ЭП2К

К началу 2000-х годов на электрифицированных железных дорогах России основой парка пассажирских электровозов являлись локомотивы ЧС производства чехословацкого завода Škoda. В то время как для вождения длинных составов применялись двухсекционные восьмиосные электровозы ЧС6, ЧС7 и ЧС8, выпускавшиеся в 80-х и 90-х годах, для вождения составов средней длины использовались односекционные шестиосные электровозы ЧС2 и ЧС2^Т на линиях постоянного тока и ЧС4/ЧС4^Т на линиях переменного тока, многие из которых были выпущены в период 60-х и 70-х годов и потому были в значительной степени изношены, а также морально устарели. Электровозы ЧС2 и ЧС2^Т эксплуатировались преимущественно на Московской и Октябрьской железных дорогах с наиболее напряжённым пассажиропотоком, что способствовало их износу и требовало замены на новые локомотивы схожего класса. Поэтому, наряду с глубокой модернизацией электровозов ЧС2 на Ярославском электровозоремонтном заводе, РЖД приняло решение о проектировании новых локомотивов российского производства.

Основным производителем электровозов в России был Новочеркасский электровозостроительный завод, однако его силы на начало 2000-х годов были отведены на выпуск пассажирских электровозов переменного тока ЭП1 и создание новых грузовых электровозов переменного тока Э5К и 2ЭС5К. Поэтому для создания электровозов постоянного тока был выбран Коломенский завод, имевший большой опыт в производстве пассажирских тепловозов с электрической передачей. Годом ранее завод выпустил новый пассажирский тепловоз ТЭП70БС (изначально ТЭП70А), являющийся глубокой модернизацией хорошо зарекомендовавших себя тепловозов ТЭП70. Ещё раньше, в конце 1990-х годов, завод выпустил два опытных скоростных пассажирских электровоза переменного тока ЭП200, которые хорошо показали себя на испытаниях, но оказались невостребованными из-за отсутствия скоростных линий переменного тока.

В 2003 году ОАО «РЖД» заключило контракт с Коломенским заводом на создание нового шестиосного пассажирского электровоза, по техническим характеристикам схожего с электровозами ЧС2^Т. За основу конструкции механической части был выбран новый перспективный тепловоз ТЭП70БС. Электрооборудование для локомотивов должен был поставлять Новочеркасский завод. Проектные работы по созданию локомотива были завершены в 2005 году одновременно с завершением сертификации тепловоза ТЭП70БС-001.

Производство первого опытного образца электровоза ЭП2К было начато в конце 2005 года одновременно с переходом завода на серийный выпуск тепловозов ТЭП70БС. В начале 2006 года сборка электровоза была завершена, а 3 февраля состоялась его презентация на заводе[1]. После этого электровоз был отправлен на испытания. Вскоре в 2007 году был выпущен второй электровоз, который также был направлен в опытную эксплуатацию. Во время испытаний электровозы ЭП2К показали соответствие проектных технических и эксплуатационных характеристик техническому заданию, после чего электровозы успешно были сертифицированы и рекомендованы к серийному производству.

C 2008 года завод начал серийный выпуск локомотивов этой серии, продолжающийся по настоящее время. Электровозы по номер 028 выходили с завода в белом окрасе, 029 — в красном, 030 — в белом, 031 — в красном, 032—036 — в белом, 037—100 получили красный окрас, 101 — корпоративный, 102—108 — красный, ЭП2К со 109-го красятся в корпоративную красно-серую окраску. Данные по выпуску электровозов ЭП2К по годам приведены в таблице:[2]

29.12.2021 в ТЧЭ-10 Самара Куйбышевской железной дороги уехал последний в 2021 году пассажирский электровоз ЭП2К №447. В 2022 году Коломенский завод в рамках поставки РЖД изготовит 20 пассажирских электровозов ЭП2К и 4 тепловоза ТЭП70БС. [3]

Основные технические характеристики электровоза ЭП2К:[5][6]

• Осевая формула — З₀—З₀
• Размеры:
  • габарит по ГОСТ-9238-83 — 1-Т
  • длина по осям автосцепок — 21 700 мм
  • ширина — 3086 мм
  • высота токоприёмника от уровня рельс:
    • в опущенном положении — 5100 мм
    • в рабочем положении — 5500 — 7000 мм
  • высота оси автосцепок — 1060±20 мм
  • полная колёсная база — 16 850 мм
  • колёсная база тележек — 4600 мм
  • диаметр новых колёс — 1250 мм
  • ширина колеи — 1520 мм
  • минимальный радиус проходимых кривых — 125 м[к 2]
• Массово-весовые характеристики:
  • служебная масса, т — 135±3 % т
  • нагрузка от оси на рельсы — 221±3 % кН (22,5±3 % тс)
• Тягово-мощностные характеристики:
  • напряжение и род тока — 3 кВ постоянного тока;
  • сила тока на токоприёмнике в часовом режиме — 2200 А
  • передаточное отношение редуктора = 93:38 = 2,45
  • мощность двигателей:
    • в длительном режиме — 6 × 720 = 4320 кВт
    • в часовом режиме — 6 × 800 = 4800 кВт
  • сила тяги:
    • при трогании с места — 302 кН (30,8 тс)
    • при максимальной мощности последовательно-параллельного соединения (40 % возбуждения) — 220 кН (22,4 тс)
    • в часовом режиме — 192,8 кН (19,7 тс)
    • в длительном режиме — 167,4 кН (17,1 тс)
    • в длительном скоростном режиме (54 % возбуждения) — 128 кН (13 тс)
    • при максимальной скорости — 91,4 кН (9,3 тс)
  • скорость:
    • при максимальной мощности последовательно-параллельного соединения (40 % возбуждения) — 70 км/ч
    • в часовом режиме — 87,8 км/ч
    • в длительном режиме — 91 км/ч
    • в длительном скоростном режиме — 120 км/ч
    • конструкционная — 160 км/ч
  • КПД длительного режима — 88 %
  • мощность системы электроотопления — 1200 кВт
  • мощность реостатного тормоза — 4000 кВт
  • максимальное тормозное усилие — 210 кН (21,4 тс)

Электровозы ЭП2К в процессе выпуска получают трёхзначные номера по возрастанию, начиная с 001. Обозначение серии и номера наносится краской на лобовой части каждой кабины электровоза между буферными фонарями по центру наклонным шрифтом в формате ЭП2К-XXX, где XXX — номер электровоза. По бокам кабины может быть нанесён краской сетевой номер электровоза, а на боковых стенах вверху в зоне машинного отделения — обозначение дороги приписки[2].

Электровоз ЭП2К-216

Механическая часть электровоза создана на базе тепловоза ТЭП70 — кузов несущий раскосной конструкции с приварной обшивкой, с двумя кабинами машиниста. Лобовая часть кузова обеспечивает безопасность локомотивной бригады при столкновении с препятствиями со скоростью до 20 км/ч[7].

Основными элементами экипажной части электровоза являются две трёхосные тележки с двухступенчатым рессорным подвешиванием и подвешиванием двигателей III класса (подрессоривание и двигателя, и редуктора) системы французской фирмы Альстом — в целом тележки схожи с тележками ТЭП70, за исключением связи тележек с кузовом. Опорами кузова на тележку являются пружины. Они расположены в нишах рамы кузова и опираются на боковины рамы тележки. При относительных перемещениях тележки и кузова в горизонтальной плоскости (относ кузова и поворот тележки) пружины опор кузова получают поперечные деформации, создавая при этом упругое сопротивление этим перемещениям, величина поперечных перемещений кузова относительно тележки ограничивается устройством возвращающим, а угловой поворот тележки ограничен упорами, расположенными на концевой балке рамы тележки. Вертикальные деформации пружин опор кузова ограничены вертикальными упорами[8].

Механизм передачи силы тяги расположен в средней части под кузовом электровоза. Механизм создаёт жесткую связь между кузовом и тележкой в продольном направлении, передавая силы тяги и торможения от тележки к кузову и не препятствует относительным перемещениям кузова и тележки в вертикальном и поперечном направлениях. Относительные угловые перемещения обеспечиваются за счёт сферических шарниров, расположенных в двух продольных тягах[9].

Пневматическое оборудование расположено в кабине машиниста, кузове электровоза и тележках. В кабинах расположены приборы управления тормозами: кран машиниста 395, кран управления локомотивным тормозом 215, устройство блокировки тормозов и электропневматический клапан автостопа. На панели пульта машиниста расположены двухстрелочные манометры, показывающие давление в тормозной магистрали и уравнительном резервуаре, питательной магистрали и тормозных цилиндрах тележки, расположенной под этой кабиной. Два главных резервуара объёмом по 500 л каждый расположены под кузовом электровоза. Остальное пневматическое оборудование размещено в кузове электровоза. Компрессор на электровозе один, по конструкции — винтовой.

В движение электровоз приводят электродвигатели ЭД153У1 производства завода «Электротяжмаш» либо ДТК-800КСУ1 производства Смелянского электромеханического завода. Оба двигателя имеют мощность 800 кВт при частоте вращения 945 об/мин[10]. Представляют собой компенсированную шестиполюсную реверсивную электрическую машину последовательного возбуждения[11].

Съём электрического тока с контактного провода на электровозе ЭП2К обеспечивает асимметричный полупантограф SBS 2T типа 8WL0 188—6YH47-2 с пневматическим приводом[12]. В настоящее время устанавливаются российские токоприемники ТАсС-16-02, так как SBS-2T имели множество отказов при работе в сильные морозы. Оба типа токоприёмников не имеют, в отличие от старых конструкций, подъёмных пружин и нужное нажатие на контактный провод обеспечивается за счёт подачи в сильфоны токоприёмников воздуха строго определённого давления от специального редуктора.

Ходовые (безреостатные) позиции:

• 21-я: последовательное соединение шести двигателей, 500—700 вольт на двигатель;
• 38-я: последовательно-параллельное соединение (две параллельных ветви с тремя последовательно соединенными двигателями в каждой), 1000—1300 В на двигатель;
• 51-я: параллельное соединение (три параллельных ветви с двумя последовательно соединёнными двигателями в каждой), 1,5-2 кВ на двигатель.

На ходовых позициях можно применять пять ступеней ослабления возбуждения: 80, 66, 54, 46, 40 %.

Тяговые двигатели охлаждаются двумя установками ЦВС (централизованного воздухоснабжения), по одной на тележку, всего две установки на электровоз. Вентилятор каждой из установок, как и главный воздушный компрессор электровоза, приводится своим трёхфазным асинхронным двигателем, питающимся от инвертора. Вентиляторы охлаждения пуско-тормозного реостата приводятся коллекторными двигателями, подключенными к отпайкам реостата — то есть при протекании тока через резисторы они получают часть той энергии, что рассеивалась бы на резисторах.

Цепи управления и освещения — двухпроводные (изолированные от корпуса), постоянного тока напряжением 110 вольт. Источники — аккумуляторная батарея и шкаф питания (ШП).

Пульт управления машиниста

Кабина машиниста электровоза рассчитана на управление локомотивной бригадой в составе двух лиц — машиниста и помощника. Рабочее место машиниста и пульт управления расположены с правой стороны кабины, помощника — с левой. Размеры и расположение элементов кабины, таких как лобовое и боковые окна, пульт управления и кресла установлены из расчёта создания оптимальных условий управления сидя и стоя для машиниста ростом от 165 до 190 см. Кабина оборудована системой кондиционирования, вентиляции и отопления. Стены кабины собраны из стеклопластиковых панелей молочно-белого цвета, изготовленных на основе полиэфирной смолы и стеклоткани. Потолок кабины собран из металлических листов, окрашенных молочно-белой порошковой краской. Панели интерьера прикреплены непосредственно к металлическому каркасу винтами.

Пульт управления машиниста представляет собой дугообразную столешницу синего цвета, состоящую из двух основных зон — горизонтальной зоны управления и верхней наклонной зоны мониторинга. На горизонтальной части пульта слева от машиниста расположены радиостанция, переключатели и поворотная рукоятка контроллера, спереди — переключатели основных систем электровоза, справа — два пневматических тормозных крана. В зоне мониторинга слева расположен многофункциональный дисплей микропроцессорной системы управления и диагностики локомотива, отображающий состояние его систем, по центру — цифровой дисплей системы безопасности КЛУБ-У, отображающий сигналы, скорость и основные параметры движения поезда, справа — два двухстрелочных манометра пневматической системы. Электровоз оборудован современными средствами безопасности КЛУБ-У, ТСКБМ, САУТ.

Кресла машиниста и помощника имеют чёрный цвет и оборудованы подлокотниками и регулируемой наклонной спинкой. Чуть левее кресла машиниста на задней стенке имеется также дополнительное откидное сиденья для машиниста-инструктора. За креслом машиниста у задней стенки расположен шкаф, в котором установлена трёхдиапазонная радиостанция, а за креслом помощника — привод ручного тормоза.

Всё оборудование локомотива, находящееся под напряжением, располагается в высоковольтной камере, находящейся в центре машинного помещения. Двери в высоковольтную камеру имеют блокирующие устройства, запирающие ВВК при подаче воздуха к токоприёмникам, а также исключающие доступ в неё при наличии напряжения на токоприёмнике или при положении заземлителя «не заземлено». Машинное помещение имеет один рабочий проход шириной 50 см[13].

При проектировании электровоза был широко применён модульный принцип компоновки устанавливаемого оборудования, что позволило сократить простои электровозов в ремонте.

• 5 октября 2011 года незакрепленный локомотив ЭП2К-033 самопроизвольно пришел в движение и упал в яму поворотного круга ТЧ-8 с повреждением ходовой части. К концу 2012 года электровоз был восстановлен.
• 5 ноября 2014 года ЭП2К-025 незначительно пострадал при столкновении с электровозом ВЛ11-364 на станции Сабик Свердловской железной дороги. После короткого ремонта вернулся в строй[2].
• 22 ноября 2014 года ЭП2К-144 с пассажирским поездом № 57 сообщением Иркутск — Кисловодск на скорости порядка 80 км/ч протаранил грузовой автомобиль МАЗ на переезде без шлагбаума в Казахстане между станциями Кондратовка-Сибирская и Петропавловск Южно-Уральской железной дороги. Грузовой автомобиль не сумел затормозить на скользкой дороге перед переездом и на малой скорости выкатился на путь, врезавшись в бок электровоза 2ЭС6, который двигался с грузовым поездом во встречном направлении, в результате чего автомобиль отбросило и повернуло. Через несколько секунд в него врезался движущийся навстречу по первому пути ЭП2К и разнёс автомобиль на части, что также спровоцировало сход с рельс грузового поезда из-за выбивания частей грузовика[15]. В результате кабина ЭП2К была серьёзно вмята и повреждён её каркас и пульт управления, часть внешней обшивки и метельник разрушены, особенно с правой стороны, а стекло треснуло. Электровоз отправлен на восстановительный ремонт для её замены на новую на Новосибирский электровозоремонтный завод[2]. По состоянию на июнь 2018 года к ремонту локомотива не приступали.
• 28 ноября 2014 года ЭП2К-107 с пассажирским поездом № 101 сообщением Нижневартовск — Пенза столкнулся с грузовиком, пытавшимся проскочить перед поездом на запрещающий сигнал светофора на переезде без шлагбаума между станциями Пышминская и Богданович Свердловской железной дороги. У электровоза была повреждена внешняя обшивка кузова и метельник на левом углу кабины, а также разбит фонарь[16]. В конце 2015 — начале 2016 года Новосибирский электровозоремонтный завод произвёл восстановительный ремонт с заменой кабины на новую. Электровоз отремонтирован и в 2019 году вернулся в строй.[2].
• 6 октября 2017 года ЭП2К-192 с пассажирским поездом № 60 сообщением Санкт-Петербург — Нижний Новгород протаранил автобус Mercedes-Benz O303, заглохший на переезде c московской стороны станции Покров Горьковского направления Московской железной дороги. Машинист поезда применил экстренное торможение, но не успел остановиться, и электровоз врезался в автобус, разорвав его на части. После удара поезд проехал ещё 200 метров в режиме экстренного торможения, протащив при этом переднюю часть автобуса, оторванную от основной, которая была отброшена от места столкновения на 30 метров[17]. Электровоз получил серьёзные повреждения кабины (вмятины и разрывы обшивки, трещины стекла, деформирование каркаса) и сильную вмятину правого бока и будет отправлен на ремонт[2].
• 22 марта 2018 года ЭП2К-333 с пассажирским поездом № 119 Санкт-Петербург — Белгород сошёл с рельс из-за наличия постороннего предмета на них. Посторонним предметом являются части от мотрисы АСГ-30П. В результате под поезд был прицеплен другой электровоз, а ЭП2К-333 отправлен на ремонт[2].