ЕС: Сейчас поезд с двумя отобранными технологиями автосцепки от Dellner и Voith в испытательном режиме курсирует по Европе. В сентябре его планируется показать на выставке InnoTrans в Берлине. В конце года будет определена автосцепка, которой станет основной в ЕС и послужит задаче роста автоматизации перевозок.
Необходимость разработки
В настоящий момент большинство грузовых вагонов в странах ЕС соединяются вручную при помощи винтовой сцепки, в то время как в других странах мира применяется автоматическая технология. Европа является единственным регионом, где автоматическая сцепка до настоящего момента не внедрена. В ряде стран с момента внедрения автосцепки прошло уже более 100 лет. Например, на железнодорожном транспорте в США автосцепка начала использоваться с 1893 года.
Ручная сцепка вагонов очевидно имеет ряд недостатков, среди которых общая неэффективность процесса в связи с необходимостью больших временных затрат (для сцепки поезда из 25 вагонов требуется около 60 минут), использованием ручного труда и рисками повышенного травматизма.
Пример винтовой сцепки вагонов в Европе. Источник: Wikipedia.org
В настоящий момент в Европе уделяется повышенное внимание развитию железнодорожного транспорта как драйверу снижения выбросов CO2. Однако спрос грузоотправителей на железнодорожные перевозки должен быть обеспечен за счет в том числе роста эффективности и автоматизированности отрасли. В связи с этим была поставлена цель по разработке и внедрению цифровой автосцепки (или DAC, от Digital Automatic Coupling) для грузовых вагонов . Технология предполагает сцепку не только самого подвижного состава, но и их тормозных магистралей, линий питания и передачи данных. Также оно должна обеспечить возможность формировать более длинные и тяжелые составы, использовать электропневматические тормоза, что позволяет увеличивать скорость движения и сокращать тормозной путь состава, а также с помощью датчиков осуществлять постоянный мониторинг состояния вагонов и грузов.
Старт проекта
Курирует проект федеральное министерство цифровых технологий и транспорта Германии BMDV. Именно при его поддержке в 2016 году было проведенно исследование по вопросам создания инновационных грузовых вагонов, где в том числе были изучены перспективы внедрения автоматической сцепки.
В 2019 году BMDV уже заказала исследование по изучению возможности перехода грузовых железнодорожных перевозок на цифровую автосцепку в масштабах ЕС. Исследование показало, что многие участники перевозочного процесса поддержали внедрение цифровой автосцепки.
Пилотный проект по внедрению цифровой автосцепки был представлен 22 июня 2020 года. Он предполагает тестирование прототипов цифровой автосцепки с целью выбора наиболее подходящего решения. На реализацию проекта было выделено финансирование в размере €13 млн до конца 2022 года. Участниками-производителями автосцепок стали:
-
- шведская Dellner с одним из типов автосцепки системы Шарфенберга;
- испанская CAF c автосцепкой на основе распространенной на «пространстве 1520» технологии CA-3 (в начале 2021 года это подразделение у CAF купила Dellner);
- немецкая Voith также с с одним из типов автосцепки системы Шарфенберг;
- американская Wabtec в лице поглощенной Faiveley Transport с автосцепкой технологии Schwab.
Варианты автосцепок, отобранные для проекта DAC (увеличить). Источник: dac4.eu
Для реализации проекта и проведения испытаний был создан консорциум DAC4EU, в который вошли шесть компаний из Германии, Австрии, Швейцарии и Франции. Так, членами консорциума стали Deutsche Bahn и ее дочерняя компания DB Cargo, швейцарские и австрийские грузовые операторы SBB Cargo и Rail Cargo Austria, а также владельцы вагонов Ermewa, GATX Rail Europe и VTG.
Ход испытаний
Дорожная карта проекта DAC состоит из трех этапов. На первом, с июня по сентябрь 2020 года, проводились подготовительные мероприятия для проведения испытаний. В рамках второго проводятся уже сами испытания технологий, при этом этап разделен на две фазы. Третий этап идет параллельно всему проекту и включает его коммуникационное сопровождение. Например, в сентябре 2022 года поезд с установленным испытуемым оборудованием будет представлен на выставке Innotrans 2022 в Берлине.
На первой фазе испытаний для тестирования прототипов были сформированы четыре группы вагонов, каждая из которых состоит из трех вагонов одного типа: четырехосный полувагон Eanos-x 059, двухосный крытый вагон Hbbins 306 и четырехосная цистерна Zags 119. Эти вагоны являются одними из самых массовых на железнодорожном транспорте Европы – на сети ЕС эксплуатируется 269,7 тыс. таких грузовых вагонов или около 40% от общего парка.
Вагоны, используемые для испытаний цифровой автосцепки (слева направо): двухосный крытый вагон Hbbins 306, четырехосный полувагон Eanos-x 059, четырехосная цистерна Zags 119 (увеличить). Источник: DB Cargo, GATX
Каждый из вагонов был оснащен тремя типами оборудования для испытаний: для анализа механических и пневматических показателей, энергоснабжения и надежности передачи данных. Каждое из возможных испытаний проводилось по 5 раз.
Механические испытания проводились для различных условий эксплуатации. При этом выбирались различные варианты загрузки, так как это влияло на работу тестируемых вагонов, позволяло проверить рабочие диапазоны автосцепок и их несущие способности. Также были проведены тесты при движении в кривых с различными скоростями. Например, испытания проводились на s-образной кривой радиусом 150 м с промежуточной прямой длиной 6 м. В ходе них испытаний крытый вагон находился в середине сцепа, так как именно двухосные вагоны наиболее подвержены рискам схода с рельсов. При этом соседние вагоны были полностью загружены. Для определения пределов прочности автосцепки продольное усилие последовательно увеличивалось начиная со 100 кН.
Конфигурация вагонов для проведения испытаний. Источник: dac4.eu
В части испытаний электроснабжения и проверки систем передачи данных также проводились различные испытания, среди которых тесты на измерение сопротивления контактов, анализ изоляции автосцепных устройств, измерение продолжительности установления контакта в процессе соединения.
Испытания в климатических камерах были направлены на проверку правильной работы цифровой автосцепки в условиях экстремальных температур. В данном случае также проводились испытания по сцепке двух пустых вагонов (крытого и цистерны) и одного полностью загруженного (полувагон). Испытания проводились при температурах от -25 до +45 °C, различных условиях окружающей среды (от сухой поверхности до корки 3-5 мм льда в 3-5-мм на автосцепке), а также при разных скоростях движения в интервале 2-5 км/ч.
Одна из испытуемых автосцепок в климатической камере. Источник: dac4.eu
По итогам первой фазы испытаний, 21 сентября 2021 года, были определены конструкции автосцепок, показавшие наилучшие результаты. Так, только прототипы системы Шарфенберга от Dellner и Voith будут допущены ко второй фазе. В рамках нее испытания проходят уже в реальных условиях эксплуатации, а состав поезда постепенно увеличивается до 24 вагонов. Также связка, ранее состоявшая из трех вагонов, увеличена до 5 вагонов за счет включения в состав вагона-контейнеровоза Sgmmns(s) 40 и еще одной цистерны Zags 119.
В 2021 году поезд с установленными прототипами курсировал по выбранным маршрутам в Германии, а с начала 2022 года эксплуатация продолжилась по территории Австрии и Швейцарии. Целью испытаний в реальных условиях является получение более глубокого представления об испытуемых образцах и уточнение ряда вопросов, возникших в рамках первой фазы. В целом испытания включают различные сценарии, среди которых тесты на станционных путях, спуск вагонов с сортировочной горки и др. Также должны быть подобраны подходящие компоненты для проверки функциональности электроснабжения и передачи данных.
