Электрифицированная железная дорога получает электроэнергию с крупных электростанций — тепловых и гидравлических. Трехфазный ток высокого напряжения с этих электростанций поступает на тяговые подстанции железных дорог, построенные через каждые 20-30 км железнодорожной линии. На этих подстанциях переменный ток высокого напряжения преобразуется в постоянный ток напряжением 3 тыс. в, нужный для тяги. С тяговых подстанций постоянный ток направляется в контактный провод, подвешенный горизонтально над рельсовым путем. На крыше электровоза прикреплены токоприемники — пантографы, по которым электрический ток направляется к тяговым двигателям электровоза. Электровозы серий ВЛ-19, BЛ-22, BЛ-23 имеют по 6 колесных пар. Колесные пары расположены по три в двух тележках, на которые опирается кузов электровоза. Наиболее мощные наши электровозы серии Н-8 имеют по 8 осей. Эти электровозы получились настолько длинными, что пришлось разделить их на две секции, опирающиеся каждая на две тележки с двумя колесными парами. На каждой оси электровоза находится по тяговому двигателю постоянного тока, которые через систему зубчатых передач вращают колесные пары и приводят электровозы в движение. Электрический ток, пройдя через пантограф к тяговым двигателям и совершив в них работу, идет затем в рельсы, служащие вторым проводом. Из рельсов ток через отсасывающие линии возвращается на тяговую подстанцию.
|
| Электрический ток от электростанции подается на тяговую выпрямительную подстанцию. Отсюда он идет к двигателям электропоезда. |
Приборы управления электровоза расположены в удобных кабинах, находящихся в обоих его концах. Это дает возможность электровозу двигаться в любом нужном направлении — машинист должен лишь перейти из одной кабины в другую. Электровозы Н-8 развивают мощность 5700 л. с. и могут вести грузовой поезд весом около 6 тыс. Т на подъеме 6 тысячных со скоростью 40 км/час. Пассажирский электровоз может развить очень большую скорость. На испытаниях во Франции в 1956 г. была достигнута максимальная скорость поезда с электровозом 331 км/час.
На пригородных электрифицированных линиях пассажиры перевозятся в электросекциях. Каждая из них состоит из трех пассажирских вагонов. Под кузовом среднего вагона на его осях находятся тяговые двигатели. На концах крайних вагонов расположены кабины машиниста. Пригородный электропоезд составляется из 2 или 3 секций. Наши новейшие электросекции, построенные в Риге, могут развивать скорость до 130 км/час.
В последнее время стали применять на электрифицируемых железных дорогах не постоянный, а переменный однофазный ток повышенного напряжения. Это дает возможность строить тяговые подстанции не через 20-30, а через 60-70 км, т. е. уменьшить вдвое-втрое их число, а подстанции сделать более простыми и дешевыми. Облегчается и удешевляется и контактная сеть. Преобразование же переменного тока в постоянный производится на самом электровозе. На переменном токе электрифицируется часть Сибирской магистрали, а затем и многие другие железнодорожные линии.
|
| Магистральный электровоз Н-60. |
Наряду с электрической все большее распространение на наших железных дорогах получает тепловозная тяга. Первые тепловозы появились на советских железных дорогах 40 лет тому назад по инициативе В. И. Ленина. Тепловоз — «близкий родственник» электровоза. Электровоз получает энергию по проводам, а тепловоз вырабатывает ее на собственной электростанции, расположенной тут же. Сердце тепловоза — двигатель внутреннего сгорания, дизель. Тепловоз серии ТЭ-1 имеет 1 дизель в 1000 л.с., на двухсекционном тепловозе ТЭ-2 имеется 2 дизеля по 2000 л.с., а на новом тепловозе Коломенского завода — дизель в 3000 л.с. в каждой секции. На одном валу с дизелем находится динамомашина — генератор электрического тока. Вырабатываемый ток поступает в тяговые электродвигатели, находящиеся на осях тепловоза.
Тепловоз сложнее электровоза и стоит дороже, зато он не требует контактной сети и тяговых подстанций. Тепловоз можно использовать везде, где только уложены железнодорожные пути. Дизель — экономичный двигатель, поэтому запаса нефтетоплива на тепловозе хватает на долгий путь. Очень удобен тепловоз на маневрах.
|
| Тепловоз ТЭ-3 имеет две секции, но может работать и каждой секцией отдельно. Он предназначен для работы с грузовыми поездами; скорость его до 100 км/час; управление — автоматическое. Дизель запускается при помощи электростартера и аккумуляторных батарей. Дизель вращает электрогенератор, который дает энергию шести тяговым электродвигателям, расположенным на каждой оси. Тепловоз имеет пневматическую тормозную систему, давление воздуха в ней создается специальным компрессором. |
Тепловоз можно было бы сильно удешевить, если бы удалось создать дешевый механический привод от дизеля непосредственно на ведущие колеса, как, например, у автомобиля. Тогда стала бы не нужной очень дорогая электрическая часть тепловоза — генератор и электродвигатели. Эта задача вполне разрешима, но имеющиеся опытные устройства пока еще не показали себя достаточно падежными в работе. Другая интересная задача — заменить дизель газовой турбиной. Газовая турбина требует гораздо меньше места, чем дизель, и локомотив с газовой турбиной — газотурбовоз — можно сделать гораздо более мощным, чем тепловоз таких же размеров. Кроме того, для газовой турбины можно использовать дешевые и грубые виды нефтетоплива — мазуты. Первый советский газотурбовоз уже построен и проходит испытания.
Электровозы и тепловозы — новые локомотивы. С каждым годом они оттесняют старые локомотивы — паровозы. Первые паровозы появились 150 лет тому назад, сейчас они стали невыгодны. Из того количества тепловой энергии, которое заключено, например, в угле, паровоз превращает в механическую энергию только 5%, а остальное теряется, выпускается в воздух с паром, дымом, излучением. Паровая машина паровоза с поршнями и золотниками очень устарела. В промышленности поршневую паровую машину уже давно заменили турбины. А создать хороший локомотив с паровой турбиной не удалось — такие локомотивы получались дорогие, неудобные и малонадежные. Оказалось, что выгоднее всего вовсе отказаться от паровой тяги и заменить ее более прогрессивными видами тяги — электрической и тепловозной.