Высокоскоростной электропоезд «Velaro RUS» был спроектирован и изготовлен немецким концерном «Siemens AG» на платформе проекта «Velaro», разработанной для испанских железных дорог и примененной также при разработке электропоездов для Китая. Электропоезд постоянного тока ЭВС1 и двухсистемный электропоезд постоянного и переменного тока ЭВС2 предназначены для эксплуатации на линиях Москва—Санкт-Петербург и Москва—Нижний Новгород. Электропоезда эксплуатируются под торговой маркой «Сапсан» (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Общий вид поезда «Сапсан»

Для условий России концепция «Velaro» была серьезно доработана, при этом учтены рекомендации российских специалистов, основанные на 20-летнем опыте эксплуатации электропоездов ЭР200 и поездов «Невский экспресс» с электровозами ЧС200, а именно:

• проведены конструкционные изменения тележек для ширины колеи 1520 мм и их адаптация к конструктивным особенностям верхнего строения пути;
• диапазон рабочих температур электропоезда — от —40 до +40 °C — существенно отличается от испанского и китайского проектов и стал самым значимым фактором, который повлиял на общую конфигурацию и компоновку оборудования и систем, а также примененные комплектующие;
• предусмотрено применение специальных марок стали и материалов, отвечающих требованиям прочности для эксплуатации при температуре до —50 °C. Это касается всех компонентов, применяемых снаружи кузова, в частности крепежных элементов, резиновых прокладок и пластмассовых элементов.

Кроме того, низкие температуры и особые условия российской зимы потребовали более высокого уровня герметизации подвагонного пространства от проникновения снега, а также установки в подвагонном пространстве дефлекторов для защиты от снега и льда. Для предотвращения попадания снега в подвагонное пространство через систему охлаждения предусмотрен забор воздуха с крыш вагонов. Воздуховоды, занимающие в салонах существенное пространство, выполнены в виде гардероба. На токоприемниках предусмотрены пневматические цилиндры короткого хода, обеспечивающие отрыв примерзшего полоза токоприемника в опущенном состоянии.

Дизайн головного вагона электропоезда отличается аэродинамической формой, оптимизированной под высокоскоростное движение, что особенно важно для уменьшения перепада давления в салонах при въезде на большой скорости в тоннели. На немецких и испанских железных дорогах кабина машиниста рассчитана на одного человека, при этом выбор между комфортом пассажиров и машиниста был сделан в пользу пассажиров: для машиниста возможность вставать на рабочем месте не предусматривалась, несмотря на требования стандарта UIC 651. На линии Москва—Санкт-Петербург тоннели отсутствуют, поэтому, с учетом российских нормативов, в кабине машиниста предусмотрено место для помощника, а также возможность управления электропоездом в положении стоя (рис. 1.2). Изменение конструкции головного вагона и формы лобового стекла было достаточно сложной задачей.

Рис. 1.2. Часть головного вагона ICE 3 (а) и часть головного вагона ЭВС «Сапсан» (б)

В отношении динамики и прочности экипажной части проблемы при согласовании параметров возникли в связи с оценкой сопротивления рамы тележки усталости и несущей способности кузова при действии продольных сил, так как имеются существенные различия в нормативных требованиях к показателям оценки прочности. В европейских странах показатель оценки прочности определяется расчетным путем, а в России окончательное заключение о соответствии подвижного состава нормативным требованиям дается по результатам комплекса натурных испытаний.

Одним из важнейших моментов стала разработка профиля круга катания колес, поскольку профиль головки российских рельсов существенно отличается от европейского. Для определения границ изменения подуклонки рельса на линии Санкт-Петер-бург—Mосква были проведены соответствующие измерения и оценена вибронагружен-ность элементов пути, выполнены стендовые испытания для установления параметров подуклонки при использовании скреплений различных типов.

Кроме того, в России применяются отличные от европейских габариты подвижного состава. Очевидно, что российский вариант электропоезда с широким кузовом имеет значительно больше возможностей для оптимизации внутреннего пространства пассажирских салонов и существенного увеличения его производительности.

Также сложными задачами при разработке явились обеспечение российских требований к электромагнитной совместимости с устройствами связи и СЦБ, санитарно-гигиенических и противопожарных требований. Таким образом, электропоезда «Сапсан» с технической точки зрения имеют немало отличий от широко распространенных в Германии электропоездов ICE 3, а также от испанского и китайского вариантов «Velaro».

Основные параметры высокоскоростных электропоездов производства «Siemens AG» представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Параметры высокоскоростных электропоездов производства концерна «Siemens AG»

Итак, в результате ряда доработок на российские магистрали вышел высокоскоростной электропоезд, имеющий следующие отличия по сравнению с зарубежными аналогами:

1. ) ширина кузова увеличена на 315 мм;
2. ) пассажировместимость достигла 604 мест;
3. ) диапазон эксплуатационных температур составляет —40…+40 °С;
4. ) применены токоприемники с повышенной надежностью работы в зимних условиях;
5. ) на дроссельных вагонах установлено по два токоприемника постоянного тока;
6. ) электрооборудование имеет повышенную степень защиты от снега, увеличена степень герметичности;
7. ) забор охлаждающего воздуха производится с крыши вагона;
8. ) возможна модернизация тягового привода для увеличения максимальной скорости до 350 км/ч;
9. ) мощность при следовании по участку постоянного тока — 8000 кВт;
10. ) сила тяги при трогании с места — 328 кН;
11. ) на головных вагонах установлена автосцепка СА-3;
12. ) сила света головных прожекторов увеличена до 960 тыс. кд;
13. ) установлен дополнительный путеочиститель.

Кандела (кд, cd) — единица силы света. Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540х10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Стоит отметить, что линейный вихретоковый тормоз, установленный на высокоскоростном электропоезде КТ. 3, является дополнением к пневматическому и электродинамическому тормозам. На электропоезде «Сапсан» линейный вихретоковый тормоз отсутствует, так как требуемые тормозные пути обеспечиваются уже имеющимися видами тормозов.

Основные сведения о «Сапсане» приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 Основные параметры ЭВС «Сапсан»