Немного об электропоездах
Помимо тепловозов и электровозов существуют сцепленные между собой вагоны, которые не нуждаются в отдельном локомотиве. Речь идет об электропоездах. Практически каждый человек хотя бы раз в жизни ездил на электричке. Как ею управляют? Первый и последний вагон всегда имеют кабину машиниста. А промежуточные вагоны могут быть как моторными, так и прицепными. Но само управление находится в кабине. С одной стороны электропоезд локомотивом назвать нельзя, с другой – официально в ОАО «РЖД» все структуры, связанные с таким типом подвижного состава, имеют терминологию, например:
- локомотиворемонтный завод,
- локомотивная бригада,
- машинист локомотива и так далее.
Есть и другой вариант. Допустим, случилась неисправность на перегоне. Машинист вызывает диспетчера с просьбой вызвать вспомогательный локомотив или поезд.
Стоит также сказать о том, что в случае аварии или поломки, когда подвижным составом или локомотивом нельзя управлять, назначается вспомогательный. Им может стать любой подходящий подвижной состав или одиночный локомотив (если его мощность сопоставима с мощностью неисправного).
Тормозные системы электропоезда
- Пневматический тормоз непрямого действия (автоматический тормоз)
- Электропневматический тормоз непрямого действия
- Электродинамический рекуперативно-реостатный тормоз (4 вагона из 10)
- Стояночный тормоз с пружинными энергоаккумуляторами (СПТ)
- Автоведение — управление поездом без вмешательства машиниста
- Поддержание заданной скорости — машинист задает требуемую скорость задатчиком скорости (рукоятка 1 на рисунке ниже), ограничивая мощность привода в тяговом режиме задатчиком силы тяги (рукоятка 3). Разгон, при полной тяговой мощности автоматически происходит с ускорением не более 0,5 м/с2. Тормоза задействуются автоматически, при превышении текущей скорости над заданной, обеспечивая торможение с ускорением -0,5 м/с2. Таким образом, в этом режиме поезд управляется одной единственной рукояткой задатчика скорости, а переход из тяги в торможение выполняется плавно и без участия машиниста.
- Режим ручного торможения. Машинист задает тормозное ускорение тормозным контроллером под правой рукой (рукоятка 4), система управления поездом поддерживает это ускорение на заданном уровне. При этом режим тяги отключается, и повторное включение тяги, после ручного торможения, возможно только при полном отпуске тормозов и перевода рукоятки задатчика тяги в положение «0» (так называемое квитирование)
Кабина электропоезда «Сапсан» (кликабельно)1 — задатчик скорости; 2 — дисплейный модуль устройства безопасности КЛУБ-У; 3 — задатчик силы тяги; 4 — тормозной контроллер (задатчик тормозного ускорения); 5 — реверсивный переключатель; 6 — дисплей интерфейса «человек-машина»; 7 — тормозной дисплей.Кривые заданного тормозного ускорения (кликабельно)Тормозные характеристики электропоезда в режиме ЭДТ (кликабельно)22
Классификация
Кроме разделения локомотивов по типам энергетических установок, классификацию проводят по ряду других признаков. По виду выполняемой работы различают локомотивы поездные и маневровые: поездные обеспечивают основную работу ж.-д. транспорта – перевозки, т.е. движение поездов по ж.-д. линиям; маневровые выполняют вспомогательную, маневровую работу – передвижение отдельных вагонов или их групп на путях ж.-д. станций и подъездных путях промышленных предприятий в процессах формирования и расформирования составов, при погрузке и выгрузке вагонов и т. п.
Поездные локомотивы
Поездные локомотивы делятся по назначению на грузовые, пассажирские, универсальные. Грузовые локомотивы, которые предназначены для вождения поездов, чтобы обеспечивать возможность движения поездов большой массы (3-5 тыс. т), должны быть способны реализовывать силу тяги, соответствующую большим расчетным значениям (6000 кН на ведущую ось и более). Для грузовых тепловозов и электровозов характерны значительные мощности, большое число ведущих колесных пар (как правило, не менее 8-12). Они обычно состоят (на российских ж. д.) из двух одинаковых секций. Пассажирские локомотивы, предназначенные для вождения скорых пассажирских поездов, отличаются от грузовых использованием мощности своей энергетической установки в основном на реализацию высокой скорости движения (160-200 км/ч). Для них не требуется большого числа ведущих колесных пар, поэтому они обычно выполняются односекционными с двумя кабинами машиниста, но имеет значение диаметр их колес. Универсальные локомотивы (обычно грузопассажирские) применяются в грузовом и пассажирском движении, что оправдано при малых размерах движения, имеют меньшую мощность по сравнению с грузовыми и пассажирскими локомотивами, по своим прочим параметрам занимают промежуточное положение между ними; используются на ж. д. с малой интенсивностью движения.
Маневровые локомотивы
Маневровые локомотивы имеют существенно меньшую мощность по сравнению с поездными. Наибольшее значение для них имеют автономность, обеспечивающая возможность перемещения вагонов по всем станционным и подъездным путям, в том числе и по неэлектрифицированным; высокая готовность к работе вообще и в переменных режимах в особенности. Поэтому в качестве маневровых используются тепловозы, имеющие мощность (по энергетической установке) 800-1000 кВт. На ж. д. России – это 6-осные тепловозы ТЭМ2 и ЧМЭЗ. Однако для реализации необходимой силы тяги такой тепловоз при меньшей мощности имеет экипаж (и вес) практически одинаковый с одной секцией грузового тепловоза. Для тяжелой маневровой работы (например, надвига составов на сортировочные горки) могут использоваться и так называемые маневрово-вывозные тепловозы большей мощности – до 1500 кВт (тепловоз ТЭМ7). Меньшую мощность (до 500 кВт) имеют локомотивы, используемые для перемещения специальных вагонов в технологических процессах промышленных предприятий, для внутренних перевозок по заводским или подъездным путям без выхода на пути МПС (промышленные локомотивы).
Локомотивами иногда считают моторные вагоны специфического пассажирского состава ж. д.- моторвагонных электропоездов и дизель-поездов. Так как моторные и прицепные вагоны этих поездов не функционируют по отдельности, а всегда эксплуатируются в сцепе (или в виде отдельных секций, в которые входят один моторный вагон и один-два прицепных), эти поезда (включая их прицепные, несамоходные вагоны), так же как и рельсовые автобусы и автомотрисы, относят к тяговому подвижному составу.
Локомотивы делятся также по ширине рельсовой колеи: на локомотивы нормальной (или широкой) колеи, величина которой принята 1520 мм в России, СНГ и некоторых др. странах, и 1435 мм (4 фута и 8 г дюйма – «стефенсоновская» колея), принятая во многих странах Западной Европы, Азии и Америки; и узкоколейные – с шириной колеи от 600 до 1000-1100 мм. На ж. д. некоторых стран, преимущественно Юго-Восточной Азии (Япония, Вьетнам и др.), «нормальной» является ширина колеи 1067 мм (точнее, 1066,8 мм – 3 фута и 6 дюймов), для которой и строятся локомотивы. В России тепловозы с такой шириной колеи строились специально для Сахалинской железной дороги.
Магистральные тепловозы: описание
Локомотивы этой группы могут быть:
- пассажирскими;
- грузопассажирскими;
- грузовыми.
При конструировании пассажирских магистральных тепловозов основной акцент делается на скорости, грузовых — на тяговой характеристике. От маневровых такие тепловозы отличаются прежде всего меньшей маневренностью.
Существует множество серий таких тепловозов. Из пассажирских в первую очередь можно выделить ТЭП10, ТЭП60 и ТЭП70. Наиболее востребованными грузовыми магистральными локомотивами являются ТЭЗ, 3ТЭ10М, 2ТЭ116, 2М62, 2ТЭ10Л. Стоящая перед названием серии цифра указывает на количество секций тепловоза. Если ее нет — значит модель состоит из одной секции.
По номеру серии магистральных тепловозов можно определить и то, на каком предприятии она была изготовлено. Так, цифрами от 1 до 49 отмечаются модели Харьковского завода, 50-99 — Коломенского, от 100 — Луганского.
Магистральные и маневровые тепловозы, используемые сегодня РЖД, отличаются неплохой производительностью и надежностью. Однако многие эксперты сходятся во мнении, что парк РЖД все же требует скорейшей модификации. В особенности это касается устаревшей передачи на постоянном токе.
Устройство паровоза
Паровоз – это мобильный локомотив, приводимый в движение силой пара. А где же его берут? Пар образуется в паровом котле, а для этого в котел подается вода, разогреваемая огнем, горящим внизу в топке. Это основа паровоза. Котел имеет в своем составе топку, в верхней части которой греется вода, дымогарные трубы, жаровые трубы, сухопарники, дымовую коробку.
Котел опирается на экипажную часть. Пар, получаемый в котле направляется по паропроводам в паровую машину. Паровая машина через кривошипно-шатунный механизм соединена с ведущими колесами, закрепленными на оси. Ведущие колеса, через кривошип, соединены с паровой машиной главным дышлом, а остальные колеса соединяются с ведущими колесами системой прицепных дышел, чтобы также участвовать в тяге.
Управление паровозом осуществляется из будки машиниста. Для хранения запасов угля и воды к паровозу прицеплен тендер.
Итак, уголь поступил в топку из тендера (на ранних моделях уголь закидывался в топку вручную, помощником машиниста, кочегар отвечал за тендер и подачу угля к лотку, откуда помощник брал его лопатой). На более поздних конструкциях устанавливались автоматические углеподатчики (стокеры), вал которых приводился в движение силой пара. Уголь хорошо горит, вода, поступившая из тендера, путем перекачки инжекторами, закипела, что дальше?
Чтобы пар с полной силой двигал поршни паровой машины он должен быть перегретым, т.е., вода должна закипеть не при 100 градусах Цельсия, как обычно, а при 200 и даже более. Это достигается путем создания в котле избыточного давления. Топка обмуровывается огнестойким кирпичом, уголь подается на колосниковую решетку, на которой и происходит горение.
Непосредственно топка (огневая коробка) имеет стальной кожух, тем самым между топкой и кожухом есть пространство, заполненное водой, где она и греется. Топка с кожухом соединены посредством стальных стержней – топочных связей по всему своему периметру. Конструкция топки опирается на раму паровоза. Все продукты сгорания уходят через дымогарные трубы в дымовую коробку, а оттуда через трубу в атмосферу.
Для перегревания пара существуют трубы жаровые, они также находятся в котле, но дополнительно подогревают пар, эти устройства называются пароперегревателями. Топка работает в очень тяжелом режиме: температура сгорания топлива может составлять до 1600 градусов, вода закипает при температуре 200 и более градусов, давление пара достигает десятков атмосфер.
Топка паровоза — ШУРОВОЧНОЕ отверстие
В топке имеется шуровочное отверстие, через которое происходит загрузка угля и контроль за состоянием горения топлива и внутренних узлов топки. Данное отверстие закрыто створками, которые открываются вручную посредством рычага и автоматически (силой пара или воздуха). Пар из котла поступает в сухопарники (эти устройства можно видеть на крыше котла, в виде таких больших, как бы сказать, кастрюль). В сухопарниках пар оставляет излишнюю влагу, а оттуда по паропроводам поступает в цилиндры паровой машины, к ее поршням, через цилиндр золотников.
Паровая машина
Паровая машина имеет цилиндры силовых поршней и над ними расположены цилиндры поменьше – для золотников. Из цилиндров золотниковых, пар, через два канала, поступает в цилиндр главного поршня, с одного или другого торца, двигая тем самым поршень, в ту или другую стороны.
Паровая машина
А как это достигается?
Конечно, посредством расположенных в верхнем цилиндре золотников. Золотник представляет из себя два небольших поршня, расположенных на одном штоке, с обоих его сторон, скажем так, в виде гантели. Золотники передвигаются взад и вперед, перекрывая своим поршнем один канал для подачи пара и открывая другой, обеспечивая тем самым, возвратно-поступательные движения главного поршня. Как это происходит мы рассмотрим далее.
Поршень также располагается на штоке, один конец которого входит в зацепление с ведущим дышлом. Цилиндры паровой машины расположены с обоих сторон паровоза. Отработанный в цилиндрах пар выпускается через специальные клапаны, расположенные снизу с обоих концов цилиндра в атмосферу.
Электровозы
Теперь электровозы: это локомотивы которые питаются переменным или постоянным током от контактной сети, к которой естественно и привязаны. Большинство железных дорог в нашей стране электрифицированы и конечно большинство перевозок выполняют электровозы.
Это очень мощные локомотивы, способные перевозить тяжеловесные поезда на любом профиле пути а также с высокой скоростью водить пассажирские поезда.
Какие бывают электровозы?
Как я выше отмечал электровозы подразделяются на электровозы переменного и постоянного тока. Принцип работы практически одинаков: токоприемниками происходит съем тока с контактной сети и через прохождение силовых аппаратов, которые управляются цепями управления, ток поступает на тяговые электродвигатели, которые через тяговые редукторы передают вращающий момент на колесные пары и мы едем!
Проще в устройстве являются электровозы постоянного тока, так как не требуют изменения тока из переменного в постоянный для питания тяговых электродвигателей и через ряд силовых аппаратов регулируется напряжение и следовательно ток на тяговых электродвигателях.
В электровозах переменного тока все сложнее, смысл в том, что на всех электровозах постоянного и переменного тока установлены тяговые электродвигатели постоянного тока!
Электровозы переменного тока гораздо тяжелее по весу в отличие от своих «постоянных» собратьев ну и посложнее конечно. Но мощность их гораздо выше соответственно и больше возможностей в тяге.
Поэтому на электровозе переменного тока необходимо еще и преобразовать переменный ток в постоянный, а это требует установки большого числа электрических аппаратов и машин для этого, например: тяговый трансформатор, выпрямительные установки, фазорасщепители, сглаживающие реакторы и больше вентиляторов для охлаждения не только тяговых электродвигателей но и этих установок.
Ну а напряжение в контактной сети постоянного тока составляет 3000 вольт, а переменного тока 27000 вольт. И сейчас при постройке новых железных дорог и их электрификации останавливаются на переменном токе. Также производится и переделка контактной сети для работы на переменном токе, например участок Слюдянка – Зима на Восточно-Сибирской железной дороге.
Производятся исследования и проектирование электровозов переменного тока на так называемых асинхронных тяговых электродвигателях , то есть электродвигателях переменного тока. Но ввиду сложности в системе управления, связанной с регулированием напряжения на тяговых электродвигателях пока эта система не нашла большого применения на железных дорогах, хотя экспериментальные электровозы и электропоезда эксплуатируются на сети дорог.
Варианты исполнения электровозов
Пассажирские электровозы выпускаются в односекционном исполнении и имеют обозначение ЭП-электровоз пассажирский, также выпускаются и активно работают на сети дорог электровозы двойного питания и имеют они обозначение ЭП20, их можно увидеть на Московских вокзалах.
Грузовые электровозы выпускаются в многосекционном исполнении (2 секции и 3 секции) они также могут работать по системе многих единиц, это когда объединяют два двухсекционных электровоза и они становятся одним целым четырехсекционным локомотивом.
Управляется такой локомотив одной локомотивной бригадой из одной кабины. Многосекционные электровозы имеют современное обозначение 2ЭС5К или 3ЭС5К, что означает двухсекционный или трехсекционный электровоз системы 5К переменного тока, у электровозов постоянного тока также, только другие цифры.
Где производят электровозы?
Раньше все электровозы имели обозначение ВЛ – Владимир Ленин. Но эпоха социализма закончилась и изменилась система обозначения электровозов. На данный момент электровозы выпускает Новочеркасский электровозостроительный завод / НЭВЗ /, немного помогает Коломенский тепловозостроительный завод.
Раньше электровозы выпускал и Тбилисский электровозостроительный завод, но в силу известных причин он канул в лету. На НЭВЗе выпускаются еще так называемые тяговые агрегаты-смесь электровоза и тепловоза, эти агрегаты работают в угольных карьерах и рудниках, в системе ОАО РЖД они не эксплуатируются.
Ну вот на сегодня все. В дальнейшем мы поговорим о том как работают железные дороги в целом и люди на них, коснемся многих технических вопросов, например почему на локомотиве нет руля и как он поворачивает и многое другое.
Тепловозы
Тепловозы — локомотив имеющий свою силовую установку, в основном дизельную и не зависящий от контактной сети, он так сказать, мобилен. Очень много у нас не электрифицированных железных дорог и тепловоз еще очень не скоро уйдет в прошлое, сегодня это очень мощные, компьютеризированные локомотивы и без них движение поездов невозможно. Так как-же тепловоз работает? Тепловозы имеют разные виды передачи мощности силовой установки к колесным парам но главные : электрическая и гидравлическая.
Передача мощности в тепловозах
Электрическая передача: дизель вращает генератор, а генератор вырабатывает ток, который и поступает на тяговые электродвигатели. Тяговые электродвигатели устанавливаются на колесные пары или на рамы тележек и посредством тяговых редукторов передают вращающий момент на колесные пары и мы едем! Конечно это все не так просто, но я описываю это простым и понятным языком, кому интересно глубже окунуться в эту тему, пожалуйста, задавайте вопросы и мы конкретно поговорим обо всем! Электрическая передача является самой распространенной и мощной в тепловозном мире. А в маневровой работе тепловозам нет равных! Практически вся маневровая работа на железных дорогах выполняется ими. Мощности тепловозов варьируются по роду службы от 1000 и до 6000 лошадиных сил, ну а тепловозы могут состоять из трех и четырех секций, поэтому мощность может быть и выше.
Электровоз
Гидравлическая передача: мощность дизеля передается колесным парам посредством жидкости /масло/ через гидротрансформаторы, гидромуфты и карданные валы к тяговым редукторам, колесные пары вращаются и мы едем!
Данные тепловозы используются в основном в маневровой работе на предприятиях промышленности, ну и на станциях ОАО РЖД.
Данная передача не боится воздействия влаги, пыли, вредных выбросов и всего такого прочего. Поэтому из-за очень высокой влажности тепловозы с гидропередачей работают на железной дороге острова Сахалин под маркой ТГ16 и ТГ16М на всех службах.
Как расшифровать названия моделей?
А как-же расшифровать, что написано на табличках на тепловозах?
Очень просто:
- Т-тепловоз,
- Э-электрическая передача,
- П-пассажирский, или далее М-маневровый.
Например: ТЭП-тепловоз с электрической передачей пассажирский или ТЭМ-тепловоз с электрической передачей маневровый. Ну и конечно: ТГ-тепловоз с гидравлической передачей.
Если впереди идут цифры, например 2ТЭ10-тепловоз с электрической передачей 10 модели двухсекционный /2/ а бывает и 3-трехсекционный и 4-четырехсекционный. Вот так.
Где производят тепловозы?
Тепловозы на сегодня выпускаются на
Коломенском тепловозостроительном заводе /магистральные пассажирские и немного грузовые с электрической передачей/,
Людиновском тепловозостроительном заводе /магистральные и маневровые тепловозы с гидравлической передачей а также и маневровые тепловозы с электрической передачей/. Во времена СССР основное производство магистральных тепловозов было сосредоточено на Ворошиловградском /Луганском/ тепловозостроительном заводе им. Октябрьской революции /Украина/, ну и конечно понятно что его уже не существует. Маневровые тепловозы с электрической передачей выпускались Брянским машиностроительным заводом. Хорошо помогала и братская ЧССР: маневровые тепловозы ЧМЭ3 /Чехословацкий маневровый с электрической передачей/ мощностью 900 лошадиных сил. Эти трудяги и сейчас во всю работают на маневровой работе. Немного тепловозов выпускал и выпускает Камбарский машиностроительный завод, но только для узкой колеи / 750 мм/. Промышленные тепловозы с гидравлической передачей небольшой мощности выпускал Муромский завод. Ну вот вкратце по тепловозам все.
Что такое тепловоз?
Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.
Машинное отделение тепловоза — дизель
По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.
Вагон разгонялся до уровня современных. И через 5 лет заглох
Скоростные «Русская тройка» и ЭР200 соответственно. В их основу легли данные из опытов с реактивным поездом
В первом испытании 1971 года инженеры получили скорость 187 км/ч, а в 1972 достигли рекордных 249 км/ч. До той же отметки добирается Сапсан на маршруте Москва – Санкт-Петербург в наше время.
Дальше физики на уровне теорий пытались найти безопасную скорость, при которой тележки (ходовая часть вагона) в текущем виде будут максимально стабильными. В итоге пришли к 160 км/ч.
Эксперименты продолжались следующие три года, а затем необходимость в них отпала: инженеры получили нужную полевую информацию.
Она должна была стать базой для первого в Советском Союзе высокоскоростного электропоезда «Русская тройка». После испытаний его модель РТ200 курсировала с пассажирами всего год: с 1975 по 1976.
Затем руководство СССР взяло свои наработки и перебросило их в пользу чехословацкого ЭР200, так что отечественный проект полностью свернули к 1980 году.
После выхода из завода в Риге с постоянными доработками
европейская модель курсировала по российским рельсам до 2009 года, пока ей на смену не пришёл Сапсан от Siemens.
Лаборатория простаивала 30 лет, а потом стала памятником
После опытов для СВЛ не нашли применения, поэтому сначала он стоял 10 лет на Калининском вагоностроительном заводе, а в 1986 году из него, предположительно, хотели сделать кафе.
В начале 2000‑х колёса настолько испортились, что вагон не смогли перегнать в Музей железнодорожной техники.
Но корпус не пропал бесследно. В 2008 году к 110-летию Тверского завода из каркаса сделали памятник, в котором использовали отреставрированные нос и реактивные двигатели вагона.
Таким был сюрреалистичный и безумный на бумаге опыт железнодорожных инженеров. Который заложил в 1970-х основу для скоростных поездов в СССР и России на 30 лет вперёд.
Бонус: иллюстрация из выпуска журнала Техника Молодёжи. Март, 1971
iPhones.ru
Идеален для маршрута Москва-Владивосток.
Павел Телешевский
У меня 4 новых года: обычный, свой, WWDC и сентябрьская презентация Apple. Последний — самый ожидаемый, и ни капли за это не стыдно.
Instagram/Telegram: @tinelray
