ТМХ и «Синара» газуют в сторону РЖД. Солярка или газ, турбина или газопоршневой двигатель: перспективы создания газомоторных локомотивов

Опубликовано 21 апреля 2020

В начале февраля стало известно о том, что сахалинские власти планируют перевести на газомоторное топливо железнодорожный транспорт. Об этом заявил губернатор Валерий Лимаренко. Тема автономного тягового подвижного состава (ТПС) на газовом топливе становится всё более популярной и не сходит со страниц профильных СМИ. Публикации в прессе зачастую описывают достоинства локомотивов на газовом топливе, однако при этом очевидно, что желаемое пока не стало действительным.

Развитие газомоторных локомотивов ведётся по двум направлениям. Первое — газотурбовозы, которые имеют в качестве энергетической установки газотурбинный двигатель (ГТД). Такие машины предпочтительнее использовать в качестве магистральных. Простота и лёгкость запуска газотурбинного двигателя по сравнению с дизелем создаёт преимущество для применения в условиях Крайнего Севера, в том числе и на Северном широтном ходу. Второе направление — газотепловозы. Они оборудованы газопоршневым двигателем, и пока эти машины только маневровые.

Хранение СПГ является сложной технологической задачей из-за необходимости поддержания сверхнизких температур.

Топливо для обоих видов — сжиженный природный газ (СПГ). Плюсы этого вида — сжатие по объёму в 600 (!!!) раз по сравнению с газообразным состоянием, низкая по сравнению с дизельным топливом цена и, конечно, отличные экологические показатели. Из минусов — хранение СПГ является сложной технологической задачей из-за необходимости поддержания сверхнизких температур.

Первый макетный образец магистрального газотурбовоза (ГТ1h-001) был изготовлен на базе электровоза ВЛ15 по проекту АО «ВНИКТИ» на Воронежском тепловозоремонтном заводе для отработки принципиальной схемы локомотива и его компонентов. Эта машина, созданная на базе электровоза ВЛ15, срок службы которого завершается, сейчас находится на ремонте ТР1 в депо Егоршино. Второй опытный образец ГТ1h-002 построен АО «Людиновский тепловозостроительный завод» (входит в АО «Синара — Транспортные Машины»). ГТ1h-002 стоит из-за неисправности криогенного насоса.

Использование авиационных турбин на ж/д ТПС — решение интересное, но имеющее сложности. Самая главная — их неприспособленность к частой смене режимов. На самолёте турбина отрабатывает на взлётном режиме, отрывает воздушное судно от земли, после чего спокойно «тянет» в номинальном режиме, и лишь при заходе на посадку командир «играет» процентами тяги. На ЖД работа по такому циклу невозможна: и профиль вносит поправки, и необходимость частого изменения скорости. Результат — «рваный» режим, бо́льшая часть которого — холостой ход. Именно он съедает всю экономию топлива.

Первую маневровую машину с газопоршневым двигателем, газотепловоз ТЭМ19-001, изготовило АО «Трансмашхолдинг» (ТМХ) силами АО «УК «Брянский машиностроительный завод». В настоящее время он стоит из-за неисправности импортного оборудования.

Игра умов, на кону в которой производство локомотивов будущего, продолжается.

Таким образом, из существующих трёх единиц газомоторных локомотивов не эксплуатируется ни один. Обе материнские компании, выпустив на своих предприятиях опытные экземпляры газомоторных локомотивов, вступили в гонку по разработке серийных образцов.

СТМ рассчитывает выпускать на Людиновском заводе маневровые локомотивы ГТЭМ1 и ТЭМГ1, опытные образцы которых должны были появиться в прошлом году, однако мы обнаружили упоминание лишь об одной машине, направленной на сертификационные испытания — газотепловозе ТЭМГ1.

ТЭМГ1 имеет два двигателя, они газопоршневые. У двухдвигательной схемы есть преимущество: на холостом ходу и при небольших нагрузках есть возможность использовать только один из них, что обеспечит рациональное использование топлива. На форуме «Pro//Движение.1520» были обнародованы технические данные машины: четырёхосный экипаж, кузов капотного типа, мощность 428х2 кВт (582х2 л.с.), сила тяги при трогании 291 кН, в расчётном режиме — 216 кН. Заявленный расход топлива — 204 г/кВт·ч, расход на холостом ходу — 5кг/ч (!).

Оба локомотива предназначены для компании «Газпромтранс». На наш взгляд, такие машины, помимо ведомственного использования, очень хорошо смотрелись бы на вытяжках составов пассажирских поездов на крупных станциях: выбросы вредных веществ при использовании газа сведены к минимуму.

ГТЭМ1 имеет две газотурбинных установки, и это первое упоминание об использовании ГТД на маневровых тепловозах.

Тем временем, ТМХ на ОАО «Коломенский завод» ещё год назад готовился начать испытания газопоршневого локомотивного двигателя-генератора 9ГМГ.Двигатель такого типа был использован при создании газотепловоза ТЭМ19-001, его произвёл завод «Волжский дизель им. Маминых». В Коломне за основу взят классический дизель Д49, унификация с которым — 90%. Предприятие планирует использовать силовой агрегат при строительстве газотепловоза ТЭМ29, однако сообщений ни об окончании испытаний, ни о начале производства локомотива не поступало. Выпуск тепловоза планируется начать в 2021 году и, по нашим сведениям, АО «УК «Брянский машиностроительный завод» уже заказал три единицы.

Среди обсуждающихся в профессиональном сообществе предложений — магистральный двухсекционный газотурбовоз с двумя вертолётными турбинами и криогенной емкостью в каждой секции. Главное преимущество — возможность использования любой из четырёх турбин, что частично решит проблему пережога топлива на холостом ходу. Две криогенные емкости увеличивают эксплуатационный пробег локомотива в два раза (по сравнению с ГТ1h).

В варианте с двумя турбинами в секции исключаются криогенные и высокоамперные межсекционные соединения для питания тяговых электродвигателей секции, на которой находится только криогенная ёмкость. В такой схеме исключаются и криогенные насосы. В пользу такого решения говорит и расход топлива вертолётной турбиной на холостом ходу — 70 л/ч, однако пока эта идея не получила не то что материального, но даже проектного решения. Возможно, поэтому отсутствует и мнение по оптимальному варианту газотурбовоза будущего со стороны главного заказчика — ОАО «РЖД».


Олег Валинский

Как видим, до глобальной газификации стальных магистралей пока далековато. Начальник Дирекции тяги Олег Валинский в интервью «Гудку» очень осторожно прокомментировал перспективы появления газомоторных локомотивов: «Сегодня предлагается ещё вариант газомоторного локомотива, в котором на газ переводится дизель (или на смесь газа и дизельного топлива). Он экологичнее, чем нынешние тепловозы, и должен быть более дешёвым в производстве и эксплуатации. Я думаю, в недалёком будущем появится принципиально новый маневровый локомотив. Но пока никто не предложил такого продукта, от которого мы пришли бы в восторг и сказали: берём без вопросов».

Игра умов, на кону в которой производство локомотивов будущего, продолжается.

Сергей Вершинин