Голубое топливо или голубая мечта РЖД и «Газпрома»? Прошлое, настоящее и будущее газомоторных локомотивов в обзоре vgudok.com

Тема перевода автономного тягового подвижного состава железных дорог страны на газ давно будоражит учёные умы. Недавно ПАО «Газпром» и ОАО «РЖД» подписали Программу мероприятий по реализации заключённого ранее Соглашения в области использования газомоторного топлива.

Vgudok.com предлагает взглянуть на появление газомоторных локомотивов и оценить перспективы их использования.

Несомненный плюс газотурбинных двигателей (ГТД) — экологичность, а обратная сторона медали — повышенный шум. Другой «бонус», о котором не очень любят говорить вслух: использование газового топлива исключает возможность хищения дизельного топлива. Железнодорожники, с которыми мы пообщались, рассказали о масштабах проблемы.

Постройка газомоторных локомотивов (газотурбовозов) началась в США в сороковых-пятидесятых годах прошлого века. В качестве топлива газотурбовозы использовали мазут. По ряду характеристик (надёжность и возможность использования дешёвого мазута) новые машины значительно превосходили паровозы и существующие на тот момент тепловозы, но эксплуатационные параметры, самый главный из которых — мощность, оставляли желать лучшего.

Советский Союз включился в газовую историю позже. Лишь в 1955 году задача разработки отечественного газотурбовоза была поставлена главному конструктору Коломенского тепловозостроительного завода Льву Лебедянскому, именно в его честь в свое время серия «Л» была присвоена разработанному под его руководством паровозу. В конце 1959 г. был построен первый отечественный газотурбовоз Г1-01. В 1964 г. на базе тепловоза ТЭП60 были созданы пассажирские газотурбовозы ГП1-001 и ГП1-002.

Как «слить» с газотурбовоза топливо в случае непланового ремонта?

Эксплуатация опытных машин показала, что их КПД составляет 15%, а показатель расхода условного топлива выше, чем у тепловоза ТЭ3 в 2,3-2,4 раза. Газотурбовоз Г1-01 и два газотурбовоза ГП1 работали, не вызывая нареканий. В 1974 г. министр путей сообщения СССР Борис Бещев, инспектируя депо Льгов, с удивлением узнал, что газотурбовозы работают, и жалоб на них не поступало. Он сообщил об этом в своём ведомстве, и специалисты тяги поездов решили заказать Коломенскому тепловозостроительному заводу несколько подобных машин. Однако выяснилось, что это невозможно: помещения переданы другим цехам, сотрудники переквалифицировались, большая часть специального оборудования сдана в утиль. Эксплуатация первого поколения советских газотурбовозов прекратилась.

В дальнейшем научная и практическая работа по внедрению газомоторных локомотивов велась, в том числе, и в направлении постройки газодизельных машин. Слабым местом оставалось устройство впрыска и воспламенения смеси. К началу XXI века были сделаны выводы о том, что самой жизнеспособной является технология, основанная на применении шугообразного и сжатого природного газа (СПГ). Шугообразный газ обладает большей, по сравнению с СПГ, энергоёмкостью, но в настоящее время отсутствуют технологии, позволяющие организовать снабжение машин этим видом топлива. Остаётся СПГ, из недостатков которого — больший в два раза по отношению к дизельному топливу объём для получения того же количества энергии, но и стоит он в два раза дешевле дизельного топлива и не содержит вредных примесей, вызывающих коррозию узлов ГТД. Другой проблемный вопрос — как «слить» с газотурбовоза топливо в случае непланового ремонта.

Мощность локомотива определяется частотой вращения турбины — как на обычном тепловозе, где вместо турбины установлен дизельный двигатель.

На сегодняшний день в стране существует два экземпляра газотурбовозов и один газотепловоз. Разработаны они в АО «ВНИКТИ» (научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава). Два – ГТ1h-001 и ГТ1h-002 — грузовые магистральные локомотивы. Первая машина фактически представляет собой макетный образец, не подлежащий сертификации. На локомотивах применена электрическая передача переменно-постоянного тока: турбина вращает вал генератора переменного тока, который затем выпрямляется и подаётся на тяговые электродвигатели. Мощность локомотива определяется частотой вращения турбины — как на обычном тепловозе, где вместо турбины установлен дизельный двигатель.

На газотурбовозы в конструкцию добавлена тяговая аккумуляторная батарея, это позволило осуществлять маневровые передвижения без использования мощной газовой турбины. На второй машине применена бустерная (промежуточная) секция с ёмкостью для хранения СПГ. Криогенная ёмкость выполнена в виде контейнера, что позволяет снабжать машину топливом — как традиционным способом, так и путём замены ёмкости.

Вопрос с шумом решён путём наклейки на борта и некоторые агрегаты шумопоглощающих материалов. Полученные результаты соответствуют принятым в РФ нормативам.

По результатам эксплуатации ГТ1h-002 был сделан вывод о том, что эффективное использование данного вида тягового подвижного состава возможно при стоимости СПГ не более 50% стоимости дизтоплива.

Третий локомотив, работающий на сжиженном природном газе, — это газотепловоз, имеющий обозначение ТЭМ19. Назначение машины — маневровое и вывозное движение. Если первые два экземпляра имели кузова т.н. «вагонного» типа, то ТЭМ19 – «капотного» исполнения. Машина принципиально отличается от первых двух: вместо газотурбинного двигателя здесь используется газопоршневой двигатель. При работе на холостом ходу имеется возможность отключения части цилиндров.

В настоящее время маневровый газотепловоз ТЭМ19, как и оба ГТ1h, эксплуатируется на Свердловской железной дороге. По результатам проводимых с 2014 г. испытаний машины даётся оценка всех тонкостей применения газомоторной техники, все они будут учтены в дальнейших разработках. Одну из остростоящих проблем — отсутствие инфраструктуры снабжения топливом — «Газпром» вместе с РЖД намерены решить на Свердловской дороге до 2023 г. В более далёкое будущее никто не заглядывает, о расширении полигона использования газотурбовозов речи тоже не идёт. По крайней мере, на сегодняшний день.

Сергей Вершинин, Санкт-Петербург