Рынок подвижного состава городского рельсового транспорта
с пониженным уровнем пола

В последнее время рынок подвижного состава систем городского рельсового транспорта, в частности трамвая, существенно оживился и характеризуется многообразием предлагаемых типов и вариантов исполнения. Проявляется тенденция к уменьшению массы вагонов и понижению уровня пола, особенно в зоне дверей для упрощения и ускорения обмена пассажиров на остановках. Проводимая консолидация соответствующего сектора промышленности, наиболее активными в котором являются известные компании- изготовители подвижного состава магистральных железных дорог, и тенденция к стандартизации и унификации конструкций постепенно приводят к уменьшению разносерийности. Это привлекает внимание компаний-операторов, так как позволяет снизить цену.

Консолидация производства

Наиболее заметным и неожиданным проявлением консолидации стало образование группы DaimlerCrysler Railsystems на базе подразделений компаний Alioth, AEG, ASEA-BBC, FFA, Hägglunds, MAN, MFO, Schlieren, Sécheron, Strömberg, UEG и Waggon Union. Более прогнозируемым было слияние итальянских компаний Ansaldo и Breda. Компания Alstom увеличила свою долю в пакете акций De Dietrich Ferroviaire с 17,5 до 68,75 % и приступила к изготовлению подвижного состава с моторными тележками разработки Alstom-LHB на приобретенном ею заводе Konstal в Польше. Почти одновременно компания Adtranz реорганизовала производство и представила совершенно новую продукцию. Вновь появилась на рынке чешская компания Škoda с опытным образцом трамвая Astra RKT6N1 с электронным управлением компании Elin, тяговым приводом Siemens с преобразователями на базе транзисторов IGBT, моторными тележками Siemens-SGP и поддерживающими тележками собственной конструкции; на пять таких вагонов уже получен заказ из Портленда, США. Компания Schindler решила покинуть железнодорожный рынок, продав свой филиал Wickeltechnik швейцарской компании Alusuisse Airex Composites.

В настоящее время на рынке подвижного состава городского рельсового транспорта доминируют пять крупных компаний-изготовителей. Adtranz получила большие заказы на уже освоенные производством вагоны трамвая семейств Eurotram и Variotram, в то время как на новые семейства Incentro заказов мало. Alstom в основном сконцентрировалась на двух вариантах вагонов семейства Citadis и успешно продвигает их во Франции, Alstom-LHB продает крупные партии вагонов в Магдебург и Дармштадт. AnsaldoBreda работает над новыми конструкциями вагонов с полом пониженного уровня на всей площади для Рима, заказы на которые уже имеются (вагоны с полом, пониженным на 70 % площади, были введены в эксплуатацию ранее). Bombardier Transportation поставляет вагоны трамвая, серийно строящиеся на заводе DWA в Баутцене, и изготовила первый вагон Cityrunner с кузовом из композиционных материалов для Граца, но перспективы совершенствования вагонов типа Vevey Urbos еще неясны. Siemens предпринимает меры по концентрации производства тележек в Граце с целью закрытия завода в Дюссельдорфе.

Стандартизация иунификация

Компании-поставщики, которые имеют производственные возможности для всего цикла изготовления подвижного состава (кузовов, тележек, тягового привода и систем управления) собственными силами, стремятся ограничиться несколькими базовыми конструкциями с выполнением на их основе специфических требований заказчиков. По их мнению, полная инженерная разработка внутри фирмы должна сократить расходы на проектирование и реализацию проектов, в то время как совместная работа обходится дороже.

Siemens, лидер на рынке, начала предпринимать усилия в этом направлении в начале 1994 г., когда стало ясно, что ориентация на индивидуальные конструкции по отдельным заказам является слишком затратной. Компания в 1996 г. запустила в производство вагоны трамвая на базе платформы Combino, даже не ожидая конкретных заказов (весьма редкий случай), но эксперимент оказался успешным. Вагоны этого семейства в разных исполнениях рассчитаны на эксплуатацию на линиях колеи 1435 и 1000 мм, а ширина вагона унифицирована и определена равной 2300 мм, что позволило продвигать их почти повсеместно. Они прошли испытания на тележках нормальной колеи в Дюссельдорфе, Берлине, Постдаме, Амстердаме, Роттердаме и Барселоне, а также на тележках узкой колеи в Эрфурте, Базеле, Цюрихе, Аугсбурге, Мюльхайме и в регионе Рейн- Неккар. Эти демонстрационные поездки обеспечили получение заказов из Портленда (48 ед.), Аугсбурга (16), Фрайбурга (9), Базеля (28), Эрфурта (14), Нордхаузена (4) и Хиросимы (4 ед.). Эрфурт и Нордхаузен приобретают вагоны в рамках общего заказа транспортной администрации земли Тюрингия, ожидают, что еще одну подобную группу образуют позже Гера и Йена.

Siemens в стремлении максимально использовать столь благоприятную тенденцию сконцентрировалась на выпуске вагонов Combino c пониженным уровнем пола на 100 и 70 % площади. Даже относительно индивидуальные вагоны типа R100/4 Felzino для Дюссельдорфа являются производными от Combino с почти идентичными модулями кузова и тягового электрооборудования. Так что новым заказчикам будет довольно трудно убедить компанию перейти на какую-либо иную конструкцию.

Adtranz, по-видимому, еще не дошла до этой фазы. По завершении поставок вагонов трамвая семейства Eurotram в Страсбур и Милан она получила заказы на вагоны этого же семейства из Порту (72 ед.) и Ноттингема (15 ед.), но в принципе все четыре варианта довольно заметно отличаются друг от друга.

В регионе Рейн- Неккар Adtranz и Bombardier-DWA получили общий заказ от двух транспортных компаний, число которых впоследствии увеличится до пяти: MVG, HSB, OEG, VBL и RHB в Мангейме, Хайдельберге и Людвигсхафене. Указанные компании отдали предпочтение вагонам семейства Variotram, шесть из которых уже находятся в эксплуатации на линиях OEG. Это первый случай, когда пять заказчиков вместе приобретают 106 вагонов в четырех вариантах одного семейства в рамках единого заказа с явной целью уменьшения цены каждой единицы за счет увеличения объема поставки. Вагоны различаются длиной, числом мест для сидения, некоторыми другими характеристиками, но выполнены в виде комплекта унифицированных модулей (рис. 1).

Однако даже с учетом этого Adtranz имеет заказы еще на ряд вагонов трамвая разных типов, основу конструкции которых составляют прежние разработки многих фирм-изготовителей, таких, как AEG, ABB и Schindler. Транспортная администрация Цюриха настояла на поставке шести предсерийных образцов вагонов типа Cobra, хотя их кузова для этого должны быть полностью перепроектированы, после чего последует заказ еще на 11 вагонов.

Alstom выиграла конкурс на поставку вагонов трамвая своего семейства Citadis для Монпелье, Орлеана, Лиона и Валансьена. Начато проектирование вагонов этого семейства для Дублина, хотя заказ еще не подтвержден.

Bombardier пытается выйти на рынок, используя производственные возможности в Европе. В настоящее время она строит трамваи в Баутцене, Вене и Вильнёве, а также имеет резервные мощности в Брюгге.

Рост объема ираспределение заказов

В табл. 1 приведены сведения об изменениях ситуации на рынке вагонов трамвая с пониженным уровнем пола за 3 года.

Из дополнительных 948 вагонов (в среднем 316 вагонов в год) 920 ед. заказано пяти крупнейшим компаниям-поставщикам и 28 Fiat. Доли в общем портфеле заказов распределены следующим образом: Siemens 35,8 %, Adtranz 33,6 %, Alstom 18,9 %, Bombardier 8,9 % и Fiat 2,9 %. Из этих 948 вагонов 124 принадлежали к семейству Combino, 111 к Citadis и 23 к Incentro. Это означает, что стандартизированные вагоны составляли уже более четверти рынка.

Представляет интерес распределение изготовления кузовов вагонов трамвая по заводам. Siemens: заводы Duewag- 151 кузов, DWA (в Баутцене)- 103, SGP (в Вене)- 81; Adtranz: заводы в Нюрнберге и Берлине- 133, в Дерби- 119, DWA (в Баутцене)- 41, в Финляндии- 20, в Праттельне- 6; Alstom: заводы в Этре- 111, DWA (в Баутцене)- 28, LHB- 20, в Веве- 20; Bombardier: заводы DWA (в Баутцене)- 70, BWS (в Вене)- 12 кузовов.

Видно, что на завод DWA в Баутцене приходилось изготовление 242 кузовов (103 для Siemens, 70 для Bombardier, 41 для Adtranz, 28 для Alstom), т. е. это предприятие участвует в выполнении заказов различных компаний-поставщиков.

За период по апрель 1999 г. заказано еще 338 вагонов трамвая с пониженным уровнем пола, из них у 80ед. пол понижен на 70 % и у 258 на 100 % площади. Распределение по компаниям: Adtranz- 38,4 %, Siemens- 37,8 %, Bombardier- 13 %, Alstom и Fiat- по 5,3 %. Из-за некоторых отмен и изменений общий портфель заказов на вагоны с пониженным уровнем пола составил 2458 ед., из них с полом, пониженным на части площади, 1347 и на всей площади- 1111 вагонов. Приведенное число охватывает только моторные вагоны, к ним следует прибавить еще 90 прицепных, применение которых в последнее время ограничено. Распределение по компаниям: Siemens- 840 вагонов, Adtranz- 705, Alstom- 451, Bombardier- 200, AnsaldoBreda- 125, Firema- 26, Fiat- 76, Socimi- 35 вагонов. Заказы на 880 моторных и 60 прицепных вагонов находятся в стадии исполнения, остальные готовы. В зависимости от наличия источников финансирования возможны дополнительные заказы еще на 751 вагон (было объявлено, например, что для Порту нужны 72 вагона семейства Eurotram, но объем твердого заказа составил 25 ед. с возможностью последующего заказа на остальные по мере расширения трамвайной сети и изыскания средств). В качестве примера стоимости подвижного состава трамвая можно привести удельную цену изготавливаемых Siemens вагонов шириной 2300 мм, которая составляет 43тыс. нем. марок/м² площади пола. На вагоны с высоким уровнем пола заказов не было.

Заметен прогресс в области трамвайного электрооборудования. Из указанного числа 2458 заказанных вагонов только 360 было предусмотрено оснастить тяговым приводом с двигателями постоянного тока, питаемыми от импульсных прерывателей, остальные- тяговым приводом переменного тока, преимущественно с асинхронными двигателями, в различных вариантах. В том числе у 45 вагонов преобразователи выполняются с регулируемыми напряжением, частотой и промежуточным звеном постоянного напряжения, у 477- с непосредственной импульсно-широтной модуляцией на базе тиристоров GTO с воздушным охлаждением, у 359- с непосредственной импульсно-широтной модуляцией и трехточечными модулями на базе биполярных транзисторов с водяным охлаждением и у 1217 вагонов- с непосредственной импульсно-широтной модуляцией и двух- или трехточечными модулями на базе транзисторов IGBT с воздушным или водяным охлаждением. Изготовителями оборудования являются как сами поставщики, так и компании-субподрядчики, такие, как Kiepe Elektrik, Elin, Ansaldo, Parizzi и другие.

Наряду с вагонами трамвая поступают новые заказы на подвижной состав систем облегченного городского рельсового транспорта. В 1998 г. заказано 29 вагонов, что довело общий объем портфеля до 517 вагонов, из которых 130 ед. еще предстоит изготовить. Siemens выполняла заказ на 11 вагонов серии SD 100 для Калгари и 15 серии SD 460 для Сент-Луиса, Bombardier на 36 вагонов для Салоник, Ansaldo на 6 вагонов для Манчестера. Adtranz на основе конструкции вагонов, поставленных в Манилу, спроектировала вагоны для Аданы, которые построит Hyundai в количестве 36 ед. В числе этих вагонов также есть вагоны с пониженным уровнем пола, но их доля пока невелика.

Конструктивные особенности

Практически все вагоны рассматриваемой категории выполнены сочлененными и, как правило, имеют колеса малого диаметра.

Дополнительные секции спониженнымуровнемпола

Компания Mittenwalder Gerätebau выдвинула идею приращивания секций с пониженным уровнем пола к кузовам эксплуатируемых традиционных (с высоким уровнем пола) вагонов. Первые модернизированные таким образом вагоны типа М21 с кузовом шириной 2600 мм были поставлены в Гётеборг, Швеция, и вызвали благоприятный отклик.

В противоположность этому модернизация 28 вагонов для Базеля, выполненная Adtranz на заводе в Праттельне, первоначально была не очень успешной, так как трамвай имел высокий уровень шума. Для решения этой проблемы компания-оператор BVB и изготовитель при удлинении вагонов трамвая вставленными в середину кузова секциями, изготовленными методом наматывания из стеклопластиков или стальными, применили двухколесные тележки типа FSS с радиальной установкой колесных пар в кривых и пневматическим рессорным подвешиванием. Планируется довести парк удлиненных вагонов до 50 ед. В Женеве дополнительные секции, изготовленные на заводе Bombardier в Веве, вставили в три шестиосных вагона серии Ве 4/6 со средним уровнем пола, преобразовав их в восьмиосные. Парк таких вагонов будет доведен до 22 ед. Подобным же образом решено модернизировать эксплуатируемые компанией-оператором VBZ в Цюрихе вагоны трамвая серии Tram 2000 за счет вставки центральной секции с пониженным уровнем пола. Общее количество вагонов с дополнительными стальными секциями в настоящее время составляет 177 ед., с секциями из стеклопластика 77 ед.

Вагоны с пониженным уровнем пола начастиплощади

Подвижной состав такого типа строится как для трамвая, так и для облегченных городских железных дорог.

В ФРГ компания-оператор AVG/VBK заказала консорциуму Adtranz/Siemens шесть дополнительных вагонов на две системы электроснабжения для Карлсруэ, доведя их число до 40 ед., из которых четыре с кафе-бистро. Эти вагоны стоимостью 5 млн. марок хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. Транспортная администрация Саарбрюккена в дополнение к 15 эксплуатируемым заказала консорциуму Bombardier/Kiepe еще 13 вагонов. Заказ стал возможен благодаря успешному опыту использования таких вагонов в Швеции и Швейцарии со скоростью до 80 км/ч.

Ansaldo в конце 1998 г. начала поставку в Осло вагонов серии Т95 (рис. 2).

Рис. 2. Общий вид вагона Т95 компании Ansaldo

Длина вагона 33,1 м, ширина 2600 мм, кузов изготовлен из алюминиевых сплавов, но масса тары (62 т, или 719 кг/м² площади пола) довольно высокая. Двери высотой 2100 мм выполнены раздвижными двустворчатыми, общая относительная ширина дверных проемов составляет 137 мм на 1 м длины вагона. Все оси вагона моторные, восемь тяговых двигателей мощностью 105 кВт получают питание от четырех преобразователей на базе транзисторов IGBT с воздушным охлаждением. В вагоне 88 мест для сидения, высота пола в районе дверей равна 400 мм над УГР, в районе тележек 600мм. Максимальная скорость 80 км/ч.

Упомянутые выше вагоны Variotram компании Adtranz для региона Рейн- Неккар во всех вариантах имеют ширину 2400 м, но различные длину и число тяговых двигателей мощностью 95 кВт. Высота пола равна 350 мм в пониженной части и 630 мм над тележками. Средняя удельная цена вагонов 43 тыс. марок/м² площади.

К этой же категории относятся вагоны серии А32 консорциума Bombardier/Adtranz для строящейся в Стокгольме городской железной дороги облегченного типа. Длина вагона 29,7 м, ширина 2650 мм, масса тары 36,9 т, высота пола в районе дверей равна 350мм, в районе тележек 580 мм. Число мест для сидения 78. Вагон оснащен тяговым приводом Alstom с четырьмя тяговыми двигателями мощностью 120кВт, питаемыми от двух преобразователей на транзисторах IGBT. Максимальная скорость 80 км/ч.

Для Граца Bombardier строит вагоны семейства Cityrunner (рис. 3), имеющие 50 мест для сидения.

Рис. 3. Компоновочная схема вагона Cityrunner компании Bombardier для Граца

Удельная масса тары вагона составляет 513 кг/м² площади. Из трех тележек две моторные, причем у каждой моторной тележки приводными являются два независимо вращающихся на своих полуосях колеса из четырех. Тележки вагона (рис. 4) имеют первичное рессорное подвешивание с горизонтальными резинометаллическими пружинами и вторичное со стальными типа Flexicoil.

Рис. 4. Конструктивная схема моторной тележки вагона Cityrunner

Центральная поперечная балка тележки соединена с кузовом посредством двух продольных связей с амортизаторами динамических нагрузок. Удельная цена вагонов равна 55,8 тыс. марок/м² площади.

Вагоны консорциума Bombardier/Kiepe для Касселя имеют длину 28,8 м, ширину 2400 мм, массу тары 34 т. Уровень пола на 65 % площади понижен до 354мм, над четырьмя тележками равен 560 мм. Число мест для сидения 90. Конструкционная скорость 80км/ч. Четыре тяговых двигателя компании Škoda мощностью 125кВт получают питание от индивидуальных преобразователей на базе транзисторов IGBT. Для конструкции тележек вагона (рис. 5) характерно то, что портальные полуоси, на которых колеса вращаются независимо друг от друга, соединены с рамой тележки двумя поводками.

Рис. 5. Общий вид поддерживающей тележки вагона консорциума Bombardier/Kiepe для Касселя

В первичном рессорном подвешивании применены шевронные пружины. Центральная поперечная балка тележки опирается на боковины через стальные пружины, а кузов на нее через шкворни. Имеются один горизонтальный и два вертикальных амортизатора. Характерно, что все колеса, и приводные, и поддерживающие, имеют одинаковый диаметр 590 мм. Тормоза- гидравлические дисковые.

Вагоны с пониженным уровнем пола навсейплощади

К этой категории подвижного состава относятся вагоны серии Citadis 202 компании Alstom. Эти вагоны оснащены тележками типа Arpege. Alstom намерена испытать в регулярной эксплуатации такие сочлененные тележки без первичного буксового подвешивания и с вторичным со стальными цилиндрическими пружинами.

Вагоны серии GT8N2 компании Adtranz для Нюрнберга с конца 1998 г. проходили эксплуатационные испытания. Они оснащены новой системой демпфирования Liebherr, установленной между первой и второй, третьей и четвертой секциями, но из-за ее затянувшихся испытаний начало поставки вагонов было отсрочено на 6 мес. Кузова вагонов изготовлены из алюминиевых сплавов, но их масса оказалась на 2,5 т больше, чем вагонов со стальными кузовами в варианте для Бремена.

Транспортная администрация Вены по успешным результатам эксплуатации первой партии вагонов серии в составе 10 ед. типа А и 24 типа В заказала консорциуму Siemens/Elin еще 18 ед. типа А и 29 типа В. Цельносварные модули кузовов для этих вагонов изготавливает Bombardier. Удельная цена одного вагона ULF типа А равна 64 тыс. марок/м² площади, типаВ- 60 тыс. марок/м².

Siemens получила также несколько заказов на вагоны семейства Combino. Для Базеля предназначены 28 вагонов длиной 42,9 м, оснащенных установками кондиционирования воздуха и рассчитанных на движение в одном направлении; их удельная цена равна 43,8 тыс. марок/м² площади. Для Эрфурта строятся 14 вагонов длиной 30,5 м, также рассчитанных на одностороннее движение. Нордхаузен заказал четыре вагона, имеющих 43 места для сидения и удельную массу тары 461 кг/м² площади (рис. 6); у этих вагонов обе тележки приводные с четырьмя тяговыми двигателями мощностью 100 кВт. Заказана вторая партия вагонов серии 18R100/4 в числе 18 ед.

Рис. 6. Компоновочная схема вагона Combino компании Siemens для Нордхаузена

Большим успехом Siemens стало заключение контракта на поставку в Хиросиму четырех вагонов семейства Combino длиной 30,2 м, шириной 2450 мм и удельной массой тары 473 кг/м² площади, оснащенных установками кондиционирования воздуха и рассчитанных на двустороннее движение. Первый вагон был доставлен по воздуху из Германии в Японию в марте 1999 г.

Заказанные компании Adtranz для Порту вагоны семейства Eurotram имеют длину 34,75 м и ширину 2650 мм. Пол на всей площади расположен на высоте 350 мм. Число мест для сидения 80. Общая относительная ширина дверных проемов равна 233 мм/м длины вагона. Вагон оснащен 12 тяговыми двигателями мощностью 26кВт.

К этой же категории относятся вагоны серии Roma 2 компании Fiat (рис. 7) для Рима с 60 местами для сидения.

Рис. 7. Компоновочная схема вагона Roma 2 компании Fiat для Рима

Кузова вагонов, имеющих удельную массу тары 523 кг/м² площади, изготовлены из экструдированных алюминиевых профилей. Вагоны, рассчитанные на движение в обоих направлениях, составлены из модулей: двух консольных концевых с кабинами управления и лобовыми частями со сминаемыми конструктивными элементами, поглощающими энергию столкновения, четырех приводных тележечных и трех с пассажирскими салонами. Высота пола 350 мм, лишь в приводных модулях она несколько больше- 390 мм. Ширина дверей 1300 мм. Тележки имеют сочлененную раму, первичное рессорное подвешивание отсутствует, во вторичном применены пневматические рессоры. Диаметр всех колес с промежуточными упругими элементами 680 мм. Две тележки из четырех моторные. Каждая пара тяговых двигателей получает питание от преобразователя на базе транзисторов IGBT. Вагоны оснащены основным электромагнитным рельсовым и вспомогательным электрогидравлическим тормозами. Удельная цена вагонов 48,9 тыс. марок/м² площади.

Основные сведения о некоторых сериях подвижного состава с пониженным уровнем пола на всей площади, примерно одинаковых по длине, приведены в табл. 2.

Индивидуальный привод колес

Для подвижного состава с пониженным уровнем пола важна как можно меньшая высота ходовой части. С этой целью все шире применяют моторные и поддерживающие тележки без колесных пар как таковых. В таких тележках два колеса одной пары вращаются независимо друг от друга на отдельных полуосях. Приводные колеса оснащают индивидуальными тяговыми двигателями, чаше всего малогабаритными и небольшой мощности, монтируемыми на ступице колеса.

Общий объем заказов на подвижной состав с индивидуальным приводом колес составляет 304 ед., в число заказанных входят уже упоминавшиеся вагоны Eurotram, Cityrunner, Roma 2 и другие, а в число городов-заказчиков- Порту, Ноттингем, Нант, Рим, Грац, Хельсинки.

Так, у вагонов Cityrunner для Граца каждое приводное колесо оснащено смонтированным на его ступице тяговым двигателем мощностью 45 кВт и планетарным редуктором, их соединение с рамой тележки осуществляется с помощью поводков.

В то же время в вагонах Roma 2 использован иной принцип. Здесь каждая моторная тележка оснащена двумя продольно подвешенными на раме тяговыми двигателями мощностью 100 кВт, причем один двигатель передает крутящий момент на два независимо вращающихся колеса одной стороны тележки через карданные валы и конические редукторы.

Однако с индивидуальным приводом колес, особенно при установке тяговых двигателей на ступице, связаны определенные проблемы. Например, у вагонов для Граца неподрессоренная масса на одно колесо составляет 1410 кг (2820 кг на тележку), что соответствует 15,7 кг/кВт мощности. Вследствие этого вагоны такой конструкции не были допущены к эксплуатации на всех линиях трамвая в Брюсселе из-за высокого уровня вибраций в близстоящих зданиях. Вагоны обычной конструкции с первичным рессорным подвешиванием таких проблем не создают.

H. Hondius. Metro Report, 1999, p. 21- 25