Полет «Орлана»: от задач внутренней мобильности до технологического лидерства на мировом рынке

Масштабы России предполагают наличие большой разветвленной сети железных дорог. Значительная часть сети является малодеятельной, но служит для выполнения важнейшей социальной функции – обеспечения мобильности жителей удаленных населенных пунктов, к которым зачастую не подходит даже автодорога с твердым покрытием. Понимая эту стоящую перед перевозчиками задачу и потребность в комфортном и эффективном подвижном составе, «Трансмашхолдинг» (ТМХ) с 2019 года серийно выпускает рельсовые автобусы РА-3 «Орлан». Новый подвижной состав уже активно поступает на сеть железных дорог России, при этом производитель продолжает его совершенствовать, в том числе ведя работу над уникальной модификацией на водородной тяге и отвечая, таким образом, на климатические вызовы, стоящие перед страной.

Эффективная замена

Малодеятельные линии объективно остаются неэлектрифицированными ввиду высоких затрат на соответствующую инфраструктуру. В связи с этим пассажирское сообщение по ним сегодня в большинстве случаев осуществляется или дизель-поездами, или составами из вагонов локомотивной тяги, ведомых тепловозами. Оба способа перевозки не отличаются эффективностью, а сам парк такого подвижного состава морально устарел и не соответствует современным требованиям по комфорту.

Рельсовые автобусы в России выпускаются на «Метровагонмаше» (входит в ТМХ) с 1997 года. Их основное преимущество – возможность применения меньшего количества вагонов относительно дизель-поездов традиционной компоновки, что дает экономию на топливе и востребованность на линиях с низким пассажиропотоком. По сравнению с составами, ведомыми тепловозной тягой, рельсовый автобус отличает удобство эксплуатации: не требуется перестановка локомотива – машинисту просто достаточно сменить кабину. Динамические же свойства рельсовых автобусов сравнимы с динамикой электропоездов.

Рождение «Орлана»

Работа над проектом «Орлана» началась в конце 2017 года. Его создание было обусловлено запросом крупнейших заказчиков на улучшение технических характеристик рельсовых автобусов и снижение затрат на всем жизненном цикле. «Орлан» разрабатывался в тесном сотрудничестве с крупнейшим пригородным перевозчиком страны – «ЦентральнойППК».

Новый рельсовый автобус идеально подходит для работы на неэлектрифицированных участках сети с оборотом до 200 км. Ключевое преимущество – гибкая составность. 

Заместитель главного конструктора по железнодорожному транспорту КБ «Городской транспорт» «ТМХ Инжиниринг» (входит в состав группы ТМХ) Евгений Бандурин говорит, что базовая конструкция предполагает двух- или трехвагонное исполнение рельсового автобуса, однако в случае роста пассажиропотока даже в пути следования на одной из станций по системе многих единиц можно сформировать состав до 6 вагонов из двух «Орланов». Все системы сформированных поездов будут работать синхронно с управлением из одной кабины машиниста ведущего головного вагона.

В «Орлане» применено много технических новшеств. В движение состав приводит мощная, экономичная и достаточно тихая дизель-гидравлическая силовая установка. Пневморессоры в подвеске поезда обеспечивают высокую плавность хода. За счет применения нового осевого редуктора увеличена максимальная конструкционная скорость по сравнению с предыдущими поколениями рельсовых автобусов: со 100 до 120 км/ч. Назначенный ресурс поезда составляет 40 лет, или 4,8 млн км пробега.

Для рельсового автобуса спроектирован новый пульт машиниста с удобным расположением системы управления. Кабина рассчитана на два места, но система безопасности позволяет эксплуатировать состав и одному машинисту. Конструкция новой маски рельсового автобуса позволила увеличить обзорность для локомотивной бригады. 

Система пассивной безопасности «Орлана» состоит из поглотителей энергии, установленных на сцепных устройствах и боковых буферах в передней части головного вагона. В случае аварии они обеспечивают максимально возможную безопасность пассажиров за счет поглощения кинетической энергии объектов столкновения с помощью контролируемой необратимой деформации конструкций. На предыдущих сериях рельсовых автобусов эта технология не применялась.

Для «Орлана» был создан новый, эстетичный и комфортабельный интерьер салона, соответствующий современным требованиям пожарной и санитарно-гигиенической безопасности. В салоне появились санитарный модуль, места для проезда маломобильных пассажиров в креслах-колясках. Также была изменена геометрия кузова, что позволило увеличить ширину прохода между сидениями салона с 61 до 65 см.

В оснащении составов «Орланов» участвуют предприятия группы компаний «Ключевые системы и компоненты» (ГК КСК), поставляя входные системы, оконные блоки, системы обеспечения микроклимата, цифровые информационные и универсальные санитарные комплексы.

Дверные системы поездов оснащены современной световой и звуковой индикацией закрытия и открытия, имеют двухступенчатую защиту от зажатия пассажира. Температурный диапазон работы дверных систем – от -40 до +50 °С. Активные консоли позволяют управлять дверьми по заданному и согласованному алгоритму, а также автоматической выдвижной подножкой, что создает безопасные и комфортные условия посадки и высадки пассажиров на станциях с низкими платформами. В свою очередь, салонные двери головных вагонов оборудованы автоматическим приводом для обеспечения удобного доступа в салон людей с ограниченными возможностями.

Кабина машинистов и, самое главное, пассажирский салон оборудованы системой микроклимата, которая в совокупности с другими подсистемами поезда в автоматическом режиме постоянно поддерживает задаваемые параметры. Стоит отметить, что при функционировании климатического оборудования воздух проходит не только очистку высокой степени через специальные обслуживаемые сепараторы внутри системы, но и подвергается высокоэффективному обеззараживанию. Все вагоны «Орланов» оборудуются установками обеззараживания воздуха МЕГАЛИТ-3РА, которые доказали высокую эффективность лабораторными и натурными испытаниями, а также безопасность для здоровья человека и окружающей среды. По словам руководителя дивизиона «Климатическое оборудование» ГК КСК Андрея Жидкова, в установках используются ультрафиолетовые амальгамные лампы низкого давления, которые в совокупности с инновационным отражающим покрытием обеспечивают в проходящем воздушном потоке высокую степень инактивации всех видов болезнетворных бактерий и вирусов.

«Орлан» является полностью отечественной разработкой. Учитывая мультипликативный эффект от выпуска подвижного состава для экономики, ТМХ в проектировании поезда максимально ориентировался на оборудование и комплектующие российских производителей.

Покрывая сеть

Первые «Орланы» пошли в эксплуатацию в августе 2019 года на острове Сахалин, сеть которого является частью Дальневосточной железной дороги ОАО «РЖД». В сентябре того же года рельсовый автобус стал курсировать на полигоне ЦППК. Сегодня «Орланы» ходят уже на Московской, Северо-Кавказской, Северной, Дальневосточной, Горьковской, Куйбышевской и Свердловской железной дорогах, перевезя десятки тысяч пассажиров. Еще 9 рельсовых автобусов в 2020 году были переданы в эксплуатацию «Южной ППК».

Всего за прошедшее время на сети России в эксплуатацию введены уже более 50 поездов. В 2021 году ТМХ планирует поставить «Орланы» для Октябрьской, Северной и Куйбышевской магистралей.

В ЦППК говорят, что за время эксплуатации «Орланы» зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Перевозчик отмечает улучшение эргономики кабины, увеличение рабочего места, а также доступность приборов управления. Также в кабинах, тамбурах и салонах поезда обеспечен комфортный доступ для локомотивной бригады к тормозному оборудованию, автоматическим защитным выключателям, что существенно снижает время восстановления работоспособности рельсового автобуса при срабатывании защиты. Для пассажиров одним из основных преимуществ оказалась плавность хода: в пути следования динамические реакции практически не ощущаются в салоне.

Отмечали достоинства «Орлана» и в РЖД в рамках прошедшего в феврале этого года семинара по вопросам эксплуатации и ремонта новых рельсовых автобусов ТМХ. Особенно указывалась эффективность работы новых машин в зимних условиях. В то же время производитель внимательно прислушивается к потребностям и пожеланиям заказчиков, не прекращая работу над совершенствованием конструкции «Орлана» и его характеристик.

Создавая экологичную тягу

На базе «Орлана» ТМХ сегодня реализует один из своих самых амбициозных и прорывных в техническом плане проектов – внедрение технологий тяги с применением водородного топлива. Задача обусловлена общемировым трендом по повышению экологичности транспорта и снижению выбросов углерода. В соответствии с поручением Правительства РФ не позднее 2024 года в России должен быть создан опытный образец такого подвижного состава.

Для решения этой задачи и в соответствии с соглашением, подписанным в 2019 году, ТМХ совместно с правительством Сахалинской области, ОАО «РЖД» и ГК «Росатом» реализует проект организации пассажирского движения на поездах с водородными топливными элементами. Базовой платформой выбран «Орлан», а пилотным полигоном – остров Сахалин, где формируется водородный инфраструктурный кластер с полным технологическим циклом от производства водорода до его применения. В 2021 году участники проекта перешли к разработке проектной документации. 

Планируется, что к 2023 году на сети будет внедрено 7 водородных «Орланов», а к 2030-му – 13.

Сегодня ТМХ ведет активную разработку как новой энергетической установки (проектом занимается входящий в ТМХ Коломенский завод), так и модификации конструкции «Орлана». Выбор гибридной схемы тягового привода – топливных элементов и накопителя энергии – обусловлен общемировыми тенденциями: комбинированная установка используется в проектах иностранных производителей. По словам генерального директора Центра перспективных технологий ТМХ Дениса Карасева, водородный топливный элемент обладает инерцией и не может мгновенно принять или сбросить нагрузку, поэтому тяговая батарея будет использоваться как некий буфер для сглаживания нагрузки на топливные элементы и рекуперации энергии торможения поезда. Для новой технологии необходимы изменения в конструкции «Орлана». В частности, основные элементы энергоснабжения требуется установить на крыше поезда. Также будет усовершенствована система передачи энергии от энергоустановки к тяговым двигателям.

В случае успешной реализации проекта на Сахалине полученный опыт планируется масштабировать, в частности рассматривается железнодорожная сеть в курортной части России на Черноморском побережье.

В то же время ключевым вопросом является экономическая эффективность водородной тяги, в связи с чем для успеха потребуется слаженная и проактивная работа всех участников – не только при создании подвижного состава, но и внедрении технологий производства водорода, необходимой транспортной и заправочной инфраструктуры. Важным фактором будет и поддержка государства. Если пилотный проект покажет эффективность и поступят последующие инвестиции, то появится возможность создать полноценный рынок водородной тяги, а Россия вместе с выпускаемым ТМХ «Орланом» сможет стать технологическим лидером в данном направлении на мировом уровне.