Электровагоны типов 81-740/741 и 81-740.1/741.1 («Русич»)
Состав из вагонов типа 81-740.1/741.1 на станции «Смоленская» Арбатско-Покровской линии, Москва. Фото Михаила Кончица.
Когда появился проект строительства линий мини-метро в центре Москвы и в новый строящийся деловой квартал «Москва-Сити», то предполагалось, что на этих линиях будут эксплуатироваться облегчённые метропоезда. Это обуславливалось и первоначальными требованиями проекта — уменьшенный до 4,5 метров диаметр тоннелей, кривые сверхмалого (по меркам «тяжёлого» метро) радиуса. Разработку поручили Мытищинскому заводу «Метровагонмаш». По первоначальным эскизам предполагалось использование небольших вагончиков длиной 12 метров, состоящих из двух половинок с сочленением по принципу трамваев ЛВС, опирающихся на три одноосные тележки, с одной из них под сочленением. Однако постепенно проект системы линий мини-метро в центре Москвы был забыт, и от него осталась одна единственная линия в ММДЦ «Москва-Сити».
Реалии строительства и предполагаемой схемы дальнейшей эксплуатации этой линии, такие как совместное использование участка Филёвской линии от «Киевской» до «Александровского Сада» и использование для проходки тоннелей щита Lovat диаметром 5,6 метров, поставили свои условия к новому подвижному составу — он должен быть полностью пригоден к эксплуатации на существующих линиях метрополитена. К тому времени было принято решение о строительстве в московском районе Южное Бутово линии лёгкого метро, которое по своей сути получалось эстакадным вариантом мини-метро. Это добавило ещё одно требование к новому подвижному составу — он должен быть пригоден к эксплуатации на открытом воздухе. Существующие современные вагоны серии 81-717.5М/714.5М для длительного пребывания на зимнем воздухе не предназначены — перемерзает всё пневматическое оборудование. Сроки разработки также были установлены крайне жёсткие — в начале 2001 года Мытищинскому заводу была поставлена задача, а к открытию Бутовской линии в конце 2003 года уже должны быть готовы 10 составов.
Чертёж поезда мини-метро из журнала «Метро и тоннели» за июнь 2001 года.
Всего разработка и постройка первого опытного состава из двух вагонов заняла полтора года — рекордный срок. Поезд получил заводское обозначение 81-740 для головного и 81-741 для промежуточного вагонов, и заводчане дали ему имя «Скиф». Но это проектное название так и не было утверждено, и Московский метрополитен совместно с газетой «Московский комсомолец» и ОАО «Метровагонмаш» провёл конкурс «Дай имя поезду». Из множества вариантов было выбрано название «Русич».
Естественно, «с нуля» за полтора года построить абсолютно новый подвижной состав было просто невозможно, поэтому за технологическую основу были взяты узлы метровагонов 81-720/721 «Яуза», но сочленённая конструкция кузова была применена впервые. Также были учтены выявленные в первые годы эксплуатации многочисленные недостатки вагонов «Яуза», коих набралось немало. В первую очередь в новом составе было применено тяговое оборудование Onix англо-французской корпорации Alstom, включающее в себя (в комплекте на один вагон) четыре асинхронных двигателя мощностью 160 кВт каждый и силовой преобразователь на IGBT-транзисторах. Это оборудование уже было испытано на опытном составе «Яузы», и поэтому Мытищинский завод, положившись на уже проведённые испытания, решил поставить на новые вагоны именно этот привод, так как времени пробовать что-то новое уже просто не было.
Опытный состав из вагонов типа 81-740/741 на Филёвской линии, Москва. Автор снимка неизвестен.
При разработке кузова были также учтены жалобы на трапецевидность кузова «Яузы», из-за чего автоматическая мойка в депо, рассчитанная на прямоугольные вагоны 81-717/714, не могла удалить грязь с верхней части кузова. Трапецевидность кузова на 81-740/741 всё же осталась, но в гораздо меньшей степени. Материал кузова — нержавеющая сталь — унаследован от «Яузы». Общая длина вагона составляет 27,5 метров, ширина пола осталась стандартной — 2700 мм, высота немного уменьшена — 3570 мм. Вагон состоит из двух сочленённых секций и опирается на три тележки, одна из которых находится под узлом сочленения. Такая конструкция позволяет проходить более крутые кривые на линиях лёгкого и мини-метро без снижения скорости. Тяговые двигатели смонтированы на крайних тележках, средняя тележка безмоторная. Сами тележки были практически без изменения конструкции взяты от «Яузы». В них используется двухступенчатое подвешивание: первая ступень — рычажное буксовое подвешивание с использованием пружинных рессор, вторая ступень — пневматические резинокордные подушки с автоподстройкой давления воздуха в зависимости от загруженности вагона. Отказ от люлечной схемы во второй ступени подвешивания привёл к тому, что вагон стал куда более стабилен в кривых, и его не раскачивает из стороны в сторону при движении.
«Русич» на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в Щербинке. Фото Сергея Курзаева.
Дизайн салона по сравнению с «Яузой» был кардинально переработан и улучшен. В боковых стенах каждой секции вагона размещены по 4 (в головной) и 5 (в промежуточной) оконных проёмов и по два дверных проёма. Между дверными проёмами в секции расположено по 3 окна, так что диваны получились необычно длинными — на 9 мест, а не на стандартные 6. Диваны выполнены в антивандальной полужёсткой конструкции с мягкими вставками, как в последних серийных мытищинских «номерных» вагонах. В окнах установлены двойные ударопрочные стеклопакеты с тонированными стеклами. О тепло- и шумоизоляции разработчики также позаботились — пол вагона выполнен многослойным, а двустворчатые двери (финского производства) впервые выполнены прислонно-сдвижными, что позволило обеспечить их герметичное прилегание к корпусу вагона. Эти меры позволили значительно снизить уровень шума в салоне при движении даже по сравнению с «Яузой». Облицовка кабины, салона и каркасы сидений выполнены из трудногорючего стеклопластика. Над освещением вагона также поработали — тусклое освещение салона «Яузы» ушло в прошлое. Равномерную освещённость салона обеспечивают две «световые линии», в которые встроены динамики системы оповещения, приборы и датчики пожарной сигнализации. Звуковая информация о станциях дублируется световой индикацией на изображении маршрута над дверьми, и на бегущих строках в салоне. В отличие от «Яузы», здесь бегущая строка связана с общей системой информирования пассажиров, а не работает автономно. Так как линии лёгкого метро проходят, в основном, по открытым участкам, вагоны оборудованы системами отопления и принудительной вентиляции, что обеспечивает пассажирам комфортные условия поездки как в зимнее, так и летнее время года. В целом, дизайн салона и комфортность поездки вышли на новый уровень.
Пассажирский салон «Русича». Фото Александра Попова.
Кабина машиниста также стала более комфортабельной. Новый пульт управления, вместо традиционных зеркал заднего вида установлены видеокамеры, транслирующие изображение на монитор в кабине машиниста. Также в кабине установлен кондиционер, хотя его реализация получилась не очень удачной — из-за производимого им при работе неприятного гула машинисты предпочитают его не включать. Для управления и контроля оборудования состава установлена система поездного управления «Витязь-М», представляющая собой комплекс бортовых компьютеров, объединённых между собой и с общим поездным компьютером дублированным каналом передачи данных. Применённая система автоматической регистрации параметров движения (включающая в себя и «чёрный ящик»), обеспечивает возможности оперативной диагностики всех систем состава, возможности поиска и устранения неисправностей, информация о которых выводится на служебный монитор в лёгком для восприятия словесном виде, что способствует более быстрому принятию машинистом необходимых решений.
Опытный двухвагонный состав (с номерами вагонов 0001-0002) был доставлен для испытаний на полигон в Щербинке в августе 2002 года, где и прошли его первые серьёзные испытания. Уже тогда стало понятно, что состав ещё совсем «сырой» и требуется его серьёзная доводка, в особенности пневматического тормозного оборудования. Однако время поджимало, и выявленные недостатки устранялись уже тогда, когда на заводе полным ходом шло изготовление серийных вагонов. После испытаний на кольце в Щербинке состав был передан в депо «Варшавское» для проведения испытаний уже на метрополитене. Зимой 2002-2003 года его испытывали на Серпуховско-Тимирязевской линии метро и на перегоне «Белорусская» — «Динамо» Замоскворецкой линии (этот перегон является испытательным, так как расположен на прямом участке пути, и поэтому там установлена максимальная разрешённая скорость 100 км/ч). А в конце февраля и в конце марта прошли испытания и на Филёвской линии метро в неблагоприятных погодных условиях, чтобы проверить систему противоюза, установленную на составе. Помимо испытаний, на опытный состав вместе с именным поездом 81-717.5М,714.5М «Курская дуга» была возложена честь открывать станцию «Парк Победы» 6 мая 2003 года.
Пульт машиниста метровагона типа 81-740. Фото Александра Попова.
Однако результаты испытаний особого оптимизма не придавали — программное обеспечение «Витязь-М» было ещё «сырым», и поэтому регулярно «завешивало» и обездвиживало состав прямо во время поездок на линии. Кроме этого, выяснилось и ещё одно неприятное обстоятельство. В полтора раза более длинный вагон и весит так же почти в полтора раза больше — 49 тонн (а испытывался состав гружёный чугунным балластом — «имитацией» пассажиров). Двигатели из комплекта Onix испытывались на куда более лёгком вагоне «Яузы». Оказалось, что их мощности просто не хватает для нового вагона, и трогание с места в горку с уклоном более 30 тысячных составу даётся с трудом. Пневматическое тормозное оборудование тоже работало плохо, первый же день февральских испытаний противоюзовой системы на Филёвской линии окончился неудачно — одну из колёсных пар заблокировало, и на ней образовался ползун. На следующий день вместо продолжения испытаний составу пришлось ехать в депо «Владыкино» для обточки этой колёсной пары. Да и в целом постоянные отказы оборудования сорвали весь график испытаний, и времени на качественную доводку просто не было. Всё лето 2003 года опытный состав ездил по Серпуховско-Тимирязевской линии, на этих испытаниях в него вцепили и первый промежуточный вагон 0501. А осенью, вместе с поступлением в депо уже серийных составов, начались и их регулярные испытания, проводившиеся в том числе и на Филёвской линии.
В декабре 2003 года вместе с открытием Бутовской линии лёгкого метро началась постоянная эксплуатация вагонов 81-740/741. Однако работа в жёстких реальных условиях эксплуатации с пассажирами в выдавшийся довольно холодным январь 2004 года резко усилила и недостатки пневматической тормозной системы, и недостатки тягового оборудования Alstom по части электрического торможения. В результате счёт проездам станций и красных сигналов на линии ежедневно шёл на десятки, а интервалы движения достигали 35 минут. Эксплуатация новых поездов становилась просто опасной — тормоза практически не работали. На экстренном совещании 26 января на московском метрополитене, когда из отпуска был срочно отозван и его руководитель Д.В. Гаев, ставился вопрос ни много ни мало о временном закрытии Бутовской линии до выяснения причин систематических отказов новых поездов. Однако решено было всё же не закрывать линию, а временно направить на неё несколько четырёхвагонных составов 81-717.5М/714.5М. Вместе с более-менее исправными составами 81-740/741 они обслуживали линию вплоть до конца марта, когда на улице потеплело и вместе с этим ушли катастрофические проблемы с тормозами на новых составах. Кстати, полученный за это время опыт эксплуатации «номерных» вагонов в условиях зимы лишь подтвердил их известные проблемы — пневматическое оборудование перемерзало, хотя электрика работала более-менее исправно. В салонах вагонов было холодно, и это обстоятельство даже вынудило заткнуть вентиляционные черпаки поролоновыми подушками. Тем не менее, помощь «номерных» вагонов позволила улучшить ситуацию на Бутовской линии, а в это время специалисты Alstom и ОАО «Метровагонмаш» выявляли и изучали причины отказов электрооборудования и пневматики на вагонах 81-740/741. Частично конструктивные недостатки, приводившие к таким фатальным последствиям, были устранены, но составы находятся в опытной эксплуатации до сих пор. Зима 2004-2005 года пока демонстрирует значительный прогресс — массовых отказов пневматических тормозов нет, и электрооборудование сбоит не больше, чем в тёплое время года.
«Русич» на станции «Бульвар Адмирала Ушакова», Москва. Фото Александра Аль-Джибури.
Опытный состав 0001-0501-0002 зимой был переправлен на хранение в депо «Новогиреево», а затем уйдёт обратно на Мытищинский завод, где ему суждено стать испытательным составом наряду с уже имеющейся трёхвагонной «Яузой». На нём будут испытываться новые узлы метровагонов, которые затем будут внедряться в серийные составы.
Исследовательская деятельность на «Метровагонмаше» тоже не стоит на месте — осенью 2003 года на опытном трёхвагонном составе «Яуза» в Щербинке был испытан асинхронный тяговый привод собственного производства, разработанный с привлечением конструкторов из Новосибирска. Дороговизна оборудования Alstom, естественно, не устраивает главного заказчика вагонов — московский метрополитен, поэтому в дальнейшем предполагается устанавливать на вагоны 81-740/741, а также и серийную «Яузу» тяговое оборудование именно Мытищинского завода. Двигатели имеют большую мощность, нежели у Alstom, и проблемы с троганием на крутых уклонах должны уйти.
Первый состав с таким оборудованием летом 2004 года поступил в депо «Фили» московского метрополитена, где прошёл необходимые испытания и сертификационную обкатку. Сейчас состав находится в депо «Варшавское» и проходит эксплуатационные испытания с пассажирами на Бутовской линии метрополитена. Перспективы у состава есть — «Метровагонмаш» на его базе (также как и на базе обновлённой «Яузы») планирует постепенно внедрять свои новые разработки по всем узлам вагонов. А в более близкой перспективе составами из вагонов 81-740/741 с 2005 года планируется заменять подвижной состав на Филёвской линии (вместе с присоединённой к ней линией мини-метро), также эти вагоны пойдут и на проектируемую Солнцевскую линию лёгкого метро.
К началу 2005 года Мытищинский машиностроительный завод выпустил 29 головных и 14 промежуточных вагонов типов 81-740/741, из них 3 (вагоны типов 81-740А/741А №№0027-0028, 0514) с асинхронным приводом собственной разработки. Испытательный состав ММЗ 0001-0501-0002 до сих пор находится в электродепо «Новогиреево», остальные «Русичи» работают на Бутовской линии лёгкого метрополитена (электродепо «Варшавское»).
Некоторые характеристики вагонов типов 81-740/741
| Начало выпуска | 2002 год |
| Начало пассажирской эксплуатации | 2003 год |
| Тара вагона, т. | 49 |
| Длина, мм. | 27290/26510 |
| Ширина, мм. | 2700 |
| Высота, мм. | 3570 |
| Конструкционная скорость, км/ч. | 90 |
| Ускорение, м/с2. | 1 |
| Замедление, м/с2. | 1,1 |
| Тип тормоза | электродинамический |
| Мощность тяговых двигателей, кВт. | 4х160 |
| Диаметр колес, мм. | 860 |
| Вместимость вагона при плотности 10 чел/м2, чел. | 346/372 |
| Мест для сидения, шт. | 54/60 |
Александр Белинский, Олег Бодня (дополнения к статье).
Оригинал статьи Александра Белинского находится на сайте «Московское метро».