ЕС: Благодаря модульности конструкции как в части тяги, так и систем сигнализации созданная в начале 2000-х платформа Traxx быстро завоевала популярность в Европе и за ее пределами. По данным Alstom, на сегодняшний день суммарно продано более 2,5 тыс. локомотивов этой платформы в ЕС, а также в Северной Америке, Африке, Средней и Южной Азии. Только за этот год европейскими лизинговыми компаниями Akiem, Railpool и Northrail и частным чешским перевозчиком RegioJet былы заказаны 170 таких машин. Обозреватель французского интернет-портала Le Rail Фредерик де Кемметер в августе опубликовал большую статью об эволюции платформы и причинах ее успеха. Редакция ROLLINGSTOCK перевела, адаптировала и дополнила этот фундаментальный материал.
Эволюция технологий и мощностей
Одна из причин успеха локомотивов Traxx (наряду с локомотивами Vectron от Siemens Mobility и Prima от Alstom) связана со значительным развитием устройства тяги в 1990-2000-х годах. Внедрение трехфазных двигателей в тяговом и другом подвижном составе стало возможным благодаря распространению кремниевых полупроводников еще в 1970-х годах, что значительно упростило конструкцию электрического оборудования локомотивов.
Затем произошла эволюция в отношении тягового усилия. Поскольку удельная мощность асинхронного или синхронного двигателя была значительно выше, чем у коллекторного (обычно от 1,4 до 1,6 МВт по сравнению с 0,7-1 МВт), то появилась возможность при сохранении мощности установить не шесть, а четыре тяговых двигателя, что позволяло снизить затраты на техническое обслуживание при равной или даже большей мощности.
Современные четырехосные локомотивы в Европе оснащены четырьмя трехфазными двигателями, которые позволяют водить тяжелые грузовые поезда.
У истоков Traxx
В 1994 году в Германии перевозчики ФРГ, Deutsche Bundesbahn, и ГДР, Deutsche Reichsbahn, объединились, в результате чего была создана общенациональная Deutsche Bahn (DB). Слияние совпало с реформой железных дорог, в результате которой подвижной состав DB был разделен между региональными пассажирскими, междугородными пассажирскими и грузовыми направлениями. Такая политика сделала саму идею универсального локомотива неактуальной. С конца 1993 года подразделения Deutsche Bahn объявляли новые тендеры на электровозы, адаптированные к их конкретным потребностям. Так, в ноябре 1994 года Deutsche Bahn выбрала шведско-швейцарскую ABB и немецкую AEG для выполнения двух заказов: ABB должна была поставить 145 локомотивов для подразделения магистральных перевозок, в свою очередь AEG – 80 локомотивов для грузовых операций.
ABB разработала электровоз класса 101 мощностью 6,4 МВт с асинхронными двигателями трехфазного тока. Еще в начале 1990-х компания создала концепцию под названием Eco2000, которая предполагала оснащение локомотива тележками Flexifloat с колесной базой 2650 мм и дисковыми тормозами. Также в машине устанавливались тяговые трансформаторы и инверторы с тиристорами GTO, охлаждаемыми биоразлагаемым эфиром. Впоследствии инверторы и трансформатор были взяты за образец при создании первого поколения локомотивов Traxx. Концепция Eco2000 тестировалась с 1992 года на двух локомотивах класса 120. Машины хорошо зарекомендовали себя во время испытаний, что позволило ABB в июле 1996 года представить первый электровоз класса 101, а через год начать его серийное производство в рамках заказа от Deutsche Bahn.
Электровоз класса 101 от ABB в парке Deutsche Bahn. Источник: Frans Berkelaar/flickr.com
В свою очередь в 1994 году AEG представила прототип электровоза модели 12X с асинхронными двигателями трехфазного тока. Она отличалась рядом инноваций, включая инверторы с водяным охлаждением на основе тиристоров GTO, тяговый электродвигатель с моторно-осевыми подшипниками и тележку с короткой колесной базой 2600 мм.
В 1996 году происходит объединение железнодорожных подразделений ABB и AEG с образованием концерна ABB Daimler Benz Transportation (ADtranz). Прототип 12X в сентябре того же года отправляется на завод бывшей ABB в Цюрихе для модернизации. В 1997 году он становится первым электровозом в мире, оснащенным приводом с преобразователем на IGBT-транзисторах. Также локомотив комплектуют новой системой управления Mitrac. Обе эти технологии позже нашли свое применение в локомотивах Traxx.
Испытательный электровоз модели 12X от AEG. Источник: Michael E. Klab/flickr.com
Полученный при разработке 12X опыт был использован для создания серийного электровоза переменного тока класса 145 мощностью 4,2 МВт, который начал поставляться Deutsche Bahn в 1997 году.
Появление Bombardier Transportation в Европе и первого поколения Traxx
В рамках масштабного перераспределения предприятий железнодорожного машиностроения, проходившего в 90-е годы прошлого века в Европе, Bombardier Transportation начала скупку активов в Европе. Так, с 1988 по 1998 годы канадским машиностроителем был приобретен бельгийский производитель подвижного состава Brugeoise & Nivelles, французский ANF-Industrie, немецкие Waggonfabrik Talbot, Deutsche Waggonbau и DWA. Но самое крупное поглощение произошло в 2001 году с покупкой ADtranz. Таким образом в портфолио производителя оказались электровозы класса 101 и 145.
Стоит отметить, что еще в 1998 году ADtranz получила заказ от грузового подразделения Deutsche Bahnа поставку 400 двухсистемных электровозов, которым был присвоен класс 185. Базовая концепция ходовой части, двигателей, инверторов с эфирным охлаждением и трансформатора была взята от класса 145. В то же время количество токоприемников было увеличено с двух до четырех. Кроме того, претерпела изменение крыша и элементы воздухозабора вследствие установки дополнительных устройств для работы на напряжении 25 кВ и переноса некоторых агрегатов на крышу из-за изменения планировки машинного отделения. Также локомотив был оснащен новой системой обеспечения безопасности движения поездов по европейским нормам (ETCS/ERT-MS).
1 июля 2000 года в Касселе был представлен первый электровоз класса 185. После проведения испытаний на трех опытных экземплярах с 2001 года началось его серийное производство.
Электровоз класса 185 в Швейцарии. Источник: Pascal Zingg
Вслед за поглощением ADtranz в сентябре 2003 года Bombardier Transportation присвоила классу 185 обозначение Traxx, которое расшифровывалось как «транснациональные железнодорожные модели с чрезвычайной гибкостью» (Transnational Railway Applications with eXtreme flexibility). Обозначение каждого из локомотивов это серии состоит из самого слова Traxx, после которого ставится буква F (грузовой) или P (пассажирский), затем следует показатель максимальной эксплуатационной скорости и род тока: переменный (AC), постоянный (DC) или многосистемное исполнение (MS).
Элементы, которые стали общими для всех моделей этой линейки, включают стальной корпус кузова, сдвоенные тележки с приводными осями, трехфазные асинхронные двигатели, охлаждающую выхлопную систему и дисковые тормоза. Кроме Германии, электровозы Traxx первого поколения также поставлялись в Швейцарию и Люксембург. Последний из них был выпущен в 2006 году.
Второе поколение Traxx
Дальнейшая модернизация привела к появлению в 2004 году нового модельного ряда электровозов F 140 AC2, которые стали частью второго поколения Traxx. Идея Bombardier Transportation заключалась в том, чтобы объединить технологии переменного и постоянного тока в одном локомотиве. В свою очередь для перевозчиков тогда еще не были столь очевидны преимущества, касающиеся возможности эксплуатации локомотивов в разных странах Европы. Однако сам производитель видел такую потребность в условиях развития перевозок по всей территории ЕС, когда на пути состава могут встречаться разные системы тягового электроснабжения. Так, в Европе с ее небольшими расстояниями действуют системы как постоянного тока с напряжением 1,5 кВ и3 кВ, так и переменного тока с напряжением 15 кВ и 25 кВ.
Электровоз Traxx F140 AC2 в Ганновере, Германия. Источник: ChristianSchd/wikimedia.org
Базовая конструкция локомотива претерпела серьезные изменения: кузов и экипажная часть были переработаны в соответствии со стандартами ударостойкости, а тиристорные инверторы GTO были заменены инверторами IGBT. Охлаждающая жидкость в инверторах и главном трансформаторе заменена с эфирной на воду. Также появилась возможность поосного управления силой тяги вместо потележечного. Рама тележки была усилена, что позволило увеличить осевую нагрузку до 22 т. Финальная сборка локомотивов была организована в немецком Касселе и в итальянской Вадо-Лигуре.
Первая машина серии F 140 AC2 была передана Deutsche Bahn в январе 2005 года. Ее серийное производство было прекращено в 2021 году, а за прошедшее время заказчикам было поставлено в общей сложности 393 электровоза.
Дизайн кузова и силовая часть Traxx снова были изменены в 2006 году, когда была создана многосистемная (MS) и тепловозная (DE) модификации. Машина F140 MS вывела электровозы Bombardier Transportation на международный рынок. Опросы, проведенные среди потенциальных заказчиков, выявили потребность в установке систем управления поездами, способных работать в 4-5 странах, в которых не поддерживается европейская система управления движением поездов ETCS. В этом решении в первую очередь были заинтересованы именно лизинговые компании, а не перевозчики. Были определены три серии пакетов безопасности, различающиеся по регионам эксплуатации:
-
- Германия, Австрия, Швейцария, Италия;
- Германия, Австрия, Бельгия, Нидерланды;
- Германия, Австрия, Польша.
Электровоз Traxx F140 MS в Венгрии. Источник: Richard Hagues/railgallery.ru
Это международное, но «технически регионализированное» производство позволило увеличить рынок сбыта Traxx в сторону стран с линиями постоянного тока: Бельгии, Нидерландов, Люксембурга, Италии, Польши и Франции. Затем Bombardier смогла расширить свои поставки до остальных стран Европы, включая Скандинавию.
Третье поколение Traxx
В качестве первого варианта локомотивов Traxx третьего поколения Bombardier Transportation представила электровоз переменного тока Traxx AC3 в мае 2011 года. Как и его предшественники AC1 и AC2, машина AC3 была рассчитана на работу при напряжении 15 кВ и 25 кВ, имела мощность 5,6 МВт и стартовое тяговое усилие 300 кН. По желанию заказчика стало возможность оснастить электровоз дизельным двигателем мощностью 230 кВт или аккумуляторной батареей мощностью 290 кВт для работы на «последней миле». Кроме того, локомотивы впервые были конструктивно подготовлены на заводе к установке системы управления поездом ETCS. Основным заказчиком новых электровозов стала Deutsche Bahn, заключившая контракты на поставку более 170 машин. Кроме того, локомотивы пользовались популярностью у лизинговых компаний и Railpool и Akiem.
Электровоз Traxx F140 AC3 с функцией «последней мили» на выставке InnoTrans в 2012 году. Источник: Vectron X4E/flickr.com
В 2015 году на базе серии Traxx был спроектирован двухсистемный магистральный электровоз 2ЭВ120, предназначенный для эксплуатации на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм. На созданном совместном предприятии Bombardier Transportation и «Первой локомотивной компании» – Энгельсском локомотивном заводе – были выпущены 2 образца таких локомотивов, там же планировался серийный выпуск. Заявлялось, что мощности площадки позволят производить до 150 локомотивов в год. В течение трех лет локомотивы проходили сертификационные испытания, а в феврале 2019 года в РЖД сообщили, что не видят потребности в двухсистемном грузовом электровозе и отказались от его закупки. Сейчас опытные локомотивы вместе с технической документацией и комплектом оборудования выставлены на продажу в рамках дела о банкротстве ПЛК.
Ответ в виде Vectron и Prima
Впервые попыталась составить конкуренцию Traxx немецкая Siemens Mobility. Еще в начале 1990-ых производителем была разработана платформа электровозов Eurosprinter с трехфазными двигателями. Она пользовалась умеренным спросом у европейских заказчиков, однако широкого успеха не имела.
В 2010 году Siemens Mobility презентовала новую платформу четырехосных локомотивов Vectron, которая получила кузов и компоненты от нескольких модификаций Eurosprinter. В нее вошли четыре модели: многосистемная MS мощностью 6,4 МВт, переменного AC и постоянного DC тока мощностью 5,6 МВт, а также дизельная DE мощностью 2,4 МВт (из-за низкого спроса позднее была заменена гибридной машиной Dual Mode с тягой от дизельного двигателя и контактной сети переменного тока). Первый серийный заказ на 80 электровозов Vectron сделал финский перевозчик VR Group в 2014 году. На сегодняшний день Siemens Mobility получила контракты на 1,6 тыс. Vectron в более чем 20 странах. В 2018 году компания представила «бюджетную» версию Vectron под названием Smartron. Электровоз мощностью 5,6 МВт был создан для эксплуатации в Германии на линиях переменного тока с напряжением 15 кВ с максимальной скоростью 140 км/ч. Позднее Siemens Moblity разработала Smartron для экспортных поставок в Болгарию и Румынию, где применяется напряжение контактной сети в 25 кВ.
Электровоз Vectron MS в парке BLS Cargo. Источник: Thomas Naas/flickr.com
В свою очередь Alstom пыталась конкурировать с Traxx своей платформой Prima. Ее разработка началась еще в 1998 году, когда компания получила от французского перевозчика SNCF контракт на поставку 240 электровозов для эксплуатации как внутри станы, так и за ее пределами. К 2008 году Alstom реализовала в разные страны более 1,7 тыс. локомотивов данной платформы.
В 2008 году она представила второе поколение Prima II, а первым заказчиком выступил марокканский перевозчик ONCF. Благодаря новому приводу с преобразователем на IGBT-транзисторах электровоз стал четырехсистемным. В зависимости от требований заказчика компания разработала четырехосные грузовую и пассажирскую модификации с диапазоном мощностей от 4 до 6,4 МВт и максимальной скоростью от 140 до 200 км/ч. Также была создана шестиосная машина мощностью 9,6 МВт.
Однако последовавший за презентацией Prima II финансовый кризис 2008 года, отсутствие интереса со стороны европейских перевозчиков и падение грузопотоков превратили локомотив в машину для стран за пределами Европы. Так, на основе платформы Prima II были созданы электровозы серий WAG 12B для Индии (Indian Railways заказала 800 локомотивов), HXD2 для Китая (China Railways приобрела более 700 локомотивов), KZ8A и KZ4AT («Казахстан Темир Жолы» оформила заказ на 379 электровозов, азербайджанская ADY приобрела 50 машин) и другие модификации для Ирана, США, Израиля, Сирии. Дополнительно технологии от Prima II от применялись при создании двух серийных электровозов «Трансмашхолдинга» — пассажирского ЭП20 и грузового 2ЭС5.
Электровоз KZ8A на перегоне Майкудук — Жана Караганды. Источник: Николай Бажанов/railgallery
Проведенное в 2021 году поглощение Bombardier Transportation позволило Alstom вернуться на упущенный европейский рынок локомотивной тяги. Сейчас французский производитель продолжает работать над совершенствованием платформы. В портфолио компании находятся четыре модификации этой линейки локомотивов: грузовые Traxx Universal и Traxx Hauler, пассажирские Traxx Passenger и маневровые Traxx Shunter.
