Тепловоз

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тепловоз
Russian diesel locomotive 1615.jpg
Привод Дизельный двигатель
Период с 1924 года
Скорость до 273 км/ч
Область применения общественный транспорт, грузовые перевозки
Инфраструктура рельсовый путь

Теплово́з — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, в том числе поршневой и газотурбинный. Тепловоз с газовой турбиной называется Газотурбовоз. Название дизель-электровоз иногда применяется для тепловозов с электрической трансмиссией, но не является корректным, так как дизель-электровозом также часто обозначают электровоз с системой автономного хода на основе бортового дизель-генератора, а именно тепловоз может иметь передачи и иных типов.

Неотъемлемым атрибутом тепловоза является тяговая передача, согласующая скоростную характеристику двигателя 

с тяговой характеристикой собственно локомотива как транспотрной машины. Именно введение в конструкцию тепловоза передачи (электрической постоянного тока) в конструкции Ээл и Щэл1 сделало эти тепловозы пригодными для практической поездной работы.

Появившийся в начале XX века в СССР тепловоз стал экономически выгодной заменой как низкоэффективным и требующим большого количества топлива и мягкой воды паровозам, так и появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным лишь на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.

За прошедший век мощность дизеля возросла с нескольких сотен лошадиных сил до шести тысяч (ТЭП80) и выше, на разных типах тепловозов используются различные системы передачи энергии двигателя на колёсные пары, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются по всему миру.

Общая характеристика[править | править код]

Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию сгорания жидкого топлива в механическую энергию, от коленчатого вала двигателя крутящий момент через тяговую передачу передается колесным парам. К основным узлам тепловоза относятся кузов и рама, двигатель и элементы передачи, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), ходовая (экипажная) часть и тормозное оборудование. К вспомогательным узлам — система охлаждения, система воздухоснабжения, воздушная (тормозная) система, песочная система, система пожаротушения и т. д. Тепловоз может иметь одну или несколько одинаковых секций, в зависимости от назначения иметь вагонную (ТЭ3, ТЭП80, ТЭРА) или капотную (ТГМ6, ТЭМ7) компоновку.

Общий принцип работы и конструкция[править | править код]

Основная сложность при создании тепловоза состояла в неработоспособности его при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля как двигателя и тяговой характеристики локомотива. Тяговой характеристикой транспортной машины называется зависимость силы тяги от скорости движения, тяговая характеристика является основополагающей характеристикой тепловоза. Дизель развивает максимальный крутящий момент при относительно высоких оборотах, максимальную мощность — на еще более высоких оборотах. Максимальная тяга локомотива необходима при трогании с места, то есть при нулевой скорости, в дальнейшем, по мере разгона поезда тяга может существенно уменьшаться, то есть локомотив должен иметь гиперболическую тяговую характеристику. График такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. Паровоз и электровоз постоянного тока появились раньше тепловоза и оказались долговечными типами локомотива именно потому, что обладают двигателями с такой характеристикой, не требующими сложных систем передачи. Для обеспечения согласования характеристик дизеля и локомотива как тяговой машины передача необходима.

Модель десятициллиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3

Передача, её значение и виды[править | править код]

История создания тепловоза как пригодного к эксплуатации локомотива, по сути, является историей создания передачи, обеспечивающей должное согласование дизеля и локомотива и делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем».

В современных тепловозах используются электрическая, гидравлическая(гидродинамическая)/гидромеханическая и механическая передачи. До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Василий Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и А. Клозе), построение теплопаровозов (ТП1, № 8000, № 8001), для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе — бессмысленными, так как вместо адаптации локомотива как системы для работы со вполне удачным двигателем лишали сам двигатель работоспособности.

Механическая передача[править | править код]

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 (мотовозах), на 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[править | править код]

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.

Электропередача переменно-постоянного тока (ЭППТ) была запатентована 26 марта 1956 г. в Советском Союзе И. Б. Башуком, доцентом кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТа[1]. С первой половины 60-х гг. XX в. ряд ведущих тепловозостроительных предприятий многих государств мира приступили к серийному созданию тепловозов с передачей переменно-постоянного тока. В СССР эта работа выполнялась Луганским тепловозостроительным заводом, и в 1963 г. был изготовлен тепловоз ТЭ109 (фото в заглавии подглавки) с П-ПТ, разработанной НИИЭТМ, и электрооборудованием, произведенным Харьковским заводом «Электротяжмаш». Выпрямительная установка выпускалась электротехническим заводом г. Таллина. На его основе позднее был спроектирован капотный тепловоз ТЭ114.

На тепловозе ТЭ109 установлены синхронный тяговый генератор ГС501, выпрямительная установка УВКТ-2, ТЭДы ЭД107А. Синхронный генератор представляет собой 12-полюсную машину с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми относительно друг друга на 30 электрических градусов. Ток возбуждения подводится к полюсам при помощи двух колец и шести щеток, съем рабочего тока происходит от шести неподвижных шин статора. Локомотивы ТЭ109, и ТЭ114 предназначались для экспорта и выпускались в различном исполнении и с разной шириной колеи.

За рубежом первым был оборудован ЭППТ французский тепловоз (компанией Alstom) серии 67000 мощностью 2400 л. с. (1963—1964), выпускавшийся ранее с передачей постоянного тока. В течение 1970-х гг. «Alstom» построил опытные образцы тепловозов с ЭППТ серий 67300 мощностью 2400 и 2800 л. с. и СС70000 мощностью 4800 л. с. с двумя дизелями, бироторным синхронным генератором и одномоторными тележками. В 1967 г. тепловоз СС72000 мощностью 3600 л. с. был принят фирмой для серийного производства.

В США тепловозы с передачей П-ПТ мощностью 3000, 3600 л. с. выпускаются с 1964 г. фирмами «GM», «GE» и «AlCo». В Англии фирмой «Браш» разработан проект передачи П-ПТ мощностью 4000 л. с. для серийного тепловоза «Кестрел».

Первый двухсекционный грузовой тепловоз с ЭППТ повышенной мощности 2ТЭ116 был построен в 1971 г. В 1973 г. Коломенский тепловозостроительный завод начал строить пассажирский тепловоз ТЭП70 мощностью 4000 л. с. В дальнейшем принцип компоновки этой передачи был принят на всех серийных магистральных тепловозах СССР и России: грузовых — 2ТЭ121, 2ТЭ136; пассажирских — ТЭП75, рекордном ТЭП80 и маневровых ТЭМ7 и ТЭМ7А.

Академик М. П. Костенко доказал возможность получения любого вида характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты и питающего напряжения в потребной закономерности[2].

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[3]. 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 асинхронные 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, 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. ТЭМ18.

Гидравлическая передача[править | править код]

Немецкий маневровый тепловоз с гидравлической передачей

Гидравлическая (гидродинамическая) передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор 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, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи 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, а большинство собственно гидропередач сделано фирмой Voith. На сегодняшний день самым мощным серийным 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

Механическая часть (экипаж)[править | править код]

Плавность хода тепловоза и его воздействие на путь определяется конструкцией экипажной части, включающей тележки с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущие на себе главную раму и/или кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть иметь две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и вспомогательными. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. В этом случае весь вес тепловоза используется как сцепной.

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

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

Кузов опирается на оси колёсных пар через тележки, упругие элементы подвески и буксы. Букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, или бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Буксы первого типа имеют отечественные тепловозы ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго — ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Второй способ крепления хорош отсутствием деталей, подверженных трению скольжения, такие буксы надёжнее челюстных и не нуждаются в дополнительном обслуживании.

Особое внимание уделяется пожаробезопасности тепловоза и комфорту машиниста (снижение вибрации локомотива, шумоизоляция кабины, система кондиционирования и т. п.)

СМЕТ[править | править код]

Тепловозы в СССР выпускались в составе одной, двух, трех и четырех секций. Мощность одной секции тепловоза может составлять до 6600 л. с. (американский EMD DDA40X), но у серийных тепловозов не превышает 4000  л. с. (ТЭП70 и 2ТЭ121).

Для увеличения мощности тепловоза используется эксплуатация нескольких секций, объединенных 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). 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 году также проходила испытание система Радио-СМЕТ, но широкого внедрения она не получила.

Классификация[править | править код]

По роду службы тепловозы классифицируются на грузовые, пассажирские и маневровые. Назначение тепловоза определяется его техническими характеристиками.

Тепловоз с гидропередачей ТГ102

По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:

  • с электропередачей
  • с гидравлической передачей
  • с механической передачей (мотовозы)

В обозначениях тепловозов производившихся в СССР буквы обозначают:

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

Данная система обозначения сохранилась в России, однако в других странах входивших в СССР она несколько изменена, связано это как с переводом обозначений на национальные языки (ТЭ3 на Украине стал ТЕ3), так и чисто конъюнктурными моментами.

История тепловозостроения[править | править код]

Тепловоз ТЭ3-1001

Первый «локомотив», использовавший двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, мощностью до 10 л. с. Впервые он демонстрировался публике 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале как забавный аттракцион.

Первый экспериментальный магистральный тепловоз был разработан под руководством Рудольфа Дизеля с участием инженера Адольфа Клозе заводом Зульцер, разработка длилась 6 лет и завершилась к сентябрю 1912 года. Постройку осуществил завод Борзиг, дочернее предприятие Зульцера, специально для этого организованное. Тепловоз весил до 100 тонн и имел главный дизель мощностью 700 л. с. и вспомогательный дизель мощностью 250 л.с., который служил для подачи сжатого воздуха в цилиндры главного при трогании с места. Однако ввиду концептуальной несостоятельности его доработка не могла быть закончена. Тепловоз имел непосредственную — шатунно-кривошипную связь главного двигателя с колесами и обладал практически неприменимой линейной характеристикой тяги. Кроме того, в Германии была организована оголтелая компания по травле Р. Дизеля как смертельно опасного для производителей паровых машин конкурента. Пробег Винтертур — Берлин был совершен с пассажирским поездом без единого пассажира. Люди боялись локомотива без котла и трубы, считали поездку небезопасной. В 1913 г. этот локомотив попытались использовать для движения пассажирского поезда в Германии, на линии Берлин — Мансфельд. Но оказалось, что он непригоден для поездной работы, так как развивал большую мощность лишь на больших скоростях, а при трогании с места и на подъемах мощности не хватало. История закончилась исчезновением Дизеля в ночь с 29 на 30 сентября 1913 года при странных обстоятельствах.

В годы первой мировой войны во Франции фирмой «Крош» были построены узкоколейные 120-сильные тепловозы с электрической передачей.

Шведский узкоколейный тепловоз мощностью 88 кВт с электрической передачей был построен в 1922 г.

Честь разработки и постройки первых магистральных тепловозов, имевших практическое хозяйственное применение, принадлежит русским советским инженерам Якову Модестовичу Гаккелю и Юрию Владимировичу Ломоносову. Последний, находясь в эмиграции, фактически стал одним из отцов тепловозостроения в США и в Европе. В июне 1920 года Ю. В. Ломоносов пишет докладную записку В. И. Ленину и публикует в газете «Экономическая жизнь» статью, в которых предлагает… немедленно приступить к постройке двадцати тепловозов. Первый магистральный тепловоз Юэл001 (буква Ю была присвоена потому, что она оставалась свободной после введения системы обозначения локомотивов 1912 г.), впоследствии переименованный в Ээл2, построенный с осевой формулой 1-5о-1 под руководством Ломоносова в 1924 году, имел электропередачу постоянного тока с регулированием по схеме Вард Леонардо и, естественно, обладал гиперболической характеристикой тяги. 6 ноября 1924 года тепловоз Ломоносова, впоследствии получивший серию и номер Ээл2, совершил первый пробег на рельсах, специально уложенных во дворе завода в Эсслингене. Это событие стало мировой сенсацией. На испытания были приглашены видные деятели технической науки, прессы… Скептики воочию убедились, что локомотив с двигателем Дизеля имеет тяговую характеристику, пригодную для работы с поездами. 4 декабря 1924 г. тепловоз Юэ001 на транспортных скатах отправили в Двинск, где был переставлен на собственные колесные пары и совершил несколько обкаточных поездок по Латвийской железной дороге. 20 января 1925 года Ээл2 сделал первый рейс по территории Советского Союза, проведя поезд массой 980 т от Себежа до Великих Лук, а 23 января прибыл в Москву. Далее в течение всего года тепловоз совершал опытные поездки по Октябрьской, Московско-Казанской, Московско-Курской железным дорогам, а также сделал рейс на Кавказ, в ходе которого побывал в Тбилиси, Ереване, Махачкале. В 1928 г. на нем был установлен новый холодильник с достаточно развитой поверхностью, что дало возможность избавиться от тендера. Второй существенной переделкой явилось подключение параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей резисторов, то есть введение ослабления возбуждения. Это позволило удлинить гиперболическую часть тяговой характеристики тепловоза, благодаря чему последний мог работать с постоянной мощностью при более высоких скоростях (выше 35 км/ч); в результате при конструкционной скорости 50 км/ч и движении по площадке максимально возможная масса поезда возросла с 525 до 850 т, то есть на 62 %. Тепловоз работал надежно, с кпд 23 — 26 %; при скорости 16 — 17 км/ч он реализовывал усилие тяги около 15 000 кгс. и имел общую массу 125 т, сцепную массу 92 т и длину по буферам 14 221 мм. В процессе испытаний тепловоза было установлено, что недопустимые для работы дизеля частоты вращения коленчатого вала находятся в диапазоне 360—390 об/мин, поэтому максимальная частота вращения вала была снижена с 450 до 350 об/мин, а мощность с 1200 до 1000 л. с.

Ээл2 имел определенные недостатки, многократно модернизировался, особенно холодильник, но проработал с поездами до 1954 года, когда был выведен из поездной работы ввиду морального устаревания. Конструкция Э-эл2 была подробно описана в мировой технической литературе, сам факт его создания стал началом волны разработки и строительства тепловозов в развитых странах, в том числе в США и Германии. В компоновке Э-эл2 просматриваются черты современного маневрового тепловоза: вспомогательные машины размещены со стороны главного генератора, с противоположной стороны — холодильная камера; кабина машиниста сдвинута назад относительно части агрегатов, прикрытых капотом. В тридцатых годах конструкторы AlCo довели эту идею до логического завершения, отодвинув кабину за дизель-генераторную установку и закрыв агрегаты и системы капотом, оставив с обеих сторон смотровые площадки, что дало машинисту неоценимое удобство при работе на маневрах. Однако подавляющее большинство американских тепловозов всех фирм фактически копирует компоновку Ээл, вплоть до последнего времени.

В сентябре 1921 года Я. М. Гаккель закончил проработку проекта тепловоза под дизель в 1000 л.с. Окончательные параметры построенного тепловоза Юэл2, впоследствии Щэл1 — мощность 1000 л.с., масса 180 т, сила тяги 22т, конструкционная скорость 75 км/ч. Электропередача — системы Вард Леонардо в модификации Гаккеля. Десять движущих колесных пар размещались в трех отдельных тележках, что позволяло тепловозу проходить по кривым радиусом 150 м. Осевая формула 1-3о + 0-4о-0 + 0-3о-1. Конструкционная скорость была 75 км/ч, наибольшая сила тяги на ободе колес — 22000 кгс, мощность — около 800 л. с. Тепловоз имел запас топлива 8,0 т, воды — 2 т и масла — 1т. Первый самостоятельный выезд Юэл2 состоялся в Петербурге 5 августа 1924 года.

Компоновка Щ-эл1 на протяжении последних 50 лет является классической для большинства магистральных тепловозов в мире — тележечный экипаж, электропередача, двухкабинный кузов вагонного типа, не требующий разворотов, расположение дизеля в центре тяжести. По техническому уровню Щэл1 опережал своё время лет на 30. В то же время ввиду частых поломок он не столько эксплуатировался, сколько простаивал в ремонте и был отстранен от поездной работы в 1927 году.

А с 1932 году на Коломенском заводе впервые в мире развертывается серийное производство магистральных тепловозов, продолжавшееся до Великой Отечественной войны. Эти тепловозы с экипажем 2-5о-1 развивали силу тяги около 21 000 кгс при скорости 11 км/ч; при 25 км/ч сила тяги составляла около 9000 кгс, а при наибольшей скорости 55 км/ч — около 1600 кгс. Тепловозы серий Ээл № 12 — 27 были оборудованы тормозом Казанцева, с № 28 — тормозом Матросова. На них применялась схема регулирования Вард-Леонардо. В марте-апреле 1934 года первые поездки совершил первый в мире двухсекционный тепловоз ВМ20 типа (2-4о-1)х2 мощностью 1200 л. с. в секции.

В 1938 году под руководством П. В. Якобсона и М. М. Козловского в Коломне создаются односекционный Т-16 типа 1-3о+3о-1 мощностью 1000 л. с. и Т-17 (2о-2о)х2 в две секции по 1000 л. с. Последний фактически явился предшественником послевоенного ТЭ2, который отличается дизелем - применен освоенный в производстве Д-50 вместо 38КФН8, конструкцией холодильников - у ТЭ2 они занимают всю высоту отсека, а у Т-17, скорее, крышевые, иными типами некоторых других приборов - использованы более современные.

Параллельно разрабатывались разные варианты газогенераторных тепловозов, газобаллонный тепловоз Хлебникова.

В 1937 году вся работа службы тяги на Ашхабадской дороге осуществлялась только тепловозами Ээл — при таких объёмах и на такой протяженности впервые в мире.

В 1941 году в связи с началом Великой Отечественной войны выпуск тепловозов был прекращён. В 1945—1946 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. В 1951 году создатели ТЭ2 А. А. Кирнарский, Е. А. Артезианов, А. М. Хрычиков, П. П. Севенко, С. Н. Махонин, В. И. Иванов и П. В. Якобсон были удостоены Сталинской премии. В 1956 году все паровозостроительные мощности в СССР были перепрофилированы на выпуск тепловозов, конкретно - ТЭ3. 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 США фирма General Electric в 1907—1909 году организовала производство бензиновых мотовозов небольшой мощности. В 1910 году инженер этой фирмы, доктор Герман Лемп (его система передачи стояла потом на ТЭ1, ТЭ2 и ТЭ3), встречался с Рудольфом Дизелем, чтобы обсудить перспективы использования на мотовозах его теплового двигателя. С 1911 года американские специалисты едут в Англию и Германию, чтобы изучить опыт применения дизелей на легких транспортных машинах, в частности, в авиации. Параллельно совершенствовалась конструкция мотовозов. В 1913 году, для Dan Patch Line в штате Миннесота был построен мотовоз мощностью 350 л.с весом 57 тонн. На нем были установлены два газолиновых двигателя и четыре электродвигателя на тележках, а его общая компоновка имела много общего с компоновкой современных односекционных тепловозов. Однако говорить о создании тепловоза было еще рано. Слабым местом этих мотовозов была система управления электропередачей, мотористу приходилось одновременно постоянно вручную регулировать обороты дизеля и напряжение генератора в условиях меняющихся скорости и нагрузки. Только к 1916 году Лемп создал систему управления, приемлемую для локомотивной тяги, она была отработана на построенном в том же году двухосном мотовозе. Всего фирмой с 1909 по 1917 год было построено более 80 бензиновых мотовозов. В 1917 году General Electric построила свой первый дизельный двигатель и создала в исследовательских целях макетный образец дизельного мотовоза, у которого была обмоторена только передняя тележка. В 1918 году было построено еще три таких мотовоза. Один из них был продан маленькой городской железной дороге в Бруклине, но был признан ею неудовлетворительным, и в 1919 году был возвращен на завод. Второй мотовоз был продан в Балтимор, но после непродолжительной работы был отставлен в запас до 1926 года, после чего продан заводу обратно для переделки. Третий мотовоз был переделан в бронедрезину и продан армии США, сведения об использовании его неизвестны. А в 1919 году General Electric вообще прекращает производство двигателей внутреннего сгорания, включая мотовозный дизель. GE прекратила опыты в тепловозостроении до 1936 года, когда была предпринята попытка постройки первого магистрального тепловоза, тоже не принесшая коммерческого успеха — в результате все попытки серийного запуска больших машин прекратились почти до конца пятидесятых годов. С 1938 года GE серийно строила 20-тонные маневровые тепловозы «Boxcab» со 150-сильным дизелем Cummins.

В 1921 году GE заключила соглашение с компанией Ingersoll-Rand о создании американского «нефтеэлектровоза» (Oil-Electric Locomotive). Механическую часть взялась делать одна из лидирующих локомотивостроительных фирм США — AlCo. Cовместными усилиями был разработан мотовоз — «теплушка» (boxcab) с электропередачей мощностью 300 л.с. и весом 60 тонн. В декабре 1923 года AGEIR, как официально был назан мотовоз, совершил опытный пробег, а в июне 1924 г. был представлен публике — но всего лишь как действующий макет, призванный демонстрировать возможности тепловозной тяги. Он был слишком маломощным, чтобы работать с поездами нормального веса.

Electro-Motive Engineering Company, основанная в США в 1922 году, в 1923 и 1924 годах построила и продала два моторвагона, оснащеных бензиновыми двигателями, на железные дороги Chicago Great Western и Northern Pacific. В следующем, 1925 году, компания сменила имя на Electro-Motive Company (EMC) и начала полномасштабное производство, выпустив 27 моторвагонов. В 1930 году GM, увидев перспективы производства дизельных двигателей, покупает Winton Engine Company и, ознакомясь с ее делами, покупает и EMC — ее главного клиента. Однако создать мощные и надежные тепловозные (а не игрушечные) дизели EMC смогла только к концу 1930х годов.

В 1924 году свой первый тепловоз выпускает компания ALCO (en). 300-сильный тепловоз с электропередачей получил обозначение AGEIR, являющееся аббревиатурой трёх компаний-партнёров: электрооборудование для тепловоза производит General Electric, дизель — компания Ingersoll Rand. В 1929 году AlCo выпустила свой первый пассажирский тепловоз с электрической передачей.

Первые тепловозы в США 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].

Тепловоз M61

В 1929—1930 гг. немецкие тепловозы с электро- и гидропередачей поступили на железные дороги Японии, став первыми тепловозами в этой стране.

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 (hu) 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)[5].

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[6]. Первыми магистральными тепловозами с электропередачей на железных дорогах Индии были WDM 1 производства ALCO, импортированные в 1957—1958 гг. из США[7]. С 1967 года маневровые и магистральные тепловозы производит индийская компания Diesel Locomotive Works(англ.)[8].

Первые тепловозы на железной дороге Индонезии появились в 1953 году, когда туда начали поставлять построенные в США локомотивы серии CC200[9].

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[10]. 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[11]. Первыми тепловозами стали дизель-электрический М44 и дизель-гидравлический M31 (hu). Оба они были маневровыми. Первым магистральным тепловозом компании MAVAG стал M40 (hu).

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 учетом 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.

Тепловозы в России[править | править код]

По состоянию на начало 2007 года: На Коломенском заводе продолжается выпуск модернизированных пассажирских тепловозов ТЭП70 и готовится к серийному производству новый грузовой тепловоз 2ТЭ70, спроектированный на базе тепловоза ТЭП70. Брянский машиностроительный завод строит маневровые тепловозы ТЭМ18, ТЭМ21 и начинает производство магистральных грузовых 2ТЭ25К «Пересвет» и 2ТЭ25А «Витязь».

В 1998 году Людиновский тепловозостроительный завод совместно с General Motors Electro-Motive Division выпустил два опытных экземпляра грузового тепловоза ТЭРА1 на базе ТЭМ7 с дизелем компании Дженерал Электрик.

Другие страны[править | править код]

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).

Распространение и роль тепловозной тяги[править | править код]

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 электровозов, но за счёт того, что с наиболее грузонапряжённых линий тепловозы вытеснены электровозами, доля тепловозов в грузоперевозках меньше.

Компании—производители тепловозов[править | править код]

Тепловоз узкой колеи ТУ2-008

СССР, Россия, Украина[править | править код]

Тепловоз Class 57, построенный компанией Brush Traction

Европа[править | править код]

Северная Америка[править | править код]

Тепловоз C44-9W производства GE, США

Азия и Австралия[править | править код]

Тепловозоремонтные заводы[править | править код]

Тепловоз серии 2ТЭ10М

СССР, Россия, Украина, Латвия, Узбекистан[править | править код]

Файл:Территория Уссурийского ЛРЗ.jpg
Территория Уссурийского ЛРЗ

Другие страны[править | править код]

Логотип «Викисклада»
На Викискладе есть страница
с иллюстрациями по теме
Тепловоз


Примечания[править | править код]

  1. ↑ Электропередача для тепловозов и газотурбовозов с синхронным генератором и полупроводниковыми выпрямителями тр.. — Трансжелдориздат, 1958.о книге
  2. ↑ "Герой Соц.Труда Костенко Михаил Полиевктович :: Герои страны". Archived from the original on 2013-01-29. Retrieved 2013-01-17. 
  3. ↑ Прогрессивные виды электрической передачи
  4. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок timeline не указан текст
  5. ↑ Chinese diesel locomotives (англ.)
  6. ↑ IR History (англ.)
  7. ↑ Indian locomotives (англ.)
  8. ↑ Locomotives — General Information (англ.)
  9. ↑ FRIENDS OF CC-200 (англ.)
  10. ↑ TCDD modern engines (англ.)
  11. ↑ Hungarian Diesel Story (англ.)

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Дробинский В. А., Егунов П. М. Что такое тепловоз // Как устроен и работает тепловоз. — 3-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1980. — С. 7 - 30.о книге


Первоисточник этой статьи был признан «хорошей статьёй» русского раздела Википедии.
Источник — https://traditio.wiki/w/index.php?title=Тепловоз&oldid=775688