Вагон метро 81-720/721 Яуза

Вагон метро 81-720/721 «Яуза» — это серия опытных электровагонов метрополитена, разработанных и построенных в России в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Относятся к типу моторных вагонов с асинхронным тяговым приводом (для модели 81-720) и прицепных вагонов (для модели 81-721). Серия известна как одна из первых в СССР и России попыток внедрения на метрополитене энергоэффективного асинхронного привода и микропроцессорной системы управления, однако из-за технических проблем и экономических трудностей серийно не выпускалась и в настоящее время выведена из эксплуатации.

История создания

Предпосылки

В середине 1980-х годов в СССР назрела необходимость модернизации подвижного состава метрополитенов. Основной парк составляли вагоны серий Е, Еж, Ем и 81-717/714, которые оснащались реостатно-контакторной системой управления и коллекторными тяговыми двигателями. Такая система имела низкий КПД (потери энергии на реостатах достигали 30-40%), высокий уровень шума и требовала частого технического обслуживания. За рубежом уже активно внедрялись вагоны с асинхронными двигателями и тиристорно-импульсными преобразователями (например, в Японии и Германии). В СССР аналогичные разработки велись в рамках программы создания нового поколения подвижного состава.

Разработка

Разработка вагонов нового поколения была поручена Мытищинскому машиностроительному заводу (ММЗ, ныне «Метровагонмаш»). Проект получил обозначение 81-720 (моторный вагон) и 81-721 (прицепной вагон), а серийное название — «Яуза» (по реке в Москве, где расположен завод). Первый опытный образец был построен в 1991 году. Конструктивно вагон базировался на кузове от серии 81-717/714, но с рядом существенных изменений:

• Установлен асинхронный тяговый привод с частотным регулированием.
• Применена микропроцессорная система управления (МПСУ) производства НПО «Автоматика» (г. Омск).
• Изменена конструкция тележек: использованы пневматические рессоры и бесчелюстные буксы.
• Внедрена рекуперативно-реостатная система торможения.

Испытания и эксплуатация

В 1992 году вагоны прошли цикл заводских испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в Щербинке. В 1993 году два состава (четыре вагона) были переданы для опытной эксплуатации в Московский метрополитен. Поезда курсировали на Калужско-Рижской линии (с 1993 по 1997 год) и на Сокольнической линии (с 1997 по 2002 год). В ходе эксплуатации выявились многочисленные недостатки:

• Низкая надёжность микропроцессорной системы управления (частые сбои, отказы).
• Проблемы с асинхронными двигателями: перегрев, вибрации, выход из строя подшипников.
• Недостаточная эффективность рекуперативного торможения в условиях переменного напряжения контактного рельса.
• Сложность и высокая стоимость обслуживания.

В 2002 году эксплуатация «Яузы» в Московском метрополитене была прекращена. Вагоны были отправлены в депо «Выхино» и впоследствии законсервированы. В 2008 году один состав был передан в Казанский метрополитен, где также не прошёл длительной эксплуатации и был возвращён. К 2010-м годам все вагоны серии были списаны и порезаны на металлолом.

Конструкция

Кузов

Кузов вагона 81-720/721 — цельнометаллический, сварной, из низколегированной стали. Внешне он почти не отличался от вагонов 81-717/714, за исключением изменённой формы лобовой части (более округлой, с наклонными стёклами) и расположения буферных фонарей. Внутренняя планировка салона — стандартная для метро: продольные и поперечные сиденья, поручни, багажные полки. Число мест для сидения — 44 (в моторном) и 48 (в прицепном). Общая вместимость — около 300 человек.

Тележки

Тележки — двухосные, бесчелюстные, с пневматическим рессорным подвешиванием. Колёсные пары — с бандажными колёсами диаметром 780 мм. Отличительной особенностью было применение резино-кордовых пневмобаллонов (вместо традиционных цилиндрических пружин), что обеспечивало более плавный ход и снижало шум.

Тяговый привод

Главное новшество — асинхронный тяговый привод. В моторном вагоне 81-720 установлены четыре асинхронных двигателя (по одному на каждую колёсную пару) мощностью 120 кВт каждый. Питание двигателей осуществляется от трёхфазного инвертора напряжения на IGBT-транзисторах (в первых образцах — на тиристорах). Система управления — микропроцессорная, с возможностью рекуперации энергии торможения в контактную сеть.

Электрическое оборудование

Вагон оборудован токоприёмниками (пантографами) для контактного рельса (напряжение 825 В постоянного тока). Вспомогательное оборудование включает мотор-компрессор, аккумуляторную батарею, преобразователи напряжения для цепей управления и освещения. Система отопления — электрическая, с калориферами.

Модификации

За время существования проекта было построено несколько модификаций, отличавшихся составностью и оборудованием:

Всего было построено 12 вагонов (8 моторных и 4 прицепных).

Применение

Опытная эксплуатация

Основное применение — опытная эксплуатация в Московском метрополитене на Калужско-Рижской и Сокольнической линиях. Поезда работали в составе 4-вагонных (2 моторных + 2 прицепных) и 6-вагонных составов. Из-за низкой надёжности вагоны часто простаивали в ремонте, а пассажиры жаловались на шум и вибрацию.

Проекты для других городов

В конце 1990-х годов рассматривалась возможность поставки «Яузы» в метрополитены Нижнего Новгорода, Самары и Новосибирска, но из-за финансовых проблем и технических недостатков проекты не были реализованы. В 2008 году один состав был передан в Казанский метрополитен, где прошёл обкатку, но не был принят в эксплуатацию.

Значение и наследие

Несмотря на неудачу, проект «Яуза» сыграл важную роль в развитии российского метровагоностроения. Он продемонстрировал принципиальную возможность создания асинхронного привода для метрополитена в России, что впоследствии было использовано при разработке вагонов серий 81-740/741 «Русич» и 81-760/761 «Ока». Кроме того, опыт эксплуатации «Яузы» позволил выявить слабые места микропроцессорных систем управления и асинхронных двигателей, что учтено в последующих проектах. В настоящее время все вагоны серии утилизированы, но один кузов (81-720.3) сохраняется в музее Московского метрополитена как экспонат.

Критика

Проект «Яуза» подвергался критике как со стороны специалистов, так и со стороны пассажиров. Основные претензии:

• Низкая надёжность: частые поломки, отказы системы управления, выход из строя двигателей.
• Высокая стоимость: эксплуатация и ремонт обходились дороже, чем у серийных вагонов 81-717/714.
• Неудовлетворительный комфорт: повышенный уровень шума и вибрации, неудобная планировка салона.
• Энергоэффективность: рекуперативное торможение работало нестабильно, что снижало экономию электроэнергии.

В то же время отмечалось, что проект был амбициозным и опережал своё время, а его неудача объясняется в первую очередь экономическим кризисом 1990-х годов и недостаточным финансированием.

Источники

• «Вагоны метрополитена: история и современность» / Под ред. В. А. Гармашова. — М.: Транспорт, 2001.
• «Метровагоны России: от «А» до «Яузы»» / А. С. Баранов, О. В. Иванов. — М.: Железнодорожное дело, 2005.
• Техническая документация ОАО «Метровагонмаш» на вагоны 81-720/721.
• Отчёты об эксплуатации опытных вагонов в Московском метрополитене (1993–2002 гг.).
• Статья «Яуза» в журнале «Техника молодёжи», № 4, 1994.