Последние десятилетия безусловное лидерство на железнодорожном транспорте удерживает электродвигатель постоянного тока. Он удобен для тяги поездов, но весьма дорог в изготовлении, эксплуатации и ремонте. Конструкторы давно пытаются внедрить асинхронный привод на локомотивах. Реальные результаты достигнуты только сейчас: изобретение IGBT-транзистора позволяет воплотить мечту инженеров. Но задача решена только отчасти: у асинхронного двигателя не самые высокие показатели по тяге и достаточно сложный привод. Двигатели новой модификации хорошо приживаются в метро и на легких скоростных поездах, но совсем другое дело — сдвинуть с места грузовой состав. Средняя масса наших поездов сейчас составляет 4500 т (в Европе — 2700 т), и она продолжает расти. Уже есть опыт вождения поездов 7000 и даже 9000 т. Тяжеловесное движение активно продвигается на всех уровнях, а транспортной науке еще только предстоит научить асинхронный двигатель работать с поездами такой массы.

Дизель и дизельное оборудование — самые дорогие и ненадежные узлы на тепловозе. Задача ученых — сделать дизель более эффективным. Основные критерии — повысить надежность двигателя, уменьшить расход топлива, снизить стоимость ремонта и обслуживания. У российских ученых уже есть разработки в этом направлении.

Безопасное движение поездов складывается из целого ряда факторов: качественный путь, грамотное диспетчерское управление, надежность локомотива и контроль бдительности машиниста. Уже сегодня внедрено специальное устройство российского производства для контроля состояния машиниста. Если человек засыпает, то снижается электрическое сопротивление кожи и особый браслет на руке тут же подает сигнал. Не среагировал машинист на сигнал, вовремя не нажал и отпустил рукоятку, у локомотива срабатывает автотормоз.

Еще одна отечественная разработка позволяет контролировать скорость локомотива: проехал желтый сигнал светофора со скоростью выше 60 км/ч — тут же запускается система автостопа. Системы безопасности позволяют даже рассчитать тормозной путь поезда и тормозить, если до светофора остается опасное расстояние. Пожаротушение, защита от аварийных ситуаций — в сфере повышения безопасности немало российских изобретений, которые учитывают не только научные тенденции, но и специфику нашего менталитета.

Полностью перейти от планово-предупредительного ремонта локомотива к ремонту по фактическому состоянию нигде в мире пока не удалось, но многие к этому стремятся. Для реализации новой модели обслуживания техники нужны автоматизированные системы диагностики тягового подвижного состава, и они постепенно входят в практику. Локомотив еще в пути, а в депо уже расшифровали данные бортовой микропроцессорной системы управления (МСУ), которая по данным подключенных к ней датчиков контролирует техническое состояние машины.

В перспективе из диспетчерского центра управления движением поездов каждому локомотиву будет передаваться индивидуальное расписание движения, оптимально рассчитанное на текущий объем перевозок. А МСУ сама принимает решение, как ехать, где ускориться, а где притормозить. Локомотив самостоятельно выбирает оптимальный режим движения с учетом продольной динамики поезда, системы безопасности и экономии энергии. Осуществить такой сценарий позволяет развитие функциональности бортовых компьютеров и микропроцессорных систем управления. Эта инновационная технология получила название «Умный локомотив»: бортовая электроника управляет тягой поезда, контролирует режим ведения поезда, защищает от опасных режимов эксплуатации, контролирует техническое состояние локомотива, обеспечивает безопасность движения. Как следствие, создаются предпосылки для перспективной системы технического обслуживания и ремонта локомотивов.

Сейчас примерно треть всего парка локомотивов на сети РЖД оборудована микропроцессорными системами управления. Машины со стажем дополнительно оснащаются системой управления тягой (автоведения), которая одновременно служит инструментом диагностики. Например, все локомотивы на Байкало-Амурской магистрали оборудованы датчиками, контролирующими расход топлива, — одновременно это и источник информации о техническом состоянии локомотива. В депо Карасук внедрена система автоведения поездов, показатели которой сервисные службы используют для предварительной диагностики. Локомотивы в среднем эксплуатируются по 40 лет, так что до повсеместного распространения «интеллекта» еще далеко. Но, по крайней мере, все новые локомотивы сразу оборудуются микропроцессорной системой управления, а задача ученых — совместно с заводами-изготовителями прописывать все более совершенные компьютерные программы.

Поднять управление локомотивным комплексом на новый, высокотехнологичный уровень позволяет проект «Цифровое депо», который предполагает активное внедрение компьютерной техники и автоматизацию всего ремонтного процесса. «Цифровое депо» использует технологию «Интернета вещей», когда объект управления оснащается датчиками температуры, давления, освещенности и другими и по их показаниям происходит управление инфраструктурой. Например, в выходные или ночью можно понизить температуру в цехах, а перед началом смены — нагреть помещения. Также можно отслеживать загруженность станков, закрытие ворот зимой и многое другое. Со временем весь рутинный труд в «Цифровом депо» должен отойти от человека к компьютеру.

Именно такой формат сотрудничества поможет разрабатывать востребованные на производстве технологии, воплощать теорию на практике и более качественно готовить специалистов для отрасли.

К примеру, ГК «ЛокоТех» совместно с Российским университетом транспорта (МИИТ) готовит уже третью международную научно-практическую конференцию «Перспективы развития сервисного обслуживания локомотивов». В 2018 году она состоится 11–12 октября. К участию приглашены ведущие профильные вузы, научно-исследовательские институты и производители железнодорожной техники. По итогам конференции ГК «ЛокоТех» планирует заключить договоры на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Ради этой цели в компании уже сформирован специальный фонд.

Для организации взаимодействия с вузами специалисты ГК «ЛокоТех» разработали «Топ-100 проблем сервисного обслуживания локомотива»: собрали и обобщили информацию от ремонтных депо, а также проанализировали корпоративную статистику расходов на ремонт. Компания в первую очередь заинтересована в научных изысканиях в сфере повышения надежности локомотивов, оптимизации режимов эксплуатации, сервисного обслуживания, диагностики, организации рабочего процесса и подготовки кадров. Важно, чтобы студенты и аспиранты профильных вузов вырастали на реальных проблемах отрасли, чтобы посвящали дипломные работы и диссертации самым актуальным темам. ГК «ЛокоТех» готова предоставить производственную площадку для экспериментов и статистику для перспективных научных проектов.