Конструктивные особенности локомотивов
§ 6. ЛОКОМОТИВЫ И ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ.
Конструктивные особенности локомотивов
Локомотивы подразделяют как по типам энергетических установок (см. § 2 — 5), так и по ряду наиболее важных признаков (например, тип кузова, число секций и др.), которые часто определяют их внешний вид и другие важнейшие конструктивные особенности или характеристики.
В первую очередь, локомотивы различают по виду выполняемой работы (роду службы), а именно, выделяют следующие группы (парки) машин: грузовые, пассажирские, универсальные, маневровые и промышленные.
Локомотивы, работающие в грузовой и пассажирской службах, также называют поездными (или магистральными). Они обеспечивают заданные объемы грузовых и пассажирских перевозок.
Грузовые локомотивы должны обладать высокими тяговыми возможностями для выполнения тяжелой поездной работы, в том числе с составами большой массы (3 — 5 тыс. т), т.е. быть способными реализовывать максимальную силу тяги 6000 кН на ведущую ось и более. Для современных грузовых тепловозов и электровозов характерны большое число ведущих колесных пар (как правило, не менее 8 — 12) и значительные мощности. Они обычно состоят из двух одинаковых секций. Максимальная (конструкционная) скорость их движения (на российских дорогах) обычно не превышает 100 — 120 км/ч.
Пассажирские локомотивы проектируются для работы со скорыми пассажирскими поездами и должны обеспечивать высокие скорости движения, в том числе на затяжных подъемах, что позволяет сократить время хода поезда. Конструкционная скорость таких локомотивов — 160 — 200 км/ч. Для реализации высоких скоростей движения значение секционной мощности у них, как правило, выше чем у грузовых. Для пассажирского движения не требуется большое число сцепных осей локомотива, зато заметную роль при этом играет диаметр колесных пар — при его увеличении можно быстрее разогнать локомотив с пассажирским поездом. Обычно пассажирские локомотивы строят односекционными с двумя кабинами машиниста, что позволяет сократить время маневровых операций в пунктах их оборота.
Универсальные локомотивы (обычно грузопассажирские) используются на железных дорогах с малой интенсивностью движения, где экономически целесообразно применять одни и те же машины в грузовом и пассажирском движении.
Рекомендуемые материалы
Маневровые локомотивы выполняют вспомогательную работу — передвижение отдельных вагонов или их групп в пределах конкретных железнодорожных станций, формирование и расформирование составов поездов и другие маневровые операции.
Маневровые локомотивы обычно имеют меньшую (в разы) мощность энергетической установки по сравнению с поездными и должны быть автономными для возможности выполнения маневровых операций на станционных и подъездных неэлектрифицированных путях.
Промышленные локомотивы (в основном, тепловозы с гидропередачей) эксплуатируются преимущественно на подъездных путях и в цехах промышленных предприятий, выполняя технологические (внутрицеховые) и межцеховые перевозки, а также вывозную работу. Промышленные локомотивы являются собственностью предприятий.
Кроме рода службы, локомотивы различают также по ширине колеи, так как от этого параметра зависят их габаритные размеры и, что особенно важно, конструктивные особенности ходовой части (тележек).
В мире наиболее распространены следующие размеры ширины рельсовой колеи железных дорог, в соответствии с которыми и строятся локомотивы, а именно:
1676 мм (5 футов и 6 дюймов) — индийская колея — Индия, Иран, Пакистан, Бангладеш, Таиланд и другие страны Азии, а также Аргентина и Чили;
1668 мм (5 футов и 51/2 дюймов) — иберийская колея — Испания и Португалия;
1600 мм (5 футов и 3 дюйма) — ирландская колея — Ирландия, Австралия, Бразилия;
1520 мм (1524 мм — 5 футов) — российская (широкая, русская) колея — Россия, страны СНГ и Балтии, Монголия, Финляндия;
1435 мм (4 фута и 81/2 дюймов) — европейская стандартная (стефенсоновская) колея — принята в большинстве стран Западной Европы, странах Северной Америки (США, Канада, Мексика), Китае и ряде других стран Азии, Африки и Латинской Америки;
1067 мм (точнее 1066,8 мм — 3 фута и 6 дюймов) — капская колея — ЮАР и многие страны Южной Африки, Япония, Австралия, Новая Зеландия, Сахалинская дорога (РФ);
1000мм — метровая колея — Аргентина, Бразилия, Чили, Вьетнам, Таиланд и другие страны Азии;
750 и 760 мм — узкая колея — многие страны мира.
В табл. 1 приведены данные о распространенности в мире различных размеров рельсовой колеи. Из таблицы следует, что почти на 3/4 мировой сети железных дорог приняты два размера: 1435 мм (европейская колея) и 1520 мм (русская колея).
Распространенность в мире различных размеров рельсовой колеи
Таблица 1
| Название колеи | Размер колеи, мм | Общая протяженность сети, тыс. км | Принята в странах | Процент от мировой сети |
| Европейская стандартная (стефенсоновская) | 1435 | 720 | Западная Европа (большинство стран), США, Канада, Китай, Мексика | 56,1 |
| Российская (широкая) | 1520 | 200 | Россия, СНГ и Балтия, Монголия, Финляндия | 15,8 |
| Капская | 1067 | 110 | ЮАР и ряд стран Южной Африки, Япония, Австралия, Новая Зеландия, о. Сахалин (РФ) | 8,7 |
| Индийская | 1676 | 100 | Индия, Пакистан, Бангладеш, Аргентина, Чили | 7,9 |
| Метровая | 1000 | 95 | Аргентина, Бразилия, Чили, Вьетнам, Таиланд | 7,5 |
| Узкая | 750 и 760 | 20 | Многие страны мира | 1,6 |
| Ирландская | 1600 | 15 | Ирландия, Австралия, Бразилия | 1,2 |
| Иберийская | 1668 | Испания, Португалия |
Но почему в разных странах мира нормальной принимают разную ширину железных дорог? Попробуем ответить на этот вопрос. В первой половине прошлого века ведущие позиции в мире по промышленному развитию и строительству железных дорог занимала Англия. Большинство железных дорог в странах мира в то время строились по проектам и под руководством английских специалистов и инженеров.
По проекту, разработанному создателем первой в мире железной дороги Д. Стефенсоном, в Англии за основу была принята ширина колеи 4 фута и 81/2 дюймов (1 фут равен 304,8 мм, дюйм — 25,4 мм), т.е. 1435 мм. Поэтому во многих европейских странах, США, Канаде, Мексике и Китае при строительстве собственных железных дорог за норму была принята именно эта ширина колеи. В дальнейшем этот размер стал называться «стефенсоновской колеей».
В России ширина колеи Царскосельской дороги была равна 1829 мм (6 футов). На дороге же Петербург — Москва была впервые введена ширина колеи 1524 мм (5 футов), которая и стала нормой для железных дорог России, Финляндии и Монголии.
С 1972 г. в нашей стране вступили в действие новые Правила технической эксплуатации (ПТЭ), которыми было предусмотрено уменьшение ширины рельсовой колеи с 1524 до 1520 мм.
Интересно также, как появились малоизвестные читателю названия «капская» для ширины колеи 1067 мм и «иберийская» 1668 мм? По поводу происхождения названия «капская» существуют две версии. Первая связана с историческим фактом, что первые в мире магистральные железные дороги с шириной колеи 1067 мм (3 фута и 6 дюймов) были построены в Капской провинции Южной Африки и, соответственно, этот размер ширины колеи был назван в честь данной провинции. В настоящее время в ЮАР эксплуатируются более 20 тыс. км магистральных железных дорог с шириной колеи 1067 мм.
Вторая версия гласит, что К.А.П. — не что иное как инициалы инженера Карла А. Филиса (Carl A.Philis), построившего железную дорогу на севере Норвегии с шириной колеи 1067 мм, изолированную от сети других дорог этой страны. Так или иначе, но по распространенности в мире капская колея в настоящее время занимает третье место, уступая лишь европейской и русской рельсовой колее.
Происхождение названия «иберийская» колея (5 футов и 51/2 дюймов) также связано с географией ее появления и распространения. Португалия и Испания, железные дороги которых были построены по иберийскому стандарту (1668 мм), находятся на Пиренейском полуострове, древним названием части территории этого полуострова (примерно совпадающего с границами современного государства Испания) было Иберия.
Уместен и такой вопрос. Почему Д. Стефенсон при строительстве первой в мире дороги взял за основу размер рельсовой колеи 1435 мм, а не другие величины?
Из истории известно, что первые мощеные камнем дороги между населенными пунктами Европы (в том числе Англии) строились римлянами для передвижения их тяжелых боевых колесниц. При эксплуатации таких дорог появлялась наезженная корытообразная колея шириной, соответствующей естественным габаритам конной упряжки колесниц. Правда, эта версия скорее всего объясняет происхождение слова «колея», но не ширины колеи.
С появлением крупных промышленных предприятий на их территориях стали строить так называемые лежневые (деревянные) транспортные дороги, по которым перемещались различные грузы. И, наконец, в 1767 г. на некоторых металлургических заводах Англии стали применять для транспортных целей первые чугунные рельсы корытообразного профиля. Так появились конные железные дороги (чугунки или конки) с шириной колеи 4 фута и 6 дюймов (1372 мм), что соответствовало естественным габаритам упряжки конки.
При проектировании паровозов для дороги с этой шириной колеи у Д. Стефенсона возникли затруднения с возможностью размещения цилиндров паровой машины по бокам парового котла. Ему пришлось раздвинуть колеса локомотива и, соответственно, рельсы дороги на 21/2 дюйма (примерно 63 мм). Так появился европейский стандарт — стефенсоновская колея — 1435 мм.
В Японии вследствие сложного рельефа поверхности за норму была принята «капская» ширина колеи 1067 мм (3 фута и 6 дюймов). В Португалии и Испании стали применять 1668 мм (5 футов и 51/2 дюйма), в Индии — 1676 мм (5 футов и 6 дюймов).
В особо сложной ситуации оказалось большинство развивающихся стран — бывших колоний, в которых строились изолированные железнодорожные линии с различной шириной колеи даже между отдельными населенными пунктами. В результате при объединении таких линий в единую транспортную сеть в этих странах были вынуждены устанавливать в колею третий рельс или полностью перешивать рельсовую колею под европейский стандарт — 1435 мм, так как и поныне новый подвижной состав, в основном, закупается в европейских странах (Германия, Франция, Австрия и др.).
Информация в лекции "3 Информационная ёмкость сигналов" поможет Вам.
Рис. 11. Типы кузова локомотивов:
а — вагонного типа; б — капотного типа
Локомотивы также различают по типу кузова: вагонного и капотного. Кузов локомотива служит для внешнего ограждения и защиты от атмосферных воздействий основных узлов и агрегатов локомотива, а также создания необходимых условий для работы локомотивной бригады.
Кузова вагонного (полностью закрытого) типа применяются на всех современных отечественных магистральных тепловозах и электровозах. Характерной особенностью этого типа кузова является то, что локомотивная бригада имеет возможность контролировать работу узлов и агрегатов и переходить из секции в секцию (на двух- и многосекционных локомотивах) без выхода наружу. Соответственно, между стенкой кузова и силовым оборудованием (например, тепловозным дизелем) локомотива предусмотрены проходы А (рис. 11,а), по которым можно пройти из секции в секцию.
Кузова капотного типа в нашей стране нашли применение, в основном, на маневровых и промышленных локомотивах. В этом случае для осмотра и обслуживания оборудования, находящегося под съемным капотом, из кабины машиниста нужно выйти на боковые площадки, огражденные поручнями (рис. 11,б). Эти кузова легче и дешевле, проще вести монтаж и демонтаж оборудования при ремонтах локомотивов. Однако суровый климат в большинстве районов нашей страны делает невозможным их использование на магистральных локомотивах. Тем не менее, в ряде стран мира с более теплым климатом (например, в США) применяются магистральные локомотивы именно с кузовами капотного типа.
Очень важной характеристикой локомотива является число секций. Различают односекционные, двухсекционные и многосекционные локомотивы. Одно-, двух- и многосекционные поездные локомотивы имеют разное число кабин машиниста у головных секций (рис. 12). Любая из головных секций (А или Б) локомотива может эксплуатироваться самостоятельно. Промежуточные секции (например, В) многосекционных локомотивов управляются только с головных секций, поэтому они могут вообще не иметь кабины машиниста. Секцию локомотива без кабины машиниста называют бустером или бустерной секцией. Все секции двух- и многосекционных локомотивов соединены между собой переходными площадками, закрытыми от атмосферного воздействия.
