Электропоезд переменного тока ЭН3

После распада СССР, единственный завод по производству электропоездов остался в Латвии. В рамках Государственной Программы развития и повышения качества пригородных пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте (1992) был намечен комплекс мер по организации производства пригородных электропоездов на предприятиях России. Наряду с Демиховским машиностроительным заводом (ДМЗ) и Торжокским вагоностроительным заводом (ТВЗ) было принято решение о производстве пригородных электропоездов на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НПО НЭВЗ).

В связи с резким падением объемов грузовых перевозок в России на железных дорогах страны высвободилось значительное число локомотивов и на несколько лет исчезла потребность в закупке новых электровозов. Это привело к остановке производства электровозов на НЭВЗ. Было решено использовать научный и конструкторский потенциал завода и проектно-конструкторского института (ВЭлНИИ) для разработки современных пригородных электропоездов.

Наиболее быстро могло быть реализовано решение для электропоезда переменного тока с тиристорным регулированием и рекуперативным торможением (ЭН1). При этом тяговое электрооборудование конструктивно и технологически было бы аналогично электрооборудованию электровоза ВЛ80Р. Была разработана полная конструкторская документация и начата подготовка производства. Первый электропоезд мог быть изготовлен уже в 1996 г.

В это время на экспериментальном кольце ВНИИЖТ прошли успешные испытания макетной секции с асинхронным тяговым приводом, в процессе которых удалось решить ряд проблем и сдвинуть с мертвой точки проблему создания асинхронного тягового привода. Опираясь на результаты испытаний, МПС приняло решение прекратить работы по электропоезду ЭН1 и начать разработку электропоезда ЭН3.

Работы по разработке проекта пригородного электропоезда переменного тока с плавным тиристорным регулированием, асинхронным тяговым приводом и рекуперативным торможением закончены в 1998 г. К разработке были привлечены АО "ДМЗ" (кузов, тележки), Сибстанкоэлектропривод, МИИТ и ВНИИЖТ (тяговый привод и микропроцессорная система управления).

Опытный 5-вагонный электропоезд был изготовлен в 1999 г.

Для нового поезда выбрана необычная композиция. Поезд состоит из двух 5-вагонных сцепов, каждый из которых является автомным и включает в себя два головных вагона, два моторных и прицепной (Г+М+П+М+Г). Конструкция вагонов предусматривает возможность компоновки из различного соотношения моторных и прицепных вагонов. Переход на основную составность М+1,5П стал возможен благодаря более высокой мощности асинхронных тяговых двигателей (АТД).

Можно сформулировать основные достоинства и недостатки новой системы привода с АТД. Достоинства системы:

• номинальная мощность АТД может быть использована во всем диапазоне скоростей движения до конструктивной включительно;
• при одинаковой мощности и других равных параметрах АТД имеет меньшую массу, чем коллекторный;
• существенно уменьшается расход активных материалов (меди, стали); снижается трудоемкость изготовления ТД и их обслуживания в эксплуатации
• появляется возможность полной унификации узлов тяговых преобразователей для электропоездов постоянного и переменного тока.

Вместе с тем на электропоездах с АТД применяется, как правило, двойное преобразование энергии, что вызывает уменьшение общего к.п.д. и усложнение преобразователя. Кроме того, э.п.с. с АТД характеризуется наличием специальных активных устройств снижающих уровень электромагнитных помех в тяговом токе. При использовании группового привода необходимо поддержание в эксплуатации разности диаметров бандажей колесных пар на уровне не более 5 мм (вместо 10 мм при коллекторных ТД), либо применение схем индивидуального регулирования АТД, что значительно усложняет тяговый преобразователь. Однако, полезным следствием этого является необходимость применения микропроцессорных систем управления, поднимающих подвижной состав на новый технологический уровень, что позволяет также автоматизировать процесс ведения поезда, обеспечить диагностику электрооборудования и систем, внедрить информационные системы на пригородных электропоездах и т.д. Все эти мероприятия в целом должны снизить расходы на техническое обслуживание и ремо нт новых электропоездов.

На моторном вагоне ЭН3 АТД соединены параллельно и питаются от тиристорного преобразователя. Преобразователь состоит из тягового трансформатора, выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) и автономного инвертора тока (АИТ). Регулирование скорости осуществляется плавным изменением величины и частоты питающего напряжения. Рекуперативное торможение позволяет обеспечить возврат в тяговую сеть до 30% электроэнергии, потребленной на тягу.

Лобовая часть головного вагона разработана на основе современных тенденций формообразования отечественных и зарубежных типов подвижного состава, имеет обтекаемую форму без выступающих элементов. В лобовом остеклении применена конструкция силикатного триплекса с электрообогревом и автоматическим регулированием температуры в заданных пределах. Прожектор установлен ниже лобовых окон, что обеспечивает оптимальные условия видимости в ночное время.

Салоны вагонов имеют традиционную систему шумо и теплоизоляции с применением трудногорючих пенополиуретанов с низким коэффициентом теплопередачи. Для облицовки боковых стен использованы панели из композиционных материалов с сотовым наполнением, применяемые в отечественном авиастроении для пассажирских салонов современных самолетов. Предусмотрены места для инвалидов с колясками.

Для повышения комфорта салоны разбиты на 3 отсека декоративными перегородками. Вагоны оборудованы мягкими диванами. Освещение салонов осуществляется двадцатью стетильниками дневного света. Система отопления — электрокалориферная, осуществляет равномерный нагрев воздуха и подачу его по специальным воздуховодам к ногам пассажиров.

В каждом салоне установлены электронные табло для отображения информации о маршруте следования, очередной станции, точном времени и т.д.

После посещениия завода НЭВЗ мэром города Новочеркасска по его просьбе был переделан интерьер одного из пяти вагонов нового электропоезда. В салоне установлены мягкие кресла и оборудован бар.

В начале 2000 г. на заводе прошла официальная презентация электропоезда, на которой гости и представители прессы имели возможность осмотреть вагоны и прокатиться по заводскому испытательному кольцу.

Однако, несмотря на успешное начало работ, для наладки и испытаний новых систем не было выделено необходимое финансирование, поэтому все работы над проектом были остановлены. Электропоезд длительное время находился на территории НЭВЗ.