12.11.2020 - Металлоснабжение и сбыт (оригинал статьи)

В эпоху технологического прогресса промышленные предприятия для повышения конкурентоспособности внедряют передовые технологии, оптимизируют процессы и развивают новые направления работы. Модернизация производственных мощностей в машиностроительной отрасли требует крупных инвестиций, но в результате на рынке может появиться качественно новый продукт, не имеющий аналогов в своем сегменте. Так, ПК Транспортные системы сделала смелый шаг в будущее, создав первое в России предприятие полного цикла по производству алюминиевых кузовов для трамвайных вагонов. Особенности долговечного металла Многие специалисты отмечают высокую технологичность алюминиевых сплавов: в первую очередь, они отличаются прочностными и жесткостными характеристиками. То есть алюминий не теряет гибкость и сохраняет форму в течение длительного периода времени в отличие от стали, которая быстрее подвергается износу и может менять форму под воздействием природных и физических факторов. Еще один недостаток стальных кузовов – низкая коррозионная стойкость. Алюминиевые же сплавы обладают стойкостью к коррозии, благодаря чему почти вдвое (более 30 лет!) увеличивается срок эксплуатации кузова из алюминия, а также сокращаются расходы на ремонт и обслуживание.

Кроме того, алюминий отличается повышенным сопротивлением усталости, что особенно актуально в отношении сварных швов: во время эксплуатации не потребуется менять узлы кузова трамвая. Применение алюминия позволит снизить вес кузова трамвая на 20-40% по сравнению с традиционной или высокоуглеродистой сталью, следовательно, уменьшится давление на рельсы, за счет чего срок эксплуатации путей увеличится.

Еще одно преимущество алюминиевых кузовов вагонов в том, что даже по истечении 30-40 лет они не сильно потеряют в цене, так как от реализации переплавленного алюминия можно вернуть 80% средств от первоначальной стоимости вагона. Суммарная экономия при использовании парка, состоящего из 100 алюминиевых трамваев, за 30 лет может составить более 3,5 млрд руб.

При производстве трамваев ПК Транспортные системы использует алюминиевые профили Красноярского металлургического завода (КраМЗ). Европейские поставщики в качестве альтернативы не рассматривались по причине более высокой стоимости продукции, а также длительного срока поставок. ПК Транспортные системы жестко соблюдает сроки по контрактным обязательствам и старается минимизировать риски, связанные с задержками поставок необходимых материалов, поэтому компания отдала предпочтение отечественному поставщику.

В настоящее время ПК Транспортные системы изготавливает первый алюминиевый кузов трехсекционного низкопольного трамвая «Витязь М». Трамвай в обновленном каркасе планируется поставлять как на российский рынок, так и на экспорт.

В марте 2020 г. сварена средняя секция кузова, а сейчас в производстве основание, крыша и боковина. На очереди две крайние секции.

Покраска средней секции алюминиевого кузова Витязь М

Тверской механический завод электротранспорта (ТМЗЭ, входит в состав ПК Транспортные системы) завершил сварку и покраску первого отечественного алюминиевого кузова трамвая в мае-июне 2020 г. Окончательная сборка трамвая будет осуществляться на основной площадке ПК Транспортные системы – на Невском заводе электрического транспорта. На алюминиевый кузов планируется поставить систему рекуперации с накопителем, разработанную на базе суперконденсатора. Она позволяет сглаживать энергопотребление, связанное с разгоном, и на 100% использовать тормозную энергию: система накапливает ее в процессе торможения и отдает при разгоне, благодаря чему снижаются пиковые нагрузки контактной сети, уменьшаются потери сетей, появляется возможность использования большого количества подвижного состава на одной и той же линии. Показатели энергопотребления в новой накопительной системе такие же, как и в предыдущей версии, но за счет того, что разгон составляет всего 11 секунд, а далее идут выбег, торможение и стоянка, пусковой ток сглаживается во времени и позволяет экономить электроэнергию. На один трехсекционный трамвай при пробеге 100 тыс. км экономия электроэнергии составляет около 45 МВт в год.

Накопительную систему на базе литий-ионных аккумуляторов разрабатывает ПК Энергетические системы. Накопители энергии позволят проходить участки с разрывами контактных сетей, а также не обесточивать транспортное средство при внезапном отключении электроэнергии. Сейчас при подобных инцидентах в трамвае отключаются все системы, в том числе освещение и климат-контроль.

При интеграции новой разработки прохождение участка без электричества будет незаметно для пассажиров. При этом новая накопительная система позволит обеспечить повышенный автономный ход трамваям.

При этом крайне важно, что цена на трамвай с алюминиевым кузовом останется вполне конкурентоспособной на рынке. Например, при заключении контракта жизненного цикла, включающего в себя ежедневное обслуживание трамваев в течение 30 лет, стоимость алюминиевого вагона будет не выше стальных аналогов.

«Цель ПК Транспортные системы – предложить самый качественный, долговечный и надежный продукт, который в ценовом диапазоне не будет существенно превышать стальные аналоги, – рассказал президент компании Ф. Винокур. – Выбирая наш трамвай, заказчик не просто расходует средства на обновление подвижного состава, но и инвестирует в будущее, в новые технологии». При этом пассажир и его потребности остаются для производителя в приоритете. Новые алюминиевые трамваи будут содержать лучшие разработки, реализованные в последних модификациях «Витязь М»:

• плавный и тихий ход, что обеспечивается благодаря модернизации уникальной поворотной эластичной тележки производства ПК Транспортные системы;
• светодиодные линии освещения;
• P усовершенствованные системы климат-контроля;
• медиакомплексы для трансляции маршрутной информации;
• USB-разъемы для зарядки мобильных гаджетов;
• доступ к Wi-Fi нового типа;
• современные системы управления, видеонаблюдения;
• датчики местоположения ГЛОНАСС/GPS;

Кроме того, в салоне модернизирована система звукоизоляции: устанавливаются усовершенствованные стеклопакеты, обеспечено более герметичное закрывание дверей, дополнительное уплотнение стыков и пр.

В алюминиевых трамваях установят модернизированные двери с автоматической функцией запоминания, успешно зарекомендовавшие себя в последних модификациях вагона «Витязь М», уже поступивших в Москву. Если раньше пассажирам для открывания двери приходилось нажимать кнопку в дверном модуле на остановке, то теперь он имеет возможность нажать кнопку во время движения: система запоминает команду и на остановке автоматически открывает дверь. Данная конфигурация сокращает время на посадку и высадку пассажиров.

Особое внимание разработчики уделили вопросу обеспечения безопасности пассажиров. По данным статистики, в 99% ДТП с участием трамваев страдает нижняя часть кабины. Поэтому в ПК Транспортные системы разработали систему пассивной безопасности – аварийную крэш-систему, предназначенную для уменьшения рисков травмирования пассажиров и иных участников дорожного движения, а также для защиты основных частей конструкции вагона в случае аварийного столкновения. Поглощение кинетической энергии происходит за счет энергопоглощающих элементов кузова и гидродинамических крэш-элементов, установленных спереди и сзади вагона.

Кабина машиниста в трамвае

Ход крэш-системы рассчитан на определенное количество элементов, которые легко заменить на обслуживающих предприятиях заказчика, то есть появляется возможность избежать проведения серьезных кузовных работ на площадках заводаизготовителя.

В частности, стальной бампер сложной конструкции крепится на два гидрогасителя, имеющих ход 250 мм. Энергетический показатель такого бампера – 400 кН. Таким образом, при столкновении удар гасится этой системой. Если сила удара больше, чем может выдержать конструкция бампера, в ход вступает алюминиевый элемент, находящийся над бампером, – он должен погасить удар и защитить водителя в кабине и пассажиров на задней площадке. Остальной кузов не подвергается деформации.

Кроме того, при работе вагонов по системе многих единиц (при работе сцепки из двух вагонов) внутри сцепных приборов, устанавливаются отдельные гидрогасители, рассчитанные на 200 кН усилия внешнего воздействия, которые первыми включаются при ударе. После этого задействуются бамперы с двумя гидрогасителями. Мягкое сочленение вагонов распределяет энергию удара и уменьшает воздействие только на переднюю часть. Благодаря этому сокращается объем повреждений, а также снижается воздействие на пассажиров и водителя.

Разработку гидрогасителей по заказу ПК Транспортные системы осуществляла немецкая фирма ZF, а разработку и изготовление сцепных приборов – чешская фирма Alfa Union. Уникальность крэш-системы в том в России подобная технология на кузовах трамваев еще не используется.

Алюминиевые трамвайные кузова производятся на Тверском механическом заводе электротранспорта – первой производственной площадке ПК Транспортные системы, с 2015 г. выпускающей эластичные поворотные тележки для трамваев, не имеющие аналогов. В 2018 г. руководством ПК Транспортные системы принято решение пойти по инновационному пути развития и создать предприятие полного цикла по производству алюминиевых кузовов трамвайных вагонов. Масштабные строительные работы завершились в ноябре 2019 г.

«При строительстве ТМЗЭ мы хотели создать производство, не имеющее аналогов в России, и задействовали лучшие мировые практики, – рассказал Ф. Винокур. – За рубежом уже давно производят трамвайные кузова из алюминия, потому что они практичны и эффективны в эксплуатации. В нашей стране мы решили первыми выпускать трамваи из алюминия, и полностью модернизировали производственную площадку в Твери. Это важная ступень в реализации стратегии развития ПК Транспортные системы».

Так, перед созданием нового производства руководство ПК Транспортные системы посетило крупнейшие предприятия по производству современных трамваев в Италии, Бельгии, Германии, Чехии, Швейцарии и др. Проанализировав полученную информацию, эксперты составили дорожную карту модернизации производственных мощностей и определились с оборудованием, которое необходимо приобрести и задействовать на производстве – это большие обрабатывающие станки и сварочное оборудование.

Кроме того, при создании алюминиевого трамвая используется новый принцип сборки кузова. Сначала собирается заготовка крыши – огромная панель, которая сваривается из отдельных профилей. Далее на обрабатывающем центре «Посейдон» обрабатываются пазы большого полотна, кромки под сварку, отверстия под вентиляцию, все крепежные элементы. В результате получается крыша, выполненная с идеальной точностью. Также изготавливаются рама, боковины и торцевые части, которые затем поступают в главный сварочный стапель (кузова), где фиксируются и обвариваются.

Отдельные детали свариваются на специальном оборудовании, установленном на модернизированном Тверском механическом заводе электротранспорта. Так, на предприятии появились роботы по сварке рамы тележки и шкворневой балки, обработка этих узлов ведется на пятикоординатных станках (с ЧПУ). После сварки в сборе детали алюминия обрабатывают в портально-обрабатывающем центре, а алюминиевые профили и рамы проходят механическую обработку. Покраска кузова осуществляется в четырех 30-метровых покрасочных дробеструйных камерах. Для отжига рамы и балок на предприятии установлена специальная термопечь. Также модернизирована технологическая линия по производству тележек: оборудована покрасочная камера, налажено сборочное производство, установлена дробеструйная камера для обработки элементов тележки. Имеющееся оборудование позволяет обрабатывать свыше 150 различных алюминиевых профилей.

Сегодня Тверской механический завод электротранспорта – предприятие полного цикла по производству алюминиевых кузовов и трамвайных тележек, поэтому здесь сформировано также собственное заготовительное производство. Мощности завода позволят выпускать более 150 кузовов и свыше 450 трамвайных тележек в год. Ранее сообщалось, что инвестиции в модернизацию производства превысили 3 млрд руб. Сотрудники ТМЗЭ для обретения навыков работы с алюминием и покраской, для получения опыта работы на новом оборудовании посещали специализированные курсы, обучались в профильных институтах, а также прошли стажировку за рубежом. Кроме того, сотрудники ПК Транспортные системы изучали особенности алюминия на Красноярском металлургическом заводе, где изготавливаются используемые в производстве трамвайных кузовов профили. После монтажа обрабатывающих центров операторы также прошли обучение и могут теперь самостоятельно создавать программы для обработки деталей и сборочных единиц кузова вагона.

Поскольку алюминиевые кузова подразумевают абсолютно новые способы крепления комплектующих и интерьерных конструкций, специалисты конструкторского бюро предприятия проработали все технические вопросы с партнерами и смежниками. В результате получился качественно новый кузов трамвая «Витязь М» с сохранением всех преимуществ действующих комплектаций.

«Подобных производств в России нет, но есть предприятия, где точечно установлены элементы оборудования по работе с алюминием. Главное, что любой станок индивидуален – он производится под требования конкретного заказчика. Учитывая длину железнодорожных составов, не всегда экономически выгодно использовать новые технологические решения. В нашем же случае, несмотря на то что длина трамвайного вагона меньше, чем у поезда, требуются длинные алюминиевые профили, для обработки которых необходим 20-30-метровый обрабатывающий станок. На Тверском механическом заводе электротранспорта установлен именно такой длинный двухголовый станок, способный осуществлять операции с двух сторон», – подчеркнул президент ПК Транспортные системы Ф. Винокур.