Электропоезд Aventra компании Bombardier

Ведущие поставщики современного подвижного состава для европейского рынка строят новые поезда на основе единых конструктивных платформ, максимально используя принципы модульности и унификации. Разработчикам и изготовителям приходится решать довольно непростую задачу, поскольку, создавая поезд по заказу, им необходимо выполнять требования экономической эффективности новой продукции и при этом удовлетворять специфические запросы конкретных клиентов. В то же время новый подвижной состав не должен разрабатываться на основе сложившегося шаблона. На заводе Bombardier в Дерби (Великобритания) на протяжении нескольких лет шла напряженная работа над пригородным электропоездом нового поколения, судьба которого может стать не менее успешной, чем поездов семейства Electrostar (рис. 1), созданных в конце 1990‑х годов компанией Adtranz, бо́льшая часть которой впоследствии вошла в состав Bombardier. Начиная работать над поездом, который мог бы прийти на смену поезду Electrostar и его дизельной версии Turbostar, конструкторы Bombardier поставили перед собой задачу подготовить минимальный набор модульных компонентов, на основе которых можно было бы создавать подвижной состав для разных заказчиков, учитывая специфику их требований и особенности предполагаемых условий эксплуатации. Успешный опыт разработки и эксплуатации поездов семейства Electrostar помог инженерам завода в Дерби изучить специфику создания поездов для рынка Великобритании. Эти поезда, безусловно, соответствовали требованиям своего времени, но любая продукция имеет определенный жизненный цикл, и вполне естественно, что после появления последней модификации поездов серии 387 спустя два десятилетия с начала производства подвижного состава семейства Electrostar его дальнейшее совершенствование было признано нецелесообразным ввиду существенного изменения за это время коммерческих и технических условий. Среди факторов, которые способствовали такому решению, были принятие норм TSI, касающихся требований к ударопрочности и доступности для различных категорий пассажиров, а также необходимость повышения энергоэффективности, надежности и совершенствования характеристик создаваемого подвижного состава, без чего невозможно успешно продвигать его на рынке. Примерно 5 лет назад Bombardier был задуман проект, первоначально названный «Поезда Electrostar нового поколения». В дальнейшем это название заменили на Aventra. Для осуществления проекта были привлечены значительные инвестиции.

Электропоезд серии 375 семейства Electrostar

Рис.1. Электропоезд серии 375 семейства Electrostar (фото: Bombardier)

Накопленный опыт работы для различных рынков позволил Bombardier создать поезд, который существенно отличается от семейства Electrostar. Его появление на рынке открывает новый этап в развитии моторвагонного подвижного состава, выпускаемого компанией.

Проверенные инновации

Появлению поездов Aventra (рис. 2) предшествовали несколько этапов развития конструктивной платформы Electrostar в течение 1990‑х годов. В то время уже не требовалось искать большое количество принципиально новых технических решений, обеспечивающих достижение поставленных целей, поскольку можно было воспользоваться опытом, полученным при реализации Bombardier других проектов. В центре внимания оказалась проблема использования уже имеющихся технологий с учетом специфики конкретных заказов. Поэтому программа Aventra получила девиз «Проверенные инновации». Ведущие поставщики создают новые поезда, как правило, на основе конструктивных платформ в соответствии с положениями TSI и других европейских норм, а также c пожеланиями заказчика. В число общих требований при этом входят снижение массы и уменьшение стоимости жизненного цикла подвижного состава при одновременном повышении его энергоэффективности, надежности и вместимости. Однако при соблюдении этих условий новый поезд может выделяться среди аналогов за счет выполнения некоторых специфических требований будущих пользователей. Созданный поезд должен органично вписываться в условия эксплуатации и технического обслуживания, сложившиеся у конкретного заказчика.

Первые контракты

Первым заказчиком поездов Aventra, получивших в Великобритании серийное обозначение 345, стала администрация Transport for London. Электропоезда были заказаны в рамках реализации проекта Crossrail, который предусматривает сооружение пересекающей Лондон с запада на восток линии с подземным участком, а также в связи с расширением сети и обновлением парка сети наземных пригородно-городских линий London Overground. Согласно заключенному в феврале 2014 г. контракту стоимостью 1 млрд ф. ст. для линии Crossrail компания Bombardier построит 65 девятивагонных поездов, рассчитанных на питание от контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц. В качестве опции предусмотрена поставка еще 18 поездов.

Дизайн электропоезда Aventra

Рис. 2. Дизайн электропоезда Aventra (источник: Bombardier)

Поезда длиной 200 м вмещают до 1500 пассажиров. Строить их будет завод Bombardier в Дерби (рис. 3). На получение заказа претендовали также компании Hitachi и CAF. В июне 2015 г. Transport for London заказала 45 четырехвагонных электропоездов Aventra для эксплуатации на сети London Overground. В качестве опции предусмотрена возможность поставки еще до 96 вагонов, которые могут потребоваться при увеличении длины поездов и вводе в эксплуатацию новых участков сети. Поезда начнут поступать в эксплуатацию с 2018 г. Предполагается, что 31 поезд будет рассчитан на питание только от сети переменного тока напряжением 25 кВ, а остальные должны иметь двойное питание, что даст возможность эксплуатировать их также на линиях, где питание осуществляется на постоянном токе напряжением 750 В от контактного рельса. Восемь поездов предназначены для участка Госпел-Оук — Баркинг, где в настоящее время эксплуатируются двухвагонные дизель-поезда. Его электрификация должна быть завершена в 2017 г. На других линиях заказанные поезда Aventra заменят поезда серий 315 и 317, которые эксплуатируются уже более 30 лет, или дополнят существующий парк (рис. 4). Технические характеристики поездов Aventra представлены в таблице.

Технические решения

При создании поезда Aventra использовались инновационные технические решения, реализованные в других проектах компании Bombardier, которая разработала более 20 конструктивных платформ и построила более 100 тыс. ед. подвижного состава для заказчиков из разных стран мира. В числе разработок, оказавших влияние на конструкцию поезда Aventra, — поезда AGC и Spacium, эксплуатируемые во Франции, а также Talent 2, построенные для железных дорог Германии. На новом поезде, в частности, получили дальнейшее развитие разработки в области систем управления, советчика машиниста, тяговых двигателей и прочего оборудования, внедренные на заводе компании в г. Вестерос (Швеция).

Рис.3. Кузов поезда Aventra на заводе компании Bombardier в Дерби

Дизайн салона поезда Aventra

​Рис. 4. Дизайн салона поезда Aventra

В свою очередь, при разработке конструкции отличающихся пониженной массой тележек Flexx Eco, которые выпускаются на заводе Bombardier в Зигене, использовался ряд технических решений, впервые примененных на предприятии в Дерби и в дальнейшем реализованных на поездах, поставленных в разные страны мира. На новых поездах также нашли применение система защиты от боксования и юза, внедренная на поездах Talent 2, система кондиционирования воздуха, реализованная в поездах серии S Лондонского метрополитена, и конструктивные элементы переходов, которые впервые использовались на электропоездах серии A для Аделаиды. Кабина машиниста оснащена индивидуальной системой обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, электрическими розетками, взрывозащищенной дверью. Входные двери салона выполнены прислонно-сдвижными с шириной проема, равной 1450 мм. Предусмотрен широкий сквозной проход по всему поезду. Салон оборудован устройствами обогрева, вентиляции и кондиционирования, беспроводным доступом в Интернет, электророзетками, мониторами для информирования пассажиров и демонстрации рекламно-развлекательного контента. Имеются туалеты, предусмотрены возможности резервирования мест и обеспечения пассажиров питанием в пути следования. Выделены места для инвалидных кресел (рис. 5).

Место для инвалидных кресел в салоне поезда Aventra

Рис. 5. Место для инвалидных кресел в салоне поезда Aventra

Поезд оснащен диагностическими портами для дистанционной передачи данных и средствами автоматизированного визуального контроля.

Условия эксплуатации

При разработке нового поезда прежде всего необходимо сформулировать требования к его характеристикам. Специалисты Bombardier предложили оригинальное решение этой задачи, организуя рабочие встречи под названием «Один день из жизни поезда». На них подробно рассматриваются различные аспекты предполагаемой эксплуатации разрабатываемого поезда — от подготовки к выходу на линию, включая возможные штатные и нештатные ситуации, до организации отстоя, уборки и технического обслуживания. Заказчик принимает участие в этих встречах, представляя свои предложения, а инженеры компании Bombardier могут объяснить, каким образом они планируют обеспечить выполнение требуемых функций в каждой ситуации. Такая методика позволяет четко наметить цели при разработке новой серии и, что еще более важно, выявить пропущенные детали, уточнить не вполне определенно сформулированные требования, которым первоначально не придавалось должного значения. Это дает возможность внести изменения в конструкцию поезда и скорректировать его эксплуатационные характеристики. Особое внимание уделяется оптимизации работы машиниста. Создатели поезда дают машинисту возможность понять, как поезд будет реагировать на его действия, задолго до того, как он войдет в кабину поезда или даже приступит к обучению на тренажере. Разработчики могут моделировать специфические сценарии, предложенные заказчиком. Типовые ситуации отрабатываются на компьютерных или физических моделях. Привлечение машинистов и поездных бригад на такой относительно ранней стадии осуществления проекта создания поезда является отражением принципа приоритета пользователя. Разработчики считают, что персонал должен понимать, как поезд или отдельные компоненты его оборудования могут функционировать при ухудшении или нарушении условий эксплуатации. Компоновка кабины разработана при участии лаборатории Train Zero компании Bombardier. Предполагалось, что функциональный интерфейс должен обеспечивать интуитивно ясное управление и достаточно простое взаимодействие между машинистом и подвижным составом. Концепция заимствована из инструментального набора Iron Bird, применяемого аэрокосмическим подразделением компании Bombardier. Использование моделирования позволяет проводить предсерийные испытания электронного оборудования поезда и систем управления на значительно более ранней стадии, чем это было возможно ранее. При этом проводится отладка, обеспечивающая надежное взаимодействие различных бортовых систем и компонентов и устранение на стадии моделирования потенциальных сбоев и проблем, которые ранее не могли быть выявлены до создания опытного образца.

Технические характеристики поездов Aventra

Параметры

Значения

Число вагонов в поезде

3 – 12

Длина вагона, м

20/23

Кузова вагонов

Алюминиевые сборные

Напряжение питания, В: постоянного тока

переменного тока частотой 50 Гц

750

25 000

Системы управления движением

ETCS, TPWS, AWS, CBTC, LUL tripcocks

Минимальное время стоянки, с

30

Максимальная скорость, км/ч

200

Тележки

Flexx Eco1

Условия эксплуатации

Климатическая зона T1 по стандарту EN 50125, высотный диапазон A2

Ширина проема дверей салона, мм

1450

Расположение сидений

Поперечное 2+2, 2+32

1 Моторные и немоторные.

2 Возможно также продольное расположение и установка откидных сидений.

Техническое обслуживание

Компания Bombardier обладает многолетним опытом технического обслуживания поставленного ею подвижного состава. Сотрудники подразделения, занимающегося разработкой технологии обслуживания, входят в состав команды, которая проектирует новые поезда. Благодаря этому работы над применяемыми при техническом обслуживании средствами автоматизированного контроля и диагностирования включены в общую программу разработки подвижного состава. Сфера их применения согласовывается с заказчиком. Работая над созданием подвижного состава новых серий, Bombardier традиционно проводит ряд встреч, специально посвященных вопросам технического обслуживания будущих поездов и работы депо, предназначенных для их отстоя и ремонта. Кроме того, компания располагает значительным объемом информации об эксплуатируемом парке поставленных ранее поездов. Эти данные могут показать, как применение инновационных решений отразилось на состоянии поездов в реальных условиях эксплуатации. Проводимые Bombardier технические семинары позволяют их участникам сосредоточиться исключительно на проблемах эксплуатации поездов и работе соответствующей группы персонала. Организационные или коммерческие вопросы остаются за рамками обсуждения. Как поставщик подвижного состава и компания, проводящая его техническое обслуживание, Bombardier считает такие встречи достаточно полезными в плане обмена информацией между заказчиками и изготовителями. Зачастую обнаруживается, например, что представления будущего оператора о возможностях нового подвижного состава были ограничены знаниями о характеристиках поездов, которые находятся в эксплуатации. Подобные встречи помогают определить новые задачи для разработчиков или выдвинуть предложения об использовании альтернативных методов достижения намеченных целей. Внимание уделяется любой новой информации, даже той, которая на первый взгляд может показаться несущественной. После предварительного анализа принимается решение, заслуживает ли эта проблема более подробного рассмотрения. Дальнейшее обсуждение помогает оценить требуемые затраты времени и средств, а для изучения возможностей выполнения конкретных опций в рамках контракта запланированы отдельные совещания.

Интересы пассажиров

Разработчикам необходимо учитывать интересы широкого круга заинтересованных сторон, в том числе пассажиров. При реализации проекта Aventra соответствующие исследования, проведенные еще на стадии анализа рынка, позволили получить полезную информацию. Не менее важно, чтобы, приступая к осуществлению очередного проекта, разработчики были знакомы с реальными условиями эксплуатации создаваемых поездов.

Вариант компоновки придверной зоны поезда Aventra

Рис.6. Вариант компоновки придверной зоны поезда Aventra (источник: Bombardier)

Сотрудники компании Bombardier регулярно пользуются рельсовым транспортом как пассажиры,причем ездят в поездах, построенных как Bombardier, так и другими изготовителями. Чтобы лучше понять потребности пассажиров, специалисты компании совершают поездки по маршрутам, на которых в дальнейшем будут эксплуатироваться заказанные поезда. Так, при разработке нового подвижного состава для метрополитена Лондона, в том числе поездов для линии Victoria и поездов серии S для линий мелкого заложения, специалисты компании проехали почти по всем линиям сети, воспользовавшись поездами различных серий. Аналогично, приступая к работе над проектом Aventra, сотрудники Bombardier совершили поездки по существующим участкам, которые войдут в состав сети Crossrail. В условиях ценовой конкуренции простым решением было бы использование готовых модулей для создания функциональных, практичных и недорогих компонентов интерьера поезда. Однако, выполняя требования контракта, специалисты Bombardier всегда стремятся предложить большее. При проектировании внутреннего оснащения поездов Aventra разработчики руководствовались принципом максимальной гибкости, принимая во внимание, что технические решения, в том числе достаточно оригинальные, могут быть найдены на основе сотрудничества с заказчиками (рис. 6).

Системный подход

Некоторые специалисты компании Bombardier являются членами Международного совета по системной инженерии (INCOSE). Использование достижений этой организации способствует применению системного подхода при создании нового подвижного состава. Участники проекта Aventra прошли процедуру оценки компетентности на основе критериев INCOSE для определения имеющихся у них навыков и требуемых направлений развития. Это помогло проанализировать потенциальные рынки, на которые могут поставляться поезда Aventra, лучше оценить системные интерфейсы и в дальнейшем максимально облегчить ввод поезда в эксплуатацию. Реализуя проект Aventra, компания Bombardier стремилась сделать конструкцию поезда достаточно гибкой, чтобы его можно было использовать как для внутригородских и ближних пригородных, так и для региональных и междугородных сообщений (рис. 7). В процессе создания поезда прорабатывались методы, которые могут быть использованы различными подразделениями Bombardier.

Вариант компоновки салона поезда Aventra

Рис. 7. Вариант компоновки салона поезда Aventra (источник: Bombardier)

Одной из важнейших задач была адаптация новых поездов к сформировавшейся транспортной системе. Ее успешное решение зависело от понимания интересов ключевых потребителей. Если с самого начала реализации проекта ориентироваться на удовлетворение их запросов, можно добиться создания оптимальных условий для пассажиров, которые будут пользоваться поездами каждый день в течение многих лет на протяжении всего срока их службы.

A. Brassington. Railway Gazette International, 2015 материалы компании Bombardier