Андрей Гусейнов
Поезда метро вскоре начнут делать из алюминия. Фото агентства «Москва»
Компания РУСАЛ заказала исследования по созданию полностью алюминиевого вагона метро. Перспективная модель будет обладать целым рядом преимуществ, включая экономию на электроэнергии при эксплуатации, высокую скорость сборки и возможность полной переработки списанного подвижного состава. Алюминиевые поезда для России в новинку, хотя широко используются за рубежом. Как и другая технология, уже прошедшая в нашей стране испытания, – контактные рельсы, изготовленные почти полностью из алюминиевого сплава.
Задача – снизить массу
Компания РУСАЛ выступила заказчиком научно-исследовательской работы по созданию дизайна вагона метро, который будет полностью выполнен из алюминиевых сплавов. Предполагается, что алюминий пойдет на каркас, корпус, детали интерьера и экстерьера, а стальными останутся только колеса и тележка. Причем алюминиевые профили для вагонов будут изготавливаться сразу с рамками для мониторов, держателями для светильников, выемками для систем вентилирования и другими элементами. В разработке участвуют ведущие инжиниринговые компании, которых консультируют машиностроительные предприятия и метрополитены России.
Главное преимущество такого вагона будет заключаться в его облегченном весе, обеспеченном легкостью сплава. «Основная задача проекта – разработать модель алюминиевого вагона, которая за счет применения этого металла будет весить минимум на 2 т меньше, чем существующие стальные аналоги, – сообщил директор РУСАЛА по развитию рынков Евгений Васильев. – Такое снижение массы обеспечит алюминиевому вагону существенное повышение экономической эффективности».
Точная оценка экономии будет сделана на следующем этапе проекта. Но уже сейчас понятно, что снижение массы одного вагона на 2 т, а всего состава на 16 т позволит существенно сократить затраты на электроэнергию при движении, а также на создание новой энергетической инфраструктуры. «Пониженное энергопотребление также позволит при прокладке новых станций метро строить меньше подстанций, – пояснил руководитель группы проектов Дирекции по развитию рынков Евгений Игнатьев. – Облегченная конструкция вагона сделает возможным установку дополнительного оборудования, например, дополнительных кондиционеров внутри вагонов или солнечных батарей на крыше составов, курсирующих на протяженных наземных участках».
Алюминиевые профили для перспективной модели будут экструдировать с уже готовыми элементами для оформления интерьера, при этом проект предполагает легкую интеграционность систем, что обеспечит высокую скорость монтажа. «Вагон будет собираться как конструктор, быстро, с минимальным объемом крепежа, без сварки и резки», – рассказал Евгений Игнатьев. При расчете экономического эффекта будет учитываться и сокращение затрат рабочего времени высококвалифицированного персонала.
Алюминиевый корпус поезда не нуждается в мероприятиях по антикоррозийной обработке, тогда как стальной корпус во избежание ржавчины необходимо регулярно красить. Кроме того, алюминиевый вагон обладает повышенным сроком службы по сравнению со стальным – 45 лет вместо 30-35 лет. Само по себе это еще не даст большой выгоды, потому что российские метрополитены значительно чаще обновляют свои парки. А вот что действительно будет еще одним важным преимуществом, так это возможность 100-процентной переработки списанного подвижного состава без потери всех выгодных свойств металла. «Оператор алюминиевого парка по окончании срока службы сможет вернуть до 30% его стоимости за счет продажи вторичного металла на переработку, – отметил Евгений Игнатьев. – Рост спроса на вторичный металл является глобальной долгосрочной тенденцией, ведь возврат его в повторный оборот позволяет снижать углеродный след как алюминия, так и продукции из него».
Переход на алюминиевые вагоны в общемировом масштабе давно уже не новая идея. Например, в Лондоне составы из алюминия курсируют более полувека, с 1953 года. Такие поезда используются в Токио, Вашингтоне, Берлине, Сингапуре, других мегаполисах.
В контакте с алюминием
Вагон из алюминиевого сплава – не единственная алюминиевая новинка для российских метрополитенов. Сейчас все отечественные подземки используются стальной контактный рельс. А этой весной в Московском метро проводили испытания инновационного биметаллического контактного рельса – изделие изготовлено из алюминия и стали. Экспериментальный участок длиной 167 м смонтировали на третьем пути станции «Новоясеневская».
Испытания проводились Научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта, Российским университетом транспорта и ФГУП ВНИИ метрологии, а разработчиком технологии выступила компания «ПК Титалит». В создании биметаллического рельса участвовал один из крупнейших в России переработчиков алюминия Красноярский металлургический завод (КраМЗ), который по спецификациям «ПК Титалит» произвел алюминиевый профиль для изготовления биметаллического рельса.
Результаты испытаний превзошли ожидания, прогнозируемые на стадии проектирования и моделирования. «Биметаллический рельс за счет большей электропроводимости алюминия снижает нагрев контактной сети, снижает падение напряжения по длине и потери электроэнергии, что в итоге позволяет экономить минимум 5-7% электроэнергии, расходуемой на движение поездов», – отмечал гендиректор «ПК Титалит» Андрей Сазанов. Он рассказал журналистам, что за пять секунд подачи нагрузки на биметаллический контактный рельс при разгоне подвижного состава можно сэкономить 2 кВт-ч и даже более – такого не планировали даже сами разработчики.
Кроме того, биметаллический рельс отличается большей упругостью, на нем возникает меньше колебаний и перемещений – амплитуда оказалась в 1,7 раза слабее, чем у стального рельса. Дополнительное преимущество биметаллического рельса заключается в том, что он в 2,5 раза легче стального, что облегчает монтаж, ремонт и обслуживание. «У нас на стык уходит около пяти минут – огромная экономия времени при монтаже, – рассказывал Андрей Сазанов. – Опытный участок на «Новоясеневской» монтировали две бригады из семи и пяти человек: первая занималась монтажом, вторая – подготовкой к следующему этапу сборки. За ночь можно собрать участок 100-150 м».
В метрополитенах Европы и Азии такие рельсы уже давно распространены. Российская разработка не уступает зарубежным аналогам, отмечают в Алюминиевой ассоциации. В СМИ уже подсчитали: на оборудование Московского метро, протяженность которого в двухпутном исчислении без депо и технологических тоннелей составляет 800 км, потребуется около 15 тыс. т алюминия, а если учитывать все метрополитены России, то этот объем вырастет еще примерно на 25 тыс. т металла.
Сплав для высоких скоростей
Но вернемся к алюминиевому транспорту. В июле РУСАЛ сообщил о разработке нового сплава системы алюминий-кремний-магний, предназначенного для вагоностроительной отрасли. Сплав 1343 является улучшенным аналогом сплава 6005, применяемого сейчас в этих целях. Он имеет улучшенные характеристики: показатель усталостной долговечности повышен на 12-15%, прочности – на 5%. Это ключевые показатели для железнодорожного транспорта, который при движении испытывает постоянную вибрацию.
Высокая выносливость материалов необходима прежде всего для скоростных и высокоскоростных поездов, но актуальна в целом для всех моделей поездов и вагонов, включая вагоны метро. Отметим, в России уже производятся или находятся на стадии опытной эксплуатации несколько моделей грузовых железнодорожных вагонов и трамваем с алюминиевым корпусом.
