DLR разработала новую конструкцию ходовой части для поездов будущего. Каждое колесо приводится в движение отдельно и управляется интеллектуально. К преимуществам относятся более эффективное и тихое вождение, меньший износ колёс и рельсов, а также новые возможности в строительстве и дизайне интерьера поезда.
Ходовая часть поезда — ключевой фактор для быстрого, надёжного, безопасного и комфортного железнодорожного транспорта. Немецкий аэрокосмический центр (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) работает над новой конструкцией ходовой части для будущего в рамках концепции поезда нового поколения (NGT), в которой каждое колесо приводится в движение индивидуально и управляется с помощью интеллектуальных технологий.
По словам руководителя проекта Андреаса Хекманна из Института системной динамики и управления DLR, такой подход даёт значительные и обширные преимущества: «Он может сделать поезда более тихими и эффективными, снизив износ колёс и рельсов. Конструкция и материалы, используемые в этом высокотехнологичном шасси, также оптимизированы, чтобы сделать приводные двигатели максимально лёгкими. Именно здесь Институт транспортных концепций DLR применил свой опыт. Снижение веса уменьшает энергопотребление и позволяет перевозить больше грузов. Это также открывает новые возможности в строительстве и дизайне интерьера поезда.
В железнодорожном секторе тележки с двумя колёсными парами традиционно используются в качестве ходовой части под кузовом вагона. Тележка может перемещаться относительно кузова вагона и выравниваться по кривым участкам пути. Благодаря профилю колёс и их осям колёсные пары остаются на своих местах, поскольку автоматически выравниваются по середине пути. Несмотря на то, что конструкции ходовых частей постоянно разрабатывались и совершенствовались, этот принцип долгое время оставался неизменным.
Однако тележки большие и тяжёлые, что делает их важным фактором при проектировании поезда. Классическая тележка создаёт проблемы, особенно в случае с двухэтажными вагонами, так как пассажирам приходится подниматься по лестнице над ходовой частью на нижнем уровне, и поверхность не может быть ровной. Но с плоским полом вагона, который полностью находится над колёсными парами, двухэтажный поезд был бы слишком высоким. Он не смог бы передвигаться по существующей железнодорожной инфраструктуре и не поместился бы в современных туннелях. Тем не менее, у двухэтажных вагонов есть очевидное преимущество: они позволяют наиболее эффективно использовать существующую инфраструктуру и пропускную способность путей, так как позволяют перевозить больше людей и грузов.
У этой технологии всё ещё есть несколько препятствий, которые нужно преодолеть, прежде чем преимущества концепции ходовой части NGT можно будет использовать на практике. Одно из самых серьёзных — это технология управления. «Если взять в качестве примера высокоскоростной поезд NGT от DLR, то мы рассматриваем поезд длиной 200 метров, состоящий из 10 вагонов. Два крайних вагона имеют по восемь колёс, а восемь средних вагонов — по четыре колеса. Таким образом, у нас получается в общей сложности 48 колёс, каждое из которых должно контролироваться и регулироваться отдельно, — говорит Хекманн. Каждая пара колёс, состоящая из левого и правого колёс, имеет собственный управляющий компьютер в корпусе поезда и собственную сенсорную систему. Другими словами, она «умная». Положение пары колёс в рельсовом пути — насколько влево или вправо пара колёс перемещается по рельсам — необходимо постоянно отслеживать и контролировать. «Это одновременно и технологическая задача, и захватывающая новая возможность. Впервые мы можем точно определить, где колесо соприкасается с рельсом и, следовательно, где оно должно или может начать изнашиваться», — говорит Хекманн, который также утверждает, что точность этих измерений составит от одной десятой до половины миллиметра. «Это может позволить продлить срок службы колёсных пар в будущем, поскольку у нас есть чёткое представление о процессе износа, и мы можем более эффективно планировать техническое обслуживание». Бортовые датчики работают непрерывно и, таким образом, позволяют получать данные о состоянии маршрутов, которые можно использовать для мониторинга и обслуживания маршрутной сети.
Концепция уже показала свою перспективность в ходе моделирования и экспериментов с моделью ходовой части NGT в масштабе 1:5. Сейчас исследователи DLR создают полномасштабную функциональную модель и испытательный стенд. Они стремятся впервые запустить шасси и проверить расположение и работу датчиков и устройств управления. В течение следующих нескольких лет технология будет развиваться и демонстрироваться с использованием исследовательской инфраструктуры NGT FuN. Затем высокотехнологичное ходовое оборудование DLR будет протестировано на специальных испытательных стендах у сторонних поставщиков железнодорожных услуг с целью как можно скорее завершить практическое тестирование на подходящих путях.