Маневровый тепловоз-гибрид ТЭМ5Х или локороботы: «озеленение» на железной дороге
Повальное «озеленение» всевозможных видов транспорта уже давно мировой тренд, обложкой которого заслуженно можно считать автомобилестроение. То огромное количество «зеленых» технологий, предложенных мировыми лидерами автопрома, заставляют и другие отрасли двигаться в данном направлении. Впереди планеты шагает так называемая «гибридизация» всего и вся, и где надо и не надо. Смысл технологии заключается во включении литий-ионных (и полимерных) аккумуляторов, способных сохранять энергию, полученную в результате рекуперативного торможения, для последующего ее «зелёного» использования в электродвигателях. Что ж, в автомобильном транспорте это очевидное добро, ведь авто вынужден сжигать многие литры бензина или солярки просто на нагрев тормозных дисков. Но а как с этим трендом обстоят дела на железной дороге?
В 2019-м году Трансмашхолдинг на главной железнодорожной выставке «ПроДвижение» предложил взглянуть на концепт маневрового тепловоза с некой гибридной технологией (на базе тепловоза ТЭМ23). Только комментировать концепты — дело в нашей системе совершенно неблагодарное, но вот в 2021-м году на аналогичной выставке был представлен уже предсерийный образец, и старт серийного производства обещали реализовать в том-же году. Только что мы понимаем, когда слышим слово «гибрид», которое ТМШ (АО Трансмашхолдинг) так старательно вкладывает в наши головы? Лично я представляю такую силовую установку, которая способна собирать энергию, растрачиваемую при торможении, уж пардон, но раз автомобилестроители были первые, то они и заложили устойчивую понятийную базу. Кто-то возразит, заявив мол слово «гибрид» обозначает нечто одно, соединенное с другим, например дизель-электрический двигатель, и тому подобное. И этот возразивший, возможно, будет среди поклонников инженерного гения ТМШ.
Маневровый тепловоз ТЭМ5х — «гибрид» или модное слово без смысла?
Что нам говорят о данном локомотиве такие источники, как Вики:
Локомотив снабжён дизель-генераторной установкой с высокооборотным двигателем мощностью всего 200 кВт. За счёт быстрозаряжаемой литий-ионной батареи, мощность которой в определенный момент сможет дополнять мощность дизельного двигателя, можно получить необходимые тяговые характеристики при более высоком уровне экологичности. Обслуживание такой техники многими предприятиями уже освоено на уровне автомобильного парка. Наличие бортовых аккумуляторных батарей должно позволить экономить значительные ресурсы на жизненном цикле машины. По предварительным оценкам, ТЭМ5Х позволит сократить эксплуатационный расход топлива на 30% по сравнению с тепловозами с большим количеством осей.
Википедия, https://ru.wikipedia.org/wiki/ТЭМ5X
А теперь объясните мне, инженеру, что же «гибридного» предлагает нам данная машина? Очевидно она предлагает нарушить закон сохранения энергии, как минимум. Классический тепловоз с электрической передачей, коих большинство, работает по простому принципу: дизельный двигатель внутреннего сгорания вращает вал генератора, вырабатывающего электрический ток для вращения тяговых электрических двигателей. Разве это не «гибрид» в том понимании слова, в котором нам его представляет ТМХ? В случае с ТЭМ5х в классическую схему электрической передачи воткнули «модные» литий-ионные аккумуляторы, и теперь это каким-то образом должно помочь нам сэкономить топливо, но за счет чего? Разве в тепловозе реализован механизм рекуперации энергии в моменты торможения или наката? Нет, такой механизм не реализован, по крайней мере об этом нигде не говориться. В данном конкретном случае речь идет о том, что литиевый аккумулятор сможет отдавать энергию на тяговые двигатели в моменты, когда мощности дизеля будет не хватать, но этот аккумулятор должен предварительно зарядить этот же самый дизель. О какой экономии может идти речь, если это просто нарушает закон сохранения энергии: на тепловозе есть только один источник энергии — это двигатель внутреннего сгорания, в котором за счет химической реакции топлива тепловая энергия преобразуется в механическую, после чего она посредством электрической передачи передается на колесные пары. Литий-ионный аккумулятор является лишь элементной частью, забирающей часть энергии из электрической передачи, и возвращающей ее обратно.
Если же аккумулятор заряжать дополнительно, например от стационарного источника электрической энергии, получится классический подключаемый гибрид (так данная технология называется в автомобилестроении), но разве такой режим работы будет рентабелен для маневрового тепловоза, загруженного работой на станции в режиме 24 на 6. Тепловоз, который нужно постоянно снимать с эксплуатации для стационарной зарядки — да это же страшный сон локомотивщиков, ремонтников, и в конечном счете диспетчерского персонала.
Конечно в скором будущем сложно себе представить двигатели внутреннего сгорания в том исполнении, которое приводит к огромному количеству выбросов вредных газов и СО2 в нашу атмосферу. Безусловно движение в сторону экологичности должно оставить от ДВС только газовые турбины, а в остальном, при изобретении аккумуляторов с большой емкостью и отдачей, эпоха бензиновых и дизельных двигателей должна закончится. И это действительно похвально, что наши инженеры железнодорожного транспорта экспериментируют в этой области. Не могу сказать, что данный тепловоз не способен вписаться в парк локомотивов РЖД, но на мой взгляд большую отдачу он найдет на предприятиях промышленного железнодорожного транспорта, где меньшие веса поездов и более щадящий режим эксплуатации. Тем более, что предусмотрена модульная конструкция с возможностью «горячей замены» любого неисправного модуля на аналогичный с минимальным временем простоя. Однако принимать локомотив каким-то особым достижением я бы не стал, и вопрос игры в «гибриды» для меня не раскрыт до конца. Если считать тепловоз «подключаемым гибридом», то сценарий его эксплуатации как маневрового тепловоза, особенно на станциях РЖД мне совсем не ясен, ну а если считать его просто тепловозом, то для чего тогда весь этот пафос с литий-ионными аккумуляторами, вместо которых проще поставить более мощный дизель.
Технические характеристики
- масса — 46 т;
-
размеры:
- габарит по ГОСТ 9238 — 02-ВМ;
- длина по осям автосцепок — 11 000 мм;
- ширина — 3000 мм;
- высота — 4120 мм;
- ширина колеи — 1520 мм;
- осевая формула — 20;
- нагрузка на ось — 23 тс;
-
номинальная мощность:
- по дизелю — 200 кВт (268 л.с.);
- по накопителям — 240 кВт (326 л.с.);
-
сила тяги:
- максимальная — 13,0 тс;
- длительного режима — 12,6 тс;
-
скорость:
- конструкционная — 80 км/ч;
- минимальная (длительного режима) — 9 км/ч;
- запас топлива — 1000 кг;
- запас песка — 400 кг;
- тормозной путь при экстренном торможении (не более) — 580 м;
- минимальный радиус проходимых кривых — 40 м.
Локороботы
Если говорить о промышленном железнодорожном транспорте, то эксплуатация парка маневровых тепловозов, таких как ЧМЭ3, ТЭМ18, и других аналогичных, экономичной не назовешь. Конечно промышленные предприятия, которые имеют собственные локомотивы для маневровых операций и подачи вагонов с готовой продукцией на станционные пути, довольно разные, но в большинстве случаев мощности тепловозов оказываются избыточными. А как быть предприятиям, которые не оперируют составами более 3-х вагонов? Представьте во сколько для них обойдется содержание того же ЧМЭ3, отрабатывающего на 5% своих возможностей.
На экономический запрос таких предприятий машиностроители ответили не только «гибридами», но и аккумуляторными локомотивами, если их можно так назвать. Небольшие самоходные подвижные единицы, преимущественно без кабин управления, получили широкое название «Локороботы» (какие-то фирмы называют их «аккумуляторными вагонотолкателями»). Кстати, помимо аккумуляторных моделей мне удалось разыскать экземпляры с небольшими дизелями, а также модели с возможностью работы в смешанном режиме, как от монтируемой контактной сети, так и от аккумуляторов. Существуют и совсем взрослые модели, с возможностью перемещения составов весом до 7,5 тысяч тонн (три секции по две оси), а если говорить о самой минимальной тяговой способности, то она составляет 200 тонн. Для небольших предприятий это просто несказанная выгода.
Эти небольшие агрегаты имеют все необходимое для перемещения больших составов, в том числе компрессорные установки для прокачки тормозной магистрали. Управление локороботами производится одним оператором с помощью переносного пульта, а это безусловно огромный плюс в безопасность маневровых работ. Некоторые отечественные компании предлагают модели с возможностью установки небольших кабин управления. Можно сказать, что для достаточно нового сектора, рынок уже конкурентен, и предложений много для самых разных сценариев и предприятий.
Автор: Илья Лисовец
Использованы материалы компаний:
АО «Трансмашхолдинг»
ООО «ЛРТ» – Модули вагонов с дистанционным управлением;
ООО «Арт-Технолоджи».
Статья отражает исключительно мнение автора.