Тепловоз

Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз ТЭП70-0556
Привод

дизельный двигатель

Период

с 1924 года

Скорость

до 271 км/ч

Область применения

общественный транспорт, грузовые перевозки, маневровая работа

Инфраструктура

рельсовый путь

Теплово́з — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, как правило, дизель. Локомотив с бензиновым двигателем был бы неоправданно дорог в эксплуатации, локомотивы с газовой турбиной называют газотурбовозами

Появившийся в 1924 году в СССР тепловоз стал как экономически выгодной заменой устаревшим низкоэффективным паровозам, так и дополнением появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным поэтому на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.

За прошедший век в конструкции тепловоза было опробовано и внедрено множество усовершенствований: возросла мощность дизеля с нескольких сотен лошадиных сил до шести тысяч (ТЭП80) и выше, на разных типах тепловозов используются различные способы передачи энергии двигателя на колёсные пары, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются во всем мире.

Содержание

Общая характеристика

Дизельный двигатель тепловоза преобразует химическую энергию сгорания жидкого топлива или горючего газа (ТЭ4) в механическую энергию вращения коленчатого вала, от которого момент вращения через тяговую передачу передается ведущим колесным парам. В случае использования на тепловозе электрической передачи дизелем вращается тяговый генератор, преобразующий механическую энергию вращения дизеля в электрическую. Электрическая энергия передается тяговым электродвигателям (ТЭД), связанным механически с колесными парами. ТЭДы электроэнергию преобразуют в механическую энергию движения локомотива. При наличии индивидуального привода каждый ТЭД связан с одной колесной парой, при групповом — один ТЭД приводит несколько колесных пар. При использовании гидропередачи дизель приводит гидроагрегат, при механической — коробку перемены передач.

К основным элементам конструкции тепловоза относятся кузов и рама, дизель — один или несколько, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), элементы передачи, ходовая (экипажная) часть — тележки и тормозное оборудование. К вспомогательным узлам — системы охлаждения и воздухоснабжения дизеля, песочная система, система пожаротушения, электрооборудование и т. д. При наличии газодизельного или газового двигателя на тепловозе имеется либо газогенераторная секция, либо оборудование для хранения сжиженного или сжатого природного газа с системой газоснабжения двигателя (газодизеля или конвертированного дизеля).

Общий принцип работы и конструкция

Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока

на схеме помечены:

1 — дизель 2 — холодильная камера 3 — высоковольтная камера 4 — выпрямительная установка
5 — тяговый электродвигатель 6 — тяговый генератор 7 — стартер-генератор 8 — глушитель
9 — бак для воды 10 — передняя кабина машиниста 11 — задняя кабина машиниста 12 — аккумуляторная батарея
13 — топливный бак 14 — воздушный резервуар 15 — тележка 16 — топливный насос
17 — бункер песочницы 18 — колёсная пара 19 — метельник 20 — буфера

Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности.

Модель десятицилиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3
Дизель-генератор тепловоза ЧМЭ3

При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи — обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива, то есть при любой скорости движения поезда любого веса.

Виды передач

Основная сложность при создании тепловоза заключалась в его неработоспособности при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля и тяговой характеристики локомотива. И история создания тепловоза — как пригодного к эксплуатации локомотива — по сути является историей создания передачи, делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем». Дизель развивает максимальный крутящий момент при относительно высоких оборотах, максимальную мощность — на еще более высоких оборотах. Локомотиву максимальная тяга необходима при трогании с места, то есть от нулевой скорости. В дальнейшем, по мере разгона поезда, тяга может существенно уменьшаться. Локомотив должен иметь гиперболическую тяговую характеристику. Паровоз и электровоз постоянного тока, появившиеся раньше, оказались долговечными типами локомотива именно потому, что изначально обладают такой характеристикой. Для обеспечения же согласования характеристик дизеля как двигателя и локомотива как тяговой машины требуется передача. В современных тепловозах используются электрическая, гидравлическая/гидромеханическая и механическая передачи. До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и Адольфа Клозе), построение теплопаровозов, для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе — бессмысленными, так как вместо адаптации системы локомотива для работы со вполне удачным двигателем превращали этот двигатель в нечто странное.

Механическая передача

Механическая передача включает фрикционную муфту, коробку передач с реверс-редуктором; а также карданные валы с осевыми редукторами или отбойный вал с дышловой передачей. М. П. обладает относительно высоким КПД и небольшим весом при передаче небольшой мощности, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности и на (мотовозах), дрезинах и автомотрисах. Единственным в мире магистральным тепловозом с мощностью дизеля 1200 л. с., имевшим такую передачу, был ломоносовский Эмх3, первоначально Юм005. Эксплуатация его на Ашхабадской дороге показала техническую несостоятельность механической передачи в магистральном тепловозе такой мощности — несмотря на специально принимаемые меры, элементы передачи, особенно конические шестерни, при переключении передач из-за рывков выходили из строя. А на дорогах со сложным профилем дело доходило до разрыва поезда. Не изменилось положение и после снижения мощности дизеля до 1050 л. с. Поэтому Эмх оказался первым и последним магистральным тепловозом такого типа.

Электрическая передача

Экспортный советский тепловоз с передачей переменно-постоянного тока ТЭ109

В электрической передаче вал дизеля вращает тяговый генератор, питающий тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращение вала ТЭД передаётся колёсной паре — при индивидуальном приводе — через осевой редуктор. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на валу ТЭД и оси колёсной пары. Электропередача постоянного тока обладает гиперболической тяговой характеристикой, при которой увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива, легко управляется и регулируется. Электропередача позволяет управлять несколькими тепловозами по системе многих единиц из одной кабины. Недостатками её являются большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. Электропередача обеспечивает электродинамическое (реостатное) торможение, при котором ТЭД работают как генераторы, нагруженные тормозными реостатами; за счёт сопротивления вращению валов ТЭД осуществляется торможение. При электродинамическом торможении меньше износ тормозных колодок.

Первоначально в тепловозах ввиду простоты устройства и исключительно удачных характеристик использовалась электропередача постоянного тока. Так, первые в мире тепловозы Ээл2 и Щэл1 вообще оказались концептуально пригодны для поездной работы именно благодаря электропередаче постоянного тока с регулированием по схеме Варда Леонардо. Однако из-за большого веса агрегатов и наличия механически изнашиваемых электрически нагруженных элементов конструкции — коллекторов, требующих тщательного ухода и ограничивающих рабочий ток якорей — в дальнейшем (в СССР с конца 1960-х годов) с ростом передаваемой мощности стали постепенно внедряться агрегаты переменного тока. Их внедрению содействовало появление компактных, недорогих и весьма надежных кремниевых выпрямителей. Первоначально были внедрены тяговые генераторы переменного тока с выпрямителями с ТЭД постоянного (пульсирующего) тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.

Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А[1]. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой питающего их напряжения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где использовались тяговый генератор и ТЭДы переменного тока. Электрической передачей переменного тока оснащён отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить мощность передачи, снизить массу, существенно повысить надёжность в эксплуатации и упростить обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива при сохранении его тяговых свойств. За счет облегчения двигателей, конструктивно интегрированных в тележки, повышается плавность хода тепловоза и уменьшается его воздействие на путь. Даже в случае использования промежуточных блоков — выпрямителя и инвертора — применение синхронного генератора с асинхронными ТЭД оказывается оправданным экономически и технически. Передачи постоянного тока, отличающиеся сравнительной простотой конструкции, продолжают использоваться на тепловозах до 2000 л. с.

Гидравлическая передача

Немецкий маневровый тепловоз с гидравлической передачей

Гидравлическая передача включает собственно гидропередачу и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидропередаче крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидропередача представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное — реакторное колесо, именяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Для повышения КПД гидропередачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи. Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача — прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. В СССР и в России гидропередача применяется главным образом на маневровых тепловозах (ТГМ), а также на магистральных тепловозах малых серий (ТГ102 — самая многочисленная нормальной колеи; ТГ16, ТГ22 — узкоколейные для Сахалинской ж. д.).

Подавляющее большинство тепловозов с гидропередачей построено в Германии. На сегодняшний день самым мощным тепловозом с гидро­пере­дачей является немецкий Voith Maxima 40CC (англ.) мощностью 3600 кВт (5000 л. с.).

Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей (Шелест), однако они стали неуспешными.

Файл:CME3 pult.jpg
Пульт машиниста маневрового тепловоза ЧМЭ3-2426
Пульт машиниста немецкого тепловоза DB-Baureihe 217

Механическая/экипажная часть

Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть имеющими две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и бегунковыми. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой.

При индивидуальном приводе тяговые электродвигатели устанавливаются на тележки колёсных пар и закрепляются там двумя возможными способами: опорно-рамным подвешиванием, когда двигатель закрепляется только на раме тележки, и опорно-осевым, когда часть веса двигателя приходится и на ось колёсной пары. Примером первого способа подвешивания могут служить отечественные пассажирские тепловозы ТЭП60 и ТЭП70, а второго — грузовые ТЭ3, М62, 2ТЭ116.

Часть кузова, где размещаются дизельные двигатели, называется машинным отделением, отделение с электрооборудованием — высоковольтной камерой; также тепловоз (секция тепловоза) может иметь одну или две кабины машиниста.

Кузов может быть несущим или иметь отдельную раму. Вариант с рамой проще в построении и эксплуатации, тогда как несущий кузов отличается меньшей массой и более высокой прочностью.

Рамы тележек опираются на оси колёсных пар через буксы. Букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть как челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, так и бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Примерами первого типа букс служат отечественные тепловозы ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго — ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Преимуществом бесчелюстных букс является отсутствие трения скольжения в направляющих рамы тележки, что облегчает свободное перемещение букс относительно тележки, уменьшает виляние колёсной пары, повышает долговечность буксового узла и снижает периодичность его обслуживания.

Особое внимание уделяется пожаробезопасности тепловоза и эргономике рабочего места машиниста (снижение вибраций, шумоизоляция кабины, система кондиционирования и т. п.)

Охлаждение дизеля

Охлаждение дизеля чаще всего осуществляется при помощи воды, в свою очередь охлаждаемой в радиаторах, обдуваемых вентиляторами. Радиаторы, вентиляторы и воздушные каналы располагаются в холодильной камере тепловоза (в холодильнике). Масло первоначально охлаждалось аналогичным образом, однако воздушное охлаждение масла значительно менее эффективно и затратно с точки зрения применения меди. Поэтому в дальнейшем на тепловозах стали использовать более компактный водомасляный теплообменник, в котором масло охлаждается с помощью воды, также охлаждаемой в воздушном холодильнике. Наддувочный воздух, поступающий в дизель, также нуждается в охлаждении, поэтому часто используется двухконтурная система охлаждения дизеля — в первом контуре вода охлаждает детали дизеля, а во втором — наддувочный воздух и горячее масло. Более глубокое охлаждение второго контура позволяет повысить надёжность и экономичность тепловозного дизеля.

СМЕ (СМЕТ)

Тепловозы в СССР выпускались в составе одной, двух, реже — трёх или четырёх секций. Мощность одной секции тепловоза может составлять до 6600 л. с. (американский EMD DDA40X), но у большинства серийных тепловозов, как правило, не превышает 4000 л. с. (ТЭП70 и 2ТЭ121).

Для увеличения силы тяги при ведении тяжелых составов используются несколько локомотивов или локомотивных секций, объединённых по системе многих единиц (СМЕТ). При такой системе все секции управляются машинистом с одного поста. Как правило, возможна совместная работа только секций одной серии, однако в некоторых странах существуют стандарты такого соединения, поддерживаемые многими сериями тепловозов. В частности, такой стандарт существует в странах Северной Америки (см. MU (англ.)). В США используется и беспроводной интерфейс связи между двумя тепловозами, ведущими один поезд. Это делается в случае, когда второй тепловоз стоит в середине состава, что облегчает преодоление поездом сложных участков дороги с перевалистым профилем. В России в 1999—2002 годах также проходила испытание система Радио-СМЕТ, но широкого внедрения она не получила.

Классификация

Магистральный грузовой тепловоз с гидравлической передачей ТГ102

По роду службы тепловозы классифицируются на поездные, маневровые и промышленные. В свою очередь среди поездных, или магистральных, выделяют грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Назначение тепловоза определяется его техническими характеристиками — так, для грузовых тепловозов важна в первую очередь значительная сила тяги, тогда как у пассажирских важна высокая скорость. Маневровые и промышленные локомотивы обычно используются для передвижения вагонов в пределах станции или на подъездных путях предприятий с малыми радиусами кривых. Именно поэтому большинство таких локомотивов — тепловозы, так как для работы на любых, в том числе неэлектрифицированных вспомогательных путях, важна автономность энергетической установки[2].

Промышленный тепловоз с гидропередачей ТГМ4Б
Маневровый тепловоз ЧМЭ3 с вибропантографом

По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:

  • с электропередачей
  • с гидравлической передачей
  • с механической передачей

Первые советские тепловозы обозначались буквой Ю, невостребованной для существовавших тогда паровозов, потом - буквой серии паровоза схожей мощности с цифрой, указывавшей на порядковый номер разработки; верхний индекс указывал в обоих случаях на тип передачи. Например, ЩЭЛ1, ЮЭЛ1, ЭМХ3, ОЭЛ и т. п.

В наименованиях большинства серийных тепловозов, производившихся в СССР, буквы обозначают следующее:

  • Т — тепловоз
  • Э — электрическая передача
  • Г — гидравлическая передача
  • П — пассажирский
  • М — маневровый

Стоящая впереди цифра обозначает количество секций (например, 2ТЭ116 — тепловоз из двух секций. 4ТЭ10С — четырехсекционный тепловоз). Отсутствие впереди цифры указывает на тепловоз из одной секции. В наименованиях большинства магистральных тепловозов по номеру серии можно определить и завод-изготовитель:

Данная система обозначения сохранилась в России, однако в других странах, входивших в СССР, она изменена. Связано это с переводом обозначений на национальные языки.

В других странах обозначения серий тепловозов устанавливаются либо железными дорогами (как в Англии и Франции), либо фирмами-изготовителями (например, в США).

Не следует путать тепловоз с другими видами локомотивов или МВПС.

  • Дизель-поезд (равно как и скоростные дизель-поезда Flying Hamburger, поезда ICE TD системы Intercity-Express и первые образцы TGV) — это самостоятельная разновидность моторвагонного подвижного состава.
  • Электротепловоз — тип локомотива, который может работать как в режиме тепловоза, так и в режиме электровоза (не путать! Дизель-электровоз — тепловоз с электропередачей).
  • Газотурбовоз — локомотив с газотурбинным двигателем.
  • Локомобиль — автомобиль, который способен становиться на рельсы и осуществлять на них маневровые работы с железнодорожными вагонами, а также выполнять вспомогательные работы, например очистку путей от снега или погрузочно-разгрузочные работы при помощи крана.

История тепловозостроения

Мировое тепловозостроение

Первый "локомотив", использовавший газовый двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания. Первая известная демонстрация произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале. Фактически это был аттракцион, некоторые последующие модификации этого локомотива использовались в качестве трамвая. На конечных остановках были оборудованы посты заправки топливных баллонов светильным газом.

Первый экспериментальный тепловоз для работы на магистральных линиях был разработан под руководством Рудольфа Дизеля в 1909 году, построен к сентябрю 1912 года, однако из-за возникших при испытаниях проблем, а также начавшейся Первой мировой войны его доработка так и не была закончена.

В июле 1913 года американская компания General Electric выпустила мотовоз, работавший на бензине, однако свернула производство подобного вида локомотивов через несколько лет, перейдя на производство дизельного тепловоза с целью удешевить локомотивное топливо[3]. Специально для тепловозов General Electric разработала и построила свой дизель. Первые, коммерчески неуспешные образцы, оставшиеся опытными, выпускались General Electric в 19171918 гг[4].

Развитие дизельной тяги в Нью-Йорке получило толчок благодаря закону (Kaufman Act), принятому в 1923 году, который предполагал полное запрещение эксплуатации паровозов в пределах Нью-Йорка в течение последующих нескольких лет. Электрическая же тяга была экономически невыгодна на маршрутах с малым пассажиро- и грузопотоком.

В декабре 1923 года компаниями General Electric и Ingersoll Rand (en) был построен демонстрационный тепловоз[3], 14 августа 1924 года совершивший показательную поездку с 93 пустыми вагонами[5].

В 1925 году свой первый тепловоз выпускает компания ALCO (en). Тепловоз с электропередачей получил обозначение AGEIR, являющееся аббревиатурой трёх компаний-партнёров: электрооборудование для тепловоза производит General Electric, дизель — компания Ingersoll Rand.

Первые тепловозы предназначались для маневровых, а позже и для пассажирских работ. Первый тепловоз, предназначенный специально для вождения пассажирских поездов, появился в 1928 году в результате сотрудничества нескольких американо-канадских локомотивостроительных компаний[4].

После Второй мировой войны, когда экономически более эффективная дизельная тяга начинает активно вытеснять паровозную, лидером тепловозостроения в Северной Америке становится компания General Motors. General Motors и General Electric остаются флагманами североамериканского тепловозостроения и в новом, XXI веке[6].

Тепловоз M61

В 1929—1930 гг. немецкие тепловозы с электро- и гидропередачей поступили на железные дороги Японии, став первыми тепловозами в этой стране. Больше немецкие тепловозы никто нигде, в том числе в Германии, не видел.

В 1934 году было построен первый тепловоз с электропередачей в Китае компанией Dalian Works. В начале 1950-х Китай импортировал тепловозы ТЭ1 из Советского Союза и тепловозы M44 из Венгрии (получившие обозначение ND1 и проработавшие до 1984 года). На базе венгерских M44 было налажено собственное производство маневровых тепловозов JS. А на базе советских ТЭ3 было организовано производство тепловозов, получивших обозначение DF. Также на рубеже 1960-х — 1970-x годов начали строиться тепловозы с гидропередачей. В дальнейшем Китай не только строил свои тепловозы, но и импортировал их из Германии (NY5, NY6, NY7), Румынии (ND2 (англ.)), Франции (ND4 компании Alstom) и США (422 локомотива ND5 (англ.) — C36-7 (англ.) производства General Electric; в 2003 году 58 аналогичных тепловозов, ранее эксплуатировавшихся в США, были проданы в Эстонию)[7].

Первый в Великобритании магистральный тепловоз British Rail Class D16/1 (en) был построен в 1947 году.

Первыми широко используемыми тепловозами в Индии стали маневровые WDS 1 производства General Electric, импортированные в 1944—1945 гг[8]. Первыми магистральными тепловозами с электропередачей на железных дорогах Индии были WDM 1 производства ALCO, импортированные в 19571958 гг. из США[9]. С 1967 года маневровые и магистральные тепловозы производит индийская компания Diesel Locomotive Works (англ.)[10].

Первые тепловозы на железной дороге Индонезии появились в 1953 году, когда туда начали поставлять построенные в США локомотивы серии CC200[11].

Тепловоз MaK 600 D производства немецкой фирмы Maschinenbau Kiel (англ.), поставлявшийся в Турцию и на Кубу

В середине 1950-х годов производство тепловозов было организовано шведской компанией NOHAB (en). Основным импортным заказчиком стали Датские железные дороги. Двадцать тепловозов серии M61 (hu) были поставлены в Венгрию, впоследствии став причиной создания советского тепловоза М62.

Первыми тепловозами в Турции стали маневровые DH33100 производства немецкой фирмы Maschinenbau Kiel, импортированные в 1953 году[12]. В самой Турции производством тепловозов занимается компания Tülomsaş (англ.).

В 1956 году тепловозы стали выпускаться венгерской компанией MAVAG, уже имевшей опыт работы с дизельными двигателями в процессе постройки дизель-поездов[13]. Первыми тепловозами стали дизель-электрический М44 и дизель-гидравлический M31 (hu). Оба они были маневровыми. Первым магистральным тепловозом компании MAVAG стал M40 (hu).

В Греции тепловозы появились в 1961 году, когда туда из США поступили 10 тепловозов RS-8 производства ALCO. В дальнейшем Греция закупала как маневровые, так и магистральные тепловозы в США, Германии, Франции и Румынии[14].

Российские предшественники советских тепловозов

Прародителями тепловозов Ломоносова и Гаккеля в России были:

  • Так называемые нефтевозы — паровозы, в которых наряду с паровой машиной имелся калоризаторный двигатель, работавший на нефти.
  • Проект тепловоза инженеров Ташкентской железной дороги, в котором проблема запуска дизеля решалась возможностью расцепления колёс с осью при помощи пневматической муфты Корейво. Муфта была практически испытана на паровозе.
  • Проект, предусматривавший дополнение паровоза дизель-компрессором, нагнетавшим воздух в паровозные цилиндры. Основной проблемой стало адиабатное охлаждение воздуха при расширении, вызывавшее обмерзание цилиндров во время работы.
  • Проект первого в мире тепловоза с электропередачей и индивидуальными тяговыми электродвигателями, разработанный инженером Н. Г. Кузнецовым и полковником А. И. Одинцовым. 8 декабря 1905 года авторы сделали сообщение на заседании Русского технического общества, вызвавшее одобрительные отзывы. Однако проект реализован не был.
Электровоз предлагаемого нами типа мощностью 360 л. с. с составом поезда в шесть гружёных вагонов может пройти из Петербурга в Москву и обратно, ни разу не останавливаясь для взятия топлива и израсходовав на весь прогон только… 1,44 т нефти. Такого же запаса топлива для обыкновенного паровоза одинаковой мощности хватило бы всего на 2½ часа хода, или на 150 вёрст. Обыкновенный паровоз должен сделать за это время по крайней мере 15 остановок для взятия воды. … В настоящее время не представляется затруднительной постройка электровоза в 1000 сил весом не более 120—130 т.

— Н. Г. Кузнецов, цитаты из доклада о проекте тепловоза с электрической передачей

  • Проект тепловоза непосредственного действия (то есть без передачи, когда валом двигателя является ось колёсной пары) на основе опытного двигателя известного учёного в области дизелестроения профессора В. И. Гриневецкого. На малых оборотах двигатель работал при помощи сжатого воздуха, резервуары которого предлагалось установить на тепловоз. В дальнейшем им же была предложена идея использования гидромуфты в качестве передачи.
  • Проект тепловоза с механической передачей инженера Е. Е. Лонткевича, предложенный им в 1915 году. Предлагалось использовать механическую коробку передач с тремя передаточными числами. Для тихого хода первоначально предлагалось использовать дополнительную электрическую передачу, а в дальнейшем была выдвинута идея использования скользящего сцепления наподобие известной муфты инженера Корейво, применявшейся на колёсных пароходах. Проект не был реализован из-за технических сложностей с созданием зубчатых колёс и муфт передачи.
  • Проект тепловоза с механическим генератором газа, разработанный студентом Московского высшего технического училища А. Н. Шелестом под руководством профессора В. И. Гриневецкого. В цилиндрах паровозного типа предлагалось применять не воздух, а продукты сгорания дизеля с впрыскиванием в них воды. Тепловоз должен был иметь, таким образом, дизель, работающий как механический генератор газа, нагруженный на машину, работающую как поршневй паровозный двигатель.

Тепловозы в СССР

Первыми тепловозами в СССР были тепловозы Щэл1 системы инженера Гаккеля и системы инженера Ломоносова Ээл2, оба имели электрическую передачу, были построены в 1924 году и совершили свои первые поездки по заводским путям: Щэл1 5 августа, а Ээл2 6 ноября 1924 года, для последнего на заводской територии был специально проложен путь с колеей 1524мм. Так как выход на пути Ээл2 состоялся в Германии, сам его факт явился мировой технической сенсацией и послужил толчком к появлению тепловозостроения как отрасли промышленности во всем мире и стал фактическим началом перехода на тепловозную тягу железных дорог.

Много впечатлений осталось в памяти от первых рейсов на тепловозе. Помню, иду на одной из узловых станций к дежурному докладываться, чтобы зря не держал поезд, а дежурный как раз с диспетчером разговаривает. Пришёл состав, — докладывает дежурный, а паровоза ни в голове, ни в хвосте… Пришлось объяснять, что локомотив в голове, что он в полной исправности и что можно давать отправление.

— Инженер тяги В. Овсянников, воспоминание о первом рейсе тепловоза Щэл1

Первые серийные тепловозы выпускались с 1931 года Коломенским заводом (продолжение серии Ээл, первый в мире двухсекционный тепловоз — серии ВМ20, маневровые — серии О), однако в 1941 году в связи с началом Великой Отечественной войны выпуск тепловозов был прекращён. В 19451946 годах на дороги СССР поступают тепловозы серий Да и Дб, изготовленные в США. На конец 1946 года тепловозный парк СССР составлял 132 единицы. С марта 1947 года возобновился выпуск отечественных тепловозов. К концу 1955 года 25 тепловозными депо обслуживалось уже 6457 км пути, а в 1979 году протяжённость тепловозного полигона достигла ста тысяч километров. В дальнейшем наиболее напряжённые направления были электрифицированы и тепловозный полигон стал несколько сокращаться.

В СССР серийно выпускались тепловозы ТЭ1 (1000 л. с. (прим.: здесь и далее секционная мощность), 300 секций), ТЭ2 (1000 л. с., 1056 секций), ТЭ3 (2000 л. с., 13594 секций), ТЭМ2 (1200 л. с., 3160 секций), ТЭП10 (3000 л. с., 335 секций), 2ТЭ10, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М, 2ТЭ10У (3000 л. с., с учётом всех модификаций 16921 секция — выпуск продолжается), ТЭП60 и 2ТЭП60 (3000 л. с., 1473 секции), М62, 2М62У, 3М62У (2000 л. с., 2363 секции), ТЭП70 (4000 л. с., 555 секций — выпуск продолжается), 2ТЭ116 (3000 л. с., 3400 секций — выпуск продолжается). Кроме того, в странах СЭВ приобретались маневровые тепловозы: в Венгрии ВМЭ1 (600 л. с., 310 секций); в Чехословакии ЧМЭ2 (750 л. с., 522 секции), ЧМЭ3 (1350 л. с., 7356 секций).

Помимо указанных серий выпускались в небольшом количестве опытные и экспериментальные тепловозы, тепловозы узкой колеи, а также в больших количествах тепловозы небольшой мощности, предназначенные для промышленного транспорта.

Тепловоз-рекордсмен ТЭП80-0002

Тепловозы в России

С начала 1990-х годов кризис экономики привёл к резкому снижению закупок новых тепловозов. В 1996 году тепловозный парк пополнился лишь двумя магистральными локомотивами, а закупки маневровых тепловозов прекратились вплоть до 2000 года. После 2000 года ОАО «РЖД» стало закупать новые тепловозы десятками в год[15].

По состоянию на ноябрь 2012 года: На Коломенском заводе продолжается выпуск модернизированных пассажирских тепловозов ТЭП70БС. Тепловоз 2ТЭ70, спроектированный на базе тепловоза ТЭП70, прошёл испытания и выпущен партией в 12 локомотивов. Брянский машиностроительный завод строит маневровые тепловозы ТЭМ18 и идёт мелкосерийный выпуск магистрального 2ТЭ25А «Витязь».

В 1998 году Людиновский тепловозостроительный завод совместно с General Motors Electro-Motive Division выпустил два опытных экземпляра грузового тепловоза ТЭРА1 с дизелем компании General Electric.

Мировой рекорд скорости для автономной тяги установлен отечественным опытным тепловозом ТЭП80 во время пробных поездок в 1993 году и составляет 271 км/ч[16]. По состоянию на 2012 год тепловоз-рекордсмен ТЭП80-0002 находится в железнодорожном музее на бывшем Варшавском вокзале Санкт-Петербурга. Памятная запись об установлении рекорда сделана на кузове локомотива.

Рекорд скорости тепловоза, занесённый в «Книгу рекордов Гиннесса», равен 238 км/ч. Такую скорость в 1987 году развил британский тепловоз Class 43[17].

Украинский тепловоз ТЭП150

Другие страны

Тепловозы продолжают проектироваться и производиться многими компаниями и эксплуатируются по всему миру. В частности, тепловозная тяга преобладает в железнодорожных перевозках США, Австралии, африканских стран. Используются тепловозы и в множестве стран Азии, Европы и др.

Из стран бывшего СССР производство тепловозов продолжает развиваться на Украине (Луганский тепловозостроительный завод проектирует и выпускает новые модели пассажирских и грузовых тепловозов, в том числе идущие на экспорт) и в Казахстане (совместное российско-казахстанское предприятие с участием ЗАО «Трансмашхолдинг» организовало сборку маневровых тепловозов; комплектующие российского производства, но планируется организовать частичное производство и в самом Казахстане).

Также в 2007 году компания General Electric объявила о выигранном контракте на поставку в Казахстан 310 тепловозов серии Evolution. Причём если первые 10 локомотивов будут полностью изготовлены в США, то для остальных будут произведены только отдельные компоненты, а их сборку намечено осуществить в 2008—2012 годах в казахстанском Павлодаре[18].

8 июля 2009 года в Астане открыт завод по сборке тепловозов GE серии EvolutionТепловоз ТЭ33А (проектная мощность предприятия 100 локомотивов в год, штат сотрудников около 600 человек) из компонентов и сборочных комплектов, произведённых в Гроув Сити и Эри (США, штат Пенсильвания)[19]. В 2006 году казахские железные дороги («Казахстан Темир Жолы», КТЖ) заказали 310 локомотивов GE Evolution Series, и первые десять уже эксплуатируются в Казахстане, заменив собой тепловозы 2ТЭ10М в соотношении 1:2.

С 2005 года GE Transportation реализует проект по модернизации казахстанских тепловозов серии 2ТЭ10 (установка 16-цилиндрового двигателя с электронным впрыском топлива и новой системой охлаждения). Срок службы тепловоза продлевается на 15 лет. Модернизация выполняется в Казахстане локомотиворемонтными депо в Актобе, Алматы, Таразе, Уральске и тепловозоремонтным заводом в Шу.[20]

Локомотив Evolution Series, который будет собираться на заводе в Астане, оснащён 12-цилиндровым дизельным двигателем мощностью 4400 л.с., потребляющим на 5 % меньше топлива по сравнению с предшественником, при этом вредные выбросы в атмосферы снижены примерно на 40 %.

Распространение и роль тепловозной тяги

Тепловозы на железных дорогах Австралии

По данным Всемирного банка (по состоянию на 2007 год), эксплуатируемый локомотивный парк железных дорог всего мира насчитывает примерно 86 тыс. тепловозов и 27 тыс. электровозов.

В России тепловозы распространены по всей сети железных дорог и выполняют около 98 % маневровой работы и около 40 % пассажирских и грузовых перевозок. Общее число тепловозов в парке РЖД больше числа электровозов, но за счёт того, что с наиболее грузонапряжённых линий тепловозы вытеснены электровозами, доля тепловозов в грузоперевозках меньше. В последнее время тепловозы промышленного транспорта иногда заменяются локомобилями, например, Mercedes-Benz Unimog, которые применяются для маневровых работ как в Германии (ежегодно выпускается около 100 новых локомобилей Unimog), так и в России. На промышленных предприятиях в качестве средства перемещения вагонов появились также Тракмобили.

Компании — производители тепловозов

Тепловоз узкой колеи ТУ2-008

СССР, Россия, Украина, Казахстан

Европа

Чехословацкий маневровый тепловоз ЧМЭ3, используемый в странах бывшего СССР, в том числе в России
  • Ganz-MÁVAG (Венгрия). В России работают маневровые тепловозы ВМЭ1, построенные этой компанией.
  • ČKD (Чехия). В России эксплуатируются маневровые тепловозы серий ЧМЭ.
  • English Electric (англ.) (Великобритания). В 1960-х годах вошла в состав General Electric.
  • Brush Traction (Великобритания) — компания была основана ещё в XIX веке, производила паровозы, а затем, когда Британские железные дороги стали переходить на тепловозную тягу, стала строить и различные типы тепловозов. Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД был построен компанией Brush Traction.
Тепловоз Class 57, построенный компанией Brush Traction.
  • Clayton Equipment Company Ltd (англ.) (Великобритания) выпускает промышленные тепловозы с гидропередачей (в том числе для России).
  • Hunslet Engine Company (англ.) (Великобритания) — компания была основана в середине XIX века и стала известна в качестве производителя узкоколейных промышленных локомотивов — сначала это были паровозы, а затем, с 1930-х годов, и тепловозы.
  • Alstom (Франция) — один из крупнейших европейских концернов, выпускающий также и тепловозы. В этой области компания сотрудничает с североамериканской EMD[21]. В последних проектах специалисты компании уделяют особое внимание экологической безопасности своих тепловозов, стараясь снизить выбросы в атмосферу и уменьшить их шумность[22]. Тепловозы с электропередачей, спроектированные и построенные Alstom, экспортируются во множество стран мира.
  • Siemens AG. Департамент Siemens Transportation Systems (ныне это Siemens Mobility) производит дизель-электровозы серии Eurorunner.
  • ABB Daimler Benz Transportation (Adtranz) (Германия — Швеция) — один из крупнейших мировых производителей железнодорожной техники. В 1990-х годах совместно с General Electric разработан и построен современный тепловоз под названием Blue Tiger[23]. В 2001 году компания вошла в состав концерна Bombardier.
  • NOHAB — шведский производитель тепловозов, обанкротившийся в 1979 году.
  • Electroputere (англ.) — румынский производитель локомотивов, в том числе тепловозов. По состоянию на 2007 год компания построила свыше 2400 маневровых и магистральных тепловозов с электропередачей, эксплуатирующихся во многих странах, таких как Румыния, Польша, Китай, Болгария[24].
  • Tülomsaş (англ.) (Турция) — с 1968 года производит тепловозы как собственных проектов, так и по лицензии других европейских и японских концернов, например Toshiba[25].

Северная Америка

Тепловоз Dash 9-44CW производства GE
  • Baldwin Locomotive Works (США) — успешный производитель паровозов, строивший также и тепловозы, однако проигравший конкурентам и выбывший с рынка в 1956 году.
  • General Electric (GE) (США) — всемирно известная компания, занимающаяся, в том числе, и разработкой и строительством тепловозов. Новый тепловозостроительный завод GE был открыт в 2008 году в Астане (Казахстан)[26].
  • American Locomotive Company (ALCO) (США) строила тепловозы c 1925 до 1969 года, но проиграла конкуренцию в этой области General Electric. В СССР эксплуатировались тепловозы ДА, построенные ALCO, и ДБ, выпускавшиеся компанией Baldwin. ALCO оказалась единственной крупной паровозостроительной компанией Америки, сумевшей составить серьёзную конкуренцию в области тепловозостроения[27].
  • Electro-Motive Diesel (в прошлом General Motors Electro-Motive Division, EMD) (США) — один из лидеров североамериканского и мирового тепловозостроения, построивший свои первые тепловозы в 1935 году[3].
  • MotivePower Industries (США) — ранее компания называлась Morrison Knudsen Rail и занималась различными инженерными и машиностроительными задачами, включая ремонт и переоборудование тепловозов. В 1990-х годах компания выпустила свой первый тепловоз[28]. C 1999 года входит в состав корпорации Wabtec. Выпускает пассажирские тепловозы серии MPXpress.
  • Brookville Locomotive Company (англ.) (США) выпускает промышленные тепловозы.
  • Bombardier (Канада).

Азия и Австралия

  • Hyundai Rotem (англ.) (Южная Корея) — подразделение Hyundai Motors Group, занимающееся производством дизель- и электропоездов, локомотивов, в том числе тепловозов для железных дорог Южной Кореи (Korail).
  • Diesel Locomotive Works (англ.) (Индия) — является производственной базой индийских железных дорог, обеспечивающей их тепловозами с электропередачей. Основанная в 1961 году, компания начала производство тепловозов по лицензиям ALCO и EMD. По состоянию на 2008 год предприятие производит грузовой тепловоз EMD GT46MAC и пассажирский EMD GT46PAC для дорог Индии. Также продукция экспортировалась в различные страны Азии, такие как Бангладеш, Вьетнам и другие.
  • Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Works (Китай).
  • United Group Rail (англ.) (Австралия) — компания основана в 1899 году и ранее называлась A. Goninan & Co. и United Goninan (до 2005 года). В 2005 году в её состав вошло австралийское подразделение фирмы Alstom. Компания сотрудничает с General Electric.
  • Toshiba (Япония) — производит тепловозы с электропередачей, как для японских железных дорог, так и на экспорт (в Новую Зеландию, Малайзию и т. д.)[29].

Тепловозоремонтные заводы

Тепловоз серии 2ТЭ10М
Территория Уссурийского ЛРЗ

СССР, Россия, Украина, Латвия, Литва, Узбекистан, Казахстан

Смелянский электромеханический завод тепловозы не ремонтировал, однако для нужд всех железных дорог СССР осуществлял ремонт линейных электромашин, работал по кооперации с тепловозоремонтными заводами.

Литература

  • Дробинский В. А., Егунов П. М. Что такое тепловоз // Как устроен и работает тепловоз. — 3-е изд., переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1980. — С. 7—30.
  • Якобсон П. В. Первые проекты тепловозов // История тепловоза в СССР. — М.: Всесоюзное издательско-полиграфическое объединение Министерства путей сообщения, 1960. — С. 11—23.
  • Шелест В. П., Шелест П. А. Введение // Тепловозы (итоги и перспективы). — М.: Знание, 1971. — С. 3—11.
  • Гаккель Е. Я. Введение, Прогрессивные виды электрической передачи // Электрические машины и электрооборудование тепловозов. — 3-е изд. — М.: Транспорт, 1981. — С. 3—5, 247—249.
  • Сотников Е. А. Двигатель внутреннего сгорания приходит на железную дорогу // Железные дороги мира из XIX в XXI век. — М.: Транспорт, 1993. — С. 32—40. — ISBN 5-277-01050-5
  • Журнал «Локомотив», № 1—10 2007 год

Примечания

  1. Прогрессивные виды электрической передачи
  2. Журнал «Локомотив», № 8 2007, стр. 32
  3. 1 2 3 The Evolution of the Diesel Locomotive in the United States  (англ.)
  4. 1 2 Railroad History  (англ.)
  5. AGEIR Boxcab Locomotive Page 3a  (англ.)
  6. Diesel-electric locomotive engines & how they work  (англ.)
  7. Chinese diesel locomotives  (англ.)
  8. IR History  (англ.)
  9. Indian locomotives  (англ.)
  10. Locomotives — General Information  (англ.)
  11. FRIENDS OF CC-200  (англ.)
  12. TCDD modern engines  (англ.)
  13. Hungarian Diesel Story  (англ.)
  14. Brief Motive Power History  (англ.)
  15. Журнал «Локомотив», № 6 2007
  16. Видеозапись испытаний
  17. «Быстрее ветра», газета «Гудок»
  18. Журнал «Локомотив», № 7 2007
  19. GE Transportation отмечает торжественное открытие нового локомотивосборочного завода в Казахстане
  20. От модернизации — к строительству новых локомотивов
  21. Major locomotive orders imminent in Europe. (Diesel Traction).  (англ.)
  22. PRIMA Diesel locomotives  (англ.)
  23. Тепловозы XXI века
  24. ELECTROPUTERE RAILWAYS and URBAN VEHICLES  (англ.)
  25. Tülomsaş locomotives  (англ.)
  26. GE в России и СНГ
  27. The triumph of the «tin horse»  (англ.)
  28. Motive Power Review: Diesel Production Statistics  (англ.)
  29. Toshiba locomotives  (англ.)

См. также

Тепловозы серии ТЭ. Гашение первого дня. Украина , 2007
Тепловозы серии ТЭ. Гашение первого дня. Украина , 2008

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Тепловоз" в других словарях:

  • тепловоз — тепловоз …   Орфографический словарь-справочник

  • Тепловоз АА — АА Основные данные Год постройки 1933 …   Википедия

  • Тепловоз Да — Да Тепловоз в железнодорожном музее на Варшавском вокзале Основные данные …   Википедия

  • Тепловоз ВМ — ВМ Основные данные Годы постройки …   Википедия

  • Тепловоз RS-1 — RS 1 Тепловоз RS 1 в железнодорожном музее в Оук Ридж Основные данные …   Википедия

  • Тепловоз RS-3 — RS 3 Тепловоз RS 3 Основные данные Годы постройки …   Википедия

  • Тепловоз T 44 — T 44 Основные данные Годы постройки …   Википедия

  • Тепловоз —         (a. diesel locomotive; н. Diesellokomotive; ф. locomotive diesel; и. locomotora Disel, locomotora diesel) локомотив с двигателем внутр. сгорания, энергия от к рого поступает на движущие колёсные пары через электрич., гидравлич. или… …   Геологическая энциклопедия

  • Тепловоз Дб — Дб Основные данные Годы постройки 1944 1945 Страна постройки …   Википедия

  • ТЕПЛОВОЗ — локомотив с двигателем внутреннего сгорания (дизелем), энергия которого через силовую передачу (электрическую, гидравлическую или механическую) передается на колесные пары …   Большой Энциклопедический словарь

Книги

  • Тепловоз ТЭМ 7, А.В. Балашов. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1989 года (издательство "Транспорт"… Подробнее  Купить за 1500 руб
  • Тепловоз ТЭМ 7, А. В. Балашов. Эта книга является репринтом оригинала, который мы создали специально для Вас, используя запатентованные технологии производства репринтных книг и печати по требованию. Сначала мы… Подробнее  Купить за 1392 грн (только Украина)
  • Тепловоз, Jesse Russell. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. Внимание! Книга представляет собой набор материалов из Википедии и/или других online-источников.… Подробнее  Купить за 1147 руб
Другие книги по запросу «Тепловоз» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.