Разработанная компанией Siemens конструктивная платформа Inspiro позволяет создавать вагоны метро, отличающиеся высоким уровнем безопасности и комфорта, высокой вместимостью, улучшенными эргономическими характеристиками кабины машиниста, эффективным использованием энергии и низкими эксплуатационными затратами. Поставленные перед разработчиками задачи были успешно решены прежде всего благодаря реализации инновационных технических решений, что позволило, в частности, значительно снизить массу вагонов и обеспечить гибкость формирования поездов. Использование при создании новых вагонов проверенных технологий и компонентов оборудования гарантирует их высокую надежность и упрощает обслуживание.
В условиях роста требований к повышению эффективности работы пассажирского транспорта и минимизации негативных воздействий на окружающую среду разработчикам подвижного состава метрополитена приходится решать все более сложные задачи. Появление конструктивной платформы Inspiro — ответ специалистов компании Siemens на новые вызовы (рис. 1).
Рис. 1. Поезд Inspiro
Инновационный подход и эффективность
Использование новой конструктивной платформы позволяет снизить стоимость производства и проектирования, уменьшить технические риски и сократить сроки поставки. Широкое применение стандартных, проверенных временем надежных компонентов способствует сокращению расходов на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава. В тех же целях при разработке повышенное внимание уделяется облегчению доступа ремонтного персонала к основным узлам и компонентам. Наряду с мерами по снижению энергопотребления это способствует оптимизации затрат на поддержание поезда в исправном состоянии и снижению суммарных расходов за весь срок его эксплуатации.
Важнейшие достоинства вагонов Inspiro — высокий уровень безопасности и комфортности для пассажиров, улучшенные эргономические характеристики кабины управления, низкие эксплуатационные затраты, малое энергопотребление, современный дизайн внешнего вида и интерьера, способность к адаптации, позволяющая гибко реагировать на требования заказчика.
В базовой конфигурации поезд состоит из шести вагонов (таблица, рис. 2). При межпоездном интервале 90 с обеспечивается провозная способность шестивагонных поездов, равная примерно 50 тыс. пассажиров в час. Ориентация платформы на требования европейского рынка позволяет в кратчайшие сроки разрабатывать варианты конструкции, соответствующие условиям конкретного заказчика.
Благодаря гибкому подходу возможны различные варианты реализации платформы. Для выполнения специфических требований отдельных заказчиков с учетом эксплуатационных, климатических и других условий в конструкцию вагонов могут быть внесены изменения. Возможно также изменение размеров вагонов в соответствии с индивидуальными требованиями.
Технические характеристики поезда Inspiro в базовой конфигурации
| Параметр | Значение |
| Число вагонов в поезде | 6 |
| Доля обмоторенных осей, % | 66 |
| Ширина вагона, мм | 2770 |
| Длина вагона, мм: | |
| головного | 20111 |
| промежуточного | 19386 |
| Длина 6-вагонного поезда, м | 117,8 |
| Высота пола над УГР, мм | 1130 |
| Высота вагона, мм | 3645 |
| Высота потолка в салоне, мм | 2100 |
| Расстояние между центрами тележек, мм | 12600 |
| База тележки, мм | 2100 |
| Вместимость (из расчета 6 чел./м2), чел. | 1270 |
| Число мест для сидения | 256 |
| Число мест для инвалидных кресел | 2 |
| Напряжение тяговой сети постоянного тока. В | 750 |
| Мощность тяговых двигателей одного моторного вагона, кВт | 4×140 |
| Ускорение, м/с2 | 1,1 |
| Замедление, м/с2: | |
| при служебном торможении | 1,1 |
| при экстренном торможении | 1,3 |
| Ширина дверей, мм | 1400 |
| Высота дверей, мм | 1950 |
| Тип дверей | Двустворчатые при- |
| слонно-сдвижные | |
| Число дверей с каждой стороны вагона | 4 |
| Напряжение питания вспомогательного оборудования. В: | |
| переменного тока | 400 |
| постоянного тока | 110 |
Рис. 2. Схема базовой конфигурации 6-вагонного поезда
Вместимость и безопасность
Число вагонов в поезде, построенном на платформе Inspiro, может варьироваться от трех до восьми (рис. 3). В зависимости от требований заказчика в поезде могут быть вагоны трех типов: головные моторные (Мс), промежуточные моторные (М), промежуточные безмоторные (Т). Число вагонов каждого типа в поезде зависит от пожеланий заказчика.
Рис. 3. Варианты конфигурации поезда на основе платформы Inspire
Кузова вагонов изготовлены из сварного алюминиевого профиля. Ширина кузова —2770 мм. При необходимости ширина вагона может быть приспособлена к заданным инфраструктурой габаритам и увеличена до 3000 мм. Головные вагоны в базовой конфигурации имеют длину 20111мм, промежуточные—19386мм, при этом длина вагонов также может быть адаптирована с учетом требований заказчика. Высота вагона —3650 мм, высота потолка в салоне — 2100 мм, высота пола над УГР — 1130 мм (возможный диапазон — от 1100 до 1150 мм).
Применение легкого алюминиевого сварного кузова в сочетании с оптимизацией массы тележки позволяет увеличить загрузку вагона, не превышая допустимого значения осевой нагрузки, а снижение общей массы поезда способствует сокращению потребления электроэнергии.
В зависимости от составности в поезде может быть обмоторено от 60 до 100% осей. Как правило, обмотрены две трети (66%) осей.
Конструктивная платформа Inspire создана с учетом необходимости выполнения повышенных требований к безопасности пассажиров. При разработке конструкции кузова учитывались требования европейского стандарта EN 12663-P3. Конструкция вагонов соответствует действующим европейским нормам безопасности, в частности стандарту EN 15227 и нормам противопожарной безопасности TS EN 45545.
Оптимизированные по массе тележки SF 1000 (рис. 4) вагонов Inspire рассчитаны на осевую нагрузку до 13 т. По требованию заказчика осевая нагрузка может быть увеличена путем усиления тележки.
Рис. 4. Тележка SF1000 вагона Inspire
Моторные вагоны поезда рассчитаны на питание от контактного рельса напряжением 750 В постоянного тока и оснащены трехфазными асинхронными тяговыми двигателями серии 1С4М. От транзисторного преобразователя с принудительной воздушной вентиляцией получают питание четыре самовентилируемых тяговых двигателя одного вагона (рис. 5). Разработанная компанией Siemens уникальная система управления пуском и торможением позволяет осуществлять электродинамическое торможение до полной остановки, что способствует уменьшению износа механических тормозов и сводит к минимуму уровень шума.
Рис. 5. Схема силовых цепей вагона Inspiro
В зависимости от выбора заказчика кузов вагона может быть оснащен тремя или четырьмя двустворчатыми дверьми с каждой стороны. Двери с шириной в свету не менее 1400 мм снабжены электроприводом.
Планировка салона также может быть адаптирована к требованиям заказчика. Использование широких дверных проемов и оптимальная расстановка поручней обеспечивают максимальную вместимость, а также способствуют ускорению высадки и посадки пассажиров, что важно с точки зрения эффективности эксплуатационной деятельности метрополитена в целом. Возможно традиционное продольное расположение сидений либо сочетание продольного и поперечного (рис. 6). Подобная конфигурация позволяет быстро и без затруднений проводить уборку салона, что способствует снижению эксплуатационных расходов и повышению эффективности использования вагонов. Сиденья могут иметь несколько вариантов исполнения, соответствующих различным уровням комфорта.
Рис. 6. Примеры возможных вариантов расположения пассажирских сидений
Разработчики сознательно отказались от размещения в салонах и под сиденьями шкафов с аппаратурой и прочего оборудования. Таким образом, все внутреннее помещение вагона предоставлено пассажирам и появляется возможность свободного выбора расположения сидений.
В базовой конфигурации вагоны Inspire оборудованы продольными сиденьями. В этом случае в шестивагонном поезде имеется 256 мест для сидения, включая откидные, а его суммарная вместимость достигает 1267 чел. (из расчета 6 стоящих пассажиров на 1 м2 площади салона).
По желанию заказчика поезда могут быть оборудованы системой вентиляции, отопления или кондиционирования различной мощности. Кабина машиниста также оснащена кондиционером. Все компоненты систем вентиляции и кондиционирования соответствуют требованиям стандартов EN 14813-1 (кабина машиниста) и EN 14750-1 (пассажирский салон). По обоим концам каждого вагона на крыше расположены компактные модули (рис. 7), управляющие характеристиками климата в кабине машиниста (зеленая секция) и пассажирском салоне (синяя секция).
Воздух подводится по расположенным в крыше каналам, выполненным из тканого материала, что упрощает их очистку и способствует снижению массы вентиляционного оборудования. Охлажденный свежий воздух поступает в пассажирский салон через отверстия в потолке, не образуя сквозняков. При включенном режиме отопления теплый воздух через каналы в боковых стенках поступает в зону пола.
Рис. 7. Расположение устройств кондиционирования воздуха в кабине и салоне на крыше головного вагона поезда Inspiro
Технические решения
При разработке платформы Inspiro использован целый ряд инновационных технологий и компонентов, при этом главным критерием целесообразности применения новых решений была их полезность для пассажиров и персонала.
Инновационные технические решения позволяют сократить расходы за счет снижения потребления электроэнергии и затрат на техническое обслуживание.
В то же время необходимо было принять во внимание требования минимизации вредного воздействия на окружающую среду. Оптимизация энергопотребления снижает затраты транспортных предприятий на электроэнергию и способствует уменьшению вредных выбросов при ее выработке. Рост числа пассажиров метро позволяет сократить использование личного транспорта с двигателями внутреннего сгорания, имеющего значительно худшие показатели потребления энергии и выбросов вредных веществ по сравнению с общественным транспортом.
Эффективным, хотя и далеко не самым простым способом экономии энергии является уменьшение массы подвижного состава, в том числе за счет модульной конструкции вагонов.
Примером может служить использование для изготовления кузова алюминиевых профилей. Снижение за счет этого массы кузова позволило уменьшить массу несущих конструкций вагона. Оптимизация компонентов механического оборудования проводилась с использованием моделирования на основе метода конечных элементов.
При разработке компонентов вагонов учитывалась возможность повторного использования применяемых для их производства материалов. Так, в качестве материала покрытия пола предложен «сандвич» из пробки и алюминия. Применение такого материала позволило не только улучшить звуко- и теплоизолирующие свойства пола, но и снизить массу конструкции. Немаловажным фактором в пользу выбора этого материала стала возможность его повторного использования.
В вагонах Inspiro предусмотрена возможность управления мощностью кондиционера в пассажирском салоне посредством датчиков СО.,. Как известно, содержание углекислого газа является одним из основных параметров, характеризующих качество воздуха в помещении. Объем свежего воздуха в вагонах точно регулируется, поэтому превышение критической концентрации СО., исключено. При этом учитываются изменение числа пассажиров в вагоне и открытое состояние дверей. Таким образом, потребление энергии снижается за счет регулирования температуры только необходимого объема воздуха. Другим примером снижения энергозатрат и расходов на техническое обслуживание является возможность применения по требованию заказчика для освещения пассажирских вагонов долговечных энергосберегающих светодиодных ламп.
Поезда Inspiro изначально рассчитаны на два режима работы: управление машинистом и автоматический. Поезд можно легко переоборудовать для эксплуатации без участия человека. Для этого достаточно демонтировать заднюю стенку кабины машиниста. Процедура не займет много времени, поскольку на этой стенке отсутствуют навесные шкафы, приборы, распределительные щиты или какое-либо другое оборудование. На освободившемся пространстве в передней части вагона могут быть установлены дополнительные пассажирские сиденья, за счет чего увеличивается вместимость поезда.
Новые вагоны создавались с учетом накопленного компанией Siemens опыта в области гибридных режимов управления поездами (с участием человека и без), в частности, на метрополитене Нюрнберга. Особое внимание уделялось дополнительным мерам обеспечения безопасности, которые применяются как при автоматическом режиме, так и при управлении поездом машинистом. По желанию заказчика вагоны могут быть оборудованы датчиками схода с рельсов, устройствами контроля открывания и закрывания дверей, средствами видеонаблюдения за салонами и обеспечения пожарной безопасности.
По истечении назначенного срока службы вагонов возможна практически полная их утилизация. Так, показатель утилизации вагонов, построенных Siemens для метрополитена Осло, составляет приблизительно 94,5%.
Удобство и комфорт
Одной из ключевых задач при создании платформы Inspiro стала разработка нового, уникального внутреннего и внешнего вида вагонов. Перед дизайнерами стояла цель обеспечить комфортную обстановку для пассажиров, поскольку время, которое человек проводит в пути, — это тоже часть жизни. Стильный облик поезда повышает привлекательность данного вида транспорта, а выбор пассажиров в пользу метро не только способствует улучшению экономических показателей эксплуатирующей организации, но и может изменить общественное отношение к этому виду транспорта и положительно повлиять на имидж города в целом. Примером такого подхода служит создание вагонов серии С для метрополитена Мюнхена.
Проект внешнего вида и интерьера вагонов Inspiro был разработан известной международной студией Designworks USA, принадлежащей группе BMW. Дизайнеры предложили современный, узнаваемый облик поезда и целый ряд интересных с функциональной и практической точки зрения решений. Стильный, высокотехнологичный и качественный интерьер вагонов — отличительная черта продукции Siemens. Для отделки интерьера были выбраны материалы светлых, естественных оттенков, вызывающие ощущение уюта и комфорта. Световые индикаторы над дверьми помогают пассажирам ориентироваться при посадке или выходе из вагона. Плавные линии, спокойная цветовая гамма, мягкое освещение с регулируемой тональностью создают чувство спокойствия и безопасности.
Кроме того, ощущение дневного света в поезде, который большую часть времени находится под землей, положительно влияет на эмоциональное состояние людей. Внутри вагона обращают на себя внимание поручни в виде деревьев, получившие название Lightree (рис. 8). Концепция Lightree не только предлагает оригинальное решение функциональных компонентов интерьера, но и символизирует заботу об экологии и сохранении природы. К тому же конструкция поручней в виде ветвей позволяет пользоваться ими одновременно многим пассажирам без необходимости контакта друг с другом.
Рис. 8. Салон вагона Inspiro с поручнями Lightree
Наряду со стандартным размещением информационных дисплеев над окнами предусмотрена возможность устройства в вагонах электронных информационных точек. Так, вблизи дверей могут быть установлены большие дисплеи, предназначенные для отображения как справочной информации, так и контента развлекательного характера.
Расположенные под углом к направлению потока пассажиров поручни ориентируют их движение, способствуя ускорению посадки и высадки. Изготовитель может предложить различные варианты окраски кузовов вагонов в зависимости от индивидуальных предпочтений транспортных предприятий или традиций городов, где поезда будут эксплуатироваться.
Яркой дизайнерской особенностью наряду с характерной восьмиугольной формой дверей является инновационная система подсветки стеклянных створок (рис. 9 и 10), позволяющая пассажирам легче ориентироваться на перроне и способствующая оптимизации их посадки и высадки.
Рис. 9. Восьмиугольная дверь вагона поезда Inspiro
Рис. 10. Подсветка дверей при посадке и высадке пассажиров
Заключение
При разработке нового подвижного состава компания Siemens всегда стремится учитывать потребности как пассажиров, так и операторов, не забывая о важности защиты окружающей среды и соблюдении соответствующих норм на всех этапах — от производства до долгосрочной эксплуатации и утилизации после истечения срока службы.
Новая платформа Inspiro является важным элементом портфеля компании Siemens в области инновационных технических решений для городских транспортных систем. На основе платформы Inspiro реализуются проекты для метрополитенов Мюнхена и Варшавы. При этом инженеры Siemens постоянно совершенствуют концепцию Inspiro и разрабатывают технические решения для расширения области применения платформы с целью выхода на новые сегменты рынка и удовлетворения требований заказчиков в рамках новых проектов.
Железные дороги мира — 2014, №3