Электровоз ЭП20

Электровоз ЭП20 — это двухсекционный пассажирский электровоз постоянного тока, предназначенный для вождения пассажирских поездов на магистральных железных дорогах колеи 1520 мм. Разработан и производится на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ) в рамках программы «Трансмашхолдинга» по созданию нового поколения локомотивов. ЭП20 является первым российским электровозом, способным развивать скорость до 200 км/ч, что позволяет использовать его для обслуживания скоростных и ускоренных пассажирских маршрутов.

История создания

Предпосылки и разработка

В начале 2000-х годов ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) столкнулось с необходимостью обновления парка пассажирских электровозов. Основной моделью того времени был ЧС7 (чехословацкого производства), который уже не соответствовал современным требованиям по надёжности, комфорту и энергоэффективности. В 2005 году была принята программа создания нового поколения локомотивов, в рамках которой началась разработка двухсистемного электровоза ЭП10 (переменного и постоянного тока) и его модификации — чисто постоянного тока ЭП20.

Проектирование велось совместно с французской компанией Alstom, которая предоставила технические решения для тележек, тягового привода и системы управления. Первый опытный образец ЭП20 был построен в 2010 году на НЭВЗе. После заводских испытаний и опытной эксплуатации на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в Щербинке, в 2012 году электровоз прошёл сертификацию и был рекомендован к серийному производству.

Серийное производство и эксплуатация

Серийное производство ЭП20 началось в 2012 году. Первые локомотивы поступили в депо Санкт-Петербург-Московское (ТЧ-8) Октябрьской железной дороги. С 2013 года электровозы начали эксплуатироваться на маршруте Москва — Санкт-Петербург, где заменили устаревшие ЧС7. Позднее, с развитием скоростного сообщения, ЭП20 стали использоваться на направлениях Москва — Нижний Новгород, Москва — Адлер, Москва — Мурманск и других.

По состоянию на 2024 год построено более 100 единиц ЭП20 различных модификаций. Основным заказчиком является РЖД, однако часть локомотивов передана в лизинг частным перевозчикам, таким как «Гранд Сервис Экспресс» (оператор поездов в Крым).

Конструкция и технические характеристики

Общая компоновка

ЭП20 представляет собой двухсекционный электровоз (секции А и Б), каждая из которых имеет кабину управления. Секции соединены автосцепкой СА-3 и межсекционным переходом, что позволяет локомотивной бригаде переходить из одной кабины в другую. Кузов вагонного типа, несущий, выполнен из стали с применением алюминиевых сплавов для снижения веса.

Тяговое оборудование

Электровоз оборудован коллекторными тяговыми электродвигателями (ТЭД) типа ЭДП-20, установленными на каждой оси. Номинальная мощность одного ТЭД — 800 кВт, общая мощность локомотива — 6400 кВт (в режиме часовой отдачи). Питание осуществляется от контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ. Регулирование скорости — плавное, с помощью реостатно-контакторной системы и импульсного регулирования возбуждения.

Тележки и ходовая часть

ЭП20 имеет две двухосные тележки в каждой секции (всего 4 тележки, 8 осей). Тележки — бесчелюстные, с пружинным рессорным подвешиванием и гидравлическими гасителями колебаний. Конструкция тележки разработана при участии Alstom и обеспечивает плавный ход на скоростях до 200 км/ч. Колёсные пары — цельнокатаные, диаметром 1250 мм (новые).

Тормозная система

Локомотив оснащён электропневматическим тормозом (ЭПТ) и рекуперативным торможением. При рекуперации энергия торможения преобразуется в электрическую и возвращается в контактную сеть, что позволяет экономить до 30% электроэнергии по сравнению с обычным реостатным торможением. Также имеется стояночный тормоз с ручным приводом.

Кабина машиниста

Кабина ЭП20 спроектирована с учётом эргономических требований. Она оборудована креслами с регулировкой, климат-контролем, системой видеонаблюдения за поездом и контактной сетью, а также современным пультом управления с жидкокристаллическими дисплеями. Уровень шума в кабине не превышает 75 дБ.

Габариты и масса

• Длина по осям автосцепок: 2 × 20 000 мм (всего 40 000 мм)
• Ширина: 3 100 мм
• Высота: 5 100 мм (с опущенным токоприёмником)
• Масса: 2 × 92 т (всего 184 т)
• Осевая нагрузка: 23 тс

Модификации

ЭП20-001 — ЭП20-030

Базовая версия, предназначенная для вождения пассажирских поездов на линиях с постоянным током. Максимальная скорость — 200 км/ч. Используется на маршрутах, где не требуется двухсистемность.

ЭП20-031 — ЭП20-070

Модификация с улучшенной системой управления и увеличенным запасом хода в автономном режиме (до 200 км). Предназначена для работы на участках с неэлектрифицированными вставками.

ЭП20-071 и далее

Версия с возможностью работы в составе поезда с вагонами с электроотоплением (напряжение 3 кВ). Также внедрена система автоматического управления тормозами (SAUT).

Применение и маршруты

ЭП20 используется для вождения пассажирских поездов на следующих основных направлениях:

• Москва — Санкт-Петербург: поезда «Невский экспресс», «Сапсан» (до 2015 года, когда «Сапсаны» были переведены на ЭП20), а также обычные скорые поезда.
• Москва — Нижний Новгород: поезда «Волга», «Ласточка» (в составе с вагонами).
• Москва — Адлер: поезда «Черномор», «Южный Урал» (на участке от Москвы до Ростова-на-Дону).
• Москва — Мурманск: поезда «Арктика» (на участке от Москвы до Петрозаводска).
• Санкт-Петербург — Мурманск: поезда «Полярная стрела».
• Москва — Кисловодск: поезда «Кавказ».

Также ЭП20 используется на линиях с постоянным током в Беларуси (Минск — Брест, Минск — Гомель) и Украине (до 2022 года, после чего эксплуатация прекращена).

Критика и недостатки

Несмотря на высокие эксплуатационные характеристики, ЭП20 имеет ряд недостатков, отмеченных эксплуатантами:

• Высокая стоимость: цена одного локомотива составляет около 200 млн рублей (по состоянию на 2020 год), что делает его дорогим в приобретении.
• Сложность обслуживания: из-за большого количества электроники и гидравлических систем требуется высокая квалификация персонала.
• Проблемы с рекуперацией: в условиях низкой нагрузки на контактную сеть (например, в ночное время) рекуперативное торможение может быть неэффективным, так как энергия некуда возвращать.
• Ограниченная универсальность: ЭП20 работает только на постоянном токе, что ограничивает его применение на линиях с переменным током (например, на востоке страны).

Перспективы

В 2020-х годах РЖД рассматривает возможность замены ЭП20 на более современные локомотивы, такие как ЭП2К (новое поколение) и двухсистемные ЭП10. Однако из-за высокой стоимости новых моделей ЭП20 продолжает оставаться основным пассажирским электровозом на постоянном токе. В 2023 году был разработан проект модернизации ЭП20 с установкой асинхронных тяговых двигателей, что позволит повысить КПД и снизить затраты на обслуживание.

Источники

• Технический паспорт электровоза ЭП20 (НЭВЗ, 2012)
• «Локомотивы нового поколения» — журнал «Железнодорожный транспорт», № 5, 2013
• «ЭП20: первый российский скоростной» — газета «Гудок», 15.04.2014
• Официальный сайт ОАО «РЖД» — раздел «Подвижной состав»
• «Электровоз ЭП20: конструкция и эксплуатация» — учебное пособие для вузов, под ред. В. А. Гапановича, 2016