Modernizacja EZT EN57/71 z rozruchem asynchronicznym:
W 2009 roku zostały zaprezentowane pierwsze jednostki EN57 zmodernizowane z wykorzystaniem nowoczesnego napędu asynchronicznego.
Modernizację przeprowadzały ZNTK "Mińsk Mazowiecki" oraz zakłady NEWAG S.A. Nowy Sącz. Zmodernizowane
pojazdy otrzymywały oznaczenia EN57AKM + numer. NEWAG wykonał na zamówienie Kolei Mazowieckich łącznie 27 pojazdów. Ostatni
z nich został przekazany przewoźnikowi w grudniu 2011r. W 2009 roku NEWAG na wzór EN57AKM zmodernizował również jedną
jednostkę EN71 dla PKP SKM Trójmiasto.
Nowoczesny napęd jednostek stanowią dwa falowniki trakcyjne FT-500-3000-UF produkcji MEDCOM Sp. z o.o., chłodzone powietrzem, z których
każdy zasila grupę dwóch asynchronicznych silników trakcyjnych typu STDa315 X6EN. Silniki te zostały zaprojektowane i wykonane przez
firmę EMIT Żychlin specjalnie dla potrzeb modernizacji omawianych jednostek. Wykorzystano dotychczasowe korpusy silników szeregowych LK 450
natomiast zastosowano nowy wirnik, łożyskowanie i wszystkie uzwojenia. Dzięki tym zabiegom
nie zmieniony został sposób zawieszenia silników w wózkach napędowych. Pozostało więc dotychczasowe zawieszenie silnika
systemem tramwajowym "za nos" oraz dotychczasowa jednostopniowa przekładnia główna o przełożeniu 70:19. Tak przebudowane silniki zyskały wyższą moc - 250kW
i stały się niezawodne i całkowicie bezobsługowe, co jest bardzo pozytywną cechą silników asynchronicznych.
Silniki trakcyjne STDa315 X6EN mają następujące parametry:
- prędkość znamionowa / maks.: 1000 / 2400 obr/min,
- napięcie znamionowe: 2340 V,
- prąd znamionowy: 80 A ,
- prąd rozruchowy maks.: 160 A ,
- moment znamionowy / maks.: 2400 / 4400 Nm,
- zabezpieczenie termiczne: tak,
Silniki trakcyjne chłodzone są powietrzem. Zlikwidowane zostały czerpnie powietrza nad drzwiami, a na końcach członów silnikowych,
pod ostoją zabudowane zostały wentylatory napędzane silnikami prądu zmiennego 3x400V, które tłoczą zassane powietrze kanałami biegnącymi
pod siedzeniami do korpusów silników trakcyjnych. Każdy silnik posiada indywidualna linię chłodzenia w postaci czerpni, wentylatora i układu kanałów.
Zastosowanie w jednostkach napędu asynchronicznego umożliwiło wprowadzenie hamowania elektrodynamicznego z rekuperacją
energii do sieci trakcyjnej. Gdy sieć nie jest w stanie przyjąć energii elektrycznej produkowanej przez silniki pracujące podczas
hamowania w trybie prądnicowym jest ona wytracana na opornikach hamowania w postaci ciepła. Skrzynie z zestawami oporników
hamowania zamontowane zostały na dachu członu silnikowego pomiędzy odbierakami prądu. Zespoły oporników każdej ze skrzyń odpowiadają
za wytracenie energii z jednej grupy silników (wózka).
Obwody pomocnicze zasilane są ze statycznych przetwornic pokładowych PSM-26NS również produkcji warszawskiego MEDCOMu. Przetwarzają
one wejściowe napięcie sieciowe na napięcia wyjściowe: 24V DC, 110V DC i 3 x 400V AC. Jednostki przystosowane są
do zasilania zewnętrznego z sieci przemysłowej 3x400V AC. Dzięki temu możliwe jest ich uruchomienie, bez zasilania
z sieci trakcyjnej, a więc gdy wszystkie przetwornice WN nie pracują.
Projekt modernizacji jednostek objął również modernizację układu hamulcowego. Zastosowano system hamulcowy SAB-WABCO z nowoczesną,
zintegrowaną tablicą pneumatyczną IPS "Tabor" Poznań. Przekładnia mechaniczna hamulca nie uległa zmianie. Zostały dotychczasowe
cylindry hamulcowe oraz hamulec klockowy w wózkach. Zabudowany został natomiast również hamulec postojowy sprężynowy
(nie dot. EN71 dla SKM, gdzie została typowa korba).
W układzie pneumatycznym zastosowano również nowoczesną sprężarkę główną oraz sprężarkę pantografów firmy AIRPOL.
Zmodernizowane jednostki posiadają hamulec: elektropneumatyczny, pneumatyczny i elektrodynamiczny.
Podczas przebudowy pojazdów modernizację przeszły również wózki. Poza wymianą silników trakcyjnych zastosowano zmiany
w układzie biegowym. Prowadzenie widłowe i pierwszy stopień usprężynowania zestawów kołowych
z wykorzystaniem sprężyn śrubowych i resorów piórowych zastąpiono prowadzeniem kolumnowym z zastosowaniem
sprężyn metalowo-gumowych.
Podczas modernizacji początkowo na członach silnikowych stosowano dotychczasowe nożycowe odbieraki prądu AKP-4E. Następnie
zabudowywano już nowe, połówkowe odbieraki prądu STEMMANN DSA serii 200.
Sterowanie jednostek oraz diagnostykę i wzajemną komunikację urządzeń realizują układy mikroprocesorowe
(komputery pokładowe). Zastosowana elektronika steruje napędem wpływając na płynne przyspieszanie
bez charakterystycznych szarpnięć, występujących w klasycznych składach EN57, umożliwia współdziałanie hamulca elektrodynamicznego
i pneumatycznego. Układ likwidacji poślizgu automatycznie wykrywa i eliminuje
poślizg zestawów kołowych przy rozruchu i hamowaniu elektrodynamicznym. Zastosowane rozwiązania umożliwiają również stabilizację prędkości
jazdy - funkcja tempomatu, sterują systemem sprężonego powietrza i wyłącznikiem szybkim. Odpowiadają również za sterowanie
wielokrotne przy jeździe ukrotnionej jednostek.
Maszynista ma pełen obraz pracy poszczególnych układów jednostek dzięki zabudowanym w pulpitach monitorach diagnostycznych. Monitoruje
na nich stany systemu napędowego, hamulcowego, przetwornic, wyłącznika szybkiego, wyłączników nadmiarowych,
odbieraków prądu, drzwi, wind itp.
Zastosowane zmiany w układzie napędu i hamowania spowodowały zwiększenie prędkości maksymalnej składów EN57 do 120 km/h oraz zwiększenie przyspieszenia
rozruchu do 1 m/s2 w zakresie 0-40km/h. Zapewniły również płynne sterowanie jazdą. Zastosowanie hamowania elektrodynamicznego zmniejsza zużycie
wstawek hamulcowych, a możliwość rekuperacji energii oraz silniki asynchroniczne ograniczają zużycie energii elektrycznej. Bezosobowość silników trakcyjnych
zmniejsza koszty utrzymania oraz przeglądów i napraw. Układ antypoślizgowy poprawia własności jazdy oraz eliminuje do minimum powstawanie wypłaszczeń na obręczach
zestawów kołowych. Rozbudowane układy diagnostyczne pozwalają na szybkie wykrycie ewentualnych zakłóceń w pracy pojazdów oraz poprawiają bezpieczeństwo
jazdy.
Podczas modernizacji gruntowną przebudowę przeszło wnętrze jednostek, kabiny maszynistów oraz ściany czołowe, boczne i okna.
Ściany czołowe wykonane zostały z laminatu poliestrowo-szklanego o kształcie analogicznym do dotychczas stosowanych rozwiązań
wykorzystywanych przy modernizacjach EN57/71. Wymieniono okna boczne na pakietowe. Zastosowano nowe drzwi przesuwne w ramach
dotychczasowego sposobu zabudowy z funkcją indywidualnego otwierania przez pasażerów oraz
fotokomórkami zabezpieczającymi przed przytrzaśnięciem.
Wnętrze pasażerskie zostało wyłożone laminatami poliestrowo-szklanym. Zastosowano nowe oświetlenie jarzeniowe
w postaci linii świetlnej biegnącej środkiem sufitów. Zabudowano również nowe fotele pasażerskie oraz stoliki podokienne.
W pojazdach dla Kolei Mazowieckich zabudowano nową toaletę z obiegiem zamkniętym. Zrezygnowano ze ścianek
przedziałowych stosując w zamian przy drzwiach szklane wiatrochrony.
W pojazdach zastosowano elektryczne ogrzewanie nawiewne wnętrza. Nagrzewnice zabudowane są w podwoziu każdego z członów.
Z nich ciepłe powietrze doprowadzane jest do wnętrza poprzez izolowane kanały powietrzne.
W przejściach międzywagonowych zastosowano ognioodporne drzwi przejściowe z napędem elektrycznym - otwierane z przycisku.
Jednostki wyposażone zostały w elektroniczne systemy informacji pasażerskiej wizualnej i głosowej, pełny monitoring z rejestracją obrazu oraz układ liczenia pasażerów.
W członie rozrządczym "A" przy pierwszych drzwiach umieszczono stojaki rowerowe, siedzenia składane, a przy drzwiach
automatyczne widny dla osób niepełnosprawnych.
W kabinach maszynisty zwiększono przestrzeń użytkową. Zastosowano nowe pulpity sterownicze, fotele oraz szafę z urządzeniami
elektrycznymi i pneumatycznymi.
Niestety ponownie wdrożono błędne rozwiązanie - biały kolor pulpitów, powodujący odblaski.
Kabiny są klimatyzowane za pośrednictwem dachowych agregatów klimatyzacyjnych.
Jak było wspomniane wcześniej pojazdy przystosowane są do jazdy ukrotnionej. Połączenie mechaniczne, elektryczne i pneumatyczne
jednostek ze sobą realizują nowoczesne sprzęgi typu Scharfenberga firmy DELLNER-COUPLERS.
W 2011 nowosądecki NEWAG wygrał przetarg na modernizację jednostek EN57 dla Urzędu Marszałkowskiego Województwa Łódzkiego
oraz Urzędu Marszałkowskiego Województwa Wielkopolskiego. Wymogiem specyfikacji przetargowej było wyposażenie jednostek
w pełną klimatyzację wnętrza pasażerskiego (pierwsze klimatyzowane jednostki oznaczone jako EN57AKM 30xx również
dla Łódzkiego zmodernizowały ZNTK Mińsk Mazowiecki). Dodatkowo pojazdy dla Łodzi miały zostać wyposażone w drzwi pasażerskie
odskokowo - przesuwne, co dotychczas nie było stosowane przy przebudowie pojazdów tej serii.
Zmodernizowane przez NEWAG jednostki zyskały oznaczenie EN57AKŁ + numer - dla Łodzi i EN57 + numer - dla Wielkopolski.
Zamówienia to stały się pretekstem do unowocześnienia dotychczasowej konstrukcji pojazdów. Oprócz zmian we wnętrzu i pudle, o których
napisze w dalszej części, gruntowne zmiany wprowadzono w układzie napędowym i hamulcowym. W pojazdach dla Wielkopolski zamiast
dotychczas stosowanych (omówionych wcześniej) silników trakcyjnych typu STDa315 X6EN, zastosowano wg pomysłu inżynierów z NEWAG S.A.
nowoczesne zespoły napędowe. Każdy z nich składa się z asynchronicznego silnika trakcyjnego firmy TSA o mocy 250kW, dwustopniowej
przekładni firmy GMEINDER z wałem drążonym i sprzęgłem osiowym z pakietami klinowych elementów gumowych. Obie firmy współpracowały
z firmą NEWAG S.A. przy projekcie napędu. Podobne zespoły napędowe stosowane są
we wszystkich nowoczesnych pojazdach trakcyjnych. W zestawach kołowych w związku z nowym typem przekładni zastosowano
nową oś natomiast pozostały koła obręczowe z powodu stosowania hamulca klockowego.
Stosując nowy zespół napędowy wyeliminowano dotychczasową dwustopniową przekładnię główną, która wymagała częstych przeglądów,
była źródłem drgań, szarpnięć i hałasu. Silnik trakcyjny z przekładnią jest zawieszony całkowicie na ramie wózka - wyeliminowano jego drgania i zużywanie się
łożysk ślizgowych poprzez które w dotychczasowym rozwiązaniu (zawieszenie "za nos") silnik wspierał się na osi. Dodatkowo zastosowany silnik
jest znacznie lżejszy od poprzednika. Nowa dwustopniowa przekładnia główna jest cichsza, a zastosowanie sprzęgła
osiowego z wałem drążonym eliminuje wzajemne przenoszenie wibracji na drodze: zestaw kołowy - przekładnia.
Zastosowanie nowego napędu zwiększyło dostępność pojazdu, zmniejszyło koszty eksploatacji i utrzymania, zmniejszyło o ok. 4 tony masę składu
oraz znacznie poprawiło komfort jazdy.
Silniki trakcyjne chłodzone są powietrzem w układzie wymuszonym. Na dachach członów silnikowych przy ścianach czołowych zastosowano
czerpnie, z których kanałami znajdującymi się na ścianach czołowych powietrze jest zasysane do wentylatorów zabudowanych
w skrzyniach pod ostoją. Wentylatory te tłoczą dalej powietrze kanałami biegnącymi wewnątrz pojazdu (przy ścianach pod siedzeniami)
do silników trakcyjnych. Analogicznie jak we wcześniejszych modernizacjach, każdy silnik posiada indywidualna linię chłodzenia.
W zależności od stosowanego silnika trakcyjnego różni się wydajność wentylatorów.
W zmodernizowanych pojazdach dla Łodzi i Wielkopolski zastosowano jak we wcześniejszych modernizacjach układ napędowy firmy MEDCOM
z falownikami trakcyjnymi FT-500-3000-UF i przetwornice statyczne typu PSM większej mocy do zasilania również agregatów klimatyzacyjnych.
Pojazdy posiadają jak wcześniej pełną diagnostykę,
elektroniczny rejestrator jazdy, nowoczesny wyłącznik szybki oraz magistralę CAN.
Omawiane jednostki przystosowane również są do zasilania zewnętrznego z sieci przemysłowej 3x400V AC.
Jak wspomniałem gruntowne zmiany zastosowano również w układzie hamulcowym. Pojazdy dla Łódzkiego i Wielkopolski
zostały wyposażone w kompletny układ hamulcowy firmy KNORR-BREMSE. Przekładnia mechaniczna hamulca nie uległa zmianie. Na wózkach zostały
zabudowane zawory ważące, dzięki którym układ hamulcowy samoczynnie dostosowuje siłę hamowania w zależności od obciążenia składów.
System działania hamulca jest analogiczny jak we wcześniejszych modernizacjach - maszynista ma do dyspozycji 3 rodzaje hamulca: hamulec pneumatyczny, elektropneumatyczny
i elektrodynamiczny z możliwością rekuperacji energii.
W związku z wyposażeniem pojazdów w klimatyzację wnętrza na dachach wszystkich członów zamontowane zostały
agregaty klimatyzacyjne firmy THERMO KING, z których powietrze rozprowadzone jest poprzez kanały powietrzne znajdujące się
pod konstrukcją dachów i przebiegają w dwóch liniach - każda nad strefą siedzeń pasażerskich. Pomiędzy kanałami klimatyzacji,
środkiem sufitu przebiega linia świetlna z oświetleniem jarzeniowym. Wnętrze wyłożone jest w całości
laminatami poliestrowo szklanymi.
Ogrzewanie wnętrza pasażerskiego realizują elektryczne nagrzewnice nawiewne zamontowane pod fotelami
oraz dachowe agregaty klimatyzacyjne. Tym samy zrezygnowano ze skomplikowanego układu kanałów nawiewnych jak w pojazdach EN57 AKM.
Kolejną nowością w modernizacji jednostek EN57 jest zastosowanie dwóch toalet - dużej, spełniającej wymagania TSI, czyli najnowsze
normy dotyczące i dostosowania do potrzeb osób niepełnosprawnych i drugiej małej toalety zbliżonej gabarytami
do typowych toalet wagonowych. Toalety znajdują się w członach rozrządczych i każda z nich działa w obiegu zamkniętym.
W dużej toalecie zastosowano drzwi łukowe z napędem elektrycznym otwierane za pośrednictwem przycisku. Duża toaleta poza
muszlą ustępową i umywalką wyposażona jest w przewijak dla niemowląt, a w pojazdach wielkopolskich zabudowano też suszarkę do rąk.
Jak wspomniałem na początku opisu, zmodernizowane jednostki dla Łodzi wyposażone są w drzwi pasażerskie odskokowo - przesuwne produkcji firmy
RAWAG z napędem elektrycznym BODE i z funkcją indywidualnego otwierana oraz zabezpieczeniem w postaci fotokomórek. Powstała więc zupełnie
nowa aranżacja wnętrza w rejonie drzwi. Na zamówienie Województwa łódzkiego zastosowano wiatrochrony szklane
z czerwonym podświetleniem załączającym się podczas zamykania drzwi. Na wiatrochronach widnieje logo oraz system
graficzny identyfikacji wizualnej województwa.
Analogiczne drzwi zastosowały ZNTK Mińsk Mazowiecki w zmodernziowanych jednostkach EN57
dla Województwa Lubelskiego, które otrzymały oznaczenie: EN57AL 30xx.
W pojazdach dla Wielkopolski zastosowano typowe dla modernizowanych EN57 drzwi przesuwne z napędem pneumatycznym firmy ZORIN.
Na życzenie zamawiającego zastosowano szklane ścianki przedziałowe z drzwiami przesuwnymi otwieranymi ręcznie, a zamykanymi samoczynnie
poprzez sprężynę gazową. Na szybach ścianek przedziałowych znajduje się herb województwa.
We wnętrzu zabudowano nowoczesne fotele pasażerskie, stojaki na rowery, siedzenia składane oraz rozkładane podesty umożliwiające korzystanie
z pociągów osobom niepełnosprawnym. Pod fotelami pasażerskimi znajdują się gniazdka elektryczne 230V np. do podłączenia laptopów.
Fotele pasażerskie mocowane są do ścian bocznych bez podparcia w podłodze. Przy fotelach do ściany bocznej przymocowane są stoliki ze śmietniczkami.
Jednostki wyposażone są w system informacji pasażerskiej w postaci 19 ekranów LCD oraz głośników. Pojazdy są monitorowane
zarówno we wnętrzu jak i na zewnątrz. Obraz z kamer jest rejestrowany, a podgląd znajduje się
na ekranie LCD w kabinie maszynisty.
Duże zmiany wprowadzono również w kabinach maszynistów, gdzie zastosowano nowe, ergonomiczne pulpity sterownicze,
nowoczesny fotel maszynisty z amortyzacją drgań oraz dodatkowy fotel dla kierownika pociągu. Stanowiska sterownicze wyposażone zostały
w specjalnie zaprojektowane wysuwane blaty.
Zastosowano pulpit sterowniczy z blatem wiszącym i szerokim podnóżkiem dzięki czemu
maszynista zyskał więcej przestrzeni na nogi ułatwioną komunikację przy zajmowaniu i opuszczaniu stanowiska.
Zewnętrzne powierzchnie pulpitu wykonane są z laminatu poliestrowo - szklanego w kolorze matowym eliminującym odblaski. Ciemne
panele pulpitowe z odpowiednio dobranym krojem i wielkością czcionki opisu wyposażenia zapewniają prawidłowy
odczyt opisów i wskazań urządzeń. Zastosowanie na panelach całopowierchniowych
nalepek opisowych z tworzywa sztucznego eliminuje kontakt dłoni z "zimną blachą".
Stanowiska maszynisty wyposażone są również w gniazdka elektryczne 230V AC, mikrofon do podawania komunikatów
głosowych oraz dodatkową lampkę punktową.
Ogrzewanie kabiny realizują nagrzewnice elektryczne z nadmuchem strupienia powietrza na nogi oraz na kabinę w rejonie szyby czołowej.
Szyba czołowa jest elektrogrzejna.
Wnętrze kabiny jest klimatyzowane dachowym agregatem klimatyzacyjnym. Oświetlenie sufitowe kabiny
wykonane zostało w technologii LED z płynna regulacją jasności.
W jednostkach łódzkich na ścianie tylnej kabiny zamontowano jeszcze dodatkowe siedzenie składane, a wielkopolskich zamykana szafkę.
Projekt stanowisk maszynisty jest mojego autorstwa.
Podczas modernizacji pojazdu zastosowano również zmianę w ścianach czołowych pojazdu stosując nowy kształt reflektorów czołowych.
Zastosowano reflektory główne halogenowe, a sygnały końca pociągu wykonane w technologii LED. Maszynista ma podgląd
załączonych reflektorów na ekranie diagnostycznym.
Zabudowano też osłonę klimatyzatora klimatyzatora kabiny nawiązująca kształtem do kształtu czoła pojazdu.
Obecnie NEWAG S.A. realizuje powyższe pojazdy wg harmonogramów dostaw. Jednocześnie trwa modernizacja jednostek EN57 dla Kolei Śląskich. Zastosowane są
w nich również nowe zespoły napędowe i układ hamulcowy KNORR-BREMSE. Wnętrze będzie zbliżone wyglądem do
tego ze znanych już pojazdów AKM dla Kolei Mazowieckich - bez kliamtyzacji i z drzwiami przesuwnymi.
Pojazdy dla Śląska produkowane są w konsorcjum NEWAG S.A. i ZNLE S.A. Gliwice wg dokumentacji
konstrukcyjnej NEWAG S.A.. Pierwsza z 6 zamówionych jednostek opuściła Nowy Sącz w połowie grudnia 2011 r.