ЭД4М — самый массовый электропоезд постоянного тока на сети российских железных дорог, выпускавшийся Демиховским машиностроительным заводом (ОАО «ДМЗ») с 1997 по 2016 год. Электропоезд предназначен для пассажирских перевозок в пригородном сообщении на участках с шириной колеи 1520 мм и номинальным напряжением в контактной сети 3000 В постоянного тока. Буква «М» в обозначении означает «модернизированный»: по сравнению с базовым ЭД4 электропоезд получил современное на тот момент электрооборудование, системы безопасности и улучшенный салон. За два десятилетия выпуска построено 452 состава ЭД4М — из 501 электропоезда серии ЭД4 во всех модификациях, — и ЭД4М остаётся самым массовым электропоездом постоянного тока в стране.
История создания и производство
В середине 1990-х годов Демиховский машиностроительный завод, до этого комплектовавший электропоезда ЭД2Т электрооборудованием Рижского электромашиностроительного завода (РЭЗ, Латвия), перешёл на отечественные комплектующие. Первый электропоезд с российским электрооборудованием получил обозначение ЭД4 — тяговые двигатели новосибирского производства и аппаратура Новочеркасского электровозостроительного завода (НЭВЗ). Уже в 1997 году появилась модернизированная версия ЭД4М с новой кабиной машиниста и доработанным салоном, которая быстро стала основной серийной моделью завода.
Отечественное электрооборудование первых лет выпуска вызывало нарекания на надёжность — из-за них три электропоезда (получившие обозначение ЭД4М1, заводской индекс ЭД2М, №№ 0008, 0009 и 0011) уже на раннем этапе построили с комплектом электрооборудования АО «РЭЗ» вместо новочеркасского. В дальнейшем оборудование АО «РЭЗ» стало для серии стандартным — именно оно указано как основное в действующем руководстве по эксплуатации завода.
Ещё до завершения серийного выпуска, в 2011–2014 годах, завод построил четыре опытных электропоезда 500-й серии (№№ 0500–0503) — они не продолжают нумерацию основной серии хронологически, а были отдельным полигоном для отработки новых решений: гладкого (негофрированного) кузова, герметичных дверей, беззазорных сцепных устройств и энергосберегающего тягового электрооборудования. Первая секция ЭД4М-0500 показана на выставке «Экспо-1520» в сентябре 2011 года, испытания завершены в 2013 году, в эксплуатации электропоезд — с мая 2014 года; составы №№ 0501–0503 построены с октября 2014 года. Многие из опробованных на них решений позже применены в электропоезде ЭП2Д.
Последний электропоезд основной серии — ЭД4М-0496 — построен в мае 2016 года, то есть уже после опытных составов 500-й серии, несмотря на меньший заводской номер. Причина завершения выпуска — новые требования технического регламента Таможенного союза: с августа 2016 года все пассажирские моторвагонные поезда должны оснащаться крэш-системой безопасности (дополнительными стальными элементами каркаса кузова, поглощающими энергию удара при столкновении), которой в конструкции ЭД4М не было. На смену ЭД4М завод перешёл к производству электропоезда ЭП2Д.
Назначение и общее описание
Электропоезд ЭД4М модели 62-301 предназначен для обеспечения пассажирских перевозок в пригородном сообщении на электрифицированных участках железных дорог с шириной колеи 1520 мм при номинальном напряжении в контактной сети 3000 В постоянного тока. Системы отопления и вентиляции вагонов обеспечивают эксплуатацию электропоезда при температуре окружающего воздуха от −50 до +40 °C, что позволяет использовать состав практически во всех климатических зонах России. Вагоны имеют комбинированный выход, допускающий эксплуатацию как на высоких, так и на низких платформах.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Завод-изготовитель | Демиховский машиностроительный завод (ДМЗ) |
| Ширина колеи | 1520 мм |
| Номинальное напряжение контактной сети | 3000 В постоянного тока |
| Конструкционная скорость | 130 км/ч |
| Максимальная эксплуатационная скорость | 120 км/ч |
| Среднее ускорение (до 60 км/ч), не менее | 0,62 м/с² |
| Среднее замедление при электрическом торможении со скорости 80 км/ч | 0,65 м/с² |
| Тормозной путь со 120 км/ч при полном электропневматическом торможении, не более | 1000 м |
| Тормозной путь со 120 км/ч при экстренном пневматическом торможении, не более | 1050 м |
| Общая часовая мощность тяговых электродвигателей | 4700 кВт |
| Часовая мощность тягового электродвигателя моторного вагона (1ДТ.003.8У1) | 240 × 4 кВт (960 кВт на вагон) |
| База вагона | 15 000 (+5/−10) мм |
| База тележки моторного вагона | 2600 мм |
| База тележки прицепного и головного вагонов | 2400 мм |
| Диаметр колёс моторного вагона | 1050 (+10) мм |
| Диаметр колёс прицепного и головного вагонов | 957 (±7) мм |
| Длина электропоезда основной составности по осям автосцепок | 220 670 (±500) мм |
| Длина головного вагона (с лобовой частью) | 21 550 (±20) мм |
| Длина моторного и прицепного вагонов | 21 500 (±20) мм |
| Ширина кузова (по гофрам) | 3522 (−10) мм |
| Масса тары: головной / моторный / прицепной вагон | 49,1 / 61,8 / 44,9–45,7 т (±3%) |
Состав и формирование электропоезда
Электропоезд ЭД4М формируется из двух головных вагонов (Г), располагаемых по концам состава, и промежуточных прицепных (П) и моторных (М) вагонов между ними. Управление всеми секциями осуществляется по системе многих единиц из передней кабины машиниста в головном вагоне — независимо от общей длины состава. Каждый моторный вагон получает электрический привод от четырёх тяговых электродвигателей. Головные вагоны оснащены розетками для межвагонных соединений, позволяющими соединять два состава в один — но не более десяти вагонов суммарно. Электропоезд формируется по нескольким типовым схемам составности в зависимости от пассажиропотока конкретного маршрута:
| Составность | Формула |
|---|---|
| 4 вагона | (Г+М)+(М+Г) |
| 6 вагонов | (Г+М)+(П+М)+(М+Г) |
| 8 вагонов | (Г+М)+(П+М)+(М+П)+(М+Г) |
| 9 вагонов | (Г+М)+(М+П)+(М+П+П)+(М+Г) |
| 10 вагонов (основная) | (Г+М)+(П+М)+(М+П)+(М+П)+(М+Г) |
| 11 вагонов | (Г+М)+(П+М)+(М+П)+(М+П+П)+(М+Г) |
Конструкция и устройство
Кузов
Кузов вагона ЭД4М — стальная сварная цельнонесущая конструкция типа замкнутой оболочки с оконными и дверными проёмами в боковых стенах. Рама кузова — основной несущий элемент, воспринимающий и передающий на остальные части кузова продольные усилия тяги и торможения, вертикальные нагрузки от массы вагона, динамические нагрузки и усилия при аварийном соударении. Боковые стены состоят из верхнего обвязочного угольника, вертикальных межоконных Z-образных стоек, подоконного профиля и гофрированной обшивки толщиной 2,5 мм — продольные гофры играют роль элементов жёсткости. Крыша — цельнометаллическая, из гнутых дуг Z-образного сечения, обшитых гофрированными листами толщиной 2 мм.
Тележки
Тележки моторного вагона — двухосные, с двойным рессорным подвешиванием: буксовым с фрикционными гасителями колебаний и центральным люлечным с гидравлическими демпферами марки SACHS. Рама моторной тележки поводкового типа, Н-образной формы в плане, сварена из штампованных профилей швеллерообразного сечения. Привод колёсной пары — через упругую муфту и одноступенчатый тяговый редуктор с прямозубыми цилиндрическими колёсами (модуль 10 мм, передаточное отношение 3,41). Колёсные пары моторных вагонов формируются по ГОСТ 11018-2011 и инструкции ЦТ/329.
Тележки головных и прицепных (немоторных) вагонов — тоже двухосные, с аналогичным двойным рессорным подвешиванием (буксовым с фрикционными гасителями и центральным люлечным с гидравлическими гасителями раздельного гашения вертикальных и горизонтальных колебаний), рама Н-образной формы сварена из швеллеров. Тележки оснащены колодочным тормозом двустороннего нажатия с групповым приводом от двух тормозных цилиндров. Колёсные пары прицепных и головных вагонов изготавливаются по ТУ 3183-041-00210884-2003 — в том числе в исполнении с коническими роликовыми подшипниками типа «Картуш» фирмы «Тимкен».
Автосцепное устройство
Вагоны ЭД4М оборудованы автосцепкой СА-3 (советская автосцепка, третий вариант) нежёсткого типа — она соединяет вагоны между собой, удерживает их на определённом расстоянии, передаёт растягивающие и сжимающие усилия и смягчает их действие. При соударении автосцепок происходит их автоматическое сцепление и запирание замков механизма, что исключает саморасцеп при движении. Для маневровой работы предусмотрен расцепной привод, позволяющий расцеплять автосцепки без захода человека между вагонами. Часть электропоездов оснащается более современным беззазорным сцепным устройством БСУ-ТМ, в том числе с механизмом сцепления БЗМ (замки быстрого расцепления) — оно обеспечивает более плотное и надёжное соединение вагонов и позволяет выполнить межвагонный переход ровным, без традиционного горба.
Тяговый электродвигатель
Тяговый двигатель постоянного тока 1ДТ.003.8У1 (электрооборудование АО «РЭЗ») предназначен для привода колёсных пар моторных вагонов и работает от контактной сети постоянного тока с номинальным напряжением на токоприёмнике 3000 В. Привод колёсных пар осуществляется через упругую резинокордную муфту и редуктор. Часовая мощность двигателя — 240 кВт при напряжении 750 В и часовом токе 350 А (1240 об/мин), степень возбуждения — 20%, марка щёток — ЭГ-61А или ЭГ2А. Скорость в режиме тяги регулируется контроллером машиниста под контролем блока регулятора ускорения (БРУ) — изменением напряжения питания тяговых электродвигателей и величины тока возбуждения.
Электрооборудование
На электропоезде установлен унифицированный пульт управления машиниста (УПУ 3-го этапа) с интегрированными системами видеонаблюдения (СВН), учёта электропотребления поезда (СУЭПП), информационного транспорта (СИТ) и подсистемой пожарно-охранной сигнализации (ППОС). Электропоезд оснащён беззазорным сцепным устройством БСУ-ТМ и системой наружного видеонаблюдения за токоприёмником. Токоприёмники — модель 302.70.90.000 с полозом «Селена Электротранспорт». Электромашинный вспомогательный преобразователь 1ПВ.7 обеспечивает питание цепей переменного трёхфазного тока 3×220 В, 50 Гц.
Тормозное и пневматическое оборудование
Под кузовом головного вагона размещены основные элементы пневматической системы: два главных и один питательный воздушные резервуары ёмкостью по 170 л, запасной резервуар на 55 л, уравнительный на 20 л и дополнительный на 16 л, а также электровоздухораспределитель, воздухораспределитель и тормозные цилиндры на тележках. Компрессорный агрегат — винтовой ВКУ-0,6-ЭП или АКВ-0,65/8. Скорость в тормозном режиме регулируется контроллером машиниста: под контролем системы автоматического управления торможением (САУТ) выполняется реостатное и рекуперативное торможение с независимым возбуждением тяговых электродвигателей (при установке системы), либо блока регулятора ускорения (БРУ) — реостатное торможение с самовозбуждением с переходом на электропневматическое торможение до полной остановки. Осмотр тормозного оборудования выполняется по «Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог» (ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277); тормозные колодки толщиной 12 мм и менее, а также с трещинами в средней части, подлежат замене.
Кабина машиниста
Лобовые окна кабины машиниста выполнены из многослойного стекла в металлических рамах с электрическим обогревом — это предотвращает запотевание и образование инея при работе в диапазоне температур от −50 до +40 °C. Лобовые стеклопакеты выдерживают без сквозного пробоя удар твёрдого предмета, летящего со скоростью 260 км/ч. Боковые окна кабины состоят из неподвижной части (тоже с электрообогревом) и открывающейся подвижной части. Для машиниста и помощника машиниста установлены мягкие кресла УКМ-7500-031 и откидное сиденье.
Управление электропоездом осуществляется с унифицированного пульта управления машиниста (УПУ) — многофункционального рабочего места, в которое интегрированы блок бесконтактного контроллера машиниста (БКМ), блок резервного управления (БРУ) на случай отказа БКМ, монитор блока мониторинга и контроля (МИК) для отображения состояния систем и механизмов поезда, а также элементы систем безопасности, связи и сигнализации. При работе с блоком резервного управления действует ограничение: управление в резервном режиме допускается только для вывода поезда с перегона до основного депо — переход на БРУ фиксируется как неисправность технических средств.
Системы безопасности
Электропоезд ЭД4М оборудован тремя основными системами безопасности: КЛУБ-У (комплексное локомотивное устройство безопасности движения), ТСКБМ (телемеханическая система контроля бодрствования машиниста) и УАПВ-«Экспресс» (система пожарной безопасности).
КЛУБ-У
Система КЛУБ-У обеспечивает безопасность движения и предотвращает аварийные ситуации путём принудительного торможения и остановки поезда — применяется на участках, оборудованных путевыми устройствами АЛСН, АЛС-ЕН, САУТ и системой координатного регулирования движения на базе цифрового радиоканала. В состав системы входит целый комплекс блоков: БЭЛ-У (унифицированный локомотивный блок электроники) принимает и обрабатывает сигналы от датчиков и антенны спутниковой навигации; БИЛ-УТ (блок индикации и ввода) отображает машинисту оперативную информацию и служит для ввода характеристик поезда; БР-У записывает параметры поездной обстановки на съёмную кассету регистрации; электропневматический клапан ЭПК-150И1 связывает локомотивную сигнализацию с тормозной системой и производит экстренное торможение при превышении контролируемой скорости или потере машинистом способности управлять поездом.
ТСКБМ
Система ТСКБМ контролирует уровень бодрствования машиниста по сигналу кожно-гальванической реакции (КГР), снимаемому телеметрическим датчиком ТСКБМ-Н на запястье машиниста — у засыпающего человека увеличивается интервал между импульсами КГР, что система распознаёт как снижение бодрствования. Диапазон измерения периода повторения импульсов КГР — от 10 до 62 секунд, пороговое значение — 62 секунды. При снижении уровня бодрствования ниже порогового машинисту даётся возможность подтвердить бодрствование нажатием рукоятки бдительности по сигналу ЭПК; если этого не происходит, срабатывает экстренное торможение через систему КЛУБ-У. Дальность радиоканала между датчиком и приёмником — не менее 2 метров, система работает круглосуточно.
УАПВ-«Экспресс»
Установка аэрозольного пожаротушения УАПВ-«Экспресс» защищает пассажирские салоны, кабину машиниста, тамбуры, надпотолочное пространство и шкафы с электрооборудованием. Обнаружение возгорания обеспечивают дымовые извещатели ПИД (тип ИП-212-3) и извещатели пламени ПИП (тип ИП-329-5), установленные в салонах, тамбурах и кабине машиниста. Система состоит из подсистем защиты шкафов с оборудованием и чердаков тамбуров (ПЗЭ) и защиты салонов и пассажирских тамбуров (ПЗС); при срабатывании генераторы огнетушащего аэрозоля АГС-11 создают в защищаемом объёме необходимую огнетушащую концентрацию.
Салон и пассажирские сервисы
Вагоны ЭД4М делятся на два класса обслуживания. Количество мест для сидения: головной вагон 1-го класса — 42, 2-го класса — 53; моторный вагон 1-го класса — 62, 2-го класса — 77 (либо 72 места в моторном вагоне с багажным отсеком); прицепной вагон 1-го класса — 56, 2-го класса — 70. Салоны оборудованы регулируемыми кресельными блоками SEU-TYP, в вагонах 1-го класса — с розетками 220 В по две на каждый кресельный блок. Головные вагоны 1-го и 2-го классов имеют купе проводника. В головных и прицепных вагонах установлены туалетные комплексы вакуумного типа производства «Интернова». Вагоны 1-го класса оборудованы гардеробами для верхней одежды. Для прохода между вагонами используется герметичный переход немецкой фирмы «Hübner» с поручнями. Наружные двери — прислонно-сдвижного типа с электропневмоприводом и раздельным (адресным) управлением; предусмотрен выход как на высокие, так и на низкие платформы. Освещение салонов — люминесцентное («Световая линия» производства НПО «Вояж»), микроклимат обеспечивают кондиционеры производства ООО «Транскон» (устанавливаются не на всех составах).
Модификации: ЭД4, ЭД4М, ЭД4МК и другие варианты
Серия ЭД4 включает несколько модификаций, выпускавшихся параллельно на протяжении 20 лет:
- ЭД4 — базовая версия с отечественным электрооборудованием (двигатели новосибирского производства, аппаратура НЭВЗ), предшественник ЭД4М, кабина и салон практически идентичны предшественнику ЭД2Т.
- ЭД4М (452 состава) — основная массовая модификация с модернизированной кабиной машиниста, доработанным салоном, комплектом электрооборудования АО «РЭЗ» — именно она описана в этой статье.
- ЭД4М1 (3 состава, заводской индекс ЭД2М, №№ 0008, 0009, 0011) — ранние составы с электрооборудованием АО «РЭЗ» вместо новочеркасского, построены из-за нареканий на надёжность отечественных комплектующих.
- ЭД4МК — версия повышенной комфортности с улучшенным салоном и отделкой для местного сообщения, без конструктивных отличий от ЭД4М.
- ЭД4МКу (2 состава, №№ 0151, 0153) — версия повышенной комфортности, отличается формой кабины машиниста.
- ЭД4МКМ — развитие ЭД4МК с гладким негофрированным кузовом повышенной коррозионной защиты, новой обтекаемой лобовой частью и беззазорным сцепным устройством БСУ-ТМ; на его базе выпущено 7 составов варианта ЭД4МКМ-АЭРО для перевозки пассажиров между городом и аэропортом — с изменённой планировкой салонов.
- ЭД4Э — энергосберегающий вариант с тяговыми двигателями ТЭД 4-У1 на номинальное напряжение 1500 В с компенсационными обмотками и расширенным диапазоном рекуперативного торможения; по данным завода-изготовителя, снижает расход электроэнергии на 20% по сравнению с ЭД4М.
- ЭД4М 500-й серии (4 состава, №№ 0500–0503, 2011–2014 годы) — не отдельная модификация, а опытные электропоезда с гладким кузовом, герметичными дверями, беззазорными сцепками и энергосберегающим тяговым электрооборудованием, построенные раньше последнего электропоезда основной серии (№ 0496) — на них отрабатывались решения, использованные позже в ЭП2Д.
ЭД4МК. Фото: Artem Svetlov (CC BY-SA 4.0)
ЭД4МКМ-АЭРО (аэроэкспресс). Фото: Neu-Zwei (CC BY-SA 4.0)
ЭД4Э (энергосберегающий). Фото: Якушев А.Я. (CC BY 4.0)
ЭД4М 500-й серии. Фото: Kirill Borisenko (CC BY-SA 4.0)
Отличие от ЭП2Д и ЭП3Д
ЭП2Д — прямой преемник ЭД4М на конвейере ДМЗ с 2016 года. Это не модификация, а следующее поколение: главное отличие — конструкция кузова, отвечающая требованиям крэш-безопасности пассажиров (обязательны для всех моторвагонных поездов, выпущенных после августа 2016 года), которых не было у ЭД4М. ЭП2Д также получил обновлённые системы климат-контроля, видеонаблюдения и информирования пассажиров. Часть этих решений — гладкий кузов, герметичные двери, беззазорные сцепки — заранее опробована на опытных электропоездах ЭД4М 500-й серии, построенных ещё в 2011–2014 годах. На той же заводской платформе ДМЗ выпускает и электропоезд ЭП3Д — но это не развитие линейки ЭД4М/ЭП2Д, а отдельная модель переменного тока (25 кВ) для электрифицированных участков другого рода тока.
Эксплуатация
ЭД4М эксплуатируется на пригородных линиях постоянного тока практически во всех регионах России — от Московского железнодорожного узла до удалённых полигонов с суровым климатом, чему способствует расширенный температурный диапазон работы систем отопления и вентиляции. Благодаря гибкой составности (от 4 до 11 вагонов) электропоезд применяется как на маршрутах с высоким пассажиропотоком, так и на менее загруженных линиях. Несмотря на прекращение производства в 2016 году и постепенную замену электропоездами ЭП2Д, значительная часть парка ЭД4М продолжает работать на пригородных маршрутах.
