Самые быстрые поезда России и СССР
- Подробности
- Категория: Позновательные материалы
- Опубликовано: 08.12.2016
Россия не является страной с самыми быстрыми железными дорогами, и до японских и французских суперпоездов нам еще очень далеко, однако так было далеко не всегда и у нас в стране всегда шли попытки создать собственные скоростные поезда, и создано достаточное количество локомотивов и составов, чьи скоростные характеристики далеко не так уже и плохи, а уж в своем классе они и не уступают зарубежным аналогам. В нашем рейтинге присутствуют только поезда российского или советского производства, созданные на отечественных заводах. Вы можете сказать, что без Сапсана и Аллегро это не рейтинг, однако стыдно нам в такой стране как Россия смотреть с открытым ртом на соседей, и покупать у них, а не создавать свое, поэтому рейтинг будет исключительно из отечественных поездов.
Я не буду претендовать на стопроцентную достоверность, а буду строить свой рейтинг исходя из доступных данных, ведь мифов о разгоне того или иного локомотива ходят много, а вот документальных свидетельств как обычно не хватает. И так начнем нашу десятку самых быстрых российских и советских поездов.
ТЭП70
На десятом месте в нашем рейтинге расположился ТЭП70. Этот локомотив главная дизельная рабочая лошадка в пассажирских перевозках на РЖД. Основная конструкция тепловоза настолько удачная, что его можно разгонять до очень больших скоростей, однако конструкционная максимальная скорость — 160 км/ч. То, что локомотив способен развить большую скорость, сомнений нет, и даже ходили слухи что его разгоняли до 220 км/ч на испытаниях, однако скорость длительного режима всего 50 км/ч, что не позволяет поставить его выше в нашем рейтинге. Тепловоз начал эксплуатироваться с 1973, а в настоящее время выпускается его улучшенная модификация ТЭП70БС. Выпускается он на коломенском заводе, и к настоящему времени по России ездеет 300 таких машин и еще 25 ТЭП70У.
На самом деле локомотивов с конструкционной скоростью в 160 км/ч в России предостаточно, однако это единственный дизель с такими показателями, да и еще и столь массовый в производстве, именно поэтому он и заслуживает свое место.
«Ласточка»
Кончено, назвать Ласточку чисто российских поездом язык не повернется, однако именно он следующий в нашем списке самых быстрых российских поездов. Основной вклад в создание сделал все тот же Siemens. Тот, который привез в Россию Сапсаны. По сути эти поезда — это локализованные для наших условий Siemens Desiro. Собираются эти локомотивы на заводе «Уральские локомотивы», расположенном в городе Верхняя Пышма. Максимальная конструктивная скорости ласточки — 160 км/ч, но по факту реальная скорость несколько ниже, однако именно для российских дорог такие составы подходят просто идеально, ведь зачастую у нас просто и негде разогнаться быстрее. Основное назначение это пригородные перевозки или междугородние на небольшие расстояния до 200км. На данный момент выпущено уже 46 составов ЭС2Г.
ЭП2К
ЭП2К возможно самый долгожданный локомотив Современности. В СССР данную нишу успешно занимали чехословацкие ЧС различных моделей, и советские заводы не очень то и стремились составлять им конкуренцию, и тем самым у нас долгое время практически не было скоростных пассажирских локомотивов собственного производства на электрической тяге. На рубеже веков начали появляться первые подобные модели и у нас в стране, однако все они были или медленнее, как например ЭП1, или наоборот, быстрее, а требовалось совершенно другое, а именно замена чешских ЧС. С этой задачей успешно справились на Коломенском заводе и в 2008 году ЭП2К пошел в серию. Максимальная скорость эксплуатации — 160 км/ч, однако локомотив с легкостью может ехать быстрее, а скорость длительного режима 90 км/ч. В настоящий момент выпущено уже более 300 локомотивов ЭП2К и в будущем они должны полностью заменить ЧС 7.
«Иволга»
В 2014 Тверской вагоностроительный завод представил свой новейший состав, который получил название ЭГ2Тв Иволга. Конструкционная скорость состава 160 км/ч, однако в РЖД дали понять, что это не совсем то, чего ожидали от завода. Для таких скоростей уже выпускают «Ласточку», и Иволгу нужно «разогнать». Ходят слухи, что на испытаниях состав из трех моторных вагонов разгоняли до 250 км/ч на прямом участке, однако документально это нигде не зафиксировано, да и полный состав пока такую скорость не выдает. В данный момент именно на базе «Иволги» создается пассажирский состав, способный разгоняться до 250 км/ч и смогут ли на Тверском Вагоностроительном выполнить эту задачу покажет время, а пока построено два состава, которые с 2017 будут обкатываться на Киевском направлении Московской железной дороги.
Паровоз тип 2-3-2
Начало 20-го века ознаменовалось настоящим бумом скоростных рекордов в самых различных отраслях. Самолеты, автомобили, паровозы — все это двигалось все быстрее, а новые рекорды ставились чуть ли не каждый год, и каждая развитая страна стремилось войти в элиту, имея у себя скоростной транспорт. Не отставал в этом направлении и Советский Союз, тем более учитывая наши расстояния. В 1936 появился первый проект паровоза 2-3-2к Коломенского завода, который развивал мощность в 3070 лс, что позволяло ему разгонятся до 150км/ч. Путем доработки максимальная скорость увеличилась до 170 км/ч. Паровоз успешно прошел обкатку и показывал отличные результаты, однако начавшаяся война не позволила наладить серийный выпуск модели. При этом над доработкой паровоза параллельно работали и на Ворошиловградском Заводе, и создали немного более скоростную модель под номером 2-3-2В, который имел конструкционную скорость 180 км/ч. Свой последний рекорд он установил в 1957 году, когда развил скорость в 175 км/ч.
ЭП20
ЭП20 — один из самых удачных российских электровозов последних лет. Он призван заменить на российских дорогах старые чешские ЧС8 и ЧС200, срок эксплуатации которых подходит к концу. Максимальная конструкционная скорость локомотива — 200 км/ч, и то, что он при определенных обстоятельствах может двигаться и быстрее, сомнений нет, однако каких-либо данных по этому поводу в открытых источниках нет, поэтому будем считать его максимум в 200 км/ч. Самым быстрым маршрутом локомотива является «Невский экспресс», который проезжает расстояние между Москвой и Санкт-Петербургом всего на 5 минут дольше Сапсана, что в очередной раз доказывает, что в покупке Сапсанов не было такой уж необходимости. Конструкция ЭП20 получилась настолько удачная, что РЖД сразу же был размещен заказ после обкатки в 2011 году, и в настоящее время выпущено 60 локомотивов этой марки на Новочерскасском Электровозостроительном заводе, а всего планируется построить 200 таких машин.
ЭР 200
Бум скоростных перевозок начался 60-ые годы, когда первые скоростные поезда начали появляться в Японии и западной Европе. В России же для таких поездов просто не было дорог, но статус великой державы просто не позволял не иметь хотя бы один подобный маршрут, к тому же пассажиропоток между Москвой и Ленинградом был просто огромен. Техническое задание было утверждено в 1967 году, и в течение шести лет сразу 50 различных предприятий работали над его созданием и в 1973 первый состав был собран на Рижском Вагоностроительном и вышел на испытания, которые продлились еще 6 лет. В первый свой рейс поезд отправился в 1979, а в постоянную эксплуатацию пошел лишь в 1984. Почему процесс затянулся почти на 20 лет огромная загадка, а если учесть тот факт, что к концу 80-ых уже требовался ремонт, то тут остается лишь удивляться неспешности Рижского Вагоностроительного Завода. Итоговая конструкционная скорость ЭР-200 составила 200 км/ч, а на испытаниях он разгонялся несколько раз до 210 км/ч. Расстояния от Москвы до Ленинграда он проходил чуть менее чем за 5 часов, что было довольно приличной цифрой для своего времени, да и сейчас быстрее него едет только Сапсан и Невский Экспресс. Всего было построено 2 состава, и пара запасных головных вагона. Эксплуатировался ЭР-200 до 2006 года.
Эп200
Открывает тройку самых быстрых отечественных поездов экспериментальный локомотив ЭП200, построенный на Коломенском Заводе в 1996 году. ЭП200 появился в крайне неудачное время, когда он вроде бы и был очень нужен, но на его создание, обкатку и доработку денег не было. Конструкционная скорость локомотива равнялась 250 км/ч, а в эксплуатации скорость ограничивалась 200 километрами. Точных данных о максимальной скорости на испытаниях нет.
При всех своих скоростных достоинствах, на постоянные рейсы ему не суждено было выйти. По началу ЭП200 не блистал надежностью, особенно на высоких скоростях. А после устранения недостатков он так и не был принят, и в 2009 году его окончательно списали с формулировкой «РЖД в электровозах такого типа не нуждается», что выглядит не просто странно, а просто как прямой саботаж в пользу немецкого Сапсана, так как это был именно его конкурент, тем более что на базе ЭП200 уже полных ходом шла разработка ЭП250 и ЭП300, эксплуатационная скорость которых должна была быть соответственно 250 и 300 км/ч. После всех злоключений с локомотивом на Коломенском заводе сосредоточились на производстве и улучшении ТЭП70 и ЭП2к. Возможно в ближайшем будущем мы еще увидим скоростные локомотивы и поезда, которые выйдут из ворот Коломенского завода, но это будет не ЭП200.
Сокол 250
Судьба этого поезда сложилась не менее печально чем ЭП200. Технические требования к разработке нового поезда для скоростных перевозок были готовы в 1993 году. Ведущим предприятием–разработчиком было ЦКБ МТ «РУБИН». На свои первые испытания Сокол 250 отправился в 1998 году, в ходе которых было проверено все, что только можно, а сам состав развил максимальную скорость в 236 км/ч, при этом его конструкционная скорость равнялась 250 км/ч. В ходе испытаний было найдено довольно много различных, но устраняемых недочетов, и по факту поезд был готов на 90%. Однако по непонятным причинам проект свернули и Сокол отправили в музей. По сути вместе с этим локомотивом были угроблены все наработки в создании подобных скоростных поездов, и если нам сейчас попробовать сделать тоже самое, то придется опять начинать фактически с нуля.
ТЭП 80
Обогнавший время — именно так высказывались о самом быстром российском локомотиве. Смешно ли сказать, но самым быстрым локомотивом в России является не электровоз, а дизельный локомотив ТЭП-80. При его создании за основу был взят ТЭП 70, который был не столь быстр, но обладал отличным потенциалом для развития. На ТЭП 80 был установлен в полтора раза более мощный двигатель мощностью 6000 лс, и именно этот двигатель позволил локомотиву разогнаться на испытаниях до рекордных для России 271 км/ч. Кстати этот рекорд не побит не одним тепловозом в мире до сих пор.
Изготовлен он был на Коломенском Заводе в 1988-89 годах, однако бардак в стране советов не располагал к столь прорывным разработкам. Испытания проводились силами завода, а уж с Развалом союза тепловоз и вовсе стал никому не нужен. Рекорд скорости был установлен в 1993 и зафиксирован на камеру. Почему данный проект до сих пор не восстановлен остается загадкой, но он ушел в небытие так же как и Сокол, и ЭП200 и пылится в музее, так и не выйдя на постоянные рейсы, хотя в подобных локомотивах наши железные дороги нуждаются до сих пор, но вот строить, в случае необходимости, придется с нуля.
class=»eliadunit»>
tehnorussia.su
тепловоз
Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель. Название дизель-электровоз иногда применяется для тепловозов с электрической трансмиссией.
Общая характеристика
Дизельный двигатель тепловоза преобразует энергию сгорания жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через тяговую передачу получают движущие колёса. К основным узлам тепловоза относится: экипажная часть, кузов тепловоза. К вспомогательным узлам — система охлаждения, система воздухоснабжения, воздушная (тормозная) система, песочная система, система пожаротушения и т. д.
Общий принцип работы и конструкция
Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока
на схеме помечены:
1 — дизель | 2 — холодильная камера | 3 — высоковольтная камера | 4 — выпрямительная установка |
5 — тяговый электродвигатель | 6 — тяговый генератор | 7 — стартер-генератор | 8 — глушитель |
9 — бак для воды | 10 — передняя кабина машиниста | 11 — задняя кабина машиниста | 12 — аккумуляторная батарея |
13 — топливный бак | 14 — воздушный резервуар | 15 — тележка | 16 — топливный насос |
17 — бункер песочницы | 18 — колёсная пара | 19 — метельник |
|
Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности.
При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи — обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.
Виды передач
Основной трудностью при попытках соединить вал дизеля напрямую с колёсными парами является разгон тепловоза и запуск дизеля. Делались попытки применить для этого сжатый воздух (то есть дизель при трогании с места работал как пневматический двигатель), однако запасов сжатого воздуха в баллонах не хватало для нормального разгона локомотива.
Механическая передача
Механическая передача включает фрикционную муфту и коробку передач с реверс-редуктором; она обладает малым весом и высоким КПД, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), дизель-поездах, дрезинах и автомотрисах.
Электрическая передача
Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.
Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.
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. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой их вращения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.
Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л. с.
Гидравлическая передача
В гидравлической передаче механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования (гидромуфт и гидротрансформаторов). В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединённого с осью колёсной пары. Насосное и турбинное колесо находятся на небольшом расстоянии друг от друга, а промежуток между ними заполнен жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. Регулировка передаваемого крутящего момента осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Гидравлическая передача легче, чем электрическая, не требует расхода цветных металлов, но обладает меньшим КПД. В СССР применялась главным образом на маневровых тепловозах, а также на магистральных тепловозах малой мощности (ТГ102, ТГ16, ТГ22).
Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей, однако они были признаны неуспешными.
Пульт машиниста маневрового тепловоза ЧМЭ3
Модель десятицилиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3
Дизель тепловоза 2ТЭ116
тепловоз ТЭМ2У.
oaorzdrus.ru
Тяговая характеристика автономного локомотива — Страница 5
Страница 5 из 18
Тяговая характеристика автономного локомотива и ее идеальная форма
Тяговая характеристика локомотива — это зависимость силы тяги локомотива от скорости движения F=f(v) и режимов работы его энергетической установки, представленная графически.
Формально зависимости одной положительной величины — F oт другой — v и, следовательно, их графики могут быть различными, линейными или нелинейными.
Поэтому необходимо выяснить, какая форма зависимости наилучшим образом отвечает требованиям эффективного использования автономных локомотивов в эксплуатации.
Рис. 7. Возможные варианты формы тяговых характеристик
Рассмотрим несколько простейших возможных вариантов формы участка тяговой характеристики (рис. 7): линейное постепенное возрастание силы тяги в диапазоне скоростей движения от V1 до v2 — по уравнению F=F1 + kv — отрезок 1-2; такое же линейное убывание силы тяги по уравнению F= F1 — kv — отрезок 1-3; и промежуточный вариант — постоянство силы тяги F=F1 = const в том же диапазоне скоростей (линия 1-4).
Чтобы оценить степень пригодности той или иной формы, обратим внимание на величину необходимой мощности локомотивов с такими характеристиками.
Мощность N вообще, как работу А в единицу времени t, то есть N = A/t, можно при равномерном движении представить как N — FS/t = Fv — произведение силы на скорость.
Тогда, по первому варианту характеристики (линия 1-2 на рис. 7), если к > 0, мощность локомотива должна возрастать по мере увеличения скорости движения пропорционально квадрату ее приращения: N = N{+ к (у2~ v j )2, где TV) = F1 V1 — мощность в исходной точке 1 (рис. 8, кривая 1-2).
По второму варианту (к < 0), если величина к невелика, то необходимая мощность может также даже несколько возрастать (за счет роста скорости) — кривая 1- 3 на рис. 8. При относительно больших значениях коэффициента к требуемая мощность локомотива может и уменьшаться с ростом скорости движения — кривая 1-3′.
И, наконец, для обеспечения постоянной величины силы тяги в рассматриваемом диапазоне скоростей движения (Fj = const) необходимая касательная мощность локомотива N должна возрастать прямо пропорционально скорости движения v, то есть: N- Fj v — прямая 1-4 на рис. 8.
Рис. 8. Зависимости необходимой мощности локомотива от скорости движения при различных вариантах формы тяговой характеристики
Выше было показано, что мощность на колесах тепловоза (касательная), как и любого другого типа автономного локомотива (паровоза, газотурбовоза), прямо пропорциональна мощности его энергетической установки:
Величина номинальной (расчетной) мощности энергетической установки автономного локомотива ограничена ее свойствами. Тепловозные дизели не допускают перегрузки и, можно считать, что Ne макс=Ne ном — const. А раз наибольшая мощность источника энергии неизменна, то целесообразно к проектированию локомотива подходить так, чтобы эту величину мощности всегда (с соответствующими поправками) можно было бы реализовать на колесах. Иными словами, следует стремиться к тому, чтобы наибольшая возможная величина касательной мощности тепловоза так же могла быть использована при любой величине скорости движения, то есть чтобы соблюдалось аналогичное равенство NK макс=Νκ ном — const, что можно обеспечить при полном использовании мощности дизеля (считая, что произведение (1 -β)ηΠ6ρ мало зависит от скорости движения и может поэтому считаться неизменным) в рабочем диапазоне скоростей движения локомотива.
Тогда для автономного локомотива и для тепловоза, в частности, при выборе формы тяговой характеристики следует исходить из условия постоянства касательной мощности локомотива в рабочем диапазоне скоростей движения. Но, если принять условие NK = FKv=const, то для силы тяги получаем выражение FK=NK/v=const/v.
Условие FKv = const представляет собой уравнение гиперболы в координатах FK и v. Таким образом, если тяговая характеристика тепловоза F= f(v) будет иметь форму гиперболы (то есть если сила тяги обратно пропорциональна скорости — кривая 1-5 на рис. 7), касательная мощность локомотива будет постоянной при изменении скорости движения (см. рис. 8, прямая линия 1-5).
Такая зависимость касательной силы тяги от скорости и является идеальной формой тяговой характеристики автономного локомотива, источник энергии которого ограничен по мощности (рис. 9, а).
При такой форме характеристики на тепловозе теоретически обеспечивается возможность полного использования мощности дизеля в рабочем диапазоне скоростей движения. При проектировании тепловозов с различными типами передач конструкторам ставится задача обеспечить наиболее возможное приближение тяговой характеристики к идеальной гиперболической форме.
Рассмотрим подробней идеальную тяговую характеристику, показанную на рис. 9, а.
Рис. 9. Идеальная форма тяговой характеристики автономного локомотива: а — идеальная тяговая характеристика; б — зависимость тяговой (касательной) мощности локомотива от скорости движения при идеальной форме его тяговой характеристики
График гиперболы характерен тем, что кривая обеими ветвями (по осям координат) уходит в бесконечность, асимптотически приближаясь к осям координат (FK и v). Но бесконечных значений физических величин в технике, естественно, быть не может. Поэтому максимальные значения силы тяги и скорости движения ограничены.
Максимальная величина скорости движения локомотива vмакс ограничивается, как правило, по прочности его конструкции. Эта величина называется конструкционной скоростью локомотива vKOHCrp = vMaKC. Это ограничение показано на характеристике вертикальной чертой.
Максимальная величина сипы тяги, как уже рассматривалось выше, ограничивается основным законом локомотивной тяги. Это ограничение определяется значениями расчетного коэффициента сцепления. Максимальное значение допускаемой силы тяги имеет место при трогании локомотива с места. Ограничение по величине силы тяги по условиям сцепления также показано на характеристике своего рода границей (линия А В). Она не горизонтальна и снижается по мере роста скорости, так как уменьшается величина расчетного коэффициента сцепления (см. рис. 6).
Линия ограничения по сцеплению пересекается с гиперболической частью характеристики в точке В, которой соответствует величина скорости у’.Эту скорость, при которой происходит как бы перелом характеристики для паровозов, называли скоростью порога.
Таким образом, идеальная тяговая характеристика автономного локомотива состоит из двух частей: ограничение силы тяги по сцеплению АВ (диапазон скоростей от 0 до ν’) и участок гиперболы ВС — ограничение сипы тяги по мощности энергетической установки (диапазон скоростей от ν’до vK0HCTp)·
Так как гиперболической является только часть характеристики, то условие постоянства касательной мощности локомотива обеспечивается в диапазоне скоростей движения v’ — vKOHCTp (рис. 9, б). Этот диапазон можно назвать рабочим для локомотива.
В диапазоне скоростей движения от 0 до v’ мощность энергетической установки локомотива из-за ограничения величины силы тяги по сцеплению полностью использована быть не может, а в самом начале координат (при у=0) она вообще равна нулю. Поэтому работа локомотива в этом диапазоне скоростей неэффективна и его следует считать нерабочим.
Фактически при проектировании локомотивов рабочий диапазон скоростей движения начинают при скорости v , которая несколько выше скорости ν’. Это дает некоторую гарантию (ввиду случайности величины коэффициента сцепления) реализации величины силы тяги FKp, которую принимают за расчетную силу тяги автономного локомотива. Скорость vp, соответствующую расчетному значению силы тяги FKp, называют расчетной скоростью (точнее, скоростью движения на расчетном подъеме).
Величины FKp и vp являются важнейшими техническими параметрами локомотивов, используемых в тяговых расчетах. Для отечественных магистральных локомотивов эти величины приводятся в Правилах тяговых расчетов.
lokomo.ru
Локомотивы
Локомотивы, эксплуатируемые на железных дорогах общего пользования, по роду работы делят на магистральные (грузовые, пассажирские, универсальные), которые служат для вождения поездов, и маневровые локомотивы, используемые при маневровых работах на станциях, а также маневрово-вывозные локомотивы, предназначенные для смешанной работы — выполнения манёвров и тяги поездов. Кроме того, на промышленного предприятиях для перевозок на внутризаводских путях, лесоразработках, в рудниках, шахтах и т. п. используют промышленные локомотивы для широкой и узкой рельсовой колеи (см. Промышленный транспорт).
Род работы локомотива определяет выбор его основные тяговых параметров (мощности, силы тяги, скорости движения) и основные конструктивных форм и размеров (осевой формулы, диаметра колёс и др.). Одним из важных параметров, влияющих на выбор типа локомотива для обеспечения перевозок, является его коэффициент полезного действия (кпд). Первые локомотивы— паровозы, появившиеся в начале 19 в. в Великобритании, на протяжении почти 100 лег были на железных дорогах единственным тяговым средством. Рост промышленности и торговли, повлёкший за собой увеличение объёма перевозок, потребовал интенсивного развития железнодорожного транспорта, увеличения массы поездов и скорости их движения и соответственно совершенствования конструкции локомотива, повышения их мощности, силы тяги и экономичности. Наиболее совершенные паровозы, выпускавшиеся в начале 20 в., уже имели макс, кпд 6—8%, а средне-эксплуатационный — на уровне 4%.
На железных дорогах СССР самым мощным массовым паровозом, выпуск которого начался в 1931, был паровоз серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-0 со сцепным весом 1040 кН, расчётной силой тяги 241,5 кВт и конструкционная скоростью 90 км/ч. При расчётной скорости 23 км/ч он развивал мощность на колёсах 1513 кВт. Конструкционная скорость пасс. тепловоза ФД™ составила 115 км/ч; опытные паровозы типа 2-3-2 для скоростного пассажирского 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 несколько самостоятельными экипажными частями), которые обеспечивали расчётную силу тяги до 660 кН Отечеств, магистральный грузовой паровоз последнего типа развивал мощность 1800 кВт, имел конструкционная 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 несколько 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 отечественных заводах и за границей. Магистральный тепловоз Щвл1 построен ленингр. заводами в 1924; тепловозы Эш2 и ЭИ13 были заказаны для рус. ж. д. в Германии в счёт поставок паровозов. В 1931 Ашхабадская ж. д. перешла первой на сети железных дорог 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). Современные тепловозы в большом диапазоне реализации мощности имеют кпд около 30%, а среднеэксплуатационных кпд — около 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 мощности 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 мощности дизеля 2941 кВт имеют силу тяги 300 кН в секции и развивают мощность на колёсах 2173 кВт. Конструкционная скорость грузовых тепловозов 100 км/ч, пассажирских — 160 км/ч. Созданы опытные образцы тепловозов с секционной мощностью (по дизелю) 4412 кВт.
Первые попытки использования электрическое энергии для тяги поездов относятся к кон. 19 в. Первый отечественный электровоз ВЛ19, выпущенный в 1932, имел 6 тяговых двигателей мощностью по 340 кВт каждый и развивал скорость до 90 км/ч. Наиболее распространённые современные электровозы постоянного тока В Л10 имеют расчётную силу тяги 502 кН при расчётной скорости 45,8 км/ч, развивают мощность на колёсах 5280 кВт. Электровозы переменного тока ВЛ80 с расчётной силой тяги 512 кН при расчетной скорости 43,5 км/ч развивают мощность на колёсах 6350 кВт. Конструкционная 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. постоянный токе, развивающие мощность 9000 кВт при силе тяги 688 кН и ВЛ85 на переменном токе мощностью 10 000 кВт при силе тяги 720 кН; пасс, тепловозы ЧС7 на постоянный токе мощностью 6160 кВт и ЧС8 на переменном токе мощностью 7200 кВт. Собств. кпд электровозов достигает 88—90% при общем кпд электрическое тяги (с учётом кпд ТЭЦ или ГЭС, тяговых подстанций, линий электропередачи и контактной сети) около 22—24%
Оборудование железнодорожной линии под электрическое тягу (монтаж контактной сети, тяговых подстанций и др.) сравнительно дорого, поэтому электрификация железных дорог целесообразна при относительно большой грузонапряжённости направления. Большим преимуществом электрическое тяги является возможность рекуперации электрическое энергии при торможении поезда, которая 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 термодинамического 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 локомотив 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 локомотивов 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 специальные рейсы.
Дальнейшее развитие локомотивостроения связано с увеличением единичной мощности и скорости движения. В плане увеличения мощности перспективны турбопоезда, в которых используется авиац. газовая турбина, способные развивать скорость до 200 км/ч, а также локомотивы с турбовинтовым и реактивным двигателями. Скорости движения до 500 км/ч характеризуют локомотивы высокоскоростного наземного транспорта.
lokomo.ru
Скорость — движение — локомотив
Скорость — движение — локомотив
Cтраница 1
Скорость движения локомотивов и подвижного состава на заводских путях допускается не более 15 км / ч при движении состава с локомотивом впереди и не более 10 км / ч с локомотивом, идущим сзади. [1]
Скорость движения локомотива зависит от скорости вращения па осей колесных пар. [2]
Если скорость движения локомотива продолжает расти, происходит автоматический переход со ПГТР на гидромуфту. Включается в работу третий электрогидравлический вентиль, пропускающий масло от вихревого насоса к золотниковой коробке в полость в. Масло, подаваемое питательным насосом по каналу 24, сверлениям в золотнике и каналу 22, поступает в полость гидромуфты, и одновременно часть масла поступает по сверлению в колоколе на закрытие клапанов опорожнения. Одновременно с заполнением гидромуфты и вступлением ее в работу нижняя проточка золотника 21 открывает слив из гидротрансформаторов через полости г и ж, а канал 25 наполнения ПГТР перекрывается. Тепловоз работает на гидромуфте. [3]
При возрастании скорости движения локомотива или частоты вращения дизеля пропорционально увеличиваегся напряжение та-хогенератора, что вызывает изменение положения стрелки вольтметра, служащего указателем скорости движения или частоты вращения. [5]
Тяговые характеристики представляют собой зависимости силы тяги двигателя от скорости движения локомотива. [6]
Система автоматики управляет наполнением и опорожнением гидроаппаратов в зависимости от скорости движения локомотива и позиции контроллера. Командным органом системы автоматики является электрическая часть, а исполнительным — гидравлическая. Это обеспечивает наивыгоднейший коэффициент полезного действия тепловоза при движении с разными скоростями и нагрузками. Командный орган системы автоматики устанавливает момент переключения гидроаппаратов в зависимости от определенного соотношения между скоростью движения тепловоза и частотой вращения коленчатого вала двигателя. [7]
Самопишущий локомотивный скоростемер ЗСЛ-2М-150 предназначен для регистрации на диаграммной ленте скорости движения локомотива ( в км / ч), пройденного пути ( в км), суточного времени в часах и минутах с отметкой длительности пробега локомотива, остановок продолжительностью до 24 ч, направления движения локомотива ( передний и задний ход), изменения давления воздуха в тормозной магистрали и режимов торможения. [8]
Бумага скоростемерная предназначается для изготовления диаграммной ленты, служащей для регистрации скорости движения локомотива при помощи самопишущего скоростемера СЛ-2, и представляет собой бумагу, покрытую с одной стороны последовательно двумя слоями: нижним — баритовым слоем и верхним — эмульсионным слоем. [9]
Скорость скольжения бандажей по рельсам представляет собой разность скорости на окружности бандажей и скорости лоступательного движения локомотива. Если при проскальзывании бандажей колесной пары по рельсам напряжение на зажимах двигателя, связанного с ней передачей, остается постоянным, то зависимость силы тяги двигателя F к от установившейся скорости скольжения бандажей по рельсам можно получить на основании соответствующей тяговой характеристики двигателя. [10]
Наиболее полное использование преимуществ системы АЗСР достигается при наличии устройств телеуправления горочным локомотивом ( ТГЛ), когда выбор скорости движения локомотива, распускающего состав, автоматизирован. [12]
Наиболее полное использование преимуществ системы АЗСР достигается при наличии устройств телеуправления горочным локомотивом ( ТГЛ), когда выбор скорости движения локомотива, распускающего состав, автоматизирован. [13]
Процессы включения и выключения пускового и маршевого гидротрансформаторов при движении тепловоза по характеру протекания аналогичны включению и выключению на стоповом режиме, а по продолжительности короче и зависят от скорости движения локомотива. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Скорость — движение — локомотив
Скорость — движение — локомотив
Cтраница 2
Максимальная сила тока и величина наибольшего допустимого напряжения подлежат органичениям, и передача должна работать в пределах этих ограничений. При возрастании скорости движения локомотива сила тока падает, а напряжение растет. В момент достижения поездом скорости 14 5 км / ч дальнейшее увеличение напряжения становится невозможным. Поэтому для исключения недоиспользования мощности дизеля тяговые электродвигатели автоматически переключаются с последовательного соединения на последовательно-параллельное, что приводит к падению напряжения генератора при соответствующем возрастании тока нагрузки. При скорости 32 км / ч возникает необходимость в новом снижении напряжения, возросшего в процессе разгона поезда. Такого снижения можно было бы достигнуть переключением тяговых двигателей с последовательно-параллельного соединения на параллельное. Однако более целесообразно применить для достижения той же цели автоматическое шунтирование обмоток главных полюсов тяговых электродвигателей для ослабления их магнитных полей. [16]
Имея такую внешнюю характеристику, одновальный газотурбинный двигатель на локомотиве должен работать с практически постоянной скоростью вращения вала. При этом менять скорость движения локомотива можно лишь изменением передаточного отношения между валом такой турбины и движущими осями локомотива. [17]
Тормозной момент генераторного режима для тяговых асинхронных двигателей в малой степени зависит от колебаний напряжения в контактной сети. При генераторном как и при тяговом режиме скорость движения локомотива, пренебрегая скольжением, зависит от частоты тока, которая практически постоянна. Это обстоятельство является преимуще — ством тяговых асинхронных машин. Простота автоматического перехода из тягового в i операторный режим и обратно без применения посторонних возбудителей выгодно отличает асинхронные машины от тяговых двигателей других типов. [18]
Однако, как видно из рис. 6 ( линия ОС), полная мощность используется только при t roaxj при движении же поезда с любой другой скоростью, меньшей vmax, мощность его остается недоиспользованной. Кроме того, постоянство FK при всех скоростях движения локомотива не соответствует переменному профилю железнодорожного пути, состоящему из подъемов, спусков и площадок. При движении по подъемам от локомотива требуется большая сила тяги, чем при движении по спускам, и обычно в первом случае скорость меньше, чем во втором. [19]
Первоначально при постройке современных железных дорог господствовало мнение, разделявшееся выдающимися инженерами-практиками, будто по своей прочности железная дорога вечна и износ рельсов до такой степени ничтожен, что, если речь идет о финансовой и практической стороне дела, им можно пренебречь; продолжительность существования хороших рельсов определялась в 100 — 150 лет. Но вскоре обнаружилось, что продолжительность жизни рельса, которая, разумеется, зависит от скорости движения локомотивов, веса и числа поездов, толщины самих рельсов и многих других побочных обстоятельств, в среднем не превышает 20 лет. На отдельных станциях, в центрах большого движения, рельсы изнашиваются даже за один год. К 1867 г. начали вводить стальные рельсы, которые стоили примерно вдвое дороже чугунных, но зато и долговечнее больше чем вдвое. Продолжительность жизни деревянных шпал составляла 12 — 15 лет. Что касается подвижного состава, то пассажирские вагоны изнашиваются значительно медленнее, чем товарные. Продолжительность жизни локомотивов в 1867 г. исчислялась в 10 — 12 лет. [20]
На транспортных ( локомотивных) комбинированных установках перспективна газовая турбина с механической передачей, которая позволяет в рабочем диапазоне скоростей изменять крутящий момент до 4 — 5 раз. С изменением скорости движения локомотива ( и, следовательно, скорости вращения вала турбины) коэффициент расхода турбины при полной подаче топлива в СПГГ может изменяться на 20 %, что приведет к изменению эквивалентного сечения, на которое работает генератор газа. [21]
Предположим, что нам необходим как можно быстрее, то есть оптимально по времени, привести железнодорожный локомотив в пункт назначения. Решение этой задачи не связано со сложностями, возникающими, например, во время езды на автомобиле по улицам города. Очевидно, что чем больше скорость движения локомотива, тем быстрее он достигнет цели. Однако здесь-то и начинаются проблемы. Скорость движения не может быть сколь угодно большой: она ограничена максимально допустимой скоростью локомотива, а также мощностью, которую он может развивать при разгоне. [22]
Подвеска контактного провода над путями погрузки и выгрузки, а также путями, заходящими в производственные помещения, затрудняет погрузочно-разгрузочные работы и не позволяет использовать некоторые средства механизации. Поэтому при электрической тяге обычно для маневровой работы сохраняют тепловозы и паровозы, но это ведет к повышению эксплуатационных расходов. Поэтому в ряде случаев целесообразно применять для маневровой работы, особенно в условиях электрифицированных подъездных путей, локомотивы с двумя источниками энергии, в частности дизель-контактные или контактно-аккумуляторные локомотивы. Они обычно представляют собой электровозы, на которых установлены дизель-генераторные агрегаты или тяговые аккумуляторные батареи. От них питаются тяговые электродвигатели при движении локомотива по неэлектрифицированным путям. Мощность дизель-генераторной группы или тяговых аккумуляторных батарей, как правило, значительно меньше суммарной мощности тяговых электродвигателей, поэтому скорость движения локомотива по неэлектрифицированным путям при максимальной силе тяге также меньше, чем при работе локомотива под контактным проводом. [23]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
ЖД.РФ / В далеком 1993 году локомотив ТЭП80 развил на участке скорость 271 км/ч. Сапсан тогда еще под стол пешком ходил
В 1987-1988 годах Коломенский тепловозостроительный завод по заказу МПС СССР изготовил два опытных восьмиосных локомотива, получивших обозначение ТЭП80 и рассчитанных на вождение пассажирских составов с максимальной скоростью 160 км в час.
Заказывая Коломне односекционный восьмиосный локомотив мощностью 6000 л.с., МПС СССР руководствовалось тем фактом, что широко эксплуатировавшиеся в то время тепловозы ТЭП60 мощностью 3000 л.с. на определённых полигонах не могли выдать требуемые тяговые и скоростные характеристики. Двухсекционный вариант 2ТЭП60 мог расцениваться как временное решение, поскольку применение таких тепловозов увеличивало эксплуатационные расходы. В 1975 году Коломна построила шестиосный односекционный тепловоз ТЭП75, равный по мощности локомотиву 2ТЭП60. Однако в ходе испытаний специалисты пришли к выводу о необходимости пересмотра основных технических характеристик пассажирских тепловозов большой мощности и переходу от шестиосного экипажа к восьмиосному.
Как сказал главный конструктор по локомотивостроению Коломенского завода Анатолий Подопросветов, ТЭП80 обогнал время.
Этот локомотив был оснащён самым мощным советским тепловозным дизелем, который к тому же был самым форсированным. Например, при таком же, как у тепловоза ТЭП70, удельном расходе топлива, с одного литра рабочего объёма удавалось получить больше лошадиных сил. Кроме того, ТЭП80 стал самым первым советским локомотивом, имевшим высокотемпературное охлаждение, что позволяло сэкономить собственный вес локомотива за счёт уменьшения веса радиаторных секций.
ТЭП80 был разработан также и с целью проверки и обкатки восьмиосной экипажной части, чтобы потом накопленный опыт использовать при создании скоростного электровоза.
Созданная для ТЭП80 сочленённая четырёхосная тележка отличалась уникальными свойствами. Испытывавшие тепловоз машинисты рассказывали, что из стакана, наполненного «с верхом» водой, стоящего на пульте управления, при скорости 160 км не выплёскивалось ни капли. Но и эта скорость была для него далеко не предел.
5 октября 1993 года во время опытных поездок тепловоз ТЭП80-0002 установил мировой рекорд для тепловозов, разогнавшись до 271 км/ч. Этот рекорд не побит до сих пор.
Новому тепловозу просто не повезло. Его выход на пути МПС совпал по времени с началом тяжелейшего политико-экономического кризиса, растянувшегося на годы и сопровождавшегося спадом перевозок.
www.zdrf.org