Высокоскоростной электропоезд AVE S103

Для европейской высокоскоростной сети, которая обеспечит комфортабельное сообщение между крупными городами и прежде всего между столицами разных стран, построенные и планируемые высокоскоростные линии на Пиренейском полуострове имеют важное значение. После сдачи в эксплуатацию линии Мадрид — Севилья протяженностью 471 км, по которой с высокой точностью обращаются высокоскоростные поезда, было продолжено обновление испанской сети. С целью обеспечения совместимости систем в европейском масштабе первую высокоскоростную линию в Испании построили с шириной колеи 1435 мм. Новые высокоскоростные магистрали проектируют в расчете на такую же колею, в то время как остальные линии страны имеет колею шириной 1668 мм.

Планы испанского министерства транспорта предусматривают увеличение до 7200 км общей протяженности высокоскоростной сети к 2010 г. Это позволит стране наравне с Францией и Германией играть в Европе ведущую роль. Благодаря этой сети из каждого крупного города можно будет попасть в Мадрид не более чем за 4 ч, а в Барселону — за 6 ч 30 мин.

Важным этапом реализации указанной программы является строительство высокоскоростной линии Мадрид — Барселона протяженностью 630 км, которая должна быть сдана в эксплуатацию в 2005 г. В дальнейшем планируют продлить ее до границы с Францией. Участок линии от Мадрида до Лериды длиной 409 км должен быть открыт уже в 2003 г.

AVE S103
как дальнейшее развитие поезда ICE3

В 2001 г. Государственные железные дороги Испании (RENFE) заключили контракт с компанией Siemens Transportation Systems (TS) на разработку и поставку 16 высокоскоростных восьмивагонных электропоездов серии AVE S103 (рис. 1), которые будут обращаться на новой линии Мадрид — Барселона. AVE S103 является модификацией высокоскоростного поезда ICE3 железных дорог Германии (DBAG), доработанного в соответствии с техническими условиями железных дорог Испании с учетом климата и других местных условий.

 

Рис. 1. Поезд AVE S103 (Velaro E)

Требование ограничить время хода от Мадрида до Барселоны двумя с половиной часами обусловило величину требуемой максимальной скорости поезда 350 км/ч. Это значит, что он будет самым высокоскоростным поездом в Европе. ICE3 рассчитан на максимальную скорость 330 км/ч, поэтому с целью ее повышения до заданного значения решено реализовать некоторые изменения в тяговом приводе.

Поскольку в Испании приходится ориентироваться на максимальную температуру воздуха выше 40 °C, потребуется модификация системы кондиционирования воздуха и всей схемы питания вспомогательных устройств.

Еще одно требование заключается в отказе от использования на сети AVE вихретокового тормоза и замене его электрическим реостатным. Кроме того, в соответствии с европейскими требованиями предстоит оснастить поезд системой управления ETCS, а также АЛСН типа STM-LZB80 и испанской системой обеспечения безопасности движения ASFA.

При выполнении этих условий компания Siemens TS сможет оптимально использовать опыт, накопленный при разработке поезда ICE3 и его модификации для железных дорог Нидерландов. Этот опыт позволит на любом этапе реализации проекта использовать наработанные готовые технические решения и освоенные процессы.

Уровень комфорта

Новый поезд AVE S103 характеризуется не только высокой скоростью, но и совершенно новым уровнем комфорта и сервиса. Важными элементами комфорта, предоставляемыми всем пассажирам независимо от класса вагона, являются плавность хода и шумоизоляция. В соответствии с документом МСЖД 518 и инструкцией ERRI C116 плавность хода оценивается с учетом массы поезда и скорости движения. Новый поезд обеспечивает высокие показатели плавности хода во всем диапазоне скорости, вплоть до максимальной.

Уровень шума в пассажирских салонах также отвечает требованиям комфортности поездки. В салонах легковых автомобилей такого уровня добиться не удается.

При движении поезда со скоростью 350 км/ч уровень шума снаружи составляет 95 дБ(А). Эта величина, а также уровень шума, излучаемого на стоянке, не превышают значений, допускаемых нормами системной совместимости TSI (раздел подвижного состава).

Рис. 2. Вагоны поезда AVE S103 в плане

Распределение пассажирских мест по уровню комфорта в поезде соответствует принятой в поездах AVE системе из трех классов (рис. 2). Кроме классов Turista (туристический) и Preferente (привилегированный), которые можно сравнить соответственно со вторым и первым в поездах DBAG, в AVE S103 имеются места класса Club (клубный) с особо высоким уровнем комфорта и сервиса. Пассажирские салоны разных классов по техническому исполнению различаются:

• геометрией кресел и их расположением;
• конструкцией столов (с откидывающейся дополнительной секцией или без нее, с настольной лампой или без нее);
• оснащением кухонных отделений (в зависимости от вида обслуживания на местах);
• наличием кнопок вызова проводника (в клубном вагоне и на местах для инвалидов).

Для того чтобы пассажиры могли сидеть по направлению движения, все кресла выполнены поворотными, за исключением крайних рядов в общих салонах. Столы по желанию можно складывать. Специально разработанная конструкция кресел с центральной опорой, на которой осуществляется поворот, предусматривает также наличие простого устройства, фиксирующего кресло в одном из двух положений. Для обеспечения необходимой прочности крепления кресел к полу плавающей конструкции предусматривают дополнительное крепление к боковой стенке. Геометрия кресел выбрана такой, чтобы при их повороте в другом направлении не нарушались системные размеры (шаг расстановки, поперечная дистанция и др.).

На повышение комфорта ориентирована и организация питания. Для этой цели в вагонах поезда AVE S103 предусмотрены четыре кухонных отделения: два в сервисном (вагон 04), одно из которых предназначено для обслуживания на местах пассажиров привилегированного класса; по одному в концевых вагонах — клубном (вагон 01) и туристического класса (вагон 08). В вагоне клубного класса предоставляется ресторанное обслуживание с разнообразным меню и широким выбором дорогих напитков, в вагонах привилегированного класса сервируют на местах завтрак, в туристическом классе подают только закуски и напитки. В таблице дано сравнение оснащенности кухонных отделений.

 

Оборудование кухонных отделений
Оборудование	Кафетерий сервисного вагона	Отделения для вагонов класса
		Club	Preferente	Turista
Положение в поезде (номер вагона)	04	01	04	08
Стационарная холодильная установка	ґ	ґ	ґ	ґ
Стационарная установка водоснабжения (со стерилизатором)	ґ		ґ	–
Переносная установка водоснабжения	–	ґ	–	–
Охлаждаемые боксы для лотков и тележек с закусками	3	5	9	5
Кофеварка	ґ	ґ	ґ	–
Установка для подачи горячего воздуха	ґ	1	2	–
Низкотемпературный шкаф	ґ	–	–	–
Водозаправочная установка	ґ	–	–	–
Низкотемпературный прилавок	ґ	–	–	–
Кухонная раковина-мойка	ґ	ґ	ґ
Установка для приготовления кубиков льда	ґ	–	–	–

В поезде созданы все удобства для пассажиров на инвалидых колясках. Межвагонные переходы снабжены выравнивающими площадками, компенсирующими небольшую разницу в уровнях. Кроме имеющихся в вагоне 05 удобных площадок с откидными столиками, переставляемыми по высоте, для пассажиров на колясках в этом же вагоне предусмотрен специально оборудованный просторный туалет. Непосредственно с этой зоной граничит сервисное отделение вагона 04 с телефонной кабиной, отделением обслуживания пассажиров и кафетерием.

В значительной степени уровень комфорта определяется также распределением туалетов по составу. Оснащение их такое же, как в поезде ICE3 DBAG: с высококачественной отделкой и большими зеркальными поверхностями. Краны в умывальнике имеют сенсорное включение, кроме бумажных полотенец, здесь в отличие от ICE3 есть также электросушилка для рук.

Еще одним достаточно важным элементом комфорта является наличие сервисного отделения для пассажиров в вагоне 04. В этом вагоне имеются также большие багажные отделения для ручной клади пассажиров. Доступ в них возможен через отдельную грузовую дверь, через которую загружаются также продукты в кухонное отделение. Во всех пассажирских салонах имеются багажные полки. Кроме того, возле тамбуров размещены стеллажные секции для ручной клади, образующие дополнительные багажные отделения.

Вагоны поезда оснащены современной системой информирования пассажиров. Пассажиры имеют возможность получать различную информацию в течение всей поездки с помощью аудио- и видеотехники. Кроме того, система обеспечивает внутреннюю связь для персонала поезда. Информационная система состоит из трех подсистем:

• визуальной информации о маршруте следования поезда в виде дисплеев, отображающих текст с помощью светодиодной технологии. Три дополнительных дисплея, расположенные в тамбурах, предоставляют пассажирам туристическую информацию, в том числе карту местности с маршрутом Мадрид — Барселона. На один из них выводятся технические данные поезда. Информация дается на испанском, каталонском, английском и французском языках;
• сервисная аудио- и видеосистема делает возможным индивидуальное прослушивание радиопрограмм через наушники на местах. На цветных жидкокристаллических мониторах с диагональю 15 дюймов, подвешенных к потолку, в кажом вагоне демонстрируются свои видеопрограммы;
• система радиооповещения может переключаться на весь поезд, отдельный вагон, сервисную зону поезда, кабины машиниста и купе кондуктора. Динамики имеются во всех пассажирских салонах, кафетерии, в туалетах и тамбурах поезда.

Дизайн

Поезд ICE3 отличался динамичным внешним дизайном, оригинальными интерьерами пассажирских салонов и повышенным уровнем комфорта. В новом поезде AVE S103 эти тенденции нашли дальнейшее развитие с учетом местных условий.

Внешнее цветовое решение поезда представляет собой сочетание традиционной гаммы, принятой для поездов AVE, с новыми цветами. Основу палитры образует светлый перламутровый лак. В наружный дизайн поезда органично вписываются логотип и символика системы AVE. Новой разработкой компании Siemens TS и дизайнерского бюро Neumeister, Мюнхен (Германия), является решение крыши цвета серо-голубой металлик. Этот цвет проходит по всему поезду, обтекает лобовые стекла и вместе с голубой полосой, проходящей через все вагоны ниже уровня окон, дополнительно подчеркивает динамику высокоскоростного поезда.

Внутренний дизайн определяется применением отделки всех стенок и других поверхностей под клен. Для того чтобы избежать повреждения отделки тележками с закусками и напитками, стенки на определенной высоте защищены сплошной докорирующей полосой из нержавеющей стали.

Общий вид пассажирских салонов разных классов в большой степени зависит от вида кресел. В клубном классе они имеют увеличенные размеры и обивку из черной кожи, в привилегированном классе кресла обиты серо-голубым велюром, в туристическом — бирюзовым.

Много внимания уделено также оформлению кухонных отделений и кафетерия. В решении интерьеров использованы различные цвета, формы и материалы (нержавеющая сталь, алюминий, хром, стекло, декоративная отделка под клен, голубоватый искусственный камень). Это свидетельствует о том, что разработчики стремились не только обеспечить высокий уровень комфорта для пассажиров, но и создать приятную рабочую среду для персонала.

Особо следует отметить решение интерьера салона в клубном вагоне, который концептуально близок к конференц-залу. Неожиданным элементом этого интерьера является настоящий буковый паркет.

Для согласования различных элементов дизайна поезда с заказчиками до начала производства были построены два макета в натуральную величину. Один из них представлял собой модель вагона-кафетерия, второй явился симбиозом помещений различных классов, имеющихся в поезде. В макете вагона, наружный дизайн которого соответствует концевому клубному (01), представлены следующие помещения: кабина машиниста, салон клубного класса, тамбур, общий салон клубного класса, общий салон привилегированного класса, кухонное отделение клубного класса и общий салон туристического класса.

Установки кондиционирования воздуха

Условия эксплуатации, а именно климат и топография трассы Мадрид — Барселона, обусловили повышенные требования к поезду AVE S103. Мадрид, расположенный на высоте 600 м над уровнем моря, характеризуется сухим жарким климатом (зимой- мягким). В то же время Барселона, расположенная на побережье, отличается влажным климатом. Один из участков линии проходит на высоте 1200 м над уровнем моря, поэтому здесь зимой возможны значительные холода.

С учетом этих условий для поезда установлен температурный диапазон эксплуатации от –20 до +50 °C. При этом внутри вагонов остановившегося поезда с неработающими системами обеспечения комфорта возможно повышение температуры до +80 °C. В связи с этим система кондиционирования воздуха ICE3 для данной модификации поезда была существенно доработана. Вместо воздушной холодильной установки на поезде AVE S103 будет применена традиционная техника. Мощность системы охлаждения в расчете на один вагон будет увеличена до 37 кВт (отопительная мощность 27 кВт). Кроме того, планируется создать почти автономную систему кондиционирования кабин машиниста с обеспечением надежного резервирования их, а также установок кондиционирования пассажирских салонов.

Особенности электрической части

Для того чтобы обеспечить предусмотренную заданием максимальную скорость с учетом известного сопротивления движению поезда ICE3 и требований, предъявляемых нормами Renfe и TSI к величине ускорения, а также к запасу силы тяги при скорости 350 км/ч, необходима мощность 8800 кВт и сила тяги при трогании 283 кН (рис. 3). Профиль линии Мадрид — Барселона таков, что бóльшую часть времени поезд движется, потребляя максимальную мощность. В связи с этим ко всем компонентам тягового тракта предъявляются повышенные термические требования. Это же относится и к бортовой системе электроснабжения, которая является одним из факторов, обеспечивающих повышенный уровень комфорта в поезде.

 

Рис. 3. Тяговые характеристики AVE S103 и кривые сопротивления движению поезда на площадке и подъемах разной крутизны: F — сила тяги; v — скорость движения; Pmax — максимальная тяговая мощность

Чтобы удовлетворить эти требования, разработчики еще на стадии проектирования выполнили моделирование динамики движения поезда, по результатам которого были проведены термические расчеты всех компонентов.

Помимо этого, при проектировании были учтены требования системной совместимости TSI в отношении тяговой мощности, безопасности и резервирования оборудования, а также соответствия противопожарным требованиям, предусмотренным стандартом EN 45545.