Москва – весьма обособленный регион России с большими возможностями. В частности, по темпам развития общественного транспорта столица значительно опережает все прочие города страны. И не только нашей. Одно из перспективных направлений – замена дизельных автобусов на электробусы. Первые такие машины с «нулевым выхлопом» и электродвигателями, питаемыми от аккумуляторных батарей, пошли по московским маршрутам в сентябре 2018 года, а через год их количество достигло двух сотен единиц.
Один из поставщиков электробусов в парки столицы – подмосковный завод ЛиАЗ. Опытный образец машины с литиевыми батареями на борту там собрали еще в 2012 году. Работа над современной версией модели ЛиАЗ‑6274 началась в 2016-м, когда Москва уже успела ликвидировать десятки троллейбусных маршрутов, заменив их автобусными. А с 2017 года от столичных властей регулярно звучали заявления о намерении отказаться и от автобусов. То есть, закупать планировалось только электробусы. Позднее планы скорректировали – некоторое количество машин с дизельными двигателями останется в эксплуатации и впредь, что продиктовано требованиями к бесперебойности перевозок в условиях чрезвычайных ситуаций. Ведь техника с ДВС автономна и поможет избежать транспортного коллапса при выходе из строя энергосистемы столичного региона, когда заряжать батареи электробусов и прочих электромобилей будет нечем. Доставку топлива автоцистернами можно обеспечить практически всегда, а если понадобится – под прикрытием авиацией и средствами ПВО. Даже потери транспортных колонн не фатальны – следом отправят еще один конвой с горючим. Тогда как потеря электростанции (например, после ракетного удара) невосполнима – восстановление такого рода объектов возможно лишь по окончании периода ЧС и растягивается на годы.
В мирное же время преимущество городского транспорта «без шума и запаха» бесспорно, однако не каждый город может позволить себе столь дорогое удовольствие. Сравнивать по цене электробусы с аналогичными по вместимости автобусами (например, для ЛиАЗа чисто номинально – 3:1), пока некорректно. Во-первых, это цены с учетом последующего техобслуживания вплоть до списания. А во‑вторых, считать надо после пятнадцати лет эксплуатации, предусмотренной сервисным контрактом, заключенным между производителем и заказчиком. Сравнят стоимость замененных через семь с половиной лет тяговых батарей с затратами на капремонт дизельного мотора, а скачанные из городской электросети киловатт-часы с сотнями 60-кубовых цистерн сожженной солярки. Вот тогда и разговор будет. Но даже если электробусы по деньгам проиграют, свежий воздух на улицах столицы того стоит.
Лидирует по количеству электробусов, как ни странно, не штат Калифорния, взявшийся учить весь мир запретам на грязные выхлопы, а Китай – там счет этих машин идет на десятки тысяч. За пределами Азии всех обогнала российская столица – на зависть немцам и «прочим шведам», которые, несмотря на скандальные дизельгейты и обещания запретить любые ДВС в принципе, продолжают заказывать огромными партиями автобусы с традиционными поршневыми моторами. И слушать их тарахтение в тиши приальпийских городков и экологически чистых деревушек на берегах фьордов. Вопреки набившему оскомину «Россия отстала навсегда», именно ЛиАЗ и КАМАЗ – крупнейшие покупатели ведущих мостов со встроенными электродвигателями у немецкой компания ZF. Поскольку в самой Германии пара десятков электробусов на крупный город – повод для гордости, а о московских заказах по 800 аккумуляторных машин в год (столько планируется покупать, начиная с 2021 года), тамошние бургомистры, видимо, читают, как о полетах на Марс.
Для перевода на электротягу выбрали двухосный городской автобус ЛиАЗ‑5292, выпускаемый с 2004 года. Учитывая, что под днищем этой низкопольной модели места нет, тяговую батарею напряжением 600 вольт и емкостью 77кВт·ч разместили на крыше. Литий-титанатные аккумуляторы – производства китайской фирмы Microvast. Встроенная система термостатирования с принудительной циркуляцией антифриза поддерживает рабочую температуру батареи, не допуская перегрева аккумуляторов при ультрабыстрой зарядке и переохлаждения во время зимней стоянке на улице. Суммарная масса тяговых аккумуляторов – около 1800 кг (8 блоков по двести с лишним килограммов каждый). Сосредоточенная на высоте около трех метров, она явно не благоприятствует устойчивости машины в поворотах, однако при обычном для перевозки пассажиров темпе движения поперечные крены не выражены. Тем более, что шасси базового автобуса было специально доработано. В частности, внедрен стабилизатор подвески ведущего моста – в добавление к стабилизатору передней оси.
Электродвигателей на машине два – они встроены в ведущий задний мост и каждый вращает свое колесо. Функции межколесного дифференциала для корректной подачи тяги в поворотах выполняет электронный контроллер – добавляя или убавляя ток на обмотках левого или правого двигателя. Моторы, кстати, трехфазные бесщеточные, требующие переменного тока. А аккумуляторы, то есть химические накопители, выдают, как и положено, постоянный ток. Стало быть, не обойтись без преобразователей, в качестве которых на ЛиАЗе применены инверторы немецкой фирмы Siemens – их два, по количеству электродвигателей. В режиме электромотора инвертор преобразует постоянный ток в переменный, а в режиме генератора, то есть при торможении двигателем, переменный ток выпрямляется и идет на зарядку тяговых батарей. Учитывая, что довольно мощные – каждый развивает по 170 л.с. – электродвигатели достаточно компактны и легки (входят в подрессоренную массу ведущего моста), обеспечить естественное охлаждение их обмоток весьма проблематично. Пришлось применить жидкостную систему охлаждения – почти как на ДВС. Со всеми привычными атрибутами: рубашкой для циркуляции антифриза, помпой, термостатом, радиатором, электровентилятором и расширительным бачком. И, разумеется, в конструкцию моста с высокооборотными электродвигателями входят понижающие планетарные редукторы, встроенные в ступицы, а также дисковые тормоза традиционной конструкции. Последние востребованы при интенсивном (например, чтобы избежать ДТП) торможении, когда электромагнитной силы в моторах не достаточно.
Помимо высоковольтных цепей электрооборудования (тяговая батарея на крыше питает только тяговые электродвигатели ведущего моста и мощный электромотор, приводящий компрессор пневмосистемы тормозов и подвески), на электробусе есть и обычная 24-вольтовая система электроборудования, включающая все прочие потребители энергии: приборы освещения, моторчики вентиляторов, насосов, «умную» электронику и т.д. Источник питания – пара самых обыкновенных свинцово-кислотных батарей емкостью по 75 А.ч, соединенных последовательно. В конструкторской документации они названы «аккумуляторными батареями собственных нужд». А поскольку генератора с ременным приводом на электробусе не предусмотрено, заряжаются низковольтные АКБ от высоковольтной тяговой батареи – через инвертор.
Важное достоинство электропортального моста ZF модели AVE 130 – одинаковые присоединительные размеры с обычным редукторным мостом AVE 133, широко применяемым на низкопольных автобусах многих марок. Соответственно, на электробусе использованы обычные автобусные рычаги подвески, пневморессоры с их опорами, тяги, амортизаторы и пр. Передняя подвеска, узлы рулевого управления, и вообще, почти все, что находится в передней и средней частях электробуса практически не отличается от однотипных узлов дизельных ЛиАзов. В заднем же свесе кузова различия значительные.
Само собой, там нет мотора с пристыкованной КП. Нет карданного вала, выхлопных труб и глушителей. А без этой «начинки» стала не нужна и «обертка», то есть, перегородки, отделяющие моторный отсек от пассажирского салона. Перекраивать их конфигурацию конструкторам завода ЛиАЗ не впервой – напомним, в разные годы базовый автобус выпускали как с продольной, так и с поперечной компоновкой силового агрегата, менялись поставщики двигателей, коробок передач и мостов… Соответственно, моторные отсеки выступали в салон либо горизонтальным подиумом, либо вертикальной шахтой, занимающей весь задний левый угол. Здесь же, в электробусе – ни намека на наличие каких-либо крупных агрегатов. Просторная площадка перед задней дверью, в левой части которой две пары сидений. Ровный низкий пол, никаких возвышений и выпирающих углов, заднее стекло почти во всю ширь машины.
Впрочем, отсек для технической начинки (правильное его название – «отсек тягового оборудования») здесь явно угадывается – по утолщенной кормовой стенке кузова. Чтобы посмотреть, что там внутри, надо выйти наружу и поднять крышку. Справа видим радиатор жидкостной системы охлаждения ведущего моста. Под ним – пневмоаппаратура: компрессор, приводимый электродвигателем, блок подготовки воздуха с патроном-осушителем и т.д. Слева два инвертора, прочая электроаппаратура, а снизу – автономный жидкостный отопитель Webasto мощностью 35 кВт, питаемый дизтопливом из 70-литрового бака. Кстати, тем, кто живо интересуется, соответствует ли выхлоп этого агрегата нормам Евро‑5, напомним, что никаких химических причин образования CO и NO в «автономках» нет. Поскольку нет надобности сжигать обедненную топливную смесь за две милисекунды, как в цилиндре ДВС. Внутри этой металлической коробки просто горит непрерывное, раздуваемое электровентилятором, синее пламя, в котором все углеводороды успевают полностью и надежно превратиться в углекислый газ и водяной пар. Туристы нескольких поколений пользовались примусом «Шмель» прямо в тесных палатках, и никто пока не угорел… Включается автономный отопитель на электробусе автоматически – когда тепла, выделяемого в антифриз при охлаждении электродвигателей, недостаточно для поддержания требуемой температуры в салоне.
Особых технических проблем в эксплуатации электробусов за прошедший год не выявлено. Машины надежно выходят на маршруты, отказов и сходов практически нет. Техобслуживание занимает минимум времени – делать там почти нечего. Проблемы, препятствующие быстрому и повсеместному вытеснению дизельных автобусов электробусами – чисто сетевые. Городу нужны сотни ультрабыстрых зарядных станций, к которым придется подвести подземными кабелями мощность аж по 300 киловатт на каждую. Взять и просто подключиться к имеющимся в данных районах мощностям не получится – в пиковые часы допустимая нагрузка будет превышена, начнутся аварийные отключения, пострадают прочие потребители и т.п. Впереди большая работа по реконструкции электросетей, и по мере ее проведения можно будет говорить о замене автобусов электробусами на еще большем количестве маршрутов. Когда-то сходные задачи в Москве успешно решили, создав сеть АЗС. С зарядными станциями для электромобилей ничуть не сложнее, и даже проще – не надо копать котлованы под емкости с топливом, не требуется соблюдать значительные расстояния от близлежащих зданий, не нужны регулярные рейсы опасного груза в цистернах для снабжения автозаправок.
Мнение
Александр Сенин,
технический директор ООО «Сервисная компания – Группа ГАЗ»
– Все электробусы ЛиАЗ‑6274, работающие на московских маршрутах, базируются на территории бывшего шестого троллейбусного парка, входящего ныне в структуру Северо-восточного филиала ГУП «Мосгортранс». Контактная сеть, использовавшаяся ранее троллейбусами, здесь уже демонтирована, и дальнейшее развитие парка связано исключительно с электробусами. Троллейбусный маршрут № 73 от ВДНХ до Бибирева стал первым, по которому пошли электробусы. Несколько позже их пустили еще на четыре троллейбусных и один автобусный маршруты. Станциями ультрабыстрой (около десяти минут) зарядки оборудованы конечные остановки на маршрутах и разворотные площадки. После начала рабочей смены водитель проезжает по маршруту два круга суммарным пробегом более пятидесяти километров, в течение которого расходуется 40-50 % заряда батарей. И ставит электробус на подзарядку – пока сам отдыхает перед следующим рейсом. В парке, разумеется, тоже есть станции ультрабыстрой зарядки. В случае необходимости, например, когда электробус находится на сервисном обслуживании в закрытом помещении можно можно подключиться и к станции быстрой
(1-2 часа) зарядки с коннектором «пистолетного» типа или к розетке напряжением 380 вольт – тогда полная зарядка займет 4-6 часов. В режиме эксплуатации, естественно, долгая зарядка не производится, поскольку интервал между возвращением электробуса в парк ночью и утренним выездом составляет всего 2-2,5 часа.
Одно из достоинств электробусов – минимум техобслуживания. Первые электробусы пробежали за год уже около 70 тыс. км. За это время никаких вложений не потребовалось. Были произведены только плановые работы по техническому обслуживанию. Шины также стоят заводской комплектации с достаточным запасом глубины протекторов. Не требуют замены и «родные» тормозные колодки. Благодаря системе рекуперации энергии электробус эффективно тормозит электродвигателями ведущего моста, переходящими в режим генератора, что минимизирует износ колодок пневматических тормозов. Замена масла в электропортальном мосту положена с интервалом в 60 тыс. км, и на машинах первых партий она уже была произведена. Периодически смазываем через пресс-масленки карданные шарниры рулевого вала и шкворневые узлы передней оси. Меняем фильтры-осушители в пневмосистеме тормозов. Есть регламентные работы и по тяговым батареям – проверяем отсутствие коррозии на контактных поверхностях высоковольтного оборудования на крыше, чистим от грязи, листвы и семян растений нишу пантографа и внешний блок системы кондиционирования.
Сервисный контракт с «Мосгортрансом» у нас заключен на 15 лет. Через 7,5 лет предусмотрен капремонт кузова – в Москве очень жесткие условия эксплуатации и коррозионные процессы неизбежны. Тогда же будет заменен комплект тяговых батарей. По прогнозам, остаточная емкость батарей к этому времени уменьшится не более, чем на 10 процентов, и их можно будет выгодно реализовать для вторичного использования – например, в источниках бесперебойного питания цифрового оборудования. При необходимости будем ремонтировать или заменять прочие, менее дорогостоящие узлы электробусов. Обслуживание и ремонт электробуса во многом аналогичны таким же работам на базовых автобусах ЛиАЗ – добавилась лишь специфика по высоковольтному электрооборудованию, требующая от механиков соответствующей квалификации и третьей группы допуска по электробезопасности, позволяющей работать с электроустановками напряжением до 1000 вольт.
Эксплуатация электробусов ЛиАЗ‑6274 за прошедшие
14 месяцев показала высокую надежность этих машин при работе в любое время года. Благодаря встроенной системе термостатирования тяговых батарей запас хода абсолютно не уменьшается в морозную погоду – машина также как и летом проходит два круга по маршруту до промежуточной подзарядки с таким же остатком заряда батареи. Расход дизельного топлива автономным отопителем невелик – по сути, этот агрегат догревает салон электробуса в сильные морозы, если не хватает энергии, выделяющейся при торможении. Положительный опыт использования электробусов в транспортной системе Москвы, их экологическая чистота и бесшумность – все это повлияло на планы заказчика о дальнейших закупках партий этих перспективных машин. И по мере развития сети зарядных станций мы ожидаем пополнения парка, а также расширения базы техобслуживания и сопутствующей инфраструктуры.
На канале «Журнал Рейс» на YouTube создан плейлист «Электробус ЛиАЗ-6274». Следите за обновлениями.
