ТПС включает в себя локомотивы и моторвагонный подвижной состав (электро- и дизель-поезда).
Транспортные машины, предназначенные для создания движущей силы — силы тяги, под действием которой по рельсовым путям железных дорог перемещаются составы с грузами и пассажирами, называются локомотивами (французское locomotive от латинского loco moveo — сдвинуть с места).
Локомотивы подразделяются на электровозы, тепловозы, паровозы, газотурбовозы, автомотрисы и мотовозы.
Тип локомотива определяет его силовая установка, ее устройство и принцип действия.
На тепловозах роль силовой установки выполняет тепловой поршневой двигатель внутреннего сгорания с высокой степенью сжатия — дизель, преобразующий химическую энергию топлива в механическую.
Электровозом называют локомотив, приводимый в движение электрическими двигателями, которые получают электрическую энергию через токоприемник от контактной сети. В контактную сеть электроэнергия поступает от электростанций (тепловых, атомных и т. д.), через тяговые подстанции. В зависимости от рода используемого тока различают электровозы постоянного тока и электровозы переменного тока. Существуют также электровозы двойного питания постоянным и переменным током. В редких случаях электровоз получает электроэнергию от аккумуляторов, установленных на самом электровозе. Такие электровозы называют контактно-аккумуляторными.
Паровозом называется локомотив, у которого роль силовой установки выполняет паросиловая установка, состоящая из парового котла-генератора энергии и паровой машины-двигателя. Котел преобразует химическую энергию топлива в энергию перегретого пара высокого давления, этот пар используется в паровой машине в качестве рабочего тела.
Газотурбовозом называют локомотив, на котором в качестве первичного двигателя используется газовая турбина. Высоко нагретый сжатый газ, необходимый для работы турбины, получают в газогенераторе при сжигании топлива.
Автомотрисой называют самоходный пассажирский железнодорожный вагон с двигателем внутреннего сгорания, к которому могут быть прицеплены один или два вагона.
Авто- и мотодрезинами называются самоходные повозки соответственно с автомобильным или мотоциклетным двигателем.
Мотовозами называют самодвижущиеся средства с двигателем внутреннего сгорания, применяемые на подъездных путях промышленных предприятий.
Электропоездом называется моторвагонный подвижной состав, приводимый в движение, как и электровоз, тяговыми электродвигателями, получающими энергию через контактный провод от тяговых подстанций. Электропоезда формируются из моторных, прицепных и головных вагонов и могут состоять из 4, 6, 8, 10 и 12 вагонов. Вагоны, на которых установлены тяговые двигатели, называются моторными. Вагоны, не имеющие тяговых двигателей, но с помощью электрического оборудования, совместно работающие с моторными вагонами, называются прицепными. Вагоны, имеющие кабины управления, называются головными (рис.1).
Дизель-поезд состоит из двух моторных и, как правило, четырех прицепных вагонов. Кабины управления находятся в обоих моторных вагонах. В качестве силовой установки на дизель-поездах применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением-дизели.
Важнейшими характеристиками локомотивов являются: осевая формула, осевая нагрузка, служебный вес, сцепной вес, габарит и коэффициент полезного действия.
Осевая формула характеризует число, расположение и назначение движущих колесных пар.
Для локомотивов тележечного типа осевая формула представляет собой сочетание цифр, число цифр соответствует числу тележек, каждая цифра показывает число осей в тележке. Далее ставится «+», если тяговое усилие передается через сочленение тележек, или «-», если тележки не соединены между собой (не сочленены) и тяговое усилие передается через раму кузова. Индекс «0» у цифр показывает, что каждая ось имеет индивидуальный (отдельный) привод.
Например, тележечный электровоз ВЛ60 имеет осевую формулу 30-30, которая показывает, что у электровоза две трехосные тележки, тележки не соединены между собой и каждая ось имеет отдельный (индивидуальный) привод (тяговый электродвигатель). Тепловоз ТЭП-70 Зо-Зо.
Рис. 1. Схемы формирования электропоездов:
Г — головной вагон; М — моторный; П — прицепной. Цифры — окончание номеров вагонов
У восьмиосного двухсекционного электровоза с несочлененными тележками, у которого каждая секция самостоятельно работать не может (электровозы ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ80Т, ВЛ80р) осевая формула 2о-2о-2о-2о, с сочлененными тележками — 2о+2о+2о+2о (электровоз ВЛ8).
Осевые характеристики электровозов, у которых каждая секция работает самостоятельно, будет 2(2о-2о) — электровоз ВЛ11, 2(2о-2о) электровоз ВЛ 80с. Цифры 2 или 3 перед скобкой означают число секций локомотива у тепловоза 2ТЭ116 — Зо-Зо+Зо-Зо или 2(Зо-Зо).
У локомотивов нетележечного типа в осевой формуле последовательно перечислено число осей бегунковых, ведущих (сцепных) и поддерживающих. Например, у тепловоза ТГМ1 осевая формула -0-3-0; бегунковых осей нет, ведущих три с групповым приводом, поддерживающих нет. Тепловоз Эзл осевая формула 2-50-1 две бегунковых оси, пять ведущих с индивидуальным приводом, одна поддерживающая.
За рубежом в осевых формулах локомотивов число движущих колесных пар показывают не цифрами, а буквами латинского алфавита. Буква А — одна ось, В — две, С — три и т.д. Например, осевая характеристика тепловоза ТЭП-70 30-30, записывается С0-С0.
Осевая нагрузка (нагрузка от осей на рельсы) характеризует статическое воздействие локомотива на железнодорожный путь. Для магистральных локомотивов эксплуатирующихся на железных дорогах нашей страны, наибольшая допустимая нагрузка на рельсы составляет 225кН. У локомотивов ВЛ15, ВЛ85, 2ТЭ121 — 245кН.
Служебным весом локомотива называется его полный вес — с локомотивной бригадой и экипировочными материалами, (для тепловоза с полным запасом воды и масла и двумя третями запасов топлива и песка).
Сцепной вес — вес, передающийся на движущие колесные пары. Так как почти у всех локомотивов все оси являются движущими, то для них сцепной вес равен служебному.
Габаритом называется предельное поперечное очертание (перпендикулярно оси пути), за пределы которого не должна выступать ни одна часть локомотива. Для локомотивов стандартом установлены габариты Т и 1-Т. Габарит1-Т имеет предельно наибольшую ширину 3400мм и высоту 5300 мм.
Тепловозы имеют высокое значение коэффициента полезного действия 26-30 %. Пробеги тепловозов без пополнения запасов воды и топлива составляют 800-1000 км. Тепловозы автономны, т.е. не за висят от контактной сети, как электровозы, и поэтому эксплуатация тепловозов не требует устройств электроснабжения, и железные дороги с тепловозной тягой обходятся дешевле электрифицированных железных дорог. Тепловозы выгодно эксплуатировать на маневровой и вывозной работе.
Средний эксплуатационный к.п.д. тепловоза повышается с использованием его мощности на 80-100%, а при использовании мощности на 30% к.п.д. снижается до 20%.
Электрическая тяга имеет ряд преимуществ перед тепловозной. Современные тепловые электростанции с мощными и экономичными агрегатами работают с к.п.д. до 40% и к.п.д. электрической тяги при получении энергии от таких электростанций составляет 25-30%. Кроме того, тепловозы работают на дорогом высококалорийном топливе. Тепловые электрические станции могут работать на более низких сортах топлива. При питании линии от гидроэлектростанций к.п.д. электровозов и электропоездов составляет 60-62%. Эффективность электрической тяги возрастает также при питании участков от атомных электростанций.
Средневзвешенный эксплуатационный коэффициент полезного действия электротяги при питании от электростанций всех типов, с учетом потерь топлива при его добыче, транспортировке и хранении: к.п.д. электрических станций;
к.п.д. линий электропередачи с учетом к.п.д. транспортных подстанций (=0,95-0,96);
к.п.д. тяговой подстанции (=0,94-0,97); к.п.д. контактной сети (=0,94-0,96); к.п.д. электрического локомотива (=0,85-0,88); коэффициент, учитывающий потери топлива (=0,94-0,96). Повышение зависит от повышения к.п.д..
Электровозы более надежны в эксплуатации, требуют меньших затрат на осмотры и ремонты. Электрическая тяга может перерабатывать запасенную механическую энергию в электрическую и отдавать ее при рекуперативном торможении в контактную сеть для использования ее другими электровозами или моторными вагонами, работающими в это время в тяговом режиме.
Классификация и характеристика локомотивов
Классификация тепловозов ведется по ряду признаков:
— по роду службы: грузовые, пассажирские, универсальные (грузопассажирские, маневрово-вывозные и др.), маневровые, промышленные;
— по числу секций: односекционные, двухсекционные, трехсекционные, четырехсекционные;
— по типу передачи: тепловозы с электрической передачей (постоянного тока, переменно-постоянного тока, переменно-переменного тока), тепловозы с гидравлической передачей, а также тепловозы малой мощности с механической передачей;
— по конструкции ходовых частей: тележечные и с жесткой рамой; большинство тепловозов эксплуатируемых на железных дорогах России тележечного типа;
— по ширине колеи: нормальной 1520 мм (1435 мм во многих странах дальнего зарубежья) и узкой колеи от 600 до 1100 мм.
Серии тепловозов это группы тепловозов построенных по одним и тем же проектам. На железных дорогах России серии принято обозначать сочетанием заглавных букв русского алфавита и цифр. Буквы серии тепловоза обозначают: первая Т — тепловоз; вторая Э — с электрической передачей, Г — с гидравлической передачей; третья П — пассажирский, М — маневровый, у грузовых тепловозов третья буква в обозначении серии отсутствует.
Цифры после букв обозначают номер серии, а у магистральных тепловозов указывают также на завод изготовитель. Тепловозы, спроектированные и построенные Харьковским заводом транспортного машиностроения им. В.А. Малышева обозначаются номерами серии сГпо 49. Номера серии с 55 по 90 присваиваются тепловозам Коломенского тепловозостроительного завода им. В.В. Куйбышева, а с 100 и выше тепловозам постройки ПО «Лугансктепловоз».
Цифры перед буквенным обозначением указывают на число секций многосекционного тепловоза. Буква после номера серии указывает либо на модернизированный вариант (ЗТЭ10М), либо на завод изготовитель, если первоначально тепловоз производился другим заводом (2ТЭ10Л — Луганск).
Электровозы, работающие на железных дорогах России, в зависимости от их конструкции и страны — производителя, подразделяют на серии. В обозначения серий всех отечественных электровозов входят буквы ВЛ, и затем цифры: например, ВЛ60, ВЛ80, ВЛ85 — электровозы переменного тока соответственно шесгиосные, восьмиосные и двенадцатиосные; ВЛ8, ВЛ 10, ВЛ11 — восьмиосные постоянного тока; ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23 — шестиосные постоянного тока; ВЛ15 — двенадцатиосный постоянного тока; ВЛ82- восьмиосный двойного питания.
Кроме того, в необходимых случаях в обозначение серии добав ляют буквы: м — модернизированный (ВЛ22М), у — увеличенная нагрузка от оси на рельс (ВЛ10У), п — пассажирский (ВЛ60П), к — с кремниевыми выпрямителями (ВЛ80К), р — с рекуперацией электрической энергии (ВЛ60Р), т — с реостатным торможением (ВЛ80Т), с — с возможностью работы двух электровозов по системе многих единиц в режимах тяги и реостатного торможения (ВЛ80С), в — с вентильными тяговыми двигателями (ВЛ80В), а — с асинхронными тяговыми двигателями (ВЛ80а).
Пассажирские электровозы, построенные на заводах Чехословакии, имеют в обозначении серии буквы ЧС, к которым добавляются цифры: ЧС 1, ЧСЗ — четырехосные постоянного тока; ЧС2 — шестиосный постоянного тока; ЧС6, ЧС7, ЧС200 — восьмиосные постоянного тока; ЧС4 — шестиосный переменного тока; ЧС8 — восьмиосный переменного тока.
⇐Введение | Конструкция тягового подвижного состава | Основные эксплуатационные требования, предъявляемые к ТПС⇒