ЖД энциклопедия

РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ — вид электрического торможения, в к-ром тормозное усилие возникает вследствие работы тяговых электродвигателей в генераторном режиме; тяговые двигатели через зубчатую передачу стремятся задержать вращение колёсных пар, чем достигается эффект торможения. В режиме Р. т. обмотки возбуждения тяговых двигателей реверсируются и получают питание от независимого регулируемого источника. Поскольку для рекуперации необходимо, чтобы напряжение на выводах работающих в режиме генератора тяговых двигателей превышало напряжение в контактной сети, диапазон скоростей ЭПС, в к-ром возможно Р. т., ограничен. При высоких скоростях ЭПС вырабатываемое напряжение может не только существенно превысить напряжение - тяговой сети, но и превзойти напряжение, допустимое по условиям эксплуатации самого двигателя. На малых скоростях ЭПС тормозное усилие становится малым, поэтому Р. т. обычно используется совместно с др. видами электрич. торможения (реверсивным торможением, рекуператывно-реостатным торможением) с обязат. установкой пневматич. или др. тормозных устр-в. Для расширения диапазона скоростей, при к-рых возможно Р. т., на ЭПС пост, тока используют последоват., последовательно-параллельное и параллельное включения обмоток якорей тяговых двигателей, а на ЭПС перем. тока изменяют коэф. трансформации тягового трансформатора путём зонно-фазового регулирования (см. Импульсно-фазовое регулирование).
Тормозные х-ки ЭПС пост, тока при Р. т. имеют неск. групп кривых соответственно числу соединений тяговых двигателей, у ЭПС перем. тока тормозные х-ки занимают всю допустимую область скоростей и обладают большой «жёсткостью». Это облегчает поддержание на уклонах пост, скорости, наиболее близкой к предельно допустимой для данного профиля по условиям эксплуатации, что трудно осуществимо при использовании др. видов торможения.
Р. т. было применено впервые з 1932 на первом отечеств. электровозе пост, тока Сс-11, в дальнейшем Р. т. использовалось на всех отечеств. электровозах пост. тока. На электровозах перем. тока Р. т. применяется реже (на ВЛ60Р, ВЛ80Р, ВЛ85). Однако предусматривается выпуск электровозов перем. тока с обязат. использованием Р. т. На трамваях, нек-рых электропоездах, в т. ч. на метрополитене, также применяется Р. т.
За рубежом Р. т. осуществляется на нек-рых электровозах, выпущенных малыми партиями,—ЕД78, ЕД96 (Япония), ВВ15000 (Франция), Е120 (ФРГ), что обусловлено удорожанием ЭПС (на 5— 7%), усложнением систем электроснаб-жения и рядом др. причин.

ЭКИПАЖ локомотива (франц. equipage) — конструктивная часть тяговой ж.-д. единицы {паровоза, тепловоза, электровоза), обеспечивающая её движение (качение) в рельсовой колее; представляет собой повозку с колёсными парами, в к-рой размещается необходимое энер-гетич. и вспомогат. оборудование. Э. является основой локомотива, непосредственно обеспечивающей безопасность движения. К Э. предъявляется ряд обязат. конструктивных требований и условий содержания при эксплуатации, к к-рым относятся: способность двигаться на прямых и криволинейных участках пути, не вызывая перегрузок в элементах конструкции; сохранять прочность узлов и деталей в течение всего срока службы^ обеспечивать комфортные условия труда локомотивной бригады; защищать оборудование от вредного воздействия вибраций и внеш. среды.
По типу объединения колёсных пар различают Э. рамные (в жёсткой раме) и тележечные. В рамных Э. колёсные пары (или группы колёсных пар) закреплены в главной раме локомотива. Такой Э. характерен для паровозов. Кроме главной рамы в Э. паровоза входят ведущие и сцепные колёсные пары, связанные между собой системой дышел, поддерживающие и бегунковые колёсные пары с Системой возвращающих устр-в; узел рессорного подвешивания и будка машиниста. Энергетич. оборудование (паровой котёл и паровая машина) размещается на главной раме. Сила тяги локомотива в этом случае реализуется ведущей колёсной парой, непосредственно связанной С паровой машиной, и сцепными колёсными парами, соединёнными с ведущей колёсной парой дышлами. Бегунковые колёсные пары являются направляющими и обеспечивают вписывание Э. в криволинейные участки пути. Поддерживающие колёсные пары воспринимают часть сцепного веса локомотива, разгружая тем самым основные, движущие колёсные пары.
Отличием тележечных Э., характерных для тепловозов и электровозов, является передача веса от главной рамы (кузова) на колёсные пары, через рамы локомотивных тележек. Связь кузова с тележками в вертик. плоскости может быть жёсткой (при одноступенчатом рессорном подвешивании) или упругой (при двух-ступенчатом рессорном подвешивании). В горизонтальной плоскости связь выполняется жёстко-шарнирной, допускающей только угловой поворот тележки относительно кузова, или упругой с возможными перемещениями в поперечном направлении. Сила тяги от тележек на кузов передаётся через шкворень или систему тяг. Колёсные пары закрепляются в рамах тележек.
Для условного обозначения локомотивов по числу осей принята спец. характеристика, или осевая формула, к-рая ука-зывает число осей в тележке и число тележек под кузовом. Так, запись 2020 означает, что кузов опирается на две 2-осные тележки; 303„ — на две 3 осные тележки (в зарубежной практике приняты обозначения соответственно В0В0 и СС0). Все колёсные пары тележечных Э. локомотивов, как правило, тяговые (движущие), что обозначается индексом «о» при цифре, определяющей число осей в тележке.
К элементам тележечных Э. относятся: коробка кузова локомотива (цельнонесущего или с главной рамой) с кабинами машинистов, рамы локомотивных тележек, рессорное подвешивание и система передачи сил тяги, колёсные пары и элементы Тягового привода. Энергетич. и вспомогат. оборудование размещается в кузове, за исключением тяговых электродвигателей, к-рые, как правило, крепятся на тележках. На тепловозах к кузову крепится бак с запасом топлива. На маневровых тепловозах с кузовами капот-ного типа оборудование, размещённое на главной раме, закрывают сверху н с боков съёмные щиты, открывающие двери и жалюзи. Под одним кузовом локомотива могут быть размещены три или четыре тележки. У 8-осных локомотивов кузов опирается непосредственно на тележки или через промежуточные рамы, объединяющие тележки попарно. Осевая формула 8-осного Э. с четырьмя тележками под одним кузовом при непосредств.

ЛОКОМОТИВ (франц. locomotive, от лат. loco moveo — сдвигаю с места) — силовое тяговое средство, относящееся к подвижному составу и предназначенное для передвижения по рельсовым путям поездов или отдельных вагонов. Первоначально Л. наз. только паровозы, в дальнейшем это назв. распространилось на др. виды ж.-д. тяговых средств. В зависимости от вида первичного источника энергии совр. Л. делятся на тепловые и электрические.
Тепловые Л.— паровозы, паротурбовозы, тепловозы, газотурбовозы — автономные средства, имеющие собств. силовые установки для выработки энергии. Силовая установка паровоза — паровой котёл и паровая машина, паротурбовоза — паровой котёл и паровая турбина, тепловоза — двигатель внутр. сгорания, газотурбовоза — газовая турбина. Были выпущены, но не нашли применения опытные пасс. и грузовой комбинир. теплопаровозы, силовые установки к-рых работали по принципу совмещения в одном цилиндре паровой машины и двигателя внутр. сгорания. Применялись для работы на складах огнеопасных и взрывчатых веществ и в др. огнеопасных местах, но не получили широкого распространения такие Л., как бестопочный паровоз, имевший вместо котла спец. резервуар, наполнявшийся горячей водой и паром под давлением от стационарных установок, и воздуховоз, имевший машину, работавшую на сжатом воздухе, к-рый поступал из резервуара, заправляемого на стоянке.
Электрические Л.— контактные и аккумуляторные электровозы. Контактные электровозы своего источника энергии не имеют, получают электрич. энергию через контактную сеть от стационарного источника (электростанции), преобразуют её в механич. работу при помощи электродвигателей. У аккумуляторных электровозов источником электроэнергии служат батареи, к-рые периодически заряжаются от стационарной электроустановки.
Кроме осн. типов Л. существуют комбинированные Л.: контактно-аккумуляторные электровозы, дизель-электровозы, к-рые широкого применения не получили. Функции Л. выполняют также моторные вагоны, входящие в состав электропоездов, дизель-поездов, а также автодрезины и мотодрезины. В отличие от Л. моторные вагоны и дрезины могут иметь места для пассажиров и багажа.
Л., эксплуатируемые на ж. д. общего пользования, по роду работы делят на магистральные (грузовые, пасс. универсальные), к-рые служат для вождения поездов, и маневровые Л., используемые при маневровых работах на станциях, а также маневрово-вывозные Л., предназначенные для смешанной работы — выполнения манёвров и тяги поездов. Кроме того, на пром. пр-тиях для перевозок на внутризаводских путях, лесоразработках, в рудниках, шахтах и т. п. используют нромышленные Л. для широкой и узкой рельсовой колеи (см. Промышленный транспорт).
Род работы Л. определяет выбор его осн. тяговых параметров (мощности, силы тяги, скорости движения) и осн. конструктивных форм и размеров (осевой формулы, диаметра колёс и др.). Одним из важных параметров, влияющих на выбор типа Л. для обеспечения перевозок, является его коэффициент полезного действия (кпд). Первые Л.— паровозы, появившиеся в нач. 19 в. в Великобритании, иа протяжении почти 100 лег были на ж. д. единственным тяговым средством. Рост пром-сти и торговли, повлёкший за собой увеличение объёма перевозок, потребовал интенсивного развития ж.-д. транспорта, увеличения массы поездов и скорости их движения и соответственно совершенствования конструкции Л., повышения их мощности, силы тяги и экономичности. Наиболее совершенные паровозы, выпускавшиеся в нач. 20 в., уже имели макс, кпд 6-—8%, а средне-эксплуатационный — на уровне 4% .
На ж. д. СССР самым мощным массовым паровозом, выпуск к-рого начался в 1931, был паровоз серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-0 со сцепным весом 1040 кН, расчётной силой тяги 241,5 кН и конструкц. скоростью 90 км/ч. При расчётной скорости 23 км/ч он развивал мощн. на колёсах 1513 кВт. Конструкц. скорость пасс. тепловоза ФД™ составила 115 км/ч; опытные паровозы типа 2-3-2 для скоростного пасс. движения на испытаниях развивали скорость до 160—170 км/ч. В США были выпущены мощные сочленённые паровозы типа 1-5 + 5-1 (с двумя или неск. самостоят, экипажными частями), к-рые обеспечивали расчётную силу тяги до 660 кН. Отечеств, магистральный грузовой паровоз последнего типа развивал мощн. 1800 кВт, имел конструкц. скорость 80 км/ч; пасс. паровоз — соответственно 1900 кВт и 125 км/ч.
Первые магистральные тепловозы, появившиеся в 20-х гг. 20 в., имели в неск. раз более высокий, чем у паровозов, кпд, что явилось одной из решающих причин довольно быстрого их развития и совершенствования. В СССР была организована разработка проектов тепловозов для последующей постройки их на отечеств, з-дах и за границей. Магистральный тепловоз Щвл1 построен ленингр. з-дами в 1924; тепловозы Э"л2 и Эих3 были заказаны для рус. ж. д. в Германии в счёт поставок паровозов. В 1931 Ашхабадская ж. д. перешла первой на сети ж. д. страны на тепловозную тягу. Особенно интенсивно в СССР замена паровозной тяги тепловозной происходила в кон. 40-х и в 50-е гг., когда был прекращён выпуск паровозов (1956). Совр. тепловозы в большом диапазоне реализации мощности имеют кпд ок. 30%, а среднеэксплуатац. кпд — ок. 25%. По сравнению с паровозами тепловозы помимо более высокой экономичности обладают рядом других положит, качеств: позволяют при эксплуатации увеличить массу поезда, удлинить тяговые плечи, сократить простой в ремонте, повысить производительность труда. Серийные тепловозы ТЭ10 и 2ТЭ116 при мощн. дизеля 2206 кВт имеют расчётную силу тяги 253 кН в секции и развивают мощи, на колёсах 1612— 1668 кВт. Выпускаются 2-, 3-, 4-секционные тепловозы ТЭ10. Тепловозы 2ТЭ121 при мощн. дизеля 2941 кВт имеют силу тяги 300 кН в секции и развивают мощн. на колёсах 2173 кВт. Конструкц. скорость грузовых тепловозов 100 км/ч, пассажирских — 160 км/ч. Созданы опытные образцы тепловозов с секционной мощностью (по дизелю) 4412 кВт.
Первые попытки использования электрич. энергия для тяги поездов относятся к кон. 19 в. Первый отечеств, электровоз ВЛ19, выпущенный в 1932, имел 6 тяговых двигателей мощн. по 340 кВт каждый и развивал скорость до 90 км/ч. Наиболее распространённые совр. электровозы пост, тока В Л10 имеют расчётную силу тяги 502 кН при расчётной скорости 45,8 км/ч, развивают мощность на колёсах 5280 кВт. Электровозы перем. тока ВЛ80 с расчётной силой тяги 512 кН при расчётной скорости 43,5 км/ч развивают мощность на колёсах 6350 кВт. Конструкц. скорость большинства грузовых электровозов — до 110 км/ч, а пасс. тепловозов ЧС2 и ЧС4 — 160 км/ч. Во 2-й пол. 80-х гг. созданы мощные электровозы нового поколения: грузовые ВЛ15 на. пост, токе, развивающие мощн. 9000 кВт при силе тяги 688 кН и ВЛ85 на перем. токе мощн. 10 000 кВт при силе тяги 720 кН; пасс. тепловозы ЧС7 на пост, токе мощн. 6160 кВт и ЧС8 на перем. токе мощн. 7200 кВт. Собств. кпд электровозов достигает 88—90% при общем кпд электрич. тяги (с учётом кпд ТЭЦ или ГЭС, тяговых подстанций, линий электропередачи и контактной сети) ок. 22—24% .
Оборудование ж.-д. линии под электрич. тягу (монтаж контактной сети, тяговых подстанций и др.) сравнительно дорого, поэтому электрификация железных дорог целесообразна при относительно большой грузонапряжённости направления. Большим преимуществом электрич. тяги является возможность рекуперации электрич. энергии при торможении поезда, к-рая особо эффективна на затяжных уклонах, в пригородном движении. Возврат энергии может достигать 25% расхода энергии на тягу.
Дальнейшее совершенствование электровозов и тепловозов направлено на повышение их надёжности и экономичности, улучшение тяговых качеств, снижение затрат на обслуживание и ремонт путём создания безремонтных конструкций узлов и агрегатов, применения бесколлекторного тягового привода, микропроцессорной техники в системах управления, регулирования, диагностики. Перспективно использование в качестве моторного топлива на тепловозах сжатого и сжиженного природного газа. Повышению экономичности могут способствовать совершенствование термодинамич. цикла дизеля, освоение высокотемпературных топливных элементов.
Достаточно высокой мощностью — до 6300 кВт — обладает газотурбовоз. Однако из-за сравнительно невысокого кпд (12—18%) и сложности изготовления этот Л. не получил широкого распространения, был выпущен малыми сериями за рубежом (Германия, США), единичные экземпляры построены в нашей стране.
Основу локомотивного парка подвижного состава всех промышленно развитых стран составляют электровозы и тепловозы. Остальные типы Л. из-за малой мощности, низкого кпд, сложности конструкции широкого распространения не имеют и используются в основном, когда необходимо обеспечить безопасность работ, вести работу на небольших площадях (в карьерах, портах) либо выполнять спец. рейсы.
Дальнейшее развитие локомотивостроения связано с увеличением единичной мощности и скорости движения. В плане увеличения мощности перспективны турбопоезда, в к-рых используется авиац. газовая турбина, способные развивать скорость до 200 км/ч, а также Л. с турбовинтовым и реактивным двигателями. Скорости движения до 500 км/ч характеризуют Л. высокоскоростного наземного транспорта.

ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРОВОЗ — локомотив с электрич. тяговыми двигателями, способный работать как в автономном режиме питания, так и при питании от тяговых подстанций через контактную сеть на электрифицир. участках пути. Д.-э. получил распространение на крупных станциях с большой маневровой и вывозной работой, где нецелесообразно сооружение контактной сети на мн. неэлектрифицир. путях.
В автономном режиме питания Д.-э. работает как тепловоз, первичным двигателем к-рого является дизель. Дизель превращает тепловую энергию сжигаемого жидкого топлива в механич. энергию, к-рая преобразуется в электрич. энергию для питания тяговых электродвигателей. Первичные двигатели, устанавливаемые на Д.-э., работают по четырёх- либо двухтактному циклу. На отечеств, ж. д. эксплуатируются гл. обр. Д.-э. серии ТЭ, на к-рых установлены 6-цилиндровые четырёхтактные двигатели мощн. 735 кВт (на маневровых) и 10-цилиндровые двухтактные дизели мощн. 2200 кВт и выше. Кпд Д.-э. в автономном режиме 28%. При следовании Д.-э. по неэлектрифицир. участкам пути тяговые электродвигатели получают питание от гл. генератора по следующей схеме. Коленчатый вал дизеля вращает якорь гл. генератора, вырабатывающего ток нужного напряжения, поступающий к якорям тяговых электродвигателей. Вращение якорей через зубчатую передачу передаётся колёсным парам.
На электрифицир. участках тяговые электродвигатели Д.-э. получают централиз. питание через токоприёмник от контактной сети. Д.-э. может работать на пост, токе с номин. напряж. на токоприёмнике 3 кВ и на перем. токе напряж. 25 кВ. Для преобразования перем. тока в пост, ток оптим. напряжения служат тяговые трансформаторы и выпрямит. полупроводниковые преобразователи, установленные на локомотиве. Кпд Д.-э. в режиме электровоза перем. тока 86—87%, в режиме пост, тока — до 91%. На Д.-э. применяются тяговые электродвигатели постоянного тока.