Характеристики локомотивов

Характеристики локомотивов

Серия. Серии локомотивов, т.е. группы локомотивов, построенных по одному проекту, в нашей стране принято обозначать сочетанием заглавных букв русского алфавита и цифр.

Паровозы. До 1917 г. серии паровозов в России обозначали только заглавными буквами русского алфавита. Паровозостроение России периода 1845 — 1917 гг. характеризовалось многосерийностью, до 50 % локомотивов строилось за границей. В результате, для обозначения серий паровозов были использованы не только все буквы русского алфавита (паровозы серий А, Б... Я), но и дополнительно в обозначение серии вводилась верхняя буквенная индексация (например, Э^г, Ы^ч, К^У, О^в, Ъ^н, Щ^Р, Л^г), которая указывала на конструктивные особенности этой серии паровоза, на предприятие-изготовителя или страну-изготовителя. Например, наиболее распространенный грузовой паровоз Э имел ряд модификаций: Э^ш (построен в Швеции), Э^г (построен в Германии), Э^Р (реконструированный и построенный в Румынии).

В период 1917— 1956 гг. некоторые новые серии паровозов были названы инициалами отдельных известных лиц (грузовые паровозы ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, Л — Лебедянский; пассажирский ИС — Иосиф Сталин) или величайших событий в жизни нашей страны (П — «Победа»). В октябре 1945 г. на Коломенском заводе был построен первый грузовой паровоз серии П. В дальнейшем там же построили грузовые паровозы П34 и П38, а также пассажирский П36, которые оказались последними сериями паровозов, созданными в нашей стране. В 1956 г. в связи с переходом железных дорог на новые виды тяги решением правительства строительство новых паровозов было прекращено.

Рис. 12. Разделение локомотивов по числу секций:

а — односекционный; б — двухсекционный; в — многосекционный

Тепловозы. В большинстве случаев обозначение серии тепловозов начинается с буквы Т (тепловоз). Вторая буква, как правило, характеризует тип передачи (Э — электрическая, Г — гидравлическая); третья обычно говорит о назначении тепловоза (П — пассажирский, М — маневровый). У грузовых тепловозов третья буква в серии отсутствует.

Цифры обозначают номер серии тепловозов, причем для магистральных локомотивов постройки до 2000 г. также указывают и завод-изготовитель. Номера серий от 1 до 49 были отведены магистральным тепловозам, спроектированным Харьковским заводом транспортного машиностроения им. В.А. Малышева (ныне «Завод им. Малышева»). Номера от 50 до 99 присваивались тепловозам разработки Коломенского тепловозостроительного завода им. В.В. Куйбышева (ныне «Коломенский завод»), а номера 100 и выше входят в серии локомотивов Луганского тепловозостроительного завода им. Октябрьской революции (ныне «Лугансктепловоз»).

Рекомендуемые материалы

Цифра перед буквой означает число секций многосекционного тепловоза.

Таким образом, обозначение 2ТЭ116 расшифровывается так: грузовой двухсекционный тепловоз с электрической передачей серии 116, Луганского завода; ТЭП80 — односекционный пассажирский тепловоз с электрической передачей постройки Коломенского завода.

Маневровые и промышленные тепловозы выпускают в России следующие заводы-изготовители: Людиновский тепловозостроительный завод (ТГМ4Д, ТГМ6Б, ТГМ8, ТЭМ7), Брянский машиностроительный завод (ТЭМ2, ТЭМ6, ТЭМ15, ТЭМ16, ТЭМ18, ТЭМ21), Муромский тепловозостроительный завод (ТГМ23В), Калужский машиностроительный завод (ТГК2М, ТГМ61), Камбарский машиностроительный завод (ТГМ40 и узкоколейные тепловозы ТУ7, ТУ9).

В обозначение серий зарубежных тепловозов, работающих в России, введена буква, указывающая на страну-изготовитель. Так, серии ЧМЭЗ и ВМЭ1, поставлявшиеся в советские времена, означают маневровые тепловозы с электрической передачей, построенные, соответственно, в Чехословакии и Венгрии.

После распада Советского Союза (1991 г.) все заводы-изготовители грузовых тепловозов («Лугансктепловоз» и «Завод им. Малышева») оказались за границей, и поставки тепловозов в Россию были практически прекращены, а закупки локомотивов на российских предприятиях носили штучный характер (заказывались перспективные опытные образцы локомотивов в единственных экземплярах). Как следствие, в 2005 г. уровень износа тепловозного парка страны превысил критическую величину 70 %, и возникли угрозы транспортной безопасности России.

Как известно, 18 сентября 2003 г. на базе МПС создано ОАО «Российские железные дороги» («РЖД»). Для оздоровления локомотивного парка в «РЖД» была разработана «Программа создания и освоения производства новых локомотивов в 2006 — 2010 гг.». В рамках этой программы серийное производство новых локомотивов (в том числе тепловозов) будет осуществляться на предприятиях «Трансмашхолдинга». Так, на «Коломенском заводе» этого холдинга предполагается серийный выпуск грузовых тепловозов 2ТЭ70 мощностью 6000 кВт и пассажирских ТЭП70БС, а на «Брянском заводе» — грузовых тепловозов нового поколения 2ТЭ25К «Пересвет» мощностью 5000 кВт и грузовых тепловозов 2ТЭ25А той же мощности с асинхронными тяговыми электродвигателями (ТЭД).

Нужно отметить, что впервые в российской истории тепловоз 2ТЭ25К (как и ранее электровоз 2ЭС5К «Ермак») получил имя собственное — «Пересвет». В перспективе планируется выпуск пассажирского тепловоза ТЭП35 и грузового 2ТЭ35. Таким образом, буквенное обозначение серий перспективных российских тепловозов осталось без изменений, цифры же обозначают не только номер серии тепловозов, но и условную секционную мощность локомотива в киловаттах. В обозначении серий перспективных грузовых тепловозов после цифр дополнительно введена буква, которая уточняет тип электрической передачи и тяговых электродвигателей (К — передача переменно-постоянного тока, коллекторные ТЭД постоянного тока; А — передача переменного тока, асинхронные ТЭД). Итак, обозначение 2ТЭ25А расшифровывается следующим образом: грузовой двухсекционный тепловоз с электрической передачей переменного тока и асинхронными ТЭД, серии 25, с секционной мощностью 2500 кВт (мощность тепловоза 2 × 2500 кВт).

Электровозы. Серии электровозов, как и тепловозов, состоят из буквенного и цифрового обозначения. Электровозам отечественного производства до 1991 г. традиционно присваивалось обозначение ВЛ («Владимир Ленин»). До 1941 г. цифры, стоящие в серии рядом с буквами, обозначали только нагрузку от колесной пары на рельсы в тоннах (например, ВЛ19, ВЛ22).

С развитием электрической тяги на переменном токе (с 1956 по 1991 гг.) цифры серии электрических локомотивов стали обозначать номер серии, род потребляемого тока и число осей электровоза, а именно: от 1 до 18 — восьмиосные постоянного тока (например, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11); от 19 до 39 — шестиосные постоянного тока (ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23); от 40 до 59 — четырехосные переменного тока; от 60 до 79 — шестиосные переменного тока (ВЛ60); свыше 80 — восьмиосные переменного тока (ВЛ80, ВЛ85, ВЛ86).

Иногда к цифровому обозначению серии электровоза добавляли буквенную индексацию: ВЛ80А — с асинхронными ТЭД, ВЛ80В — с вентильными ТЭД, ВЛ60К — с кремниевыми выпрямителями, ВЛ22М — модернизированный, ВЛ60П — пассажирский, ВЛ80Р — с рекуперацией электрической энергии, ВЛ80С — с системой многих единиц (многосекционный), ВЛ80Т — с реостатным торможением.

На железнодорожных участках, где стыкуются системы переменного и постоянного тока, эксплуатируются электровозы двойного питания (ВЛ61Д, ВЛ82, ВЛ82М), способные работать на постоянном (3 кВ) и переменном токе (25 кВ).

Кроме того, на дорогах нашей страны с 1957 г. эксплуатируется большое число пассажирских электровозов чехословацкого производства, серия которых состоит из букв ЧС и цифр: ЧС1, ЧС2, ЧС2Т, ЧСЗ — шестиосные постоянного тока; ЧС4 и ЧС4Т — шестиосные переменного тока; ЧС6, ЧС7, ЧС200 — восьмиосные двухсекционные постоянного тока; ЧС8 — восьмиосные двухсекционные переменного тока.

Проекты и опытные образцы новых российских электровозов с середины 90-х годов прошлого века обозначаются по принципу, похожему на обозначение серий тепловозов: начинают с буквы Э — электровоз, дополняют ее буквой П для пассажирских электровозов. Далее следует цифровая часть, где для обычных электровозов добавляют одну цифру (например, Э2, ЭП2, ЭП1, ЭПЗ — четная цифра означает постоянный ток, нечетная — переменный), для электровозов двойного питания — две цифры (например, ЭП10), для скоростных электровозов — три цифры (например, ЭП100, ЭП200). Отдельные серии перспективных электровозов также имеют имя собственное (например, двухсекционный грузовой электровоз 2ЭС5К «Ермак»).

Осевая формула. Осевая формула является одной из важнейших характеристик любого локомотива. Она характеризует число, расположение и назначение осей.

Для локомотивов нетележечного типа (тепловоз ТГМ23В, паровозы), т.е. когда все оси локомотива объединены жесткой рамой, в осевой формуле последовательно перечислено число осей бегунковых, ведущих (сцепных) и поддерживающих. Например, осевая формула паровоза, показанного на рисунке 4 в § 2, имеет вид 1—3—1, тепловоза ТГМ23В 0—3—0 (бегунковых осей нет, ведущих три, поддерживающих нет).

Для локомотивов тележечного типа (тепловозы, электровозы и газотурбовозы) осевая формула представляет собой сочетание цифр, число которых соответствует количеству тележек, а каждая цифра показывает число осей в тележке. Например, четырехосный тепловоз (см. рисунок 5 в § 3) имеет осевую формулу 2о—2о, которая показывает, что у тепловоза две двухосные тележки.

Знак «—» (тире) означает, что тележки не соединены между собой (не сочлененные), а буква «о» у цифр показывает, что каждая ось имеет индивидуальный (отдельный) привод от тягового двигателя, является «обмоторенной». Для шестиосных электровозов с сочлененными тележками (например, ВЛ22) осевая формула имеет вид 3_о+3_о. Знак «+» (плюс) означает, что тележки соединены между собой, в каждой тележке три оси с индивидуальным (электрическим) приводом колесных пар. Соответственно, для 8-осных локомотивов, у которых четырехосные тележки образованы путем объединения 2-осных (тепловозы ТЭМ7 и ТЭП80, электровозы ЭП100 и ЭП200), осевая формула выглядит так: 2_о+2_о—2_о+2_о.

В осевых формулах двух- и многосекционных локомотивов число секций указывается отдельной цифрой. Например, для трехсекционного грузового тепловоза серии ЗТЭ10М осевая формула выглядит так: 3(3_о—3_о). В том случае, когда локомотив состоит из двух неодинаковых секций (например, тяговой и бустерной), приводится осевая формула всего локомотива. Например, осевая формула проектируемого газотурбовоза ГТ1 имеет вид: 2_о—2_о—2_о+2_о—2_о—2_о. На бустерной секции ГТ1 устанавливают криогенную емкость со сжиженным природным газом (метаном), обеспечивающую безэкипировочный пробег локомотива до 1000 км, а также вспомогательный дизель-генератор.

За рубежом в осевых формулах локомотивов число ведущих осей в тележках обозначают не цифрой, а подразумеваемым порядковым номером буквы в латинском алфавите, которая ставится в формуле (А — одна ось, В—две, С —три). Следовательно, обозначение С_о—С_о будет соответствовать рассмотренной выше характеристике 3_о—3_о (во Франции принято буквы писать слитно: ВВ, СС). Наличие же бегунковых и поддерживающих осей обозначается также цифрами. Следовательно, обозначение 1—С—1 будет соответствовать формуле российского паровоза 1—3—1.

В некоторых странах применяют колесные формулы, в которых цифры указывают число колес, а не осей, т.е. цифры удваиваются (например, 2—6—2).

Весовые характеристики. К весовым характеристикам локомотивов относятся:

· конструкционный вес Р, кН; служебный вес Р_сл, кН; сцепной вес Р_к, кН;

· осевая нагрузка 2П, кН.

Служебным весом электровоза Р_сл называется полный вес локомотива в эксплуатационном состоянии, а именно: конструкционный вес Р с локомотивной бригадой и двумя третями запаса песка. Для тепловозов дополнительно в служебный вес входят две трети запаса топлива.

Служебный вес локомотива Р_сл, приходящийся на ведущие (сцепные) колесные пары и участвующий в создании силы тяги, называется сцепным весом Р_к. Соответственно, для паровозов Р_сл ≠ Р_к, а для тепловозов и электровозов Р_сл = Р_к.

Осевая нагрузка (или, точнее, нагрузка от оси на рельсы) 2П характеризует статическое воздействие локомотива на железнодорожный путь. Чтобы определить величину 2П, надо служебный вес Р_сл разделить на число всех осей локомотива.

Для магистральных локомотивов, эксплуатирующихся на дорогах нашей страны, наибольшие допустимые нагрузки на рельсы составляют (2П)_max = 225 кН (23 тс). Для сравнения, поездные локомотивы и вагоны железных дорог США имеют наибольшие допустимые нагрузки на рельсы (2П)_max = 294... 314 кН (30... 32 тс), что повышает эффективность их использования в перевозочном процессе.

Мощность локомотива. Принцип работы локомотива любого типа можно представить в виде энергетической цепи, состоящей из основных элементов (узлов локомотива).

Преобразование энергии из одного вида в другой в каждом элементе энергетической цепи локомотива всегда связано с потерями мощности. Возникает вопрос: если мощность основных узлов локомотива разная, то по какому узлу определять мощность самого локомотива?

Для ответа на поставленный вопрос перечислим те узлы локомотивов, по которым в нашей стране принято определять мощности тепловозов, электровозов, газотурбовозов:

· эффективная мощность на валу дизеля N_е, кВт;

· суммарная мощность часового режима работы тяговых электродвигателей электровоза, ,кВт;

· суммарная мощность продолжительного режима работы тяговых электродвигателей тепловоза и электровоза , кВт;

· касательная мощность на ободе колес ведущих осей локомотива N_к, кВт;

· мощность на валу газотурбинного двигателя газотурбовоза N_гтд, кВт.

Обратите внимание на лекцию "57 Высокотемпературное каталитическое восстановление NOx".

Мощности автономных локомотивов (тепловозов и газотурбовозов) в нашей стране принято определять по мощности силовых энергетических установок. Когда говорят, что мощность тепловоза 2ТЭ70 составляет 6000 кВт, это означает, что на двух секциях этой серии тепловозов установлены дизели суммарной эффективной (на валу дизеля) мощностью 6000 кВт. Соответственно, мощность газотурбовоза определяется по мощности газотурбинных двигателей, т.е. по величине N_гтд.

Мощность электровоза, который является неавтономным локомотивом, определяют по суммарной мощности часового режима работы тяговых электродвигателей .

Необходимо подчеркнуть, что мощность, которую любой тип локомотива реализует на совершение полезной работы (тягу поездов), меньше той мощности, которую мы называем мощностью локомотива. Если пренебречь затратами энергии на преодоление сопротивления движению самого локомотива, то под полезной мощностью, идущей на тягу поездов, можно понимать его касательную мощность N_к.

Применительно к тепловозу с электрической передачей, на котором можно выделить вышеперечисленные понятия мощности: , всегда имеет место неравенство . Это неравенство можно записать в таком виде:, где  — кпд электрической передачи (см. § 3);  — доля затрат мощности на вспомогательные нужды тепловоза ().

В некоторых странах (например, в США) под мощностью тепловоза принято понимать величину .

Тяговая характеристика локомотива представляет собой зависимость силы тяги  от скорости движения V и режимов работы его силовой энергетической установки. Тяговую характеристику локомотива представляют в виде графика зависимости: .