XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Транспортная администрация VerkehrsverbundOberelbe (VVO), отвечающая за пассажирские перевозки в регионе Верхняя Эльба (федеральная земля Саксония, Германия), пригласила специалистов компании Bombardier и Технического университета Берлина изучить возможности использования электропоездов с питанием от аккумуляторных батарей на неэлектрифицированных участках в южной части Саксонии. Исследование будет охватывать сообщения в районах Саксонской Швейцарии, Рудных гор и Вест‑Лаузица.

Срок действия нынешнего контракта на обслуживание этих сообщений завершается в 2024 г., и VVO ищет приемлемую с экологической точки зрения альтернативу дизельной тяге для будущего контракта.

Предполагается, что аккумуляторы поездов будут заряжаться во время движения по участкам, электрифицированным на переменном токе напряжением 15 кВ. Запасенной энергии должно быть достаточно для движения по участкам, не оборудованным контактной сетью, где в настоящее время эксплуатируются дизель-поезда.

Bombardier и Технический университет Берлина уже располагают опытом работы с поездами с питанием от аккумуляторных батарей. Они принимали участие в разработке и испытаниях аккумуляторного поезда на основе созданного Bombardier электропоезда Talent 3. Проект финансировало федеральное правительство Германии.

По данным Bombardier, поезда на аккумуляторных батареях по потреблению энергии эффективнее дизель-поездов и поездов с питанием от топливных элементов (0,65 евро/км против соответственно 1 евро/км у дизель-поездов и не менее 1,2 евро/км у поездов на водородном топливе). По сравнению с поездами с питанием от топливных элементов они не требуют создания особой инфраструктуры для заправки водородом и отличаются меньшей стоимостью технического обслуживания.

Завершить исследование планируется к февралю 2019 г. (компьютерная графика, источник Bombardier).

Компания «Bombardier» в немецком Хеннигсдорфе представила новый гибридный электропоезд «Talent 3» с питанием от аккумуляторов.

На презентации современного мотор-вагонного подвижного состава побывали представители «ДойчеБан», а также министерства транспорта ФРГ и правительства земли Бранденбург.

Новый гибридный поезд « Talent 3» (Рис 1) оборудован тремя установленными на крыше аккумуляторными батареями и устройством динамической подзарядки от контактной сети переменного напряжения 15 кВ с частотой 16,7 Гц, которая весьма распространена в странах Европейского союза и является стандартом для Германии. Энергия, получаемая при рекуперативном торможении, также направляется для зарядки аккумуляторных батарей.

На данный момент поезд может пройти без подзарядки около 40 км. Однако «Bombardier» планирует за счет усовершенствования аккумуляторных батарей увеличить размер автономного хода до 100 км.уже в следующем году.

Новый гибридный электропоезд уже в 2019 году будет введен в тестовую эксплуатацию на железных дорогах Германии. Исследователи считают, что гибридные электропоезда уже в ближайшее время начнут вытеснять привычные дизель-поезда с маршрутов, где значительная часть трассы электрифицирована, а также там, где возможно создать инфраструктуру зарядки на конечных станциях.

На данный момент в Германии неэлектрифицированными остается около 40% всех железных дорог, в основном это железные дороги с невысоким потоком грузов и пассажиров. Федеральное правительство Германии планирует на части маршрутов заменить дизельный мотор-вагонный пассажирский подвижной состав гибридными электропоездами. Их разработка поддерживается государственной инновационной программой электромобильности «NationalElectromobilityDevelopmentPlan», в рамках которой ежегодно разработчикам из бюджета выделяется около 4 млн. евро.

Ранее в Австрии компанией «Siemens» был представлен другой гибридный электропоезд с аккумуляторами.

Федеральные железные дороги Австрии (ÖBB) и компания Siemens 10 сентября 2018 г. в Вене представили опытный образец гибридного электропоезда Desiro ML (Рис 2,3) семейства Cityjeteco. Он может использоваться как на участках, электрифицированных на переменном токе (15 кв., 16,7 Гц), так и на неэлектрифицированных участках.

Рис. 1 Поезд Talent 3

Дополнительное оборудование включает в себя блоки аккумуляторных батарей общей мощностью 528 кВт. Которые установлены на крыше прицепного вагона, систему охлаждения и соответствующее электронные оборудование. Литиево-титановые элементы батареи рассчитаны на срок службы 15 лет. По сравнению с традиционными литий-ионными батареями они заряжаются значительно быстрее. Благодаря термической защищенности батарейных модулей погодные условия не оказывают влияния на срок их службы и состояние заряда.

Наличие дополнительного оборудования не сказывается на пассажировместимости поезда, осевая нагрузка которого не превышает 17 т.

В настоящее время Siemens разрабатывает гибридные приводы с использованием батарей, которые позволяют производить зарядку через токоприемник на электрифицированных линиях и используют полученную энергию на неэлектрифицированных участках. Siemens и ÖBB в ближайшие месяцы проведут испытания данной технологии с последующим запуском в серийное производство.

В режиме питания от батареи максимальная скорость поезда Desiro ML составляет 120 км/ч, ускорение при разгоне — 0,77 м/с², при питании от контактной сети скорость достигает 160 км/ч, ускорение — 1 м/с².

Внедрение таких поездов является частью стратегии ÖBB, направленной на достижение нулевого уровня вредных выбросов для всего парка подвижного состава к 2035 г.

Перед тем как пройти испытания на не электрифицированных линиях сети ÖBB, поезд будет представлен на выставке InnoTrans в Берлине 18 ‒ 21 сентября 2018 г. Весной 2019 г. предполагается получить разрешение на перевозки пассажиров в этих поездах. Первые испытательные поездки должны состояться во второй половине 2019 г.

Рис. 2 Поезд Desiro ML

Рис. 3 Поезд Desiro ML

Министр транспорта Великобритании К. Грейлинг (Ch. Grayling) 18 января 2018 г. во время обсуждения в палате общин решения правительства по отказу от электрификации магистрали Midland севернее Кеттеринга заявил, что считает приоритетным переход к поездам, использующим альтернативные источники энергии. Он рассчитывает, что в обозримом будущем на железных дорогах Великобритании появятся электропоезда с гибридным приводом, предусматривающим питание от аккумуляторных батарей, и поезда с питанием от топливных элементов, в которых используется водород. При этом министр выразил надежду, что поезда на топливных элементах могут быть введены в Великобритании в ближайшее время.

В Германии в настоящее время продолжаются испытания первого регионального поезда Coradia iLint на топливных элементах, разработанного компанией Alstom. Транспортная администрация немецкой земли Нижняя Саксония LNVG уже заказала компании Alstom 14 таких поездов.

Компании Bombardier и Siemens занимаются работами по созданию электропоездов, оборудованных аккумуляторами для питания при движении по не электрифицированным линиям.

Компания Bombardier заявила, что не будет выпускать поезда Talent 3 в дизельном варианте.

Вместо этого поезда будут комплектовать литий-ионными батареями с возможностью быстрой подзарядки. Bombardier располагает технологией бесконтактной зарядки PRIMOVE, которая была впервые представлена на выставке InnoTrans 2014 и предназначена как для рельсового, так и для автомобильного транспорта.

Возможность питания тягового оборудования от аккумуляторных батарей при проходе неэлектрифицированных участков заложена и в концепцию электропоездов семейства Mireo компании Siemens

На линии Маннингтри  —  Харидж, проходящей по территории графства Эссекс на юго-востоке Великобритании, начата эксплуатация с пассажирами опытного электропоезда с автономным питанием. Поезд курсирует по будням с 12 января по13 февраля 2015 г.

Для проведения испытаний был выбран четырехвагонный электропоезд серии 379 семейства Electrostar постройки Bombardier, рассчитанный на питание от контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц. Поезд снабжен поставленными компанией ValenceTechnology (США) литий-железо-магний-фосфатными аккумуляторными батареями, что позволяет ему работать на участках, не оборудованных контактной сетью. Опытная эксплуатация позволит оценить возможности использования электропоездов с автономным питанием на не электрифицированных участках небольшой протяженности, примыкающих к электрифицированным линиям, а также на направлениях, электрификация которых считается экономически нецелесообразной. Собранная информация поможет решить, будут ли в дальнейшем такие поезда полностью аккумуляторными либо гибридными, т. е. способными работать как от батарей, так и от контактной сети.

Проект осуществляется совместно компанией Bombardier, британским оператором инфраструктуры NetworkRail, оператором подвижного состава AbellioGreaterAnglia, группой FutureRailway, специализирующейся в области внедрения инновационных технологий на железных дорогах, и министерством транспорта Великобритании. Участники проекта предполагают, что в дальнейшем электропоезда, рассчитанные на автономное питание, более целесообразно строить заново, а не адаптировать существующий подвижной состав. Это позволит оптимизировать их характеристики и минимизировать энергопотребление. В то же время реализация данного проекта даст информацию, которая может быть использована при модернизации эксплуатируемых поездов. В течение шести недель будут собраны данные о поведении поезда в условиях эксплуатации. Ожидается, в частности, что пассажиры по достоинству оценят плавность его хода и низкий уровень шума по сравнению с эксплуатируемыми на не электрифицированных участках дизель-поездами.

Список используемой литературы:

1) «ЖДМ», 2017, № 4, с. 45 ‒ 51

2) «ЖДМ», 2018 , № 6, с. 45 ‒ 48

3) Bombardier протестировала Talent 3 — первый поезд с собственными аккумуляторами[Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://hi-tech.ua/bombardier-protestirovala-talent-3-pervyiy-poezd-s-sobstvennyimi-akkumulyatorami (15.11.2018)

4) Австрия запустит аккумуляторные поезда [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pikabu.ru/story/avstriya_zapustit_akkumulyatornyie_poezda_6158414

(15.11.2018)