Альтернатива. Дрожь Земли (Электровоз ВЛ-85)

18 Ноября 2005

Без малого 300 тонн снаряженной массы, 45 метров длины, 12 осей и столько же двигателей суммарной мощностью 15700 лошадиных сил с тягой в 740000 ньютонов. Антиблокировочная и противобуксовочная системы, автоматическое распределение нагрузки по осям, режим рекуперативного торможения, круиз-контроль, навигация, «антисон», «черный ящик» и другие стандартные опции.

Знакомьтесь — это магистральный двухсекционный электровоз переменного тока ВЛ-85, самый мощный грузовой локомотив в мире! За габариты, зеленый цвет и некоторую неповоротливость на стрелках прозванный в своей среде «крокодилом». Да и максимальная скорость «на трассе» не фантастика — 110 км/час. Зато может таскать самые длинные и тяжелые поезда в мире — до 6300 тонн!

Все в мире технического прогресса развивается параллельно и взаимосвязано, но каждая отрасль индивидуально. Если в Европе и тем более в США сухопутные перевозки во многом легли на дальнобойные грузовики, то в СССР на ж/д транспорт — единственный, для которого могли делать относительно ровные и надежные дороги. Электровоз ВЛ-85 на Новочеркасском заводе пошел в серию еще в 1983 году, и был разработан, можно сказать, в погоне за новыми советскими рекордами в борьбе полярных экономик, по известному принципу «все лучшее — народному хозяйству». Когда экономика надорвалась, эти рельсовые левиафаны могли сгинуть подобно динозаврам, но... Все-таки не зря их прозвали «крокодилами». Те рептилии, одни из немногих живых существ, кто сохранил связь с эпохой динозавров. ВЛ-85 одно из немногих советских достижений, переживших постперестроечное вымирание. Кстати, ВЛ в маркировке всех советских электровозов — это в честь Владимира Ленина, в заслугу его программы электрификации всей страны. ЗнаЧение Да, было время, таким исполинам почти не находилось работы. Да и у нас теперь частный бизнес, несмотря на убожество автодорог, активно использует дальнобойные фуры как выгодный альтернативный вариант. Но ВЛ-85 именно сейчас востребован, актуален и перспективен. Для чего и кого? Для страны, для государства.

Ответ, как видно, опять же в духе советского периода — не конкретный. Но в том- то и дело, что по-другому не ответишь. ОАО «Российские железные дороги» сегодня хоть и чисто коммерческая структура, но полностью принадлежит правительству России. А для правительства очень важны «сырьевые» прибыли от экспорта, и в первую очередь нефти, транспортный коридор для которой и должна обеспечить железная дорога. Трубопроводы трубопроводами, их еще построить надо, а ж/д цистерны и рельсы имеются давно. Причем в свое время для интенсификации «товарооборота» в СССР были созданы не только мощные локомотивы, но и рекордные по грузоподъемности вагоны. Например, 8-осные 120-тонные цистерны, которые заменяли две стандартные «бочки». Постепенно и вес наливных составов довели до внушительных 6000 тонн (стандартный вес грузового поезда около 3000 тонн) даже на Иркутском отделении ВСЖД, которое из-за очень сложного горного рельефа с множеством изгибов и крутыми затяжными уклонами к таким нагрузкам приспособлено было плохо.

Дело в том, что изначально этот участок работал на постоянном токе с напряжением в контактной сети 3 кВольта. Тяжелые поезда поднимали на Андриановский хребет и спускали с него на рекуперации аж тремя двухсекционными 8-осными электровозами — головной, второй и толкач в хвосте. Когда такой суперсостав шел на перегоне в режиме максимальной тяги, в контактной сети падало напряжение (нет, лампочки в домах при этом не «гасли») и производительность дороги, в частности пропускная способность, тоже падала.

Для экономии на «проводке» тяжеловесов были разработаны и внедрены так называемые «системы» — сдвоенные электровозы под управлением одной локомотивной бригады. Второй электровоз-робот выполнял команды через специальные коммуникации. Из-за случавшихся сбоев в управляющей электронике, недостаточного контроля над тем, что творится на втором локомотиве, и в целом из-за сложности вождения сверхтяжелых поездов, машинисты не любили «системы», состоявшие из четырех секций и 16 осей. Поездка с «шеститысячником» на такой «сочлененке» сопровождалась большим напряжением для бригады (при этом доплачивали не очень много). Техника и люди, что называется, работали на пределе своих возможностей. Иной раз, в критических метеоусловиях и в других нестандартных ситуациях, поездка по горному рельефу превращалась в трудовой подвиг. В середине 90-х Иркутское отделение дороги по примеру соседних реконструировали на переменный ток с напряжением 25 кВольт. Более мощные «переменники» позволили устранить ряд специфичных проблем и повысить производительность участка, а двухсекционные 12-осные ВЛ-85 смогли заменить не только «системы», но и в целом увеличить номинальный вес поездов.

Устройство

Как устроен электровоз? Очень просто, если коротко. Никакой трансмиссии в привычном понимании, конечно же, нет. Тяговые двигатели «сидят» непосредственно на осях, причем опираясь на подшипники скольжения, и через косозубую редукторную пару (опорно-осевой редуктор) приводят колеса. Кстати, на железной дороге нет колес, а есть колесные пары — колеса запрессованы на оси и представляют жесткую конструкцию. Мотор-колесные блоки электровоза в свою очередь парами объединены рамными тележками и подвешиваются к ним через пружинные и листовые рессоры — без оных даже по рельсам двигаться было бы невозможно. Более того, при разгоне или торможении тележки и оси испытывают разные силы, как в автомобиле: одни перегружаются, другие наоборот. Дабы обеспечить равномерное давление и не спровоцировать буксование (по ж/д терминологии «боксование») или юз, что на ж/д дороге есть самое зловещее явление, в стандартных 8-осных локомотивах применяется так называемая противоразгрузочная система. Хитроумные пневмоустройства «дозагружают» те или иные оси в зависимости от режима движения. А вот при конструировании ВЛ-85 с тремя тележками под вытянутой секцией, удалось обойтись без сложной пневматики. Тяговые и тормозные усилия от тележек к кузову здесь передаются через систему продольных наклонных тяг («реактивных», если угодно, и каждая тяга размером с пушечный ствол), которые автоматически выравнивают осевые нагрузки. Кузов электровоза плотно забит основным электрическим и вспомогательным оборудованием так, что при ширине 3,2 метра коридоры для прохода настолько узкие, что идти в них можно только «бочком». Вся высоковольтная зона надежно отгорожена, а входные двери в нее автоматически разблокируются только при полном обесточивании, то есть при сложенных токо- приемниках.

Если электричество здесь — бог движения, то воздух — бог жизни. Могучие компрессоры под давлением около 8 атмосфер накачивают огромные резервуары, с которых в основном питается тормозная система, а мощные вентиляторы обеспечивают охлаждение силовой части. Тяговые двигатели в «переменниках» на самом деле тоже постоянного тока, если по-умному — с последовательным возбуждением и питанием от выпрямительно-инверторных преобразователей на тиристорах. Все это хозяйство при работе требует активного отвода тепла. Кто бывал вблизи проходящего электровоза, кроме грохота колес на стыках слышал его громкий завывающий голос — это как раз шум вентиляционных систем. В недрах пневморезервуаров образуется много конденсата, который зимой стремится замерзнуть и закупорить высоконапорные магистрали. Поэтому есть автоматические устройства влагоудаления, но зимой также предусмотрена ручная продувка через концевые краны, венчающиеся шлангами с соединительными набалдашниками. Процедура очень ответственная, требующая осторожности и физической силы, иначе можно лишиться челюсти или чего поважней. Что касается противобоксовочной и антиблокировочной системы, то на локомотивах она появилась задолго до того, как о них заговорили в автомобильном мире.

Работа

Коэффициент трения между «отполированными» металлами не очень высокий, между мокрыми — тем более. С поездом, особенно тяжелым, колеса локомотива из качения запросто могут перейти в скольжение, что при таких массах чревато нешуточными последствиями. Это может произойти в режиме рекуперативного торможения на большом уклоне, когда высокий тормозной ток способен «зажать» двигатели до блокировки колес, а при юзе мгновенно образуются «ползуны» на бандажах колес. На сленге это называется «подковать» машину, «натереть пятаки» или сделать колеса «квадратными».

В истории даже известен такой факт — во время Войны отступающие немцы, «обрубая концы», не тратились на подрывы путей. В последнем эшелоне они стачивали крайние колеса, которые как молот по ореху, «кололи» за поездом рельсы. В мирной реальности такого ужаса представить нельзя, но «заработать» локомотиву «ползуны» вполне вероятно. Не допустить этого — важнейшая задача для машиниста, иначе ущерб и материальные неприятности обеспечены, в том числе вычет из зарплаты за обточку бандажей и, возможно, за работу дефектоскопа на перегоне.

Боксование тоже явление вероятное и очень опасное. Теоретически одиночный электровоз может разогнаться до сотни, как спортивный автомобиль: за секунд шесть-семь, а то и быстрее. С тяжелым поездом, понятно, все растягивается в минуты. Сдвинуть такой состав с места невозможно в принципе, поэтому грузовые поезда трогаются «повагонно», цепной реакцией за счет люфта в сцепках. Значит, при остановке поезд должен встать «сжатым». В этой связи встать по какой-то причине на подъеме или на переломе — хуже не бывает.

Поезд «растянется» и тогда уже процесс «троганья» в основном зависит от интуиции машиниста. Локомотив может «взять» с места, но потом сильно боксовать при разгоне под высоким тяговым током, неистово содрогаясь и пускаясь в «пляску». Машина «пойдет в разнос», как еще говорят. В этом случае не только рельсы «гофрируются», но из-за перегрузки и резкого перегрева и до проворота бандажей недалеко, а это уже грозит крушением.

«Растянуться» на перегоне, «пойти в разнос» и прочие нарушения режимов вождения поезда могут привести и к «банальному» обрыву сцепок. А «порвать» поезд на перегоне — это нечто. Катастрофы не произойдет, поскольку при разрыве магистрали тормоза сработают автоматически, а путевая сигнализация закроет этот участок для движения. Но дело в том, что не прилетит волшебник на голубом вертолете и не соединит поезд.

Этим займется локомотивная бригада, для чего нужно с головы или с хвоста снять сцепку, которая весит 150 кг, как-то упереть к разрыву и установить. Причем обрывы чаще случаются зимой в сильные морозы, когда металл становится хрупким. А за оборванные сцепки и приличную задержку на перегоне бригаду ожидают отнюдь не поощрения, если комиссия не найдет, что происшествие случилось из-за дефекта в металле.

В помощь машинисту в свое время и была внедрена система ABS/TRC, если выражаться автомобильными терминами. Она сигнализирует о потере сцепления (кроме того, это видно по падению тока на двигателях) и действует эксклюзивным железнодорожным способом — включает подсыпку песка под колеса. Но в автоматическом режиме система может запоздать, да и песок подается не под все колеса. Поэтому в надежных превентивных целях предусмотрена ручная подсыпка под каждую тележку, а наличие песка в специальных отсеках («банках») и исправная работа «песочниц» — это вообще первое, что проверяется в момент приемки локомотива. Бывают поездки, когда машинист, что называется, «сидит» на подсыпке, поезд приводится буквально «на песке». Интересно, что одной из причин мокрых и обледенелых рельс бывает прошедший впереди пассажирский поезд. Локомотивщики так и говорят: «Машина ни черта не едет, пассажиры все рельсы обо...».

Кстати, песок для электровозов поступает не какой-нибудь с ближайшего карьера, а специальный высокофрикционный, с большим содержанием кварца.

Чтобы на затяжных спусках, подобных Андриановскому, не сжигать тоннами колодки, как раз и применяют рекуперативный (электрический) тормоз, причем электровозы постоянного тока при этом еще и отдают энергию обратно в сеть, поскольку двигатели в этом режиме могут работать как генераторы.

Для более эффективной остановки грузовых составов давно изобрели тормозные колодки из композитного материала. Толку от них заметно больше, чем от чугунных, но только когда разогреются. И переход этот довольно резкий: поезд сначала как будто не реагирует на включение тормозов, а потом вдруг начинает рывками «упираться». Кстати, в пассажирских вагонах используются только классические чугунные колодки, поскольку на них поезд тормозит очень плавно.

Безопасность

На железной дороге проезд запрещающего сигнала светофора приравнивается к уголовному преступлению — слишком высока цена такого «нарушения»! Предупреждение об этом есть в кабине каждого локомотива. Но одними словами, конечно, безопасность сегодня не обеспечить. Да, в стародавние времена ездили по семафорам и письменным разрешениям, пронзительные сигналы паровозов оповещали станционных работников задолго до появления поезда, а также давали команды для «тормозных площадок» вагонов, где сидели люди и по команде закручивали или отпускали механические тормоза.

Теперь ездят с радиосвязью и с путевой сигнализацией, по светофорам и автоблокировкам, закрывающих или открывающих маршрут в зависимости от удаления поезда или по команде диспетчеров. Стрелки на главных путях с централизованным дистанционным управлением, так что понятие «стрелочник» давно анахронизм. На перегонах поезда идут под пристальным наблюдением дорогостоящих устройств ПОНАБ — пункты обнаружения нагрева букс, которые «ловят» температурные отклонения в колесных подшипниках.

Кабина локомотива оборудована собственным светофором, дублирующим показания основного, и входит он в комплекс локомотивной сигнализации, которая «отвечает» за бдительность бригады и аварийную остановку, если что. А что? Ну, например, при движении на желтый (это значит, что через один светофорный участок путь занят) нужно соблюдать пониженную скорость и отвечать (нажатием кнопки) на звуковые и световые сигналы «бодрствования». При движении на красный (следующий участок занят) тоже нужно «ползти» с определенной скоростью и отвечать на более частые сигналы. Если ответа вовремя не последовало, или скорость превысила допустимую — сработает экстренный тормоз.

В локомотиве спидометр называется скоростемером, и совмещен он с «черным ящиком» — устройство записи параметров движения: скорость, остановки, время стоянки, работа тормозов, показание светофоров и другое. Но в отличие от самолетных, локомотивные «ящики» не столь защищенные, а носителем информации в них является специальная бумажная лента. После поездки лента сдается в шифровальный цех на «разбор полетов» — своего рода, «суд господний» для машинистов. В роли «прокураторов» результатов сугубо мужской профессии выступают женщины — с их природной скрупулезностью как шифровальщики они незаменимы. Но в последнее время внедряются новые, более информативные и функциональные скоростемеры и электронные «ящики», когда параметры поездки вместо бумаги записываются на флэш-карту и расшифровываются на мониторе. Применяются системы автоматического регулирования скорости и тока по заданным параметрам, своего рода круиз-контроль. Да что говорить, если на дорогу стали приходить новые локомотивы ЭП-1 (электровоз пассажирский), разработанные в 1998 году на базе ВЛ-85, которые не только сменили «религию» в обозначении, но представляют принципиально иной уровень комфорта и безопасности. По сути, это локомотив-робот нового поколения с микропроцессорной системой управления и диагностики. Три бортовых компьютера полностью автоматизируют работу машины, в том числе переход из режима тяги в режим рекуперации, а также осуществляют полный контроль (включая противопожарный) над всеми системами. Машинист задает режим движения и здесь может называться оператором или даже программистом.

В распоряжении бригады улучшенная изоляция кабины, кондиционер и даже климат-контроль, что еще недавно для российских локомотивщиков было фантастикой. Многослойные лобовые стекла имеют высокую прочность (при разъезде со встречным в кабину может залететь «метеорит» в виде куска угля, консервной банки из пассажирского вагона и т.п.) и эффективный их обогрев по типу реактивных самолетов, с нагревательной пленкой между слоями.

Так что, многие пассажиры сейчас «парятся» на купейных полках и даже не задумываются, что их поезд «на автопилоте» везет высокоинтеллектуальный локомотив отечественного производства. Сейчас идут испытания и нового грузового электровоза, который впервые за всю историю советско-российского локомотивостроения будет носить собственное гордое имя — «Ермак». Здесь не только все напичкано электроникой, но даже предусмотрена микроволновка для разогрева пищи (обычно это делают на электроотопителях кабины, что запрещено).

На ВСЖД старейшим и основным локо мотивным депо является Нижнеудинское, обслуживающее электровозы на огромном участке от Мариинска до Карымской, протяженность которого 2581 км (но плечевые зоны для смены локомотивных бригад не превышают 560 км). Здесь же расположен самый оснащенный на дороге учебный центр локомотивщиков. Гордость центра — виртуальная кабина-тренажер современного электровоза, где машинисты на основе видеозаписи реального участка дороги учатся водить поезда. Тренажер позволяет задавать множество нестандартных режимов движения, включая сложные метеоусловия, различные аварийные ситуации, в том числе опасность обрыва сцепок, неисправности в оборудовании и прочие форс-мажорные обстоятельства, возникающие в реальной работе довольно часто. Взять те же злополучные переезды, когда на путях оказывается автомобиль и необходимо правильно среагировать.

Здоровье

Несмотря на всю техническую мощь и помощь в перевозках, профессия машиниста и помощника остается одной из самых тяжелых и вредных в мире транспорта, тем более в наших сложных условиях. Даже в давние советские времена профессия машиниста была одной из самых почетных и высокооплачиваемых, так что многие жены машинистов позволяли себе не работать. Сейчас машинисты тоже зарабатывают неплохо — до 20 и более тысяч рублей, однако специфика работы, в том числе регулярные ночные поездки, сказываются на здоровье. Самые распространенные профзаболевания — это инфаркт миокарда и тугоухость. Аскетичные кабины с высоким уровнем шума и вибраций, конечно, потихоньку уступают место более комфортабельным и эстетически совершенным, однако еще и сказываются мощные электромагнитные поля. Не так давно социальная и медицинская помощь на ж/д была выше, чем «среднемуниципальная», но все же слабая. Для локомотивных бригад главной «медициной» являлся стандартный предрейсовый осмотр — проверка давления и общего состояния. Теперь гигантский транспортный механизм, железный, жесткий и даже жестокий по сути, полувоенный по своему историческому предназначению, высасывающий огромные материальные и человеческие ресурсы, становится явно гуманнее, поворачивается лицом к тем людям, кто составляет его основу. На поддержание быта и здоровья сегодня вкладываются значительные средства, поскольку с постсоветских времен наконец-то подсчитано, что морально-физическое благополучие людей самых ответственных за безопасность специальностей дает коммерческую выгоду на многие миллионы рублей.

Так, на ВСЖД сейчас применяется методика эмоциональной «настройки» и реабилитации локомотивных бригад, до сих пор практиковавшаяся только в авиации или даже в космонавтике. Она состоит из трех этапов. Перед работой машинист с помощником не просто проверяют пульс и проходят тест на «выспамшись». Теперь перед поездкой и после в специальных условиях они могут пройти небольшой антистрессовый и «тонизирующий» курс. Эффект гарантирован.

Например, все помнят жуткое столкновение скорого поезда №7 с вылетевшим на насыпь лесовозом под Тулуном. Машиниста и помощника привезли в депо в сильно подавленном, можно сказать шоковом состоянии. Раньше потребовались бы дни, чтобы привести их в чувства, а в новых реабилитационных условиях уже через пару часов людей вернули к адекватному восприятию действительности.

Второй и третий, более основательные этапы лечебно-оздоровительных мероприятий предусмотрены во время выходных и отпуска, для чего действует высокооснащенный и уникальный в регионе санаторий-профилакторий, где все многочисленные и дорогостоящие услуги для своих работников бесплатные.

А что с того нам, автомобилистам — спросит иной читатель, ведь тот же переезд в Глубокой, самый проблемный в регионе, как был советским недостроем, так и остался! Спешу обрадовать — после перехода бывшего начальника ВСЖД в губернаторы области и с приходом нового начальника в лице Алексея Воротилкина эта проблема, как обещается, близка к развязке. Уже в следующем году виадук в Глубокой должен начать достраиваться, и федеральная автодорога, как положено, пойдет над полотном Транссиба. Две стихии мирно разойдутся с обоюдной пользой. Будем ждать.