1
Российские тракторы для села
Мониторинг технического уровня
Полосы для движения автобусов BRT
Лизинг. Малоизвестное элементарное
Cущность, особенности, преимущества и недостатки этого вида финансирования
Лизинг автотранспортных средств и спецтехники (ч.1)
Если предмет лизинга на балансе лизингодателя
Гидромолоты среднего класса (ч.2)
Развитие гидромолотов в России
Земноводный автобус
Экскурсионные «амфибусы» голландской компании Dutch Amfibious Transport Vehicles BV (DATV)
Из истории создания гидравлических молотов
КМУ: новинки, тенденции рынка, рекомендации покупателям
Круглый стол лидеров рынка
 2
Что такое дизтопливо и как с ним... бороться?
Характеристики дизельного топлива
Многофункциональные дорожно-строительные машины (ч. 2)
Рациональное применение
«Поднимаю – и несу»
Грузонесущие компактные краны
Восемь элементов
Советы по эксплуатации спецтехники

Тяговые альтернативы

Альтернативные источники энергии для пневмоколесного коммерческого транспорта

В. Орлов, инженер городского транспорта (г. Минск)
Какие практические решения (помимо вынесенных в СНГ «за скобки») применения на пассажирском и грузовом транспорте водорода, «топливных элементов» и солнечных батарей известны сегодня? Минский автор предлагает уважаемым читателям самое общее знакомство с разновидностями тяги, вчера казавшимися до мозга костей принадлежностью электротранспорта. К сожалению, за границами статьи остались очень интересные и перспективные разработки альтернативных источников энергии для рельсового и легкового транспорта, как не соответствующие тематике журнала.
 
Iveco Daily Hybrid
Разработка «Лиотех»
Подзарядка Iveco Daily Hybrid
Zeus от BredaMenarinibus, Прага
Технология индуктивного токопитания Primove
Литий-железо-фосфатная батарея НефАЗ-52992
ТролЗА-52501
Электробус SOR
Zeus от BredaMenarinibus
Внутри дизель-электрического автобуса «Белкоммунмаш» 420А
Smith Electric Edison
Дизель-электрический автобус «Белкоммунмаш» 420А
НефАЗ-52992
ЛиАЗ-6274
Крыша «Белкоммунмаш» 420А

Тяговые аккумуляторные батареи исстари обеспечивали ход вилочных погрузчиков и электрокаров. Сегодня аккумуляторы частенько целиком занимают подкапотное пространство средств общественного и коммерческого транспорта. Изъяном аккумуляторной тяги для коммерческого транспорта помимо запаса хода остается снижение грузоподъемности (это выявил еще советский опыт 1970–80-х гг.).

За маршрутными пассажирскими автобусами, использующими тяговые аккумуляторы, закрепилось название «электробусы». Правда, их удел – средняя и малая вместимость. Вот и длина показанного в июне 2012 г. новейшего электробуса малоизвестного у нас чешского автобусостроителя SOR понижена с 10,5 до 8 м. Использует также литий-железо-фосфатную аккумуляторную батарею (но с добавкой редкоземельного элемента иттрия) производства Winston Battery электробус, изготовленный в Чехии на шасси Iveco Daily. На испытаниях, проведенных по требованиям SORT2 (Standartised On Road Test Cycles), микроавтобус прошел 148 км. Мощность его электромотора – 50,9 кВт. Отмечается, что аккумуляторные батареи оказались тяжелее штатного силового агрегата – дизельного двигателя с КП. Оба описанных автобуса являются опытными.

Пара 6-метровых Zeus от BredaMenarinibus (Италия) осуществляет маршрутные перевозки по улочкам старой Праги (их уклон снизил запас хода со 120 до 80 км). Новейший в Европе электробус Siemens/Rampini, заказанный в количестве 12 ед. для австрийской столицы, имеет 8-метровое исполнение.

За последние год-два в изготовлении электробусов пре­успели предприятия пассажирского транспорта из СНГ. Крупнейший на его пространствах автобусный завод подмосковного Ликино-Дулёво разработал на базе низкопольной мод. 5292 12-метровый электробус, получивший обозначение ЛиАЗ-6274. Его отличает мощный (180 кВт) асинхронный тяговый электродвигатель, а литий-ионные аккумуляторные батареи «Лиотех» обеспечивают 200-километровый запас хода (с сохранением, как заявляет изготовитель, всех ходовых характеристик). Подзаряжается ЛиАЗ-6274 от промышленного напряжения 380 В/50 Гц.

Электробус известного троллейбусного завода ЗиУ (с середины 1990-х – «ТролЗа») получил обозначение 52501 и одноименное имя собственное. Состав силового блока повторяет установленный на ЛиАЗ-6274, хотя по запасу хода «Электробус» чуть лучше. Электробус НефАЗ-52992, сертифицированный осенью 2012 г., отличает литий-железо-фосфатная батарея.

В середине 2012 г. стало известно, что электротехническое подразделение Hitachi Vehicle Energy оснастит тяговыми аккумуляторными батареями 15 облегченных пневмоколесных составов для строящегося в Аомыне (Макао) метрополитена, открытие которого запланировано на апрель 2015 г. Получившее название B-Chop, использование на данном виде транспорта тяговых аккумуляторных батарей (литий-ионных и повышенной емкости) – без третьего рельса либо контактного провода – станет первым в мире.

Вместе с тем среди электромобилей ко времени проведения в Сколково форума по развитию электротранспорта «Электромобилиада-2012» в Российской Федерации (читай СНГ) ОТТС могла похвастаться только «легковушка» Mitsubishi i-MEV. Сообщалось, что на подходе электроприводные грузовички Smith Electric в исполнении Edison (на шасси Ford-Transit) и Newton, запас хода которых достигает 180 и 240 км соответственно.

Важное обстоятельство: наряду с самостоятельным обеспечением хода аккумуляторные батареи все шире применяются в качестве источника тяги при трогании/ торможении (без участия ДВС). Использование тяговых аккумуляторов (и всех других рассматриваемых дальше разновидностей источников энергии) на пассажирском и грузовом транспорте способствует их использованию в качестве накопителя энергии торможения (рекуперации). Тем самым успешно решается задача исключения потерь кинетической энергии, обычно затрачиваемой на нагрев тормозных дисков, и последующее использование при трогании, что особенно выгодно при движении в городе (соответственно снижается и расход топлива).

Смешанный, или «гибридный», дизель- и бензино-электрический привод применяют чаще. Справедливо это и в отношении основных изготовителей пассажирского транспорта СНГ, а в числе самых прогрессивных – российские образцы. Так, ЛиАЗ-5292 «Гибрид» в качестве двигателя внутреннего сгорания использует газовый ЗМЗ-405 (плюсы в плане расхода и токсичности выхлопа видны сразу). Приводимый им в действие генератор питает тяговые асинхронные электродвигатели (2х85 кВт).

Силовой установке ТролЗа-5250 «Экобус» своеобразие придает газовая микротурбина. В остальном все как у всех: генератор (микротурбогенератор) и асинхронный электродвигатель. С предыдущим образцом ее роднит использование газа для питания «горячей» части и выхлоп Еuro 5. В активе «Экобуса»  – использование на маршрутах г. Краснодара (4 ед.). Напомним, еще в 1995 г. Volvo представила диковинный автобус ЕСВ (Enviromental Concept Bus), в котором генератор переменного тока «заводила» использующая этанол малогабаритная газовая турбина.

Дизель-электрический автобус «Белкоммунмаш» А420 перевоплотился из троллейбуса образца 2007 г., сохранив его имя («Витовт»), кузов и числовое обозначение. Установлен дизельный двигатель Cummins, а генератор и асинхронный тяговый электромотор российские, электротехнического концерна «Русэлпром».

Еще одна точка сборки дизель-электрических автобусов – Украина: «Богдан»-70522 предстал в 2012 г. на московской выставке CityBus-2012. Комплект тягового электрооборудования (асинхронный электромотор 180 кВт, генератор, аккумулятор) в нем российского производства, а вот дизельная часть – Cummins (6,7 л, Еuro 5).

Вообще дизель-электричес­кий подвижной состав основательно пустил корни в мировом автобусостроении. Звание «Автобус года» дизель-электрический Neoplan N4114 получил еще в 1995 г. В среднем «весе» он добрался до Прибалтики – 2 ед. Мersedes-Benz Vito обслуживают маршрут в литовской столице (автор смог прокатиться на одном из них осенью 2010 г.). Известнейший (до уровня имени собственного, «дуобус») пример использования дизель-электрического привода на пассажирском транспорте – «следовой автобус» с токоприемниками в г. Эссене с 1980 по 2001 гг. (см. «ОС» № 2, 2012 г.).

На «Экобусе», «Белком­мунмаш»-А420 и «Богдан»-70522 установлены емкостные накопители энергии. Коротко, в самом общем виде, расскажем об этих электрохимических суперконденсаторах (electric double-layer super­capacitors). Белорусская сторона водит с ними дружбу еще с 2005 г., когда «Белкоммунмаш» изготовил сочлененный «комбайн» мод. 333. Поставлялись те накопители из г. Королёва (а двигатель был импортным – Kirsch, Германия). На А420 применены американские емкостные накопители Maxwell Technologies. По сообщениям разработчика, они рассчитаны на 1 млн циклов, 10-летний срок службы, подзарядку в короткие (30 с) промежутки времени, суля 30- и даже 40%-ное снижение расхода электроэнергии и окупаемость за пару-тройку лет.

Подведем промежуточные итоги. Три затронутых совсем вкратце конструктивно-технических решения по обеспечению автономного хода сегодня распространились как на электрический, так и на коммерческий транспорт. В сфере пассажирского транспорта они освоены в СНГ («Белкоммунмаш», ЛиАЗ, «ТролЗа», «Богдан»), и есть надежда, что следующим шагом станут развозные грузовики.

Следующая группа альтернативных источников энергии для автобусного и грузового транспорта известна куда меньше, потому что во многих случаях они пока находятся на стадии разработки и доводки.

Маховик, как средство аккумулирования и источник энергии, впервые появился на электротранспорте.

На автомобилях принципиальная схема механизма следующая. К одной из осей транспортного средства через механическое сцепление подключается маховик. По мере торможения на него передается вращение от колес. После полного торможения автомобиля маховик продолжает вращаться. При трогании автомобиля сцепление соединяет маховик с колесами, и они начинают вращаться от энергии маховика.

К данному способу тяги в наших широтах обращались уже в 1960-е гг. Известный ученый и изобретатель Н.В. Гулиа сконструировал маховичный и гидропневматический накопители, проведя их испытания еще на УАЗ-450, а также на автобусе. Затем к вопросу успели обратиться на излете СССР МАДИ, МАМИ, НАМИ, МАСИ. Правда, только на уровне математической модели по условиям испытательного городского ездового цикла.

Рассматриваемая нами составляющая комбинированной энергоустановки в теории представляла собой маховичный накопитель с однопоточной гидрообъемной передачей. Маховик соосно-поршневой гидромашины максимальной мощностью 130 кВт и массой 350 кг вращался со скоростью 8500 об/мин.

Гидропривод: напрямую с предметом настоящей статьи пока соотносится слабо. Вместе с тем для всех видов пассажирского транспорта перспективы у данного направления сохраняются вопреки замечаниям о том, что образец городского автобуса Hynovis, засветившийся на IAA-2008, так и остался выставочным образцом. Напомним главную особенность его внешнего облика – две управляемые оси впереди с односкатной ошиновкой, как и ведущая третья, а внутри салона отсутствуют поручни. «Силовой блок» Hynovis – 5,9-литровый Iveco Tector 6Р (220 л.с.), а в паре с ним – гидромоторы и гидроаккумуляторы. Гидропривод автобуса Irisbus разрабатывал совместно с французской фирмой Poclain.

Дизель-гидравлический привод грузового автомобиля около пяти лет назад разработан Cummins совместно с Parker Hannifin Corp. и бесхитростно назван Parker Hydraulic Technology. Схожая наработка Eaton – гидрообъемная передача HLA (Hydraulic Launch Assist). Бензиновый двигатель отдельных образцов современных Ford 150 дополняет гидрообъемный вспомогательный привод HLA. Pexroth, «дочка» Bosch, предлагает свой гидропривод – HRB (Hydrostatisch Regenerativen Bremssystem). В отдельных легковушках обеспечивается получившее название KERS накопление кинетической энергии, возникающей при торможении в виде рабочей жидкости под давлением в пневмогидроаккумуляторе. Что они собой представляют? Гидроагрегат, связанный с ДВС и карданным валом, действуя при торможении как гидронасос (или генератор), закачивает рабочую жидкость в гидроаккумулятор. При разгоне гидроагрегат превращается в гидромотор, участвуя в создании тягового момента.

Индуктивный токосъем всегда считали исконной принадлежностью электротранспорта. Однако к настоящему времени «индукция» нашла применение в автобусах и в легковых автомобилях, превратившись в многообещающее решение.

Компания Bombardier, работающая в этом направлении с 2003 г., предлагает следующее. Токопроводящие секции, уложенные под путевым полотном, связаны с внешней питающей сетью постоянного тока (напряжением 750 В). При его подаче в секциях возникает магнитное поле, которое подвагонные приемные катушки преобразуют в электричество для питания тяговых двигателей. Напряжение на секции (длиной 8,1 (и  3,6) м) подается только в момент их полного перекрытия вагоном, что гарантирует безопасность пассажиров, пешеходов, велосипедистов, а также сводит к минимуму электромагнитные помехи. Отметим, что при этом выполняются, в частности, международные требования ICNIRP (International Commission of Non-Ionising Radiation Protection) и TU..V Sud по электромагнитной совместимости.

Следующим шагом стало размещение токопроводящих секций под полосой, дорожной одеждой (бетонной, затем асфальтовой) и передача электроэнергии индуктивным путем автотранспорту.

В рамках проводимого фламандской областью Бельгии проекта Drive на совсем коротком, 125-метровом, участке улицы городка Ломмель в 2010–2012 гг. велись испытания одиночного городского автобуса (VanHool) и легкового автомобиля (Volvo C30), оборудованных Bombardier для индуктивного электропитания.

31 мая 2012 г. Bombardier представил доработанную систему индуктивного токопитания Primove – Primove City, название которой словно символизирует охват других видов транспорта. Это сразу нашло отклик в министерстве транспорта Германии, объявившем о выделении средств для проведения схожих испытаний в г. Брауншвейге, где осенью 2013 г. по 12-километровому маршруту (между вокзалом и «городским кольцом») начнут курсировать 2 электробуса (12- и 18-метровый польские Solaris) с энергопитанием по технологии Primove City. На ганноверской выставке IAA-2012 показывали 12-метровый городской электробус Vision, зарядка тяговых батарей которого производится таким же образом. При этом в силовую цепь Primove введен такой элемент, как подвагонная рампа, при движении автобуса обеспечивающая требуемый зазор, а во время высадки/ посадки пассажиров опускающаяся на проезжую часть (в границах остановки), под которую уложен находящийся под напряжением 1,5-метровый секцион. Датчики исключают срабатывание «силового излучения» Primove на пассажиров-пешеходов, его самопроизвольное включение при отсутствии электробуса, воздействие на использующий тот же остановочный пункт обычный подвижной состав.

Немного другая электромагнитная технология используется в маршрутном автобусе среднего класса в г. Лоррах (немецкая земля Баден-Вюртемберг).

Наряду с исключением известных минусов ДВС все эти решения имеют целью избавиться от видимых элементов энергохозяйства – опор, растяжек, контактной сети. Между тем концерн Siemens, наоборот, привнес эти элементы на магистральные тягачи и автопоезда. Разработка e-Highway, представленная на Electric Vehicle Symposium-2012, откровенно удивила многих. Дело в том, что самые грузонапряженные участки отдельных магистральных дорог планируется оборудовать контактной сетью, а тягачи – электродвигателями и токоприемниками в виде (полу)пантографов (последнее отличает их от использовавшихся в СССР троллейвозов). Для облегчения маневренности определять наличие контактной сети над грузовиками и подсо­единяться к ней для подпитки электромоторов будет автоматика; она же, когда потребуется (перестроение, выезд с участка e-Highway), перезапустит дизель. Немецкие специалисты собираются опробовать e-Highway в Калифорнии. Дело в том, что на порты Лонг-Бич и Лос-Анджелес «золотого» штата приходится до 40% прибывающих в США грузов. Их последующая доставка по стране требует миллионов тонн топлива в год, а количество выбрасываемых выхлопных газов трудно вообразить. По самым смелым планам, энергоэффективная и экологичная e-Highway заработает через год-другой.

* * *

Что возьмет верх в сфере коммерческого транспорта и как будут развиваться события на рынке, покажет время.

Источники энергии Автобус Грузовой подвижной состав
ЕС СНГ ЕС СНГ
Аккумуляторы
Рим, Лион (2004 г.), Прага (с 2010 г.), Вена (с 2013), др.
ЛиАЗ-6274, ТролЗа-52501 «Электробус», НефАЗ-52992
Smith-Electric (Edison, Newton)
НАМИ-ЛАЗ (1949–58 гг.) УАЗ-451, РАФ-2210 (1974/1978–87 гг.), НИИАТ (1970-е гг.), ВАЗ-2802 «Пони»
Дизель-генератор
Широко, в т. ч. Van Hool для Mettis, г. Мец (Фр., на 2013 г.)
ЛиАЗ-5292, ТролЗа-5250 «Экобус», А420 «Белкоммунмаш», «Богдан»-70522
Используется
Опыт
Емкостные накопители
Man Lion's City Hybrid, мн. др.
А420* «Белкоммунмаш», «Богдан»-70522*
Маховичный накопитель
Опыт, 1960-е гг.
Опыт, УАЗ-450
(1960-е гг.)
Гидропривод
Hynovis (опыт)
Мат. модель (ЛиАЗ-5256)
Берлин (Нью-Йорк, Денвер, др.) – коммунальная техника
Индуктивный токосъем (Primove (City))
Ломмель (Бельгия, опыт, 2010–2011 гг.), Брауншвейг (Германия, на 2013 г.)
Испытания Bombardier развозного фургона
* Роль емкостных накопителей вспомогательная.
УЗЛЫ, АГРЕГАТЫ, КОМПОНЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТ Автобус Двигатель Троллейбус Экология
В. Орлов, инженер городского транспорта (г. Минск) Основные Средства 03'2013 18 марта 2013

Комментарии (0)

Компании
ООО «ИнСпецТехника» (812) 309-260-97, 309-26-12 www.ist-holding.ru
TII Group (495) 665-63-72 www.tii-group.com