Автобус с АКП: без лишних движений

Девушка за рулем троллейбуса выглядит естественно и привычно, а вот представительница прекрасного пола за баранкой автобуса до сих пор вызывает удивление. Откуда пошло такое своеобразное разделение труда? По всей видимости, своими корнями оно уходит в первую половину прошлого века, когда автобусы были с маломощными шумными бензиновыми двигателями, без намеков на усилитель руля и непременно с тугим, лишенным четкости переключением передач. Для управления троллейбусом требовалось чуть больше внимания, зато существенно меньше сугубо физического труда. И вот во второй половине двадцатого столетия в разных частях света начинают потихоньку появляться автобусы с автоматической трансмиссией. Зачем это было нужно? Да чтобы оставить у автобуса две педали, как в электрических собратьях, чтобы водителю больше не требовалось орудовать кочергой, поневоле проходя курс тренировок по армрестлингу. Собственно, в России автоматические коробки стали широко известны благодаря автобусам ЛиАЗ-677, как раз таки городским. Однако и в нашей стране, и за рубежом автобусы с механикой попрежнему обеспечивали большую топливную экономичность, требовали более низкой квалификации ремонтного персонала, а потому от них не спешили отказываться.

Но прогресс не стоит на месте. И вот сегодня городская машина с ручной коробкой выглядит анахронизмом. И дело уже не только и не столько в заботе о водителях, сколько в прямой экономической выгоде таких автобусов. Попытаемся разобраться, какие же типы автоматических трансмиссий существуют на сегодняшний день и какие из них лучше всего подходят для городских автобусов. В нашей стране самые первые эксперименты с автоматами проходили еще в 1946 году на модели ЗиС-154. Этот автобус имел дизельный двигатель (кстати, нехарактерный для наших автобусов тех лет) и электрический привод ведущих колес. В современном понимании этот автобус был чуть ли не гибридом, хотя назвать его таковым в полной мере нельзя: у него отсутствовали накопители энергии. Массовой этой модели стать было не суждено. Причины? Довольно сложная конструкция, вследствие которой низкая надежность, очень шумный, при этом не очень мощный дизель, и просто заоблачный расход топлива из-за общего низкого КПД силовой установки.

–  В масштабах мирового рынка автобусы эксплуатируются в самых разных условиях и уровень автоматизации их управления зависит от области применения. В любом случае, эффективность и экономичность технического обслуживания очень важны. Мы уверены в том, что для городского автобуса автоматическая трансмиссия во много раз выигрывает, по сравнению с механической коробкой. Трансмиссия Allison с автоматическим переключением передач обеспечивает плавное ускорение без разрыва силового потока с колесами автобуса, а также увеличивает эффективность двигателей, работающих на альтернативных видах топлива (в частности, двигателях, использующих в качестве топлива сжиженный природный газ). Благодаря использованию запатентованного гидротрансформатора вместо сухого однодискового сцепления снижаются эксплуатационные затраты, а лучшая маневренность обеспечивает легкость управления и улучшает показатели безопасности.

Кроме того, для увеличения эффективности транспортных средств и полной реализации возможностей двигателя в настоящее время Allison предлагает инновационные электронные системы управления. В частности, система переключения передач в зависимости от нагрузки (LBSS) автоматически выбирает алгоритм переключения с учетом загрузки автобуса и рельефа местности, обеспечивая низкий расход топлива и эффективное использование мощности двигателя. По оценкам Allison, благодаря этой системе расход топлива снижается на 5%. Система управления ускорением (VAC) контролирует ускорение автобуса, меняя величину крутящего момента. В принципе, трансмиссии Allison могут эффективно взаимодействовать с двигателем практически любого типа, для этого отсутствуют какие-либо технические ограничения. Однако перечисленные выше системы работают только с двигателем, у которого обмен данными между устройствами управления осуществляется при помощи системы CAN.

Компания Allison имеет большой опыт работы с гибридными силовыми установками для автобусов. Начиная с 2003 года Allison совместно с GM серийно выпускает системы Ep50/40. Эта уникальная, работающая в двух режимах гибридная система объединяет преимущества как постоянно, так и переменно работающих конструкций гибридного привода. Система обеспечивает эффективность благодаря механическому соединению с двигателем внутреннего сгорания и электронной регулировке передаточных чисел, позволяющей двигателю работать с частотой вращения коленчатого вала, наиболее подходящей в данный момент времени. В целом она использует энергию торможения, таким образом снижая расход топлива и количество вредных выбросов. Гибридные системы GM-Allison приобрели большую популярность в Северной Америке и с недавнего времени доступны в Австралии и странах Европы. Всего в эксплуатации находится более 3500 автобусов, оснащенных гибридным приводом.

Allison активно работает на российском автобусном рынке. До 2003 года трансмиссии Allison устанавливались преимущественно на импортную технику, предназначенную для работы на нефтяных месторождениях. Первый дистрибьютор Allison начал работать в 2003 году, еще один – в 2008 году, с открытием московского офиса компании Allison. В России очевиден рост спроса на автоматические коробки передач для установки  на городских автобусах. И поэтому мы видим большие перспективы для увеличения рыночной доли Allison в этом сегменте. Для обеспечения полной поддержки заказчиков мы постоянно развиваем сервисную сеть. Мы делаем все возможное, чтобы быть как можно ближе к конечным пользователям: обучаем технический персонал сервисной службы работе с нашей продукцией и проводим тренинги для специалистов. При необходимости сервисная служба предусматривает подмену агрегата, так называемый swing unit, минимизируя время простоя и тем самым повышая эффективность работы транспорта.

После этого советские водители автобусов весьма продолжительное время были обречены ездить на автобусах с ручной коробкой. А следующий автомат появился спустя 21 год на ЛиАЗ-677. Концепция автоматической трансмиссии за это время сильно изменилась, на ЛиАЗе стали устанавливать гидромеханическую передачу (сокращенно ГМП). Именно ГМП на долгие годы стала синонимом слова «автомат» применительно к автомобильным коробкам передач. Принцип действия ГМП основан на повышении крутящего момента двигателя в гидротрансформаторе. Механическая же часть таких коробок состоит из дополнительного редуктора, причем предпочтительно планетарного. Он имеет наиболее компактные размеры и позволяет легко реализовать несколько передаточных чисел. Тем более что на ранних ГМП легко обходились двумя-тремя передачами. Кстати, в пользу ГМП говорит и возможность установки гидротрансформаторов разных моделей в одни и те же коробки, что дает несколько унифицированных агрегатов с различными передаточными возможностями. Иными словами, на одиночном городском автобусе с мотором 230 лошадиных сил и на сочлененном с 310-сильным двигателем могут быть установлены одинаковые коробки, отличающиеся только гидротрансформатором. Подобная унификация, если она не в ущерб потребительским свойствам, еще никому не мешала. Из общих преимуществ современных автоматов с ГМП следует отметить уменьшение расхода топлива, повышение ресурса узлов двигателя и трансмиссии, отсутствие разрыва потока мощности при разгоне, возможность эффективного торможения двигателем. К недостаткам можно отнести несколько большую стоимость агрегата, по сравнению с обычной механикой и механическим сцеплением, и конструктивную сложность.

–  Из нашего опыта эксплуатации городских автобусов в Казани можем сказать, что автоматические коробки передач не только удобнее для водителей, но и дают существенную экономию. У нас эксплуатируются автобусы разных моделей, и их прямое сравнение не совсем корректно, но разница получается очень существенная. На китайских автобусах Higer или Golden Dragon с механическими коробками передач сцепление приходится менять чуть ли не каждые 3-5 тыс. км. Помимо этого происходит повышенный износ тормозных колодок. На автобусах с автоматической трансмиссией износ колодок в среднем в три раза меньше, зато приходится тратиться на специальное масло для АКП. Конечно, если «автомат» придется ремонтировать, то расходы будут большие, но пока проблем нет. А автобусы прошли уже по 200 тыс. км. Потому, несмотря на значительную начальную стоимость, «автоматы» в итоге окупаются. Сейчас планируем закупить еще автобусов Higer, но на этот раз будем брать с автоматической трансмиссией. Ожидаем улучшения показателей.

Присмотримся внимательнее и к роботизированным механическим коробкам. Этот тип КП появился сравнительно недавно, а его главными козырями является высокая степень унификации с ручными коробками передач и высокий КПД, характерный для механических коробок. Немаловажно и то, что в нынешний век электроники роботизированные коробки по стоимости зачастую оказываются дешевле других типов автоматических трансмиссий. Но бесплатный сыр, как известно, бывает только в мышеловке. А потому в роботизированной коробке никуда не деть разрыв потока мощности при переключении, а на городском автобусе это означает увеличение времени разгона, вследствие этого снижение маршрутной скорости, которое, в свою очередь, приведет к необходимости иметь большее количество подвижного состава на линии. То есть экономическая эффективность такой коробки на городском автобусе уже под вопросом, тем более что и сцепление при этом используется традиционное, просто автоматизированное. В общем и целом следует признать, что роботизированная механика может хорошо подойти для магистральных тягачей и даже автобусов, но только туристических и междугородных. Город – не ее стихия.

Из всего вышеизложенного вытекает, что на сегодня оптимальной автоматической трансмиссией по-прежнему остается ГМП. Такая трансмиссия по характеристикам близка к наиболее прогрессивным гибридам, а по стоимости существенно дешевле. Тем более что наличие различных электронных систем позволяет улучшить и без того неплохие показатели работы трансмиссии. Современные коробки с ГМП целесообразно рассмотреть на примере продукции компании Allison. У этой фирмы богатый опыт в разработке автоматических коробок передач и масса идей по повышению эффективности городских автобусов. Для тех автобусов, которым волею судьбы предназначено бороздить каменные джунгли, Allison предлагает две серии коробок передач – серию 1000/2000 и Torqmatic. Первая серия для легких машин, а вот вторая придется впору всем городским автобусам: от большой вместимости до особо большой.  Одним из преимуществ автоматов с ГМП является возможность применения двигателей меньшей мощности. То есть по своим динамическим показателям двухсотсильный автобус с ГМП вполне может соперничать с 250-сильным, у которого коробка «ручная». При прочих равных это, как минимум, экономия на топливе. Оптимизировать характеристики силового агрегата призваны новые электронные системы, разработанные Allison. Остановимся на них подробнее, так как именно эти системы и отличают современные ГМП. Система RELS призвана экономить топливо при остановках с включенной передачей (режим D коробки). Давление в контурах трансмиссии снижается, но поддерживается таким образом, чтобы автобус не откатывался назад. Таким образом, снижается нагрузка на двигатель, что позволяет не только экономить топливо, но и несколько увеличивает его ресурс.

Система LBSS более сложная, ее действие основано на опросе большого количества датчиков и направлено на оптимизацию момента переключения передач в зависимости от нагрузки. Коробка знает, едет автобус в горку или по ровной дороге, наступил ли час пик или в автобусе заняты только сидячие места. Эта система уже успела пройти некоторую модернизацию. Новый ее вариант назвали SESS, по возможности она старается пораньше переключаться «вверх» на более экономичные передачи. Вершиной же инженерной мысли сегодня являются коробки, способные общаться с двигателем в двустороннем режиме. У Allison такая система обозначается VAC (контроль ускорения транспортного средства). В случае если водитель автобуса захочет полихачить, коробка не позволит ему этого сделать. Контролируется выходная мощность двигателя, и если она, по мнению VAC, оказывается излишней, то двигателю отдается команда сбавить обороты. Таким электронным «поводком» на городском транспорте достигается максимально возможная экономия топлива и безопасность пассажиров.

Все эти системы, конечно, хороши и полезны, но есть один нюанс: современные коробки требуют не менее современных двигателей. В частности, системы LBSS, SESS, VAC доступны только для моторов, одобренных по стандарту SEM. Кроме того, для полноценной работы хитрых электронных устройств желательно наличие CAN-шины. И это одна из самых больших преград на пути распространения современных ГМП в России, ведь соответствующий двигатель, как водится, недешев. Но постепенно, год за годом, наши перевозчики меняют свои консервативные взгляды, понимая, что в конечном итоге экономия от ГМП сможет покрыть изначальные затраты. А потому процесс «автоматизации» городских автобусов у нас уже необратим.

–  Автоматическая коробка городскому автобусу просто необходима. Особенно в современных условиях, когда на дорогах километровые пробки. Ведь механика это дополнительная нагрузка на водителя – усилия на рычаге, например, в «Икарусе» приличные. Кроме того, переключение передач в ручной коробке отвлекает внимание, а это напрямую влияет на безопасность движения. А водитель-то отвечает не только за себя, но и за пассажиров. Практика показывает, что опытный водитель, который хорошо справлялся с механической трансмиссией, спокойно пересаживается и работает на автобусе с автоматом, а вот водителя, поездившего на автомате, посадить в автобус с механической коробкой нельзя. Это просто  небезопасно.

Сейчас в Москву поставляются абсолютно все новые автобусы с автоматическими коробками, и это правильно. Механические коробки остались только на «Икарусах». Автоматы реально позволяют снизить аварийность. Правда, расход топлива с автоматом однозначно выше. Скажем, есть в парке одинаковые автобусы Икарус 435 с одинаковыми двигателями, но разными коробками: механическими и автоматическими. Базовые нормы расхода соответственно 43 литра и 49,9 литра на сотню. Правда, разница между средними маршрутными нормами получается меньше, но все равно не в пользу автоматов. Зато у автобусов с ГМП не приходится менять сцепление, только масло. На ЛиАЗах автоматические коробки Allison уже преодолели рубеж в 200 тыс. км. Так что автомату в Москве быть, механические коробки в прошлом.