Новый вагон-электростанция

• Что это такое

27 июля 2022

Возможно, вы знаете, что есть три достаточно простых способа раздобыть электричество в вагоне:
1. Получить 3000 Вольт от электровоза, если путь электрифицирован, а вагон подключён к этой самой высоковольтной магистрали.
2. Генерировать ток подвагонным генератором, работающим от вращения колёс. Это отличный способ получения электроэнергии в любом поезде в любом месте, но он ограничен по мощности.
3. Получить ток от собственной электростанции поезда. Раньше это обычно была электростанция на паровозе (маленькая турбина, вращаемая паром), энергия которой использовалась для мощных фар.

Современные двухэтажные вагоны с розетками стали потреблять слишком много энергии, чтобы способы 2 и 3 перестали эффективно работать. Да, они ходят по электрифицированным участкам, но иногда есть потребность пустить комфортный поезд по участку, где электрификации нет. А в России из-за больших размеров страны, таких мест хватает.

Хорошее промежуточное решение до появления полной электрификации — вагон-электростанция. Собственно, первый в России недавно произвели на ТВЗ, и сейчас мы на него посмотрим, потому что эта штука интересная, хоть и редко встречающаяся на железных дорогах по миру.

Опытный образец модели 61-4551 номер 0001

Что это такое

Архитектурно это три дизель-генераторных установки, способных выдать мощность 1350 кВт, преобразователи 400/3000 В для передачи электроэнергии в двухпроводную высоковольтную магистраль 3000 В и 400 В для собственных нужд вагона-электростанции, два бака: основной и расходный (соединённые магистралью и насосами для перекачивания топлива из основного бака в расходный по мере расходования топлива), и вся необходимая инженерная обвязка вроде обогрева, вентиляции, кондиционирования рабочего места, связи и так далее. Есть автоматизация всех процессов в пути и отдача телеметрии.

Разъём высоковольтной магистрали

Подвагонный топливный бак

Можно сказать, что это вагон-батарейка. Энергия хранится в топливе (дизеле), по мере необходимости преобразовывается генераторами в электрическую, дальше потребители её потребляют. В номинале один вагон-электростанция способен обеспечить электроэнергией 23 одноэтажных вагонов (с централизованным электроснабжением) или 15 двухэтажных вагонов зимой, когда у них включено отопление. Но обычно до номинала его не разгоняют, один дизель находится в резерве, чтобы иметь возможность при необходимости обслуживать один дизель, пока два других работают.

На вагон получен сертификат соответствия. Сейчас речь об отправке вагона-электростанции в подконтрольную эксплуатацию по специальной методике — как обычно, лучше проверить все технические решения с первым досерийным вагоном, чтобы затем, если что-то вылезет, была возможность изменить что-то в серийном. Это нормальная практика для того, что будет эксплуатироваться 40 лет.

Торец вагона

Вагоны-электростанции этого типа созданы для пассажирских вагонов. Это не решение для электрификации посёлков (хотя кое-кто в Хакасии так использовал некоторое время паровоз станции), это не решение для рельсоукладчиков. По сути, это большая станция для обеспечения питания кондиционеров, бытового оборудования, освещения и прочих подсистем вагонов. При некоторой модернизации вагон-электростанция может использоваться для питания составов из специальных вагонов, например медицинского передвижного поезда (это мобильный госпиталь, который приезжает в зоны ЧС, например), или же вообще и для питания «Ласточек» на неэлектрифицированных участках дорог. Специально для «Ласточек» есть созданный Коломенским заводом ТЭП70БС, который и ведёт «Ласточку» на участке Иваново — Владимир, например.

Высоковольтное отделение с высоковольтными статическими преобразователями и преобразователем собственных нужд.

Нож, который замыкает на землю выходные цепи. Конденсаторы шунтируются при открытии тоже.

Нечто похожее есть в поезде Talgo (это наш «Стриж»), там есть вагон-электростанция с двумя двигателями меньшей мощности — но этот вагон плотно интегрирован в поезд.

Часть мощности уходит на собственные нужды вагона. Запуск дизелей делается от собственной аккумуляторной батареи (24 В), первичный обогрев для зимы — с использованием горелок на дизеле, затем после начала генерации уже можно использовать собственную систему электроотопления, насосы и так далее. В обычных условиях можно включить отопление заранее, забирая у локомотива часть питания или на стоянке от внешней сети 380 В (нужно совсем немного, межвагонное соединение 380 В подходит), то есть можно питаться от соседнего вагона тоже.

Система жидкостного обогрева: обычная дизельная горелка. Электрообогрев не видно, он внутри. Температуры эксплуатации от -50 до +45 при относительной влажности до 90%.

Компоновка вагона во многом продиктована равномерной развесовкой оборудования, то есть можно было взять серийные тележки от двухэтажного вагона (те, у которых допустимая скорость 160 км/ч). Два бака, один из которых в середине сверху, а второй в подвагонном пространстве, как раз разделены так из-за требований развесовки. Собственно, верхний бак по мере опустошения пополняется насосами (их два, основной и запасной) из нижнего. Общий объём двух баков 4800 литров.

Машинное отделение

Система топливоподачи в машинном отделении

Расходный бак

Насосы для перекачки топлива между баками

Человекочитаемая механическая индикация уровня топлива (по сути, «поплавок»).

Датчики уровня топлива для мониторинга и автоматики. Если объём топлива становится меньше, чем 10%, то включается насос и перекачивает топливо из основного бака в расходный.

Уходит к глушителю на крыше

Оператор может либо ехать в последнем купе последнего вагона, либо иметь место в штабном вагоне. Предполагается, что в пути вагон не должен иметь обслуживания после запуска. В «купе проводника», точнее, на рабочем месте механика, стоит система связи (радиостанция и интерком поезда), есть климатика. Остальное — пульт управления. Как обычно в новых вагонах ТВЗ, сверху сенсорные экраны с интерфейсами.

Закрытый

Снова вернёмся к генераторам. Есть ещё одно рабочее место, верстак:

Это жалюзи с электрическим приводом:

В зависимости от температуры внутри помещения, жалюзи открываются, есть ручное управление. Температурные датчики отдают показания в систему управления вагона.

Жалюзи открываются во время работы генераторов и закрываются, если сработал пожарный датчик. Дальше включается пожаротушение, оно тут везде, даже в шкафах преобразователей. Используются газогенераторы, внутри порошок, то есть газ хранится в компактном виде.

Теперь ещё немного деталей в моторном отделении:

Топливный фильтр

Вагон для дорог с шириной колеи 1520 мм. Обслуживание перед отправкой в рейс, есть ежемесячный, полугодовой и годовой регламенты обслуживания. Всё оборудование максимально локализовано. Компоненты, естественно, есть европейские и азиатские, но вся сборка делается на территории России. Разработка — Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения (АО «ЦКБ ТМ», это институт, который среди прочего занимается специальными вагонами). Испытания шли в 2021-м и в 2022-м.

Всё. Вот на такие сложности идут инженеры, чтобы вы могли втихаря от проводника включить чайник в розетку купе, на которой написано «Максимум 100 Вт».