ЭП2К — односекционный шестиосный пассажирский электровоз постоянного тока часовой мощностью 4800 кВт, выпускаемый Коломенским заводом с середины 2000-х годов. Электровоз стал функциональным аналогом электровоза ЭП1 Новочеркасского электровозостроительного завода (НЭВЗ) для линий постоянного тока: оба созданы примерно в одно время для замены устаревающих пассажирских электровозов чехословацкого производства, но ЭП1 работает на переменном токе 25 кВ, а ЭП2К — на постоянном токе 3000 В. Разные заводы-изготовители и разный род тока — при внешнем сходстве конструктивной идеи (односекционный шестиосный локомотив с кабинами по обоим торцам) это две независимые, хотя и близкие по назначению, линейки.
История создания
К середине 2000-х годов пассажирское движение на участках постоянного тока обеспечивали преимущественно возрастные электровозы чехословацкого производства — ЧС2 и ЧС7, поставки и обслуживание которых после распада социалистического блока становились всё сложнее. Коломенский завод — традиционный производитель пассажирских локомотивов, выпускающий также тепловозы ТЭП70 и ТЭП70БС — разработал ЭП2К как современную отечественную замену. Опытный электровоз построен в конце 2005 года, серийное производство началось в 2010 году. К июлю 2019 года завод передал заказчику — локомотивному депо Ожерелье-сортировочное Московской железной дороги — 400-й электровоз серии, выпуск продолжается. Электровоз рассчитан на эксплуатацию в климатических районах I2, II4–II10 по ГОСТ 16350-80, то есть на большей части сети железных дорог Российской Федерации.
Назначение
ЭП2К предназначен для вождения пассажирских поездов на железных дорогах Российской Федерации колеи 1520 мм на участках постоянного тока при номинальном напряжении на токоприёмнике 3 кВ. Руководство по эксплуатации электровоза состоит из трёх частей: техническое описание, инструкция по эксплуатации и инструкция по техническому обслуживанию и текущим ремонтам — обязательные документы для локомотивных и ремонтных бригад.
Технические характеристики
Основные параметры электровоза ЭП2К по техническому описанию завода-изготовителя (ЭП2К.00.РЭ):
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Завод-изготовитель | Коломенский завод |
| Номинальное напряжение на токоприёмнике | 3 кВ постоянного тока |
| Осевая формула | 3о–3о |
| Служебная масса, не более | 135 т ± 3% |
| Нагрузка от колёсной пары на рельсы, не более | 221 кН (22,5 тс) ± 3% |
| Номинальный диаметр колеса по кругу катания | 1250 мм |
| Конструкционная (максимальная эксплуатационная) скорость | 160 км/ч |
| Мощность продолжительного режима на валах ТЭД, не менее | 4320 кВт |
| Мощность часового режима на валах ТЭД, не менее | 4800 кВт |
| Сила тяги продолжительного режима, не менее | 167,4 кН (17,06 тс) |
| Сила тяги часового режима, не менее | 192,8 кН (19,7 тс) |
| Максимальная сила тяги при трогании, не менее | 302 кН (30,8 тс) |
| Сила тяги при максимальной скорости, не менее | 91,4 кН (9,3 тс) |
| Скорость продолжительного / часового режима, не менее | 91 / 87,8 км/ч |
| КПД в продолжительном режиме, не менее | 0,88 |
| Мощность электрического реостатного тормоза, не менее | 4000 кВт |
| Мощность системы централизованного энергоснабжения поезда, не менее | 1200 кВт при 3000 В |
| Ток часового режима на один токоприёмник, не более | 2200 А |
| Минимальный радиус проходимых кривых (при скорости до 10 км/ч) | 125 м |
| Подвеска тяговых двигателей | опорно-рамная 3-го класса |
| Способ регулирования напряжения на ТЭД | ступенчатый |
| Габарит по ГОСТ 9238-83 | 1-Т (с использованием пределов габарита 1-Та) |
Конструкция и устройство
Односекционный электровоз имеет современную кабину машиниста с эргономичным пультом управления, микропроцессорную систему управления и диагностики МПСУ, преобразователи собственных нужд 3000/380 В, экономичную систему вентиляции с малообслуживаемыми фильтрами и плавным регулированием частоты вращения вентиляторов, блочное пневматическое оборудование, тележку с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей и редукторов, гребнесмазыватель, системы безопасности КЛУБ-У, ТСКБМ и САУТ, автоматическую систему обнаружения и тушения пожара.
Оборудование установлено в кузове вагонного типа с безраскосным каркасом и стальной приварной обшивкой. Кузов имеет две кабины машиниста, передний и задний тамбуры и машинное помещение с одним рабочим проходом шириной 500 мм. По центру машинного помещения расположена высоковольтная камера с блоками силовых аппаратов, двери которой блокируются при наличии напряжения на токоприёмнике. Симметрично продольной оси расположены два осевых вентилятора системы охлаждения и вентиляции — воздух очищается мультициклонными фильтрами (степень очистки 75%), вентиляторы производительностью 5 м³/с подают воздух к тяговым двигателям, преобразователям ПСН и в кузов. В крышевом блоке над высоковольтной камерой установлены 4 блока пуско-тормозных резисторов с собственными мотор-вентиляторами охлаждения (13 м³/с). На крыше размещены два токоприёмника, разъединитель, дроссель помехоподавления и блок конденсаторов. Под кузовом между тележками расположены главные резервуары общим объёмом 1000 л, ящики аккумуляторных батарей и блок индуктивных шунтов. Кузов опирается на две трёхосные тележки через винтовые пружины; связь кузова с тележками для передачи сил тяги и торможения — через механизм параллелограммного типа.
Кузов
Длина кузова по осям автосцепок — 21 800 мм, ширина по поручням входных дверей — 3288 мм, высота оси автосцепки от головки рельса при новых бандажах — 1040–1080 мм. Металлоконструкция кузова — сварная, несущая, из рамы и каркасов стен и кабин, обшитых гладким стальным листопрокатом из низколегированной стали повышенной коррозионной стойкости марки 10ХСНД; рассчитана на нагрузки через автосцепки до 200 тс. Лобовая часть кузова обеспечивает безопасность локомотивной бригады при столкновении с препятствием на скорости до 20 км/ч. Кузов рассчитан на подъём вместе со всем оборудованием домкратами или, в аварийном случае, краном за автосцепку. Крыша состоит из отдельных секций, часть которых — над пуско-тормозными резисторами, разъединителями и токоприёмниками — съёмные для удобства монтажа. На боковых стенах установлены 4 песочных бункера общим объёмом 744 дм³. Боковые двери (ФКГП 297.10.00.000 и 297.20.00.000) и кабинные двери (ФКГП 297.50.00.000) рассчитаны на эксплуатацию при температуре от −50 до +60 °C.
Тележки
Электровоз имеет две трёхосные тележки с индивидуальным приводом каждой колёсной пары и опорно-рамным подвешиванием тягового электродвигателя и редуктора. Длина тележки — 6865 мм, ширина — 3177 мм, база — 4600 мм. Рессорное подвешивание — двухступенчатое, с гидравлическими гасителями колебаний в обеих ступенях (статический прогиб 1-й ступени — 97 мм, 2-й — 118 мм); количество гасителей колебаний: 4 вертикальных, 2 горизонтальных и 6 буксовых. Привод колёсной пары — через полый карданный вал с двумя эластичными поводковыми муфтами и одноступенчатый цилиндрический прямозубый редуктор (модуль 10, передаточное отношение 2,447, число зубьев ведущей/ведомой шестерни — 38/93). На каждое колесо установлен индивидуальный тормозной цилиндр со встроенным регулятором выхода штока диаметром 254 мм (10″) — всего 6 на тележку. Минимальный радиус вписывания в кривую — 125 м.
Колёсные пары электровоза ЭП2К
Осевая формула электровоза — 3о–3о (две трёхосные тележки с индивидуальным приводом каждой оси). Колёсная пара состоит из оси, катаных колёсных центров с бандажами и полого вала, на который установлена отдельная опора подшипников ведомого зубчатого колеса (роликовые подшипники 20-2232872МК) — такая конструкция позволяет проводить ревизию подшипников без расформирования колёсной пары. Номинальный диаметр колеса по кругу катания — 1250 мм, толщина нового бандажа — 90 мм, расстояние между внутренними гранями бандажей — 1440 мм, масса колёсной пары — 2973 кг. Нагрузка от колёсной пары на рельсы — 220,5 кН (22,5 тс).
Колёсно-моторный блок передаёт нагрузку от тягового электродвигателя на раму тележки через сферический шарнир (подшипник ЩСЛ-70), что обеспечивает опорно-рамное подвешивание ТЭД; от падения двигателя с редуктором при аварийных ситуациях предусмотрены предохранительные подвески. Буксы — поводковые, с подшипниками качения: на крайних осях тележки установлены два цилиндрических роликовых подшипника 30-32532Л1 (воспринимают вертикальную нагрузку) и один шариковый 80.232Л1 (воспринимает осевые силы); букса средней оси шарикового подшипника не имеет, а её роликовые подшипники 30152532Л1 обеспечивают свободный поперечный разбег колёсной пары ±14 мм — это компенсирует прохождение кривых малого радиуса при жёсткой трёхосной базе тележки. На крышках букс крайних осей установлены токосъёмники, на крышках средних осей — датчики скорости ДПС-У-09.
Токоприёмник и электрическая схема
На электровозе установлены два токоприёмника — SBS 2Т-RZD (модель 8WL0 188–6YH47-2, немецкого производства) и ТАсС-16-02, оба на номинальное напряжение 3000 В и номинальный ток 2700 А, рассчитаны на максимальную скорость электровоза 160 км/ч. Высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза — не более 5100 мм в опущенном положении и 5500–7000 мм в рабочем; ток часового режима на один токоприёмник — не более 2200 А.
Быстродействующий выключатель постоянного тока UR26-64 TDP защищает силовую цепь от токов короткого замыкания: напряжение цепей управления — 110 В, максимальный рабочий ток — 2600 А, ток срабатывания — 3200 А. Электрическая схема силовых цепей обеспечивает работу тяговых электродвигателей в режиме тяги и электрического (реостатного) торможения мощностью до 4000 кВт, включая аварийные режимы. Регулирование напряжения на тяговых двигателях — ступенчатое, ослабление возбуждения выполняют резисторы РОВ-139 и РОВ-140.
Тяговый электродвигатель
Тяговый электродвигатель ЭД153У1 — коллекторный, с последовательным возбуждением, опорно-рамной подвеской 3-го класса, защищённого исполнения. Часовой режим: мощность на валу 800 кВт, номинальное напряжение 1500 В (при питании пары двигателей от сети 3000 В), ток якоря 565 А, частота вращения 15,75 с⁻¹ (945 об/мин), момент на валу не менее 8086 Н·м, КПД 94,2%. Продолжительный режим: 720 кВт, ток якоря 510 А, 16,33 с⁻¹ (980 об/мин), момент не менее 7017 Н·м, КПД 94,5%. Максимальный пусковой ток — 790 А, максимальный вращающий момент — 12 660 Н·м, наибольшая частота вращения при конструкционной скорости 160 км/ч (среднеизношенные бандажи) — 28,67 с⁻¹ (1720 об/мин), минимальная степень возбуждения — 40%. Масса двигателя — 3850 кг, расчётный срок службы подшипников — не менее 60 000 часов пробега электровоза (3 000 000 км).
Электронная аппаратура
Микропроцессорная система управления и диагностики МПСУ-007-02 с подсистемой автоведения работает совместно с пневматической системой торможения и краном машиниста № 395, реализует режимы «Автоведение», «Советчик», «Авторегулирование» и «Ручное управление» в тяге и торможении, автоматически поддерживает заданную скорость при реостатном торможении на спусках, управляет вспомогательным оборудованием и выполняет диагностику. Аппаратные блоки (БУ-267-01, БУ-268-01, блоки индикации БИ) объединены резервированной сетью CAN; к МПСУ через отдельные интерфейсы подключены система КЛУБ-У, оба преобразователя собственных нужд (ПСН1, ПСН2) и регулятор тока возбуждения РВИ. Диагностическая информация и параметры маршрута записываются через USB-порты на лицевых панелях блоков индикации (скорость обмена 125 Кбит/с) на съёмную флеш-память.
Электровоз оснащён двумя преобразователями собственных нужд ПСН-100/3 (резервируют друг друга). Каждый ПСН понижает напряжение контактной сети 3000 В до промежуточного 620 В с гальванической развязкой (высоковольтный понижающий преобразователь из шести последовательно соединённых модулей), а затем инверторами формирует трёхфазное напряжение 3×380 В 50 Гц: один инвертор работает на постоянной частоте, два других — с регулируемыми амплитудой и частотой для плавного пуска и регулирования частоты вращения вспомогательных электродвигателей (вентиляторов, компрессора).
Кабина машиниста
Кабина рассчитана на одновременное присутствие трёх человек — машиниста, помощника и машиниста-инструктора; внутренние габариты, пульт и кресла спроектированы для роста от 165 до 190 см (5–95 перцентиль) по требованиям НБ ЖТ ЦТ 02-98 и санитарным нормам СН ЦУВСС 6/27. Теплозвукоизоляция кабины выполнена плитами на основе стекловаты толщиной 60–100 мм (ISOVER KL-34), керамическим теплоизоляционным покрытием TSM Ceramic (0,5–0,6 мм) на внутренней стороне обшивки и базальтовыми плитами (30 мм) в задней и нижних боковых стенах. Интерьер (кроме потолка) собран из стеклопластиковых панелей с гелькоутом RAL 7035, потолок — из окрашенных порошковой краской металлических листов.
Лобовые высокопрочные стёкла с электрообогревом выдерживают без сквозного пробоя удар камнем или бутылкой (0,7 л, массой 0,5 кг), летящими со скоростью 100 км/ч; боковые стёкла — со скоростью, равной конструкционной скорости электровоза (160 км/ч). Электрический обогрев стёкол управляется блоком БУНС (напряжение бортовой сети 110 В), поддерживающим температуру стекла в диапазоне 30–40 °C с режимом «мягкого» разогрева. Кресло машиниста КЛ-7500М.0-02 регулируется по массе (60–120 кг), горизонтали (9 фиксированных положений), высоте, повороту вокруг оси (18 положений), наклону спинки (5 положений) и поясничной опоре; кресло на передвижной платформе перемещается в одном из 13 положений. Для машиниста-инструктора в каждой кабине предусмотрено откидное полумягкое сиденье грузоподъёмностью до 120 кг.
Микроклимат кабины обеспечивают система кондиционирования СКВ-4,5-КЭ, тепловентилятор ТВ-6-КЭ мощностью 6 кВт под полом кабины (основной источник тепла для головной и, при необходимости, нерабочей кабины), встроенный в кондиционер электрокалорифер мощностью 3 кВт для подогрева наружного воздуха (подаётся в количестве 90 м³/ч) и два тепловентилятора ТВПС по 3 кВт на задней стенке кабины. По нормативам температура в кабине должна поддерживаться на уровне +24±2 °C в тёплое время года и +22±2 °C — в холодное.
Системы безопасности
Электровоз оборудован комплексом систем безопасности, объединённых локальной сетью CAN в составе комплексной унифицированной системы регулирования и обеспечения безопасности движения КУРС-Б.
КЛУБ-У и ТСКБМ
Комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У повышает безопасность движения в поездной и манёвровой работе на участках, оборудованных путевыми устройствами АЛСН и системой координатного регулирования на базе цифрового радиоканала (диапазон 450–470 МГц, мощность передатчика 5 Вт, интерфейс RS232, скорость до 9600 бод). В состав системы входят антенно-усилительное устройство АУУ, блок ввода БВЛ, блоки индикации БИЛ и БИЛ-ПОМ (для помощника машиниста), блок коммутации и регистрации БКР, блок регистрации БР, блок согласования интерфейсов БСИ, блок электроники БЭЛ и блок контроля несанкционированного отключения ЭПК. Система принимает сигналы АЛСН и датчиков угла поворота (через блок БС-ДПС системы САУТ), формирует допустимую скорость, сравнивает её с фактической и снимает напряжение с электропневматического клапана при превышении, проводит периодическую и однократную проверки бдительности машиниста и регистрирует параметры поездки на съёмную кассету.
Телемеханическая система контроля бодрствования машиниста ТСКБМ (исполнение ТСКБМ-50) входит в состав КУРС-Б как функциональный модуль и включает блоки ТСКБМ-К, ТСКБМ-И, ТСКБМ-Н и ТСКБМ-П. При сигнале «машинист не бодр» система КЛУБ-У допускает до трёх срывов ЭПК с восстановлением питания нажатием рукоятки РБС; четвёртый срыв не восстанавливается до выхода ТСКБМ из этой конфигурации.
Электропневматический тормоз и радиостанция
Электропневматический тормоз (ЭПТ) управляется контроллерами машиниста SA19 в составе крана машиниста № 395М-4 через универсальный стабилизированный преобразователь напряжения СПН ЭПТМ и электровоздухораспределитель — обеспечивает полное торможение без толчков в поезде и быстродействующий ступенчатый отпуск, сокращая тормозной путь за счёт одновременного действия тормозов по всему составу. Электровоз оснащён двухдиапазонной (КВ/УКВ) радиостанцией РВС-1-07/0020 — для региона эксплуатации от Урала до Дальнего Востока применяется радиостанция РВ-1М; обе совместимы с сетевой аппаратурой радиосвязи системы «Транспорт». Автоматическое управление торможением поездов на маршруте обеспечивает локомотивная аппаратура системы САУТ-ЦМ.
Средства пожаротушения
Система обнаружения и тушения пожара (СОТП) — автоматизированная газовая, с двумя газовыми модулями по 100 л (по 70 кг огнетушащего состава CO₂ в каждом), защищает кузов, высоковольтную камеру, блок тормозных резисторов и тяговые двигатели; включается с постов в каждой кабине или отдельно для тяговых двигателей. Обнаружение возгорания обеспечивают адресные пожарные извещатели: тепловой ИП-101-«Корвет М» (в блоке тормозных резисторов, срабатывание при 110 °C) и дымовые ИП-212-«Фрегат»/«Фрегат М» (в кабинах, тамбурах, кузове и высоковольтной камере). Дополнительно в кабинах установлены ручные огнетушители: порошковые ОП-8(з) и углекислотные ОУ-3, по два каждого типа.
Эксплуатация
ЭП2К эксплуатируется на участках постоянного тока сети РЖД в пассажирском движении, заменяя устаревающий парк электровозов ЧС2 и ЧС7 чехословацкого производства Škoda, ресурс которых постепенно вырабатывается. Электровоз применяется в депо приписки по всей сети постоянного тока — в частности, в локомотивных депо Московской железной дороги.
