на каждое колесо: две спиральные пружины, балансир, закалённая втулка и резиновое кольцо. Колёсная пара — ось и два колеса (сборных или цельнокатаных) диаметром 600–610 мм; разность диаметров по кругу катания — не более 0,3 мм в пределах тележки и не более 1 мм по тепловозу.
Буксы со стальным литым корпусом и роликовыми подшипниками; упругие осевые упоры в крышках смягчают удары и позволяют плавно вписываться в кривые. Упругий разбег колёсной пары 10 мм, свободный разбег регулируется прокладками в пределах 1–3 мм. Температура букс в пути — не выше +70 °C; смазка «Буксол» добавляется через 100 ч, полностью заменяется через 3000 ч.
Системы охлаждения, смазки и топливоподачи
Система охлаждения жидкостная: центробежный водяной насос, теплообменники двигателя и ГМП, термостаты, радиатор с охладителем наддувочного воздуха, вязкостная муфта вентилятора (включается биметаллическим элементом при 62–68 °C наружного воздуха). Рабочая температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя: 70–95 °C; длительная работа ниже 60 °C не разрешается.
Топливо размещено в двух сварных баках прямоугольной формы под рамой; баки соединены как сообщающиеся сосуды. Воздух поступает через фильтр на поручне переходного мостика, проходит турбокомпрессор и охладитель наддувочного воздуха; выпускные газы выводятся через колено, гофрированный компенсатор и глушитель на крыше.
Тормозное и пневматическое оборудование
Тепловоз оборудован автоматическим, прямодействующим локомотивным и ручным тормозами. Пневматический тормоз действует на четыре оси, ручной — на две (передняя тележка). Воздух вырабатывают два поршневых компрессора: первый приводится от шкива вентилятора, второй — от шкива коленчатого вала клиновыми ремнями. Главный воздушный резервуар — 170 л.
| Прибор | Данные по РЭ |
|---|---|
| Клапан холостого хода компрессоров, № 545 | сбрасывает нагнетание при давлении в резервуаре 0,8 МПа |
| Кран машиниста, № 394М-01 | 7 положений; пределы 0,45–0,62 МПа; уравнит. резервуар 20 л |
| Кран вспомогательного тормоза, № 254-1 | 6 положений; питательная магистраль 0,7–0,9 МПа |
| Воздухораспределитель, № 292М | режимы К, Д, УВ; зарядное давление 0,45–0,52 МПа |
| Клапан максимального давления 3МД | поддерживает 0,37–0,39 МПа для кранов вспомогательного тормоза |
| Пневмораспределитель, № 181 | 0,2–0,8 МПа, 24 В, 12 Вт, Dy10 |
| Вентиль электропневматический ВВ-32 | 0,5 МПа, 24 В, 22 Вт, до 1000 включений в час |
Песочная система: четыре бункера, встроенных в раму, восемь форсунок; управление электропневматическое (кнопка «Песочница»). Расход через одну форсунку — 0,4–0,5 кг/мин. Полная заправка — около 420 кг.
Электрооборудование и безопасность движения
Электрическая схема однопроводная, 24 В постоянного тока. Источники: две аккумуляторные батареи 6СТ-190АПЖ (последовательно, 190 А·ч, 24 В суммарно) и генератор Г3000Б (28 В, ременный привод). При частоте вращения до 700 мин⁻¹ — питание от батарей, выше — от генератора.
Тепловоз оборудован устройством безопасности КЛУБ-УП-113 и радиостанцией РВС-1-01. КЛУБ-УП принимает сигналы АЛСН, определяет скорость и координату, формирует допустимую скорость и снимает напряжение с ЭПК при её превышении; контролирует бдительность машиниста, регистрирует параметры движения. При выключенной системе движение невозможно. Питание 24 В (допускается 20–32 В).
Противопожарная защита машинного отделения — автоматическое аэрозольное тушение с тепловыми пускателями (93 °C и 141 °C) и ручным дистанционным пуском. В кабинах — огнетушители и дымовые извещатели.
Диагностика двигателя (блинк-коды ЭСУ-1А)
| Код | Неисправность |
|---|---|
| 11 | Ручка управления |
| 12 | Датчик атмосферного давления (ограничение Nmax = 85 %) |
| 15 | Основной датчик частоты вращения (коленчатый вал) |
| 18 | Вспомогательный датчик частоты (кулачковый вал) |
| 19 | Главное реле |
| 21 | ТНВД |
| 27 | Датчик положения рейки ТНВД |
| 29 | Электронный блок управления (аппаратная неисправность) |
| 31 | Датчик температуры наддувочного воздуха |
| 34 | Датчик давления наддува (ограничение Nmax = 85 %) |
| 36, 37 | Датчик температуры охлаждающей жидкости (Nmax = 80 %, nmax = 1500 мин⁻¹) |
| 38, 39 | Датчик температуры топлива |
| 42 | Превышение частоты вращения |
| 43 | Сигнал скорости |
| 54 | Превышение бортового напряжения |
Диагностика ГМП DIWA.3E: лёгкая неисправность — мигание активной клавиши на пульте 10 секунд; серьёзная — мигают аварийная лампа и клавиша, передача переходит в нейтраль. Коды считываются через диагностический разъём. Для подробной диагностики двигателя используется прибор АСКАН-3.
Техническое обслуживание и ремонт
| Вид ТО / ремонта | Периодичность | Основные работы |
|---|---|---|
| ТО-1 | ежедневно, при смене бригад | Контроль масла, тормозов, натяжение ремней, уровень электролита |
| ТО-2 | 500–600 ч | Смена масла в редукторах и двигателе, проверка электролита, песочных труб, шприцевание карданов |
| ТО-3 | 1100–1200 ч | Замена щёток генератора и стартера (при остатке <17 мм), снятие и заряд батарей, проверка манометров |
| ТР-1 | 3000–3600 ч | Промывка и опрессовка радиатора (0,3 МПа), замена смазки в буксах, проверка изоляции (≥0,5 МОм) |
| ТР-2 | 7000 ч | Ревизия электрооборудования, проверка ёмкости батарей (≥75 %), замена резиновых деталей тормоза |
| КР | 30 000 ч | Капитальный ремонт |
Масло двигателя: первые две замены через 100–200 ч, третья через 500–600 ч, далее через каждые 900–1000 ч. Масло ГМП: через 60 тыс. км (минеральное) или 120 тыс. км (синтетическое). Таблица смазочных материалов:
| Узел | Смазочный материал | Периодичность |
|---|---|---|
| Реверс-редуктор | Масло И-20А (ГОСТ 20799) | Проверка ежесменно; смена через 100, 500, 3000 и 20 000 ч |
| Промежуточный редуктор | ТАп-15В (ГОСТ 23652) | Проверка ежесменно; смена через 100, 500, 3000 и 7000 ч |
| Осевые редукторы (4 точки) | ТАп-15В | Смена через 100, 500, 3000 и 7000 ч |
| Буксы (8 точек) | «Буксол» | Добавлять через 100 ч; полная замена через 3000 ч |
| Направляющие букс (16 точек) | «Буксол» | Ежесменно |
| Карданные валы — шлицы (6) и крестовины (12) | «Буксол» | Через 500 ч |
| Опоры рамы (8 точек) | ТАп-15В | Ежесменно |
Эксплуатация на детских железных дорогах
Первые пять тепловозов (ТУ10-001…005) построены в 2010 году и поступили в Санкт-Петербург, Новомосковск, Нижний Новгород, Волгоград и Южно-Сахалинск. В 2011 году тепловозы получили дороги Новосибирска, Кургана, Пензы, Владикавказа и Уфы. В 2012–2015 годах — Тюмень, Чита, Екатеринбург, Белогорск, Челябинск, Иркутск, Хабаровск, Ростов, Лиски, Оренбург, Казань, Кемерово, Ярославль. К июню 2015 года построено 30 тепловозов (ТУ10-001…030).
По данным на 2024 год построено 34 тепловоза ТУ10. Тридцать четвёртый, выпущенный в 2024 году, предназначен для Семейской детской железной дороги в Казахстане. В 2022 году производство осложнилось из-за ограничений на поставки немецкой гидромеханической передачи Voith.
Сравнение тепловозов ТУ2, ТУ7 и ТУ10
| Параметр | ТУ2 | ТУ7 | ТУ10 |
|---|---|---|---|
| Годы выпуска | 1956–1959 | с 1972 | с 2010 |
| Колея | 750 мм | 750–1067 мм | 750–1435 мм |
| Осевая формула | 2О-2О | 2-2 | 2-2 |
| Мощность дизеля | 300 л.с. (1Д12) | 400 л.с. (1Д12-400) | 230 л.с. (ЯМЗ-6563.10) |
| Передача | Электрическая постоянного тока | Гидравлическая УГП 400/201 | Гидромеханическая Д 864.3Е |
| Служебная масса | 32 т | 24 / 20 т | 20 т |
| Нагрузка от оси на рельс | 8 тс | 6 / 5 тс | 5 тс |
| Конструкционная скорость | 50 км/ч | 50 км/ч | 50 км/ч |
| Минимальный радиус кривых | 50 м | 40 м | 40 м |
| Длина по сцепным устройствам | 10 740 мм | 9 400 мм | 11 040 мм |
| Диаметр колеса | 900 мм | 600 мм | 600+10 мм |
| Посты управления | Два | Два пульта по диагонали | Две кабины |
