Interested Article - Э5К

Э5К и ЭС5К «Ермак» (2, 3, 4 — количество секций, Э — электровоз, С — секционный, 5 — номер модели (5-й серии), К — коллекторные тяговые электродвигатели) — семейство магистральных грузовых электровозов переменного тока напряжения 25 кВ с четырёхосными секциями, оснащёнными коллекторными тяговыми двигателями . Различные модификации — Э5К, 2ЭС5К, 3ЭС5К, 4ЭС5К — различаются числом секций соответственно префиксу. Электровозы являются следующей эволюционной ступенью в развитии грузовых электровозов семейства ВЛ80 и позиционируются как их основная замена.

Электровозы разработаны всероссийским НИИ электровозостроения ( ВЭлНИИ ) в Новочеркасске и производятся с 2004 года на Новочеркасском электровозостроительном заводе , входящим в состав концерна ЗАО « Трансмашхолдинг », являясь самым массовым семейством российских электровозов, выпускаемых в настоящее время. Модифицированный вариант 2ЭС5К — электровоз 2ЭЛ5, выпускался на Луганском заводе. По состоянию на декабрь 2022 года выпущено 1963 электровоза ЭС5К разных модификаций, а с учётом модификации 2ЭЛ5, выпускавшейся Луганским заводом — 1894. Все они в подавляющем большинстве эксплуатируются в России на территории Сибири и Дальнего Востока, несколько локомотивов 2ЭС5К и все 2ЭЛ5 также эксплуатируются на Украине. Также на базе линейки ЭС5К была создана новая линейка ЭС5С «Атаман» с асинхронным тяговым приводом вместо коллекторного, в рамках которой выпущены 4 электровоза 2ЭС5С и 2 электровоза 3ЭС5С.

История создания и выпуска

Проектирование

В начале 2000-х годов в России возникла необходимость в обновлении парка грузовых электровозов. Основным производителем электровозов в СССР и России долгое время являлся Новочеркасский электровозостроительный завод , который вплоть до 1994 года строил 12-осные электровозы серий ВЛ85 и 8-осные серии ВЛ80 ^С , разработанные ещё в советское время. Однако начиная с 1995 года выпуск грузовых локомотивов был прекращён из-за необходимости начала производства в России собственных пассажирских электровозов, так как основу пассажирских электровозов составляли электровозы ЧС из Чехии, а одновременный выпуск грузовых и пассажирских локомотивов был невозможен из-за экономического кризиса .

К началу 2000-х годов завод освоил производство пассажирских электровозов переменного тока ЭП1 с микропроцессорной системой управления, и перед ним была поставлена задача организовать массовый выпуск грузовых восьмиосных локомотивов для замены электровозов постоянного тока ВЛ10 / ВЛ11 и переменного тока ВЛ80 . О возобновлении производства этих серий не могло идти и речи, поскольку они устарели морально и не соответствовали современным требованиям по удобству, энергоэффективности и безопасности. Учитывая первоочередную потребность в обновлении электровозного парка в восточных регионах России на Транссибирской магистрали , где в тяжёлых условиях эксплуатировались электровозы переменного тока серий ВЛ60 и ВЛ80 напряжения 25 кВ, многие из которых были сильно изношены, первым делом было решено создать двухсекционный грузовой электровоз переменного тока для скорейшего обновления парка магистрали на современные локомотивы . При этом в отличие от ВЛ11 и ВЛ80, конструкцию механической части новых электровозов постоянного и переменного тока было решено максимально унифицировать между собой.

Электровозы ЭП1 -300 (слева) и 2ЭС5К-001 (справа) на территории НЭВЗа

Проектирование электровоза велось более года под руководством ВЭлНИИ . Учитывая необходимость в быстром создании новой серии для массового выпуска, за основу конструкции механической части будущих электровозов была взята механическая часть электровозов ВЛ80 , которая была незначительно переработана. Для нового локомотива была разработана новая кабина машиниста с обтекаемой лобовой частью и современным пультом с микропроцессорной системой управления, созданной на базе системы, применявшейся на электровозах серии ЭП1. Электрооборудование для новых локомотивов во многом было унифицировано с применявшимся на ВЛ85 , но отличалось большей энергетической эффективностью. Проектирование электровоза заняло более года, и в начале 2004 года завод приступил к постройке опытного образца .

Для нового семейства электровозов переменного тока с четырёхосными секциями по новой системе присвоения названия серии было выбрано обозначение серии ЭС5К, что означало « э лектровоз с екционный 5 -й серии с к оллекторными двигателями» . Номер серии 5 был выбран потому, что номера серий 2 и 3 были зарезервированы для перспективных шестиосных электровозов постоянного и переменного тока ЭП2/ЭП3 в пассажирском и Э2/Э3 в грузовом варианте, а Э4/Э5 были отведены для четырёхосных электровозов. Также электровоз получил префикс к основному обозначению серии по числу секций, поэтому двухсекционный вариант получил наименование 2ЭС5К. Поскольку электровозы производились в столице Донского казачества и их планировалось в первую очередь поставлять в Сибирь, по имени знаменитого казачьего атамана , завоевавшего Сибирь , серия получила название «Ермак» , по аналогии с названием серии «Дончак» для аналогичных электровозов постоянного тока 2ЭС4К .

Выпуск

Первые два электровоза 2ЭС5К были построены в конце 2004 и 2005 годов, а затем с 2006 года началось их массовое серийное производство. В 2006 году также были созданы две бустерные секции для формирования трёхсекционных электровозов, начавшие выпускаться серийно с 2007 года, в котором также был создан односекционный двухкабинный электровоз Э5К. В 2014 году стали выпускаться бустерные секции с купе для формирования четырёхсекционных электровозов. Всего по состоянию на август 2023 года выпущено 32 электровоза Э5К, 588 электровоза 2ЭС5К, 1484 электровозов 3ЭС5К, 55 электровозов 4ЭС5К и 18 электровозов 2ЭЛ5, то есть 32 двухкабинных локомотива Э5К, 4235 однокабинных головных секций ЭС5К, 36 однокабинных головных секций ЭЛ5, 1584 промежуточных секции ЭС5К, 55 из которых оборудованы купе вместо санузла. Также были выпущены 4 электровоза 2ЭС5С и 2 электровоза 3ЭС5С, то есть 12 однокабинных головных секций ЭС5С и 2 промежуточных секций ЭС5С. Данные по выпуску электровозов по годам приведены в таблице: .

Год выпуска	Модель электровоза	Количество электровозов	Количество секций			Номера электровозов
Год выпуска	Модель электровоза	Количество электровозов	головных двухкабинных	головных однокабинных	промежуточных	Номера электровозов
2004	2ЭС5К	1	—	2	—	001
2005	2ЭС5К	1	—	2	—	002
2005	2ЭЛ5	1	—	2	—	001
2006	2ЭС5К	41	—	82	—	003—043
	3ЭС5К	—	—	—	2	—
	2ЭЛ5	1	—	2	—	002
2007	Э5К	10	10	—	—	001—010
	2ЭС5К	20	—	40	—	044, ~~045~~ , 046—064
	3ЭС5К	22	—	44	20	001—022
	2ЭЛ5	1	—	2	—	003
2008	Э5К	14	14	—	—	011—024
	2ЭС5К	67	—	134	—	065—131
	3ЭС5К	24	—	48	24	023—046
	2ЭЛ5	9	—	18	—	004—012
2009	Э5К	8	8	—	—	025—032
	2ЭС5К	17	—	34	—	132—148
	3ЭС5К	51	—	102	51	047—097
	2ЭЛ5	1	—	2	—	013
2010	2ЭС5К	5	—	10	—	149—153
	3ЭС5К	74	—	148	74	098—171
	2ЭЛ5	3	—	6	—	014—016
2011	2ЭС5К	11	—	22	—	154—164
	3ЭС5К	88	—	176	88	172—259
	2ЭЛ5	2	—	4	—	017, 018
2012	3ЭС5К	107	—	214	107	260—356, 701—710
2013	2ЭС5К	41	—	82	—	165—205
2013	3ЭС5К	128	—	256	128	357—484
2014	2ЭС5К	17	—	34	—	206—222
	3ЭС5К	155	—	310	155	485—594, 605—650
	4ЭС5К	3	—	6	6	001—003
2015	3ЭС5К	113	—	226	113	595—604, 651—700, 711—743
2016	2ЭС5К	22	—	—	—	223—244
2016	3ЭС5К	70	—	140	70	744—813
2017	2ЭС5К	49	—	98	—	245—293
	3ЭС5К	45	—	90	45	814—858
	4ЭС5К	5	—	10	10	004—008
2018	2ЭС5К	121	—	242	—	294—414
	3ЭС5К	46	—	92	46	859—904
	4ЭС5К	10	—	20	20	009—018
	2ЭС5С	1	—	2	—	001
	3ЭС5С	1	—	2	1	001
2019	2ЭС5К	84	—	168	—	415—498
	3ЭС5К	96	—	192	96	905—1000
	4ЭС5К	4	—	8	8	019—022
2020	2ЭС5К	15	—	30	—	499—513
	3ЭС5К	137	—	274	137	1001—1137
	4ЭС5К	15	—	30	30	023—037
2021	2ЭС5К	11	—	22	—	514—524
	3ЭС5К	144	—	288	144	1138—1281
	4ЭС5К	5	—	10	10	038—042
2022	2ЭС5К	28	—	56	—	525—554
	3ЭС5К	130	—	260	130	1282—1411
	4ЭС5К	6	—	12	12	042—048
	3ЭС5С	1	—	2	1	002
2023	2ЭС5К	34	—	68	—	555—589
	3ЭС5К	63	—	126	63	1412—1484
	4ЭС5К	7	—	14	14	049—055
	2ЭС5С	3	—	6	—	002—004
Всего	Э5К	32	32	—	—	001—032
	2ЭС5К	588	—	1176	—	001—044, ~~045~~ , 046—589
	3ЭС5К	1484	—	2949	1484	001—1484
	4ЭС5К	55	—	110	110	001—055
	2ЭЛ5	18	—	36	—	001—018
	2ЭС5С	4	—	8	—	001—004
	3ЭС5С	2	—	4	2	001, 002

Модификации

Э5К

Односекционный вариант машины, Э5К , предназначен для вывозной и лёгкой магистральной грузовой работы. Также локомотив используется для вождения грузопассажирских и пассажирских пригородных поездов на тех участках, где нецелесообразно применение отдельной серии подвижного состава (электропоездов) и скорости поездов невелики, а мощность шестиосного пассажирского электровоза является избыточной .

По конструкции локомотив во многом аналогичен 2ЭС5К, но имеет вторую кабину управления с тамбуром вместо межвагонного перехода при сохранённой длине машинного отделения. За счёт этого локомотив длиннее на 1,8 метра и тяжелее на 4 тонны, чем секция ЭС5К. Также электровоз по сравнению с ЭС5К имеет два токоприёмника .

Первый локомотив этой серии был построен в 2007 году, то есть позднее, чем 2ЭС5К. Всего было построено 32 электровоза . Электровоз стал одним из немногих четырёхосных локомотивов НЭВЗ переменного тока, изначально выпущенных как односекционный двухкабинный локомотив , а не модернизированных из секций двухсекционных грузовых локомотивов массового выпуска .

2ЭС5К

Электровоз 2ЭС5К является базовой и исторически первой появившейся моделью семейства «Ермак». Индекс С в наименовании, от слова « с екционный», что говорит о возможности работы электровоза по системе многих единиц , цифра 2 указывает на количество секций. Локомотив состоит из двух одинаковых секций, каждая из которых имеет с головной стороны кабину управления, а с хвостовой — межсекционный переход. Секции отличаются друг от друга только наличием небольшого санузла в одной из них. Масса электровоза — 192 т, длина по осям автосцепок — 35 004 мм .

По своим характеристикам электровоз сопоставим со стандартным двухсекционным электровозом ВЛ80С и предназначен для вождения стандартных грузовых поездов на участках с равнинным и укороченных на участках с горным профилем, также он может использоваться для вождения пассажирских составов на участках с горным профилем, где требуется обеспечить значительную силу тяги и мощности шестиосного пассажирского электровоза может быть недостаточно. Для вождения тяжёлых и сверхтяжёлых составов два электровоза могут эксплуатироваться совместно по системе многих единиц .

Первый электровоз 2ЭС5К был построен в конце 2004 года, второй — в конце 2005 года, до конца которого была начата сборка электровоза 003 и организован их серийный выпуск. По состоянию на февраль 2022 года выпущено 529 электровозов. Электровоз 2ЭС5К-045 со временем был дополнен бустерной секцией до 3ЭС5К и переименован, таким образом номер 045 прекратил своё существование в качестве 2ЭС5К .

2ЭЛ5

С 2005 по 2011 год Холдинговой компанией « Лугансктепловоз » выпускались электровозы серии 2ЭЛ5 , конструкция которых является копией конструкции электровоза 2ЭС5К производства НЭВЗ. Отличительной особенностью электровоза 2ЭЛ5 является видоизменённая кабина управления с наклонными буферными фонарями вытянутой вверх трапецевидной формы, объединёнными в единые блок-фары, расположение и форма окон в боковых стенах (вместо круглых окон применяются прямоугольные), несколько иной пульт управления. Электровоз 2ЭЛ5 оборудовался украинскими приборами безопасности — . Электровоз 2ЭЛ5-001 был собран на «НЭВЗе» совместно со специалистами ХК «Лугансктепловоз», второй номер собирался на «Лугансктепловозе» из российских комплектующих и узлов под контролем представителей НЭВЗа. Электровозы № 003, 004 изготовлены полностью на Луганском заводе за исключением тележек. Тележки луганского производства устанавливались начиная с № 008. Построено 18 электровозов.

3ЭС5К

Электровоз имеет в составе две головных и одну промежуточную бустерную секцию без кабин управления со сквозным проходом, которая позволяет увеличить мощность стандартного электровоза 2ЭС5К в полтора раза и использовать для транспортировки тяжёлых грузовых составов или работы на участках пути со значительным уклоном. Бустерная секция технически ничем не отличается от обычной, только вместо кабины управления имеет вторую торцевую стену с межсекционным переходом. Это обеспечивает удобство работы по сравнению с электровозами ВЛ80 ^С и ВЛ80 ^Р , работающими в трёхсекционной составности из трёх головных секций, позволяя локомотивной бригаде переходить между всеми секциями в процессе движения, что позволяет осматривать всё оборудование и выявлять возможные неисправности без необходимости остановки поезда. В промежуточной секции в пространстве, занимаемом кабиной в стандартном электровозе 2ЭС5К, оборудован просторный санузел. Длина и масса бустерной секции такая же, как и у головной .

Первые две опытные промежуточные секции были выпущены Новочеркасским заводом в 2006 году и на время испытаний были включены в состав электровозов 2ЭС5К-001 и 011 соответственно . Затем в 2007 году одна из них была включена на постоянную основу в новый электровоз 2ЭС5К-045, которому сменили обозначение серии на 2ЭС5КБ ( Б — с бустерной секцией) и присвоили номер 001, в результате чего номер 045 прекратил существование среди 2ЭС5К и не был заполнен. После этого был начат серийный выпуск электровозов в трёхсекционном исполнении, и начиная с 2ЭС5КБ-002, в который была включена другая выпущенная ранее бустерная секция, электровозы строились изначально как трёхсекционные. После выпуска первых 13 электровозов серия была переименована в 3ЭС5К, и все выпущенные ранее 2ЭС5КБ также были переименованы в 3ЭС5К. Серия электровозов 3ЭС5К стала самой массовой в семействе «Ермак», в несколько раз превзойдя 2ЭС5К по количеству — по состоянию на август 2020 года было построено 1074 машин .

В 2013 году по заказу РЖД был построен опытный электровоз 3ЭС5К-434, который имел ряд технических усовершенствований по сравнению с серийными:

масса каждой секции увеличена с 96 до 98 тонн для увеличения сцепного веса электровоза и более оптимального использования режимов тяги;
установлена более современная микропроцессорная система управления МСУД-015;
применены новые выпрямительно-инверторные преобразователи с функцией поосного регулирования силы тяги, позволяющей электровозу более плавно трогаться и ускоряться/тормозить, а также обходиться в ряде случаев без подсыпки песка;
наряду с последовательным, появился режим независимого возбуждения тяговых двигателей для возможности улучшенного выхода электровоза из боксования.

Электровоз позднее временно испытывался как четырёхсекционный вместе с бустерной секцией от нового электровоза 4ЭС5К-001, который был достроен позднее .

В 2018 году был выпущен электровоз 3ЭС5К-879, оснащённый по сравнению с серийными машинами усовершенствованными тиристорными преобразователями .

В начале 2021 года создан и отправлен на испытания 3ЭС5К-1147, с установленным новым оборудованием — устройством активации трения локомотива (УАТЛ) и устройством смазывания гребней колёсных пар (УСГЛ) . Эти усовершенствования позволяют увеличить пробег локомотивов между экипировками песком (УАТЛ даёт повышение сцепных свойств локомотива с эффектом полного исключения или снижения применения песка). Применение УГСЛ позволяет уменьшить износ гребней колёсных пар (повышая ресурс колёсных пар локомотива) и снижает сопротивление движения локомотива на кривых участках, а также даёт возможность уменьшить число экипировочных станций для заправки локомотивов песком .

4ЭС5К

4ЭС5К-003 на кольце ВНИИЖТ в Щербинке

Электровоз имеет в составе две головных и две промежуточных бустерных секции и служит для вождения сверхтяжёлых длинных грузовых поездов на равнинной местности или тяжёлых поездов в горной местности на участках со сложным профилем, где мощности 3ЭС5К недостаточно, заменяя собой систему из двух двухсекционных электровозов . Использование двух бустерных секций вместо двух головных улучшает условия работы локомотивной бригады благодаря возможности прохода по всем секциям во время движения и уменьшает общую стоимость локомотивов за счёт отсутствия ненужных кабин. За счёт увеличения числа секций до четырёх электровоз получил мощность часового режима 13 120 кВт (при длительной мощности 12 240 кВт) наравне с системой из двух 2ЭС5К . До появления в 2020 году шестисекционного китайского электровоза «Шэнь-24» (Shen-24) имел статус самого большого и самого мощного электровоза в мире . Почти одновременно с 4ЭС5К в России была создана комбинация электровоза 2ЭС10 с дополнительной (третьей) секцией 2ЭС10С (суммарная длительная мощность секций — 12 600 кВт — превосходит 4ЭС5К), однако единым изделием такая сплотка не является . Также по удельной мощности и мощности секций 4ЭС5К значительно уступает многим электровозам с асинхронным тяговым приводом, выигрывая лишь за счёт увеличенного числа секций .

Особенностью электровоза по сравнению с серийными 2ЭС5К и 3ЭС5К является увеличенная до 98 тонн масса секций, применение усовершенствованной микропроцессорной системы управления и выпрямительно-инверторных преобразователей, таких же, как на опытном электровозе 3ЭС5К-434. Кроме того, в то время как в одной из бустерных секций пространство вместо кабины по-прежнему занимает просторный санузел, в другой секции оно отведено под купе с двумя спальными полками для отдыха сменной локомотивной бригады или сопровождающих лиц и имеет боковое окно . У электровозов 4ЭС5К с номера 004 на всех секциях вместо силового кабельного монтажа применен шинный, во второй бустерной секции с купе также отсутствует блок мотор-компрессора и главные резервуары на крыше .

Изначально в июле 2014 года была построена только бустерная секция ЭС5К с купе для отдыха локомотивных бригад в исполнении с увеличенным весом и усовершенствованным оборудованием. Как и в случае с первой секцией 3ЭС5К, первая опытная секция на период испытаний изначально была включена в состав выпущенного ранее электровоза меньшей составности. Им стал построенный в 2013 году опытный электровоз 3ЭС5К-434, который также имел аналогичные преобразователи, независимое возбуждение тяговых двигателей и увеличенную массу секций . После прохождения испытаний секция была выцеплена из состава электровоза, а к ней были достроены ещё две головных и одна бустерная секция с санузлом, после чего сформированный электровоз получил обозначение 4ЭС5К-001. Всего до конца 2014 года было выпущено 3 электровоза серии. В 2017 году выпуск серии был возобновлён, и к концу 2018 года выпущено ещё 15 электровозов .

2ЭС5С «Атаман»

2ЭС5С-001 на Брянском машиностроительном заводе

Электровоз 2ЭС5С спроектирован на основе 2ЭС5К и отличается от него применением более мощных асинхронных тяговых двигателей вместо традиционных коллекторных, а также соответствующих им тяговых преобразователей. Первоначально проект 2ЭС5С разрабатывался с 2015 года на основе электровозов 2ЭС5 «Скиф» , которые, несмотря на схожесть в обозначении с электровозами ЭС5К, имеют принципиально иную конструкцию кузова, разработанную совместно с французской компанией Alstom . Электровоз 2ЭС5С в первоначальном варианте являлся новым представителем линейки «Скифов» и должен был иметь аналогичную конструкцию механической части, отличаясь от 2ЭС5 только применением отечественного преобразующего и тягового электрооборудования вместо более дорогостоящего импортного при сохранении всех технических характеристик .

Однако впоследствии в целях удешевления производства проект был кардинально изменён, и за основу конструкции вместо более современного «Скифа» был взят кузов электровоза «Ермак», подвергшийся ряду незначительных изменений, таких как немного утопленный низ лобовой части и отсутствие боковых окон у машинного отделения . На электровозе применены производимые в России тяговые электродвигатели, тяговый преобразователь, тяговый трансформатор, вспомогательный привод, компрессорное оборудование и оборудование системы управления. Интерьер кабины и столешница пульта управления электровоза 2ЭС5С схож с пультом электровозов 2ЭС5К, однако органы управления на нём по конструкции и расположению близки к электровозу 2ЭС5.

В конце 2017 года Новочеркасский завод построил по такому (новому) проекту первый электровоз серии под номером 001, который в течение первой половины 2018 года находился на заводе и проходил наладку. В июне того же года электровоз вышел из ворот завода и был отправлен на закрытую презентацию на Брянский машиностроительный завод .

По состоянию на начало 2019 года электровоз проходил испытания на экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» (ЭК ВНИИЖТ , в городском округе Щербинка ) .

В сентябре 2019 года, одновременно с трёхсекционной версией (3ЭС5С), локомотив завершил цикл испытаний .

Эксплуатационные испытания с грузовыми составами массой 7,1 тыс. тонн проводились на участке Артышта-II — Алтайская Западно-Сибирской железной дороги. При этом проверялся режим энергоэффективного ведения поезда за счёт отключения части ТЭД при избыточной мощности локомотива, исследовались алгоритмы выбора оптимального режима. Эксплуатационные испытания завершились в начале декабря 2019 года . В марте 2020 года выданы сертификаты соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза на электровозы 2ЭС5С и 3ЭС5С .

Осенью 2020 года на НЭВЗ проведено голосование, в ходе которого выбиралось имя для его локомотивов с асинхронным приводом. В голосовании участвовали 123 работника НЭВЗ, выбиравшие из 184 предложенных вариантов. По итогам голосования электровоз 2ЭС5С и его трёхсекционная версия 3ЭС5С (см. ниже) получили государственное свидетельство на товарный знак «Атаман» .

3ЭС5С «Атаман»

3ЭС5С-001 (опытный образец) на ЭК ВНИИЖТ

Трёхсекционная модификация электровоза 2ЭС5С (добавлена средняя бустерная секция, предназначенная для обеспечения вождения поездов установленной массы 7,1 тыс. тонн и более) . Также, как и двухсекционная версия, имеет товарный знак «Атаман» . Максимальная скорость движения 120 км/ч. В мае 2019 года опытный образец 3ЭС5С передан на ЭК ВНИИЖТ в Щербинку, для проведения пробега около 5000 км и прохождения сертификационных испытаний. В ходе испытаний планировалось проверить тягово-энергетические показатели, микроклимат и электромагнитную совместимость . В июне того же года этот пробег был завершён с положительными результатами. Пробег проводился на скоростях от 0 до 120 км/ч под нагрузкой с составом массой 5,4 тыс. тонн . Через два месяца (в августе) начались очередные испытания на скоростном полигоне депо Белореченская Северо-Кавказской железной дороги. Эти динамико-прочностные испытания проводятся для определения нагрузок, передающихся на железнодорожные пути от локомотива, а также допустимых скоростей при прохождении кривых различного радиуса .

Как было сказано выше, в сентябре 2019 года, одновременно с двухсекционной версией, 3ЭС5С завершил цикл испытаний, а марте 2020 года выданы сертификаты соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза на электровозы 2ЭС5С и 3ЭС5С .

Примерно за два месяца до получения данного сертификата успешно завершена подконтрольная эксплуатация 3ЭС5С. Проверке подлежал режим энергоэффективного ведения состава; в этом режиме экономия достигается за счёт отключения части тяговых двигателей при избыточной мощности. Для испытаний выбраны линии с достаточно сложными профилями (участки Лихая — Новороссийск — Лихая и Крымская — Грушевая). Совершено девять опытных поездок с целью определения технологии пропуска грузовых поездов массой 7,1 тыс. тонн .

Общие сведения

Электровозы семейства Э5К/ЭС5К «Ермак» предназначены для вождения грузовых, пассажирских и вывозных поездов на железных дорогах колеи 1520 мм , электрифицированных на однофазном переменном токе номинального напряжения 25 кВ и частоты 50 Гц. Электровоз рассчитан на работу при напряжении в контактной сети от 19 до 29 кВ и температуре наружного воздуха от −50°С до +50°С (предельное рабочее значение) и высоте над уровнем моря до 1200 м. Электрооборудование, устанавливаемое в кузове электровоза, рассчитано на работу при температуре от −50°С до +60°С .

По сути электровозы семейства Э5К/ЭС5К являются следующей эволюционной ступенью развития электровозов семейства ВЛ80 с осевой формулой секции 2 ₀ —2 ₀ и позиционируются как их основная замена. ЭС5К во многом схожи с ВЛ80 по конструкции, размерам и расположению оборудования, но отличаются более современным электрооборудованием, во многом унаследованном от электровозов ВЛ85 , новой обтекаемой формой лобовой части, современной кабиной машиниста и микропроцессорной системой управления. Также если все электровозы ВЛ80 выпускались только в качестве однокабинных секций, некоторые из которых затем модернизировались в бустерные секции или двухкабинные одиночные локомотивы, то у ЭС5К изначально с завода создавались и одиночные локомотивы Э5К, и бустерные секции .

Электровозы ЭС5К имеют конструктивный аналог для линий постоянного тока напряжения 3 кВ — электровоз ЭС4К «Дончак» , унифицированный по узлам механической части, кабине управления, пневматическому и тормозному оборудованию и выпускаемый в составе двух (2ЭС4К) и трёх (3ЭС4К) секций. Одиночный двухкабинный электровоз Э4К не выпускается из-за невостребованности на участках постоянного тока, хотя конструктивно возможно его создание. По мощности секция ЭС4К несколько уступает секции ЭС5К (3200 против 3280 кВт в часовом режиме соответственно), однако по конструкции механической части полностью идентична ей, за исключением передаточного отношения редуктора. В отличие от ЭС5К, ЭС4К имеет возможность не только рекуперативного, но и реостатного торможения. Хотя на электровозе ЭС4К отсутствует тяжёлое электрооборудование для понижения напряжения преобразования переменного тока в постоянный как на ЭС5К, вместо него на нём установлены пуско-тормозные резисторы, благодаря чему масса секции ЭС4К такая же, как и у ЭС5К — 96 т .

Составность

Электровозы Э5К являются одиночными двухкабинными локомотивами, в то время как ЭС5К формируются из нескольких секций: 2ЭС5К — из двух головных, 3ЭС5К — из двух головных и одной промежуточной бустерной между ними, а 4ЭС5К — из двух головных и двух промежуточных бустерных между ними. Головные секции ЭС5К имеют одну кабину управления с одной стороны и межсекционный переход с другой, а бустерные — два межсекционных перехода по обоим концам. Поскольку секции ЭС5К содержат полный комплект оборудования, они могут эксплуатироваться и как одиночные локомотивы, однако в отличие от двухкабинных электровозов Э5К их эксплуатация в таком режиме ограничена из-за неудобства обзора для машиниста при маневрировании задним ходом и необходимости разворота на конечных пунктах следования .

Два двухсекционных электровоза 2ЭС5К могут сцепляться друг с другом по системе многих единиц , управляясь из одной кабины; также возможно сцепление одной головной секции задом к двухсекционному электровозу в систему из трёх секций. В то же время в случае вцепления бустерных секций между головными (в случае 3ЭС5К и 4ЭС5К) эксплуатация по системе многих единиц с управлением из одной кабины не предусматривается, тем не менее два электровоза могут работать совместно. Однако секции электровозов 3ЭС5К и 4ЭС5К унифицированы с 2ЭС5К и имеют розетки на лобовой части, что позволяет им в случае выцепления бустерной секции эксплуатироваться по СМЕ .

Таким образом, возможны следующие варианты составности:

одиночный локомотив Э5К;
одиночная секция ЭС5К;
двухсекционный электровоз 2ЭС5К (две головные секции, сцепленные хвостовыми частями друг к другу);
два двухсекционных электровоза 2ЭС5К+2ЭС5К (электровозы сцеплены головными частями);
три головных секции ЭС5К+2ЭС5К (третья головная секция сцеплена хвостовой частью к головной части 2ЭС5К);
трёхсекционный электровоз 3ЭС5К (две головные секции ЭС5К и одна бустерная между ними);
четырёхсекционный электровоз 4ЭС5К (две головные секции ЭС5К и две бустерные между ними).

Нумерация и маркировка

Электровозы семейства Э5К/ЭС5К всех серий получали трёхзначные номера по возрастанию по очереди в порядке выпуска, начиная с 001. Каждая серия электровозов имеет свою собственную отдельную нумерацию .

Маркировка с обозначением серии и номера электровоза нанесена на лобовой части в виде объёмных металлических букв. У электровозов раннего выпуска с горизонтальными буферными фонарями маркировка нанесена аналогично электровозам ВЛ85 : серия размещена по центру над автосцепкой, а трёхзначный номер — над правым буферным фонарём под лобовым стеклом. У подавляющего большинства электровозов с наклонными буферными фонарями обозначение номера размещено по центру над обозначением серии на уровне между нижними буферными фонарями. У некоторых электровозов с наклонными фонарями, например 3ЭС5К-340 и ближних к нему номеров обозначение серии указывалось непосредственно под лобовым стеклом над логотипом по центру, а обозначение номера — над правым буферным фонарём . По центру кабины на уровне немного ниже лобового стекла на многих электровозах раннего выпуска размещался логотип Новочеркасского завода в виде наклонной буквы «Н» в овале, а на электровозах поздних выпусков — логотип оператора (в случае РЖД логотип надпись имеет начертание в виде «p/d»).

На многих электровозах обозначение номера в серии или сетевого номера также нанесено на головных секциях сбоку белой краской под правым боковым окном кабины машиниста. У электровозов ранних выпусков, как правило, указывался только сетевой номер по середине между низом окна и низом кузова, а у электровозов поздних выпусков непосредственно под окном указан номер в серии, а снизу — сетевой номер. В пространстве между окном кабины машиниста и входной дверью по правому борту на некоторых электровозах указано депо приписки.

Технические характеристики

Основные технические характеристики электровозов семейства Э5К и ЭС5К:

Размеры
Параметр		Модель электровоза
Параметр		Э5К	2ЭС5К	3ЭС5К	4ЭС5К
Осевая формула		2 ₀ —2 ₀	2×(2 ₀ —2 ₀ )	3×(2 ₀ —2 ₀ )	4×(2 ₀ —2 ₀ )
Габарит		1-Т
Длина, мм	по осям автосцепок	19 302	2 × 17 502 (35 004)	3 × 17 502 (52 506)	4 × 17 502 (70 008)
	по кузову	18 555	16 755
	по раме	18 050	16 250
Ширина, мм	по верху боковых стен	3140
	по раме	3200
	по зеркалам	3550 — 3565
Высота от уровня рельс, мм	крышевого оборудования	5205
	опущенного токоприёмника	5050
	поднятого токоприёмника	5500 — 7000
	пола	1750
	оси автосцепок	1060±20
Размеры ходовой части, мм	База между центрами тележек	10 300	8500
	Колёсная база тележек	2900
	Диаметр колёс	1250—1160
	Ширина колеи	1520
	Минимальный радиус проходимых кривых	125*10 ³
Весовые показатели
Рабочая масса, т		100±2	192±4	288±6	392±8
Нагрузка от оси на рельсы, тс		25±0,5	24±0,5	24±0,5	24,5±0,5
Максимальная разность нагрузки между колёсами оси, кН (тс)		4,9 (0,5)
Запас песка, л		600	1200	1800	2400
Тягово-энергетические характеристики
Напряжение и род тока в контактной сети	Номинальное напряжение, кВ	25
	Допустимое напряжение, кВ	19 — 29
	Род и частота тока, Гц	однофазный переменный, 50
Передаточное отношение редуктора		88 : 21
Мощность на валах тяговых двигателей, кВт	часового режима	3280 (4 × 820)	6560 (8 × 820)	9840 (12 × 820)	13 120 (16 × 820)
Мощность на валах тяговых двигателей, кВт	длительного режима	3060 (4 × 765)	6120 (8 × 765)	9180 (12 × 765)	12240 (16 × 765)
Сила тяги часового режима, кН (тс)	при 49,9 км/ч (оптимальная скорость)	232 (23,65)	464 (47,3)	696 (90,95)	928 (121,6)
Сила тяги длительного режима, кН (тс)	при трогании с места	339 (34,6)	678 (69,1)	1017 (103,7)	1356 (138,3)
	при 10 км/ч	292 (29,8)	584 (59,6)	877 (89,4)	1169 (119,2)
	при 20 км/ч	275 (28,0)	549 (56,0)	823 (83,9)	1098 (112,0)
	при 30 км/ч	263 (26,8)	526 (53,6)	789 (80,5)	1052 (107,3)
	при 40 км/ч	254 (25,9)	508 (51,8)	762 (77,7)	1106 (103,6)
	при 50 км/ч	230 (23,5)	460 (46,9)	690 (70,4)	920 (93,8)
	при 51 км/ч (оптимальная скорость)	211,5 (21,6)	423 (43,1)	634,5 (64,7)	826 (86,2)
	при 60 км/ч	180 (18,4)	359 (36,7)	539 (55,0)	719 (73,3)
	при 70 км/ч	154 (15,7)	308 (31,4)	462 (47,1)	616 (62,8)
	при 80 км/ч	135 (13,8)	269 (27,4)	404 (41,2)	539 (55,0)
	при 90 км/ч	120 (12,2)	239 (24,4)	359 (36,6)	479 (48,8)
	при 100 км/ч	108 (11,0)	215 (21,9)	323 (32,9)	431 (43,9)
	при 110 км/ч (максимальная скорость)	75 (7,6)	150 (15,3)	225 (22,9)	300 (30,6)
Скорость, км/ч	часового режима	49,9
	длительного режима	51
	конструкционная	110
Тормозное усилие, кН (тс)	при скорости 50 км/ч	225 (22,95)	450 (45,9)	675 (68,85)	900 (89,8)
	при скорости 80 км/ч	150 (15,3)	300 (30,6)	450 (45,9)	600 (61,2)
	при скорости 90 км/ч	125 (12,75)	250 (49,5)	375 (38,25)	500 (99,0)
К. П. Д. длительного режима		0,86	0,85	0,85	0,85
Коэффициент мощности длительного режима		0,84	0,9	0,9	0,9

Конструкция

Механическая часть

Электровоз имеет стальной кузов вагонного типа с главной рамой, на которую устанавливаются пластиковая блок-кабина управления и комплект оборудования.

Ходовая часть исполнена с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей с моторно-осевыми подшипниками скольжения. Применены тележки ВЛ65 , от тележки ВЛ80 и ВЛ85 эта тележка отличается отсутствием листовых рессор , а от тележки ВЛ80, кроме того — отсутствием шкворней , передача усилия идёт через наклонную тягу .

Кузова секций 3ЭС5К в процессе сборки. Вид спереди и сзади
Тележка 2ЭС5К
Межсекционное сцепление

С 1 октября НЭВЗ приступил к серийному выпуску 2ЭС5К, 3ЭС5К, 4ЭС5К имеющей повышенный уровень пассивной безопасности и обновлённый национальным центром промышленного дизайна и инноваций «2050.Лаб» (дизайн-концепция «ДНК бренда») дизайн маски. После прохождения комплекса испытаний на 3ЭС5К-1411 такая кабина была сертифицирована (сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза). Значительно усилен металлический каркас кабины (за счёт увеличения сечения балок лобовой части на 100 мм). В конструкцию пола добавлены рёбра жёсткости, применена более прочная сталь. Для освещения железнодорожного пути кабина получила светодиодный прожектор ГИС-6П с обогреваемым стеклом и светодиодные буферные фонари .

В мероприятиях по совершенствованию конструкции на 2023–2024 годы есть поручение установить новую конструкцию двери в кабину (разработка поставщика кабин — ООО «Полёт Сервис»), причём как для новых, так и для уже поставленных локомотивов .

Электрическая часть

Обзор электрооборудования в машинном отделении 3ЭС5К

В электровозе применены усовершенствованные тяговые электродвигатели НБ-514Д, электрическое рекуперативное торможение , а также микропроцессорная система управления, обеспечивающая ручное и автоматическое управление движением, диагностику параметров движения и работы всего оборудования электровоза.

По расположению оборудования и электрической схеме электровозы Э5К похожи на электровоз ВЛ85 , на базе которого и были созданы. От ВЛ85 они отличаются применением технических решений, уже опробованных на электровозах семейства ЭП1 — более экономичной системой вентиляции, конденсаторным запуском вспомогательных двигателей с возможностью их работы в режиме низкой скорости (НЧ), применением микропроцессорной системы управления и диагностики. На НЧ машины работают за счёт питания от преобразователя частоты и числа фаз ПЧФ-136, понижающего сетевую частоту втрое — до 16,7 Гц, а напряжение до 40 В (так называемая «вентиляторная» параболическая вольт-амперная характеристика ). Однако конденсаторный запуск вспомогательных машин, на электровозах ВЛ используемый как резервный, а на ЭП1 и Э5К как основной, впоследствии был дополнен системой с использованием пускового двигателя ПД (то же самое, что фазорасщепитель на ВЛ60 , ВЛ80 и ВЛ85 ), с последующей модернизацией ранее выпущенных локомотивов. В отличие от электровозов ВЛ, на ЭС5К в качестве фазорасщепителя применена не специальная машина, а двигатель такого же типа, как для привода вентиляторов — НВА-55. Для установки ПД с электровоза снимается ПЧФ и пропадает режим работы машин на НЧ.

Интерьер

В электровозе установлены следующие системы безопасности движения: КЛУБ-У , САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ . Усовершенствованы конструкция кабины управления, установлены термоэлектрические кондиционеры и панельные нагреватели, в целом улучшены условия работы локомотивной бригады (электровоз оборудован холодильником и сантехническим оборудованием).

Кабина 2ЭС5К
Пульт управления 2ЭС5К
Губернатор Ростовской области В. Ю. Голубев в кабине 3ЭС5К