Электровоз

редактировать
Электровоз Шкода ЧС4-109. Поезд Москва - Одесса поезд на железнодорожной станции Винница. ČSD Class E 499.3 Siemens ES64U4 является действующим подтвержденным держателем как самый быстрый электровоз на расстоянии 357 км. / ч (222 миль / ч) в 2006 году.

электровоз - это локомотив, питаемый электричеством от воздушных линий, третий рельс или бортовой накопитель энергии, такой как аккумулятор или суперконденсатор.

Электровозы с бортовым питанием первичными двигателями, например как дизельные двигатели или газовые турбины, классифицируются как дизель-электрические или газотурбинно-электрические, а не как электрические локомотивы, поскольку Комбинация электрогенератора / двигатель служит только в качестве системы передачи энергии.

Электровозы выигрывают от высокого КПД электродвигателей, часто более 90% (без учета неэффективности выработки электроэнергии). Дополнительную эффективность можно получить за счет рекуперативного торможения, позволяющую восстанавливать кинетическую энергию во время торможения, чтобы вернуть мощность в линию. В новых электровозах используются системы привода переменного тока с инверторным двигателем, обеспечивающие рекуперативное торможение. Электровозы тихие по сравнению с тепловозами, поскольку в них отсутствует шум двигателя и выхлопа, а также меньше механический шум. Отсутствие возвратно-поступательных деталей означает, что электровозы легче перемещаются по рельсам, что сокращает затраты на техническое обслуживание пути. Мощность электростанции намного больше, чем у любого отдельного локомотива, поэтому электровозы могут иметь более высокую выходную мощность, чем дизельные локомотивы, и они могут выполнять еще более высокую кратковременную импульсную мощность для быстрого ускорения. Электровозы идеально подходят для движения пригородных поездов с частыми остановками. Электровозы используются на грузовых маршрутах с постоянно высокими объемами движения или в районах с развитой железнодорожной сетью. Электростанции, даже если они работают на ископаемом топливе, намного чище, чем мобильные источники, такие как двигатели локомотивов. Электроэнергия также может поступать из чистых или возобновляемых источников, включая геотермальную энергию, гидроэлектроэнергию, биомассу, солнечную энергию и ветряные турбины. Электровозы обычно стоят на 20% меньше тепловозов, их расходы на техническое обслуживание на 25-35% ниже, а стоимость эксплуатации на 50% меньше.

Главный недостаток электрификации - высокая стоимость инфраструктуры: воздушных линий или третьей железной дороги, подстанций и систем управления. Государственная политика в США налогообложения электрификации: более высокие налоги на недвижимость взимаются с частных железнодорожных объектов. EPA регулирует выбросы выхлопных газов и судовых двигателей, аналогично правилам выброса легковых и грузовых автомобилей, чтобы ограничить количество угарного газа, несгоревших углеводородов, оксидов азота и сажи, выделяемых этими мобильными источниками энергии. Железнодорожная инфраструктура в США находится в частной собственности, железные дороги не желают делать инвестиции для электрификации. В Европе и других странах железнодорожные сети считаются частью национальной транспортной инфраструктуры. Операторы подвижного состава уплачивают плату в зависимости от использования железной дороги. Это делает возможными крупные капиталовложения, необходимые для технической и долгосрочной перспективы экономически выгодной электрификации.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Постоянный ток
    • 1.2 Переменный ток
  • 2 Типы
    • 2.1 Постоянный и переменный ток
    • 2.2 Передача электроэнергии
      • 2.2.1 Воздушные линии
      • 2.2.2 Третий рельс
    • 2.3 Ведущие колеса
    • 2.4 Колесные механизмы
    • 2.5 Аккумуляторный локомотив
  • 3 Электровозы по миру
    • 3.1 Европа
    • 3.2 Россия и бывший СССР
    • 3.3 Северная Америка
      • 3.3.1 Канада
      • 3.3.2 США
    • 3.4 Азия
      • 3.4.1 Китай
      • 3.4.2 Индия
      • 3.4.3 Япония
    • 3.5 Австралия
  • 4 См.
  • 5 Источники
  • 6 Источники
  • 7 Также Внешние ссылки

История

Постоянный ток

1879 Экспериментальный поезд Сименс и Хальске Электровоз Балтиморская поясная линия, США 1895 г.: Паровоз не отсоединялся для проезда через туннель. Воздушный провод представлял собой стержень сечением ∩ в самой высокой точке крыши, поэтому был использован гибкий плоский пантограф Alco-GE прототип класса S-1, NYC HR No. 6000 (DC) A Milwaukee Road class ES-2, пример более крупного steeplecab выключателя для электрифицированной железной дороги большой грузоподъемности (DC) 1916

Первый известный электровоз был построен в 1837 году химиком Робертом Дэвидсоном из Абердина, и он питался от гальванических элементов (батарейки). Позжевидсон построил более крупный локомотив по имени Гальвани, представленный на выставке Королевского шотландского общества искусств в 1841 году. Семитонный автомобиль имеет два двигателя с прямым приводом реактивного двигателя, с фиксированными электромагнитами, действующими на стальные стержни, прикрепленные к деревянному стержню на каждой оси и простыми коммутаторами . Он буксировал груз массой шесть тонн со скоростью четыре мили в час (6 километров в час) на расстояние в полторы мили (2,4 километра). Он был испытан на железной дороге Эдинбурга и Глазго в сентябре следующего года, но ограниченная мощность от батарейки помешала его обычному использованию. Железнодорожники уничтожили его, посчитав это угрозой своей занятости.

Первый пассажирский электропоезд представлен Вернером фон Сименсом в Берлине в 1879 г. Локомотив приводился в движении последовательным двигателем мощностью 2,2 кВт, и поезд, состоящий из локомотива и трех вагонов, достиг скорости 13 км / ч. За четыре месяца поезд перевез 90 000 пассажиров по круговой колее длиной 300 метров (984 фута). Электроэнергия (150 В постоянного тока) подавалась через третий изолированный рельс между рельсами. Контактный ролик использовался для сбора электричества.

Первая в мире линия электрической трамвая открылась в Лихтерфельде недалеко от Берлина, Германия, в 1881 году. Она была построена Вернером фон Сименсом (см. трамвай Гросс-Лихтерфельде и Берлин-штрассенбан ). Электрическая железная дорога Фолька открылась в 1883 году в Брайтоне. В том же 1883 году недалеко от Вены в Австрии открылся трамвай Mödling and Hinterbrühl. Он был первым в мире в штатном режиме с питанием от воздушной линии. Пять лет спустя в США в 1888 году впервые в США были внедрены электрические тележки на Пассажирской железной дороге Ричмонд-Юнион с использованием оборудования, разработанного Фрэнком Дж. Спрагом.

Первым электрифицированным венгерским железнодорожными линиями были открыты в 1887 году. Будапешт (см.: BHÉV ): линия Рацкеве (1887), линия Сентендре (1888), Гёдёллё линия (1888), линия Чепеля (1912).

Большая часть раннего развития электротранспорта была обусловлена ​​все более широким использованием туннелей, особенно в городских районах. Дым от паровозов был ядовитым, и муниципалитеты все больше склонялись к тому, чтобы запретить их использование в пределах своих возможностей. Первой линией метрополитена с электрическим приводом была линия Сити и Южного Лондона, на которую указывал пункт закона о разрешении, запрещающий использование энергии пара. Он открылся в 1890 году с использованием электровозов, построенных Мазером и Платтом. Электроэнергия быстро стала предпочтительным устройством энергии для метро, ​​что способствовало изобретению Спрэга многоэлементного управления поездом в 1897 году. Наземные и надземные скоростные перевозки обычно использовали пар до тех пор, пока его не заставили преобразовать. по постановлению.

Первое использование электрификации американской магистрали на четырехмильном участке Baltimore Belt Line Baltimore and Ohio Railroad (BO) в 1895 году: соединение основной части BO с новой линией, через ведущей в Нью-Йорк через серию туннелей по краям центра Балтимора. Параллельные пути на Пенсильванской железной дороге показали, что угольный дым от паровозов будет серьезной эксплуатационной проблемой иобствами для общества. Первоначально использовались три блока Бо + Бо в южном конце электрифицированного участка; они соединились с локомотивом, протащили его по туннелям. Железнодорожные въезды в Нью-Йорк требовали подобных туннелей, и проблемы с задымлением там были более острыми. Столкновение в туннеле на Парк-авеню в 1902 году привело к тому, что законодательный орган штата Нью-Йорк объявил вне закона использование дымовых локомотивов к югу от реки Гарлем после 1 июля 1908 года. В ответ в 1904 году электровозы начали работать. Центральная железная дорога Нью-Йорка. В 1930-х годах Пенсильванская железная дорога, которая ввела в эксплуатацию электрическую сеть в соответствии с правилами Нью-Йорка, электрифицировала всю территорию к востоку от Харрисберга, Пенсильвания.

Чикаго, Милуоки, Св. Paul and Pacific Railroad (Милуоки-роуд), последняя трансконтинентальная линия, которая построена, электрифицировала свои линии через Скалистые горы и до Тихого океана, начиная с 1915 года. Несколько линий Восточного побережья, в частности Виргинская железная дорога и Норфолк и Западная железная дорога электрифицировали короткие участки своих горных переходов. Однако к этому моменту электрификация в США сократилась из-за дизелизации. Дизель разделяет некоторые преимущества электровоза по сравнению с паром, а также строительство и строительство инфраструктуры электроснабжения, которая препятствует возникновению новых установкам, препятствующих использованию электрификации магистральных линий за пределами Северо-Востока. За исключением нескольких связанных систем (например, Deseret Power Railroad ), к 2000 году электричество была ограничена Северо-восточным коридором и некоторыми пригородными сообщениями; даже там грузовые перевозки осуществлялись на дизельном топливе. Развитие продолжалось в Европе, где электрификация была широко распространена. 1500 В постоянного тока все еще используется на некоторых линиях около Франции, а 25 кВ 50 Гц используется высокоскоростными поездами.

Переменный ток

Первый практический электровоз переменного тока был разработан Чарльзом Брауном, работавшим на Oerlikon, Цюрих. В 1891 году Браун показал передачу электроэнергии на большие расстояния, используя трехфазный переменный ток, между гидроэлектростанцией в Лауффен-на-Неккаре и Франкфурт-на- Майне Запад, 280 км. Используя опыт, который он приобрел во время работы на Жан Хейлманн над конструкциями парово-электрических локомотивов, Браун заметил, что трехфазные двигатели имеют более высокое отношение мощности к массе, чем постоянного постоянного тока. двигатели и из-за коммутатора были проще в производстве и обслуживании. Однако они были намного больше, чем двигатели постоянного тока того времени, и их нельзя было установить в подпольных тележках : их можно было перевозить только внутри локомотивов.

В 1894 году венгерский инженер Калман Кандо разработал новый тип трехфазных асинхронных электродвигателей и генераторов для электровозов. Конструкции Кандо начала 1894 года были впервые применены в коротком трехфазном трамвае переменного тока в Эвиан-ле-Бен (Франция), который был построен между 1896 и 1898 годами.

В 1918 году Кандо изобрел и разработал вращающийся фазовый преобразователь, позволяющий электровозам использовать трехфазные двигатели при питании по единственному воздушному проводу, по которому передается однофазный переменный ток простой промышленной частоты (50 Гц) высоковольтных национальных сетей.

В 1896 году компания Oerlikon установила первый коммерческий образец системы на трамвае Лугано. Каждый 30-тонный локомотив имел два двигателя мощностью 110 кВт (150 л.с.), работающие от трехфазного тока 750 В 40 Гц, питаемые от двойных воздушных линий. Трехфазные двигатели работают с постоянной скоростью и усилением рекуперативное торможение и хорошо подходят для крутых маршрутов, первые трехфазные локомотивы для магистральных линий были поставлены компанией Brown (к тому времени в сотрудничестве с Вальтер Бовери ) в 1899 г. на 40 км линии Бургдорф - Тун, Швейцария. Первая реализация однофазного источника питания переменного тока промышленной частоты для локомотивов была осуществлена ​​компанией Oerlikon в 1901 году с использованием конструкций Ганса Бен-Эшенбурга и Эмиля Хубера-Стокара ; Установка на линии Зеебах-Веттинген Швейцарских федеральных железных дорог была завершена в 1904 году. В локомотивах мощностью 15 кВ, 50 Гц, 345 кВт (460 л.с.), 48 тонн использовались трансформаторы и вращательные преобразователи для питания тяговых двигателей постоянного тока.

Прототип электровоз переменного тока Ганца в Вальтеллине, Италия, 1901

Итальянские железные дороги были первыми в мире, кто ввел электрическую тягу на всей длине магистрали, а не на ее коротком участке. 106-километровая линия Вальтеллина была открыта 4 сентября 1902 года по проекту Кандо и команды завода Ганца. Электрическая система была трехфазной на 3 кВ 15 Гц. Напряжение было значительно выше, чем использовалось ранее, что потребовало новых разработок электродвигателей и коммутационных устройств. Трехфазная двухпроводная система использовалась на нескольких железных дорогах Северной Италии и стала известна как «итальянская система». Кандо был приглашен в 1905 году, чтобы взять на себя управление Società Italiana Westinghouse и руководил разработкой нескольких итальянских электровозов. В период электрификации итальянских железных дорог были проведены испытания того, какой тип энергии использовать: на некоторых участках было трехфазное питание 3600 В 16 ⁄ 3 Гц, на других - было питание 1500 В постоянного тока, 3 кВ постоянного тока и 10 кВ переменного тока 45 Гц. После Второй мировой войны для всей итальянской железнодорожной системы была выбрана мощность 3 кВ постоянного тока.

Более позднее развитие компании Kandó, работающей как с заводом Ганца, так и с Societa Italiana Westinghouse, был электромеханический преобразователь, позволяющий использовать трехфазные двигатели от однофазного переменного тока, устраняя необходимость в двух воздушных проводах. В 1923 году по проекту Кандо был построен первый в Венгрии локомотив с фазопреобразователем, и вскоре после этого началось его серийное производство. Первая установка на 16 кВ 50 Гц была установлена ​​в 1932 году на 56-километровом участке Венгерской государственной железной дороги между Будапештом и Комаром. Это оказалось успешным, и электрификация была продлена до Хедьешхалом в 1934 году.

Швейцарский Re 420 ведет грузовой поезд по южной стороне линии Gotthard, который был электрифицирован в 1922 году. Можно увидеть мачты и линии контактной сети.

В Европе проекты электрификации электрификации были установлены на горных регионах по нескольким причинам: поставки угля были затруднены, гидроэлектроэнергия была легко доступна. доступны, а электровозы давали больше тяги на крутых участках. Это было применимо в Швейцарии, где почти все линии электрифицированы. Важный в более широкое распространение тяги переменного тока был внесен компанией SNCF Франции после Второй мировой войны. Компания провела линии переменного тока промышленной частоты, проложенной через крутую долину Хелленталь, Германия, которая после войны находилась под властью Франции. После испытаний компания решила, что характеристики локомотивов переменного тока достаточно развиты, чтобы позволить всем ее будущим установкам независимо от местности, соответствовать этому стандарту с более дешевой и эффективной инфраструктурой. Решение SNCF, игнорирующее 2 000 миль (3200 км) высоковольтного постоянного тока, уже установленного на французских маршрутах, оказало влияние на стандарт, выбранный для других стран Европы.

В 1960-х годах была электрификация многие европейские магистрали. Европейские технологии электровозов неуклонно совершенствовались с 1920-х годов. Для сравнения: Milwaukee Road class EP-2 (1918) весил 240 т, имел мощность 3330 кВт и максимальную скорость 112 км / ч; В 1935 году немецкий E 18 имел мощность 2800 кВт, но весил всего 108 тонн и развивал максимальную скорость 150 км / ч. 29 марта 1955 года французский локомотив CC 7107 достиг скорости 331 км / ч. В 1960 году локомотивы SJ класса Dm 3 на Шведских железных дорогах выработали рекордную мощность в 7200 кВт. В то же время в Германии и Франции появились локомотивы, способные обслуживать коммерческих пассажиров со скоростью 200 км / ч. Дальнейшие усовершенствования явились результатом внедрения электронных систем управления, которые позволили использовать все более легкие и более мощные двигатели, которые можно было устанавливать внутри тележек (стандартизация с 1990-х годов и далее на асинхронных трехфазных двигателях, питаемых через GTO-инверторы).

В 1980-х годах развитие высокоскоростных услуг привело к дальнейшей электрификации. Японский Синкансэн и французский TGV были первыми системами, для которых специализированные высокоскоростные линии были построены с нуля. Подобные программы были предприняты в Италии, Германии и Испании ; в Соединенных Штатах единственной новой магистралью было расширение электрификации по Северо-восточному коридору от Нью-Хейвен, Коннектикут до Бостон, Массачусетс, хотя и был введен новый электрический легкорельсовый транспорт систем продолжали строиться.

2 сентября 2006 года стандартный электровоз Siemens Eurosprinter типа ES64-U4 (ÖBB класс 1216) достиг скорости 357 км / ч (222 миль / ч)., рекорд для поезда с локомотивом на новой линии между Ингольштадтом и Нюрнбергом. Этот локомотив в настоящее время используется ÖBB практически без модификаций для перевозки их Railjet, максимальная скорость которого, однако, ограничена 230 км / ч из-за экономических и инфраструктурных проблем.

Типы

Органы управления грузовым локомотивом ВЛ80Р от РЖД. Колесо управляет мощностью двигателя. Электровоз, используемый на горных работах в Флин-Флон, Манитоба. Этот локомотив выставлен на обозрение и в настоящее время не используется.

Электровоз может питаться от

Отличительными конструктивными особенностями электровозов являются:

  • тип используемой электроэнергии, переменного тока или DC.
  • Метод хранения (батареи, ультраконденсаторы) или сбора (передачи) электроэнергии.
  • Средства, используемые для соединения тяговых двигателей к ведущим колесам (приводам).

Постоянный и переменный ток

Наиболее принципиальное различие заключается в выборе переменного или постоянного тока. В самых ранних системах использовался постоянный ток, поскольку переменный ток не был хорошо изучен, а изоляционный материал для высоковольтных линий отсутствовал. Локомотивы постоянного тока обычно работают при относительно низком напряжении (от 600 до 3000 вольт); поэтому оборудование является относительно массивным, так как задействованные токи велики для передачи достаточной мощности. Электроэнергия должна подаваться через частые промежутки времени, так как высокие токи приводят к большим потерям в системе передачи.

По мере развития двигателей переменного тока они стали преобладающим типом, особенно на более длинных маршрутах. Используются высокие напряжения (десятки тысяч вольт), потому что это позволяет использовать низкие токи; потери при передаче пропорциональны квадрату тока (например, удвоенный ток означает четырехкратную потерю). Таким образом, большая мощность может передаваться на большие расстояния по более легким и дешевым проводам. Трансформаторы в локомотивах преобразуют эту мощность в низкое напряжение и большой ток для двигателей. Подобная система высокого напряжения и низкого тока не может быть связана с локомотивами постоянного тока, потому что нет простого способа сделать преобразование напряжения / тока для постоянного тока так эффективно, как это достигается с помощью трансформаторов переменного тока.

Тяга переменного тока по-прежнему использует двойные воздушные провода вместо однофазных линий. Полученные в результате трехфазные приводы тока асинхронные двигатели не имеют чувствительных коммутаторов и позволяют легко реализовать рекуперативный тормоз. Количество пар полюсов в цепи статора ускоряется путем включения или отключения резисторов в цепи ротора. Двухфазные линии тяжелые и сложные возле переключателей, где фазы должны пересекаться друг с другом. Система широко использовалась в северной Италии до 1976 года и до сих пор используется на некоторых швейцарских зубчатых железных дорогах. Простая отказоустойчивого электрического тормоза является преимуществом системы, в то время как регулирование скорости и двухфазные линии являются проблематичными.

Шведский локомотив RC был первым локомотивом серии, в котором использовались тиристоры с двигателями постоянного тока.

Выпрямительные локомотивы, в которых использовалась передача энергии переменного тока и двигатели постоянного тока, были обычное дело, хотя у коммутаторов постоянного тока были проблемы при запуске, так и на малых скоростях. В современных электровозах используются бесщеточные трехфазные асинхронные двигатели переменного тока. Эти многофазные машины получают питание от инверторов на базе GTO -, IGCT - или IGBT. Стоимость электронных устройств в современном локомотиве может составлять до 50% стоимости автомобиля.

Электрическая тяга позволяет использовать рекуперативное торможение, при котором двигатели используются в качестве тормозов и становятся генераторами, преобразующими движение в электрическую энергию, которая возвращается в линию. Эта система особенно полезна при работе в мощи, поскольку нисходящие локомотивы могут большую часть энергии, необходимой для роста растений. Большинство систем имеют характеристическое напряжение и, в случае переменного тока, частоту системы. Многие локомотивы были представлены для работы с использованием напряжения и частотами, системы перекрывались или были модернизированы. Американские локомотивы FL9 электрические были созданы для работы с двумя разными электрическими системами, а также могут работать как дизель-электрические.

В то время как современные системы преимущественно работают на переменном токе, многие системы постоянного тока все еще используются - например, в Африке и Соединенном Королевстве (750 В и 1500 В); Нидерланды, Япония, Ирландия (1500 В); Словения, Бельгия, Италия, Польша, Россия, Испания (3000 V) и Вашингтон, округ Колумбия (750 В).

Передача энергии

Современный полу- пантограф Третий Рельс на Уэст-Фоллс-Черч станции метро недалеко от Вашингтона, округ Колумбия, электрифицировано 750 вольт. Третий рельс находится вверху изображения с белым навесом над ним. Две нижние направляющие Добавьте собой обычные ходовые направляющие; ток от третьей шины возвращается на электростанцию ​​через них.

Для электрических цепей требуется два соединения (или для трехфазного переменного тока три соединения). С самого начала дорожка использовалась для одной стороны трассы. В отличие от железных дорог модели, рельсы обычно снабжают только одну сторону, а другая сторона цепи предоставляется отдельно.

Воздушные линии

Железные дороги обычно предпочитают воздушные линии, часто называемые «контактными линиями » после системы опор, используемой для удержания провода параллельной земли. Возможны три метода сбора:

  • тележка : длинный гибкий стержень, который зацепляет веревку колесом или башмаком.
  • носовой коллектор : рама, которая удерживает длинный собирающий стержень напротив проволоки.
  • Пантограф : шарнирная рама, которая удерживает собирающие башмаки на проволоке с фиксированной рией.

Из трех методов пантографа лучше всего подходит для высокоскоростной работы. Некоторые локомотивы используют как подвесной, так и третий рельсовый сборщик (например, British Rail Class 92 ). В Европе рекомендуемая геометрия и форма пантографов стандартом EN 50367 / IEC 60486

Третья направляющая

Первоначальная электрификация Baltimore and Ohio Railroad использовала ведущую колодку в служебном канале, система быстро оказалась неудовлетворительной. Его заменили третьим рельсом , в котором пикап («башмак») ехал под или наверху меньшего рельса, параллельному основному пути, над уровнем земли. По обеим сторонам локомотива установлено несколько погрузчиков, чтобы компенсировать разрывы в третьем рельсе, необходимые для работы путей. Эта система предпочтительна в метро из-за небольших зазоров, которые она предоставляет.

Ведущие колеса

Одно из Милуоки Роуд EP-2 «Биполярная» электрика

Во время предварительной разработки железнодорожных электрических двигателей, был разработан ряд приводных систем, чтобы соединить мощность тяговых двигателей с колесами. Ранние локомотивы часто использовали приводы с промежуточным валом. В этом устройстве тяговый двигатель установлен внутри корпуса локомотива и приводит в движение промежуточный вал через набор шестерен. Эта система использовалась, потому что первые тяговые двигатели были слишком большими и тяжелыми, чтобы их было установлено непосредственно на осях. Из-за большого количества задействованных механических частей требовалось частое техническое обслуживание. Привод промежуточного вала был оставлен для всех, кроме самых маленьких агрегатов, когда были разработаны более мелкие и легкие двигатели,

Несколько других систем были разработаны по мере развития электровоза. Привод Бучли представляет собой полностью подпружиненную систему, в которой вес приводных двигателей полностью отключен от ведущих колес. Впервые использовавшийся в электрических локомотивах с 1920-х годов привод Бучли в основном использовался французскими SNCF и Швейцарскими федеральными железными дорогами. Примерно в то же время был разработан и пиноль, и тяговый двигатель устанавливался или устанавливался на оси и соединялся с осью через редуктор и полый вал - пиноль - гибко соединенный с приводом. ось. В локомотиве Пенсильванской железной дороги GG1 использовался пиновый привод. Опять же, по мере того, как тяговые двигатели продолжали уменьшаться в размерах и весе, гусеничные приводы постепенно теряли популярность.

Другим приводом была система «биполярная », в которой якорь двигателя представлял собой саму ось, а рама и полевой узел двигателя были прикреплены к грузовику (тележке) в фиксированной позиции. Двигатель два полюса возбуждения, что позволяет ограниченное вертикальное перемещение якоря. Эта система ограниченную способность, выходная мощность каждого двигателя была ограничена. Биполярная электрическая система EP-2, используемая на Милуоки-роуд, компенсировала эту проблему за счет использования большого количества приводных мостов.

Современные электровозы, как и их Дизель-электрические аналоги, почти повсеместно используют тяговые двигатели с подвесной осью, по одному двигателю на каждую ведомую ось. В этом устройстве одной стороны корпуса двигателя установлен подшипник скольжения, установленный на шлифованной и полированной шейке, которая является неотъемлемой частью оси оси. Другая сторона корпуса имеет в форме языка, который входит в соответствующий паз в балке тележки (тележки), его назначение - действовать как устройство реакции крутящего момента, а также в качестве опоры. Передача мощности от двигателя к оси осуществляется с помощью цилиндрической зубчатой ​​передачи , в которой шестерня на валу двигателя входит в зацепление с зубчатым колесом на оси. Обе шестерни заключены в непроницаемый для жидкости корпус, созданное смазочное масло. Тип обслуживания, в котором используется локомотив, определяет используемое передаточное число. Численно высокие передаточные числа обычно встречаются на грузовых двигателях, тогда как численно низкие передаточные числа типичны для легковых двигателей.

Колесные агрегаты

A GG1 электровоз

Система нотации Уайта для классификации паровозов не подходит для описания разновидностей электровозов, однако Пенсильванская железная дорога применяла классы к своим электровозам, как если бы они были паровыми. Например, класс PRR GG1 указывает, что он скомпонован как два локомотива 4-6-0 класса G, соединенных спина к спине.

Система классификации UIC обычно использовалась для электровозов, так как она могла обрабатывать сложные схемы приводных осей с приводом двигателя и без него различать сцепленные и несвязанные приводные системы.

Аккумуляторный локомотив

A Лондонского метрополитена аккумуляторный электровоз на станции Вест Хэм, автомобиль для перевозки инженерных поездов

Аккумуляторный электровоз (или аккумуляторный локомотив) питание от бортовых аккумуляторов; своего рода аккумуляторный электромобиль.

Такие локомотивы используются там, где дизельный или обычный электровоз не подходят. Примером могут служить услуги техобслуживания на электрифицированных линиях при отключении электричества. Еще одно применение аккумуляторных локомотивов - на промышленных объектах (например, на заводе по производству взрывчатых веществ, нефтегазовых нефтеперерабатывающих заводх или химических заводов), где локомотивы с двигателем внутреннего сгорания (например, пар- или с питанием от дизельного топлива ) может вызвать проблемы с безопасностью из-за риска возгорания, взрыва или появления дыма в замкнутом пространстве. Аккумуляторные локомотивы предпочтительны для шахт, где газ может воспламениться от тележек устройств дуги на сборных башмаках, или где электрическое сопротивление может развиться в источнике питания или обратные цепи, особенно в стыках рельсов, допускают утечку опасного тока в землю. На шахтах часто используются аккумуляторные локомотивы.

Первый электровоз, построенный в 1837 году, был аккумуляторным локомотивом. Он был построен химиком Робертом Дэвидсоном из Абердина в Шотландии, и он питался от гальванических элементов (батарейки). Другой ранний пример был на медном руднике Кеннекотт, где в 1917 году подземные пути откатки были расширены, чтобы работать двум аккумуляторным локомотивам грузоподъемностью 4 ⁄ 2 коротких (4,0 длинных тонны; 4,1 т). В 1928 году Kennecott Copper заказал четыре электровоза серии 700 с бортовыми батареями. Эти локомотивы весили 85 коротких тонн (76 длинных тонн; 77 тонн) работали на контактном проводе напряжением 750 вольт со значительным дальности при работе от батарейки. Локомотивы прослужили несколько десятилетий по технологии Никель-железные батареи (Эдисон). Батареи были заменены на свинцово-кислотные батареи, вскоре после этого локомотивы были списаны. Все четыре локомотива были переданы в дар музеям, один списан. Остальные можно увидеть на железной дороге Бун и Сценик-Вэлли, Айова, и в Западном железнодорожном музее в Рио-Виста, Калифорния.

Комиссия по транзиту Торонто ранее эксплуатировала аккумуляторный электровоз, построенный Nippon-Sharyo в 1968 году и выведенный на пенсию в 2009 году.

Лондонский метрополитен регулярно работает. аккумуляторно-электровозы для общего технического обслуживания.

Электровозы по всему миру

Европа

NER №1, Музей локомоций, Шилдон FS Class E656, сочлененный бо'-бо'-бо ' локомотив легче преодолевает крутые повороты, часто встречающиеся на итальянских железных дорогах. Британский класс 91

Электрификация широко распространена в Европе. Из-за более высокой плотности графиков эксплуатационные расходы являются более доминирующими по сравнению с расходами на инфраструктуру, чем в США, и у электровозов эксплуатационные расходы намного ниже, чем у дизельных. Кроме того, правительства были заинтересованы в электрификации своих железнодорожных сетей из-за нехватки угля во время Первой и Второй мировых войн.

Тепловозы имеют меньшую мощность по сравнению с электровозами при том же весе и габаритах. Например, 2200 кВт современного тепловоза British Rail Class 66 в 1927 году уступил место электрическому SBB-CFF-FFS Ae 4/7 (2300 кВт), что составляет более легкий. Однако на низких скоростях тяговое усилие важнее мощности. Дизельные двигатели могут быть конкурентоспособными для медленных грузовых перевозок (как это принято в Канаде и США), но не для пассажирских или смешанных пассажирских / грузовых перевозок, как на многих европейских железнодорожных линиях, особенно там, где тяжелые грузовые поезда должны двигаться на сравнительно высоких скоростях (80 км / ч и более).

Эти факторы приводят к высокой степени электрификации в большинстве европейских стран. В некоторых странах, например в Швейцарии, распространены даже электрические маневровые подъемники, многие частные подъездные пути обслуживаются электровозами. Во время Второй мировой войны, когда не было материалов для постройки новых электровозов, Швейцарские федеральные железные дороги установили электрические нагревательные элементы в котлы некоторых паровых маневров, питаемых от накладных расходов, чтобы справиться с нехваткой импортируемого угля.

Недавние события во многих европейских странах, привели к улучшению системы общественного транспорта, привели к еще одному толчку электрической тяги. Кроме того, заделываются промежутки в неэлектрифицированных путях, чтобы избежать электровозов на дизельных на этих участках. Необходимая модернизация и электрификация этих линий возможны за счет государственного финансирования железнодорожной инфраструктуры.

Британские железные дороги имеют несколько классов электровозов, таких как: класс 76, класс 86, класс 87, класс 90, Класс 91 и Класс 92.

Россия и бывший СССР

Советский электровоз ВЛ60 к (ВЛ60 к), гр. 1960 Советский электровоз ВЛ-23 (ВЛ-23)

Россия и другие страны бывшего СССР по историческим причинам смешали 3000 В постоянного тока и 25 кВ переменного тока.

На специальных «узловых станциях» (около 15 на территории бывшего СССР - Владимир, Мариинск Красноярска и др.) Электропроводка переключается с постоянного на переменный ток. Замена локомотива на этих станциях обязательна и производится вместе с переключением контактной проводки.

Большинство советских, чешских (СССР заказывал пассажирские электровозы у Škoda ), российских и украинских локомотивов могут работать только на переменном или постоянном токе. Например, VL80 - это машина переменного тока, а VL10 - версия для постоянного тока. Было несколько полуэкспериментальных небольших серий, как VL82, которые могли переключаться с переменного тока на постоянный, и использовались в небольших количествах в районе города Харьков в Украине. Также последний российский пассажирский тепловоз ЭП10 двухсистемный.

Раньше для простоты использовалось 3000 В постоянного тока. Первый экспериментальный путь проходил в горах Грузии. Затем была электрифицирована большая горная линия между Уфой и Челябинским.

Некоторое время электрические железные дороги считались пригодными только для загородных или горных трасс. Примерно в 1950 году было принято решение (по легенде, Иосифом Сталиным ) электрифицировать высоконагруженную равнинную прерийную линию Омск - Новосибирск. После этого электрификация основных железных дорог напряжением 3000 В постоянного тока стало обычным явлением.

25 кВ переменного тока началось в СССР примерно в 1960 году, когда промышленность сумела построить электровоз постоянного тока на основе выпрямителя переменного тока (все советские и чешские локомотивы переменного тока были такими; только постсоветские перешли на асинхронные двигатели с электронным управлением)). Первой крупной линией переменного тока была Мариинск-Красноярск-Тайшет-Зима; последовали линии в европейской части России, такие как Москва-Ростов-на-Дону.

В 1990-х годах некоторые линии постоянного тока были перестроены в сеть переменного тока, чтобы можно было использовать огромный локомотив переменного тока VL85 мощностью 10 МВт. Линия вокруг Иркутска - одна из них. Локомотивы постоянного тока, освобожденные от этой реконструкции, были переданы в область Санкт-Петербурга.

Транссибирская магистраль частично электрифицирована с 1929 года, полностью - с 2002 года. Система 25 кВ переменного тока 50 Гц после узловой станции Мариинск под Красноярском, 3000 В постоянного тока до нее., а масса поезда - до 6000 тонн.

Северная Америка

Канада

CN Boxcab Electric локомотив, покидающий Mount Royal Tunnel, 1989.

Исторически Канада использовала различные электровозы, в основном для перемещения пассажиров и грузов через плохо вентилируемые туннели. К электровозам, которые использовались в Канаде, принадлежащей St. Clair Tunnel Co. Boxcab Electric, CN Boxcab Electric и GMD GF6C. Подобно США, гибкость тепловозов и низкая стоимость их инфраструктуры приводит к их преобладанию, за исключением случаев, когда правовые или эксплуатационные ограничения диктуют использование электроэнергии. Это приводит к ограниченному развитию инфраструктуры электрических железных дорог и, соответственно, электровозов, работающих сегодня в Канаде. Сегодня существуют два примера:

  • Iron Ore Company of Canada эксплуатирует GMD SW1200MG электровозы для перевозки сырой руды с их шахты Кэрол Лейк на обогатительную фабрику.

В будущем Торонто планы GO Transit управлять парком новых электровозов в рамках инициативы Regional Express Rail. Также изучается возможность использования локомотивов на водородных топливных элементах.

США

A Siemens ACS-64.

Электровозы используются для пассажирских поездов на Amtrak Северо-Восточный коридор между Вашингтоном, округ Колумбия и Бостоном, с ответвлением на Харрисберг, Пенсильвания, а также на некоторых пригородных железных дорогах строк. В системах общественного транспорта и других электрифицированных пригородных линий используются электрические разветвители, в которых каждый автомобиль получает питание. Все прочие пассажирские перевозки на дальние расстояния и за за редким исключением, все грузы перевозятся дизель-электрическими локомотивами.

В Северной Америке гибкость тепловозов и низкая стоимость их инфраструктуры приводит к их преобладанию, за исключением случаев, когда правовые или эксплуатационные ограничения диктуют использование электроэнергии. Примером последнего использования электровозов компанией Amtrak и пригородными железными дорогами на северо-востоке. Транзит Нью-Джерси В коридоре Нью-Йорка используются электровозы ALP-46 из-за запрета на работу с дизельным двигателем в Penn Station и Hudson и туннели Ист-Ривер, ведущие к нему. В некоторых других поездах до Пенсильванской станции используются двухрежимные локомотивы , которые также могут работать от рельса в туннелях и на станции. Электровозы планируются для системы Калифорнийская высокоскоростная железная дорога.

Во времена паровой эры некоторые горные районы были электрифицированы, но они были прекращены. Перекресток между электрифицированной и неэлектрифицированной территорией является местом изменения двигателя; например, поезда Amtrak имели более продолжительные остановки в Нью-Хейвене, Коннектикут, так как локомотивы менялись местами, задержка, которая способствовала решению электрифицировать сегмент Нью-Хейвен - Бостон на Северо Северо -восточный коридор в 2000 году.

Азия

Китай

Два Китайские железные дороги HXD3D, перевозящие пассажирский поезд дальнего следования.

В Китае более 100 000 километров (62 000 миль) электрифицированных железных дорог. Большинство магистральных тяжеловесных грузовых и пассажирских поездов дальнего следования эксплуатируются с использованием мощных электровозов, выходная мощность которых обычно превышает 7200 киловатт (9700 л.с.).

Пакистан

В Пакистане не было электрифицированных железных дорог для использования пассажиров, но в Пакистане есть одна электрифицированная система метро в городе Лахор под названием Orange Train с планами продления этих линий до других, таких городов как Карачи и Фейсалабад.

Индия

Все магистральные электрифицированные маршруты в Индии используют 25 кВ переменного тока воздушную электрификацию с частотой 50 Гц. По состоянию на март 2017 года индийские железные дороги перевозят 85% грузовых и пассажирских перевозок электровозами и электрифицировано 30 000 км железнодорожных линий.

Япония

Японский электровоз EF65

Япония приблизилась к полной электрификации во многом из-за относительно коротких расстояний и гористой местности, которые делают электрические услуги особенно экономичным вложением. Кроме сочетания грузовых и пассажирских перевозок больше ориентировано на обслуживание пассажиров (даже в сельской местности). Однако эти же факторы приводят к тому, что операторы японских железных дорог предпочитают электропоезда электровозам. Перенастройка электровозов для перевозки грузов и выбора услуг дальней связи, в результате чего подавляющее электрическое подвижное состав в Японии эксплуатируется с помощью электропоездов.

Австралия

И Victorian Railways, и Государственные железные дороги Нового Южного Уэльса, первыми ввели электрическую тягу в Австралии в начале 20-го века и продолжают работать 1500 В постоянного тока Электроблоки отозвали свои электровозы.

В обоих штатах использование электровозов на основных междугородних маршрутах оказалось успешным. В Виктории, поскольку была электрифицирована одна основная линия (линия Gippsland ), экономические преимущества электрической тяги не были полностью реализованы из-за необходимости замены локомотивов на поездах, которые ходили за пределами электрифицированной сети. Парк электровозов компании VR был выведен из эксплуатации в 1987 году, а линия электрификации линии Гиппсленд была демонтирована к 2004 году. Локомотивы класса 86, представленные в новом Южном Уэльс в 1983 году, имели относительно короткий срок службы, так как затраты на замену локомотивов в конце Электрифицированная сеть вместе с более высокими сборами, взимаем за использование электроэнергии, позволили дизель-электрические локомотивам проникнуть в электрическую сеть. Электровагоны вагоны по-прежнему используются для городских пассажирских перевозок.

Queensland Rail относительно недавно внедрила конфигурацию и использует новую технологию 25 кВ переменного тока, и теперь электрифицировано около 1000 км узкоколейной сети. Он имеет парк электровозов для перевозки угля на экспорт, последний из которых мощностью 3 000 кВт (4 020 л.с.) класса 3300/3400. Queensland Rail в настоящее время перестраивает свои локомотивы классов 3100 и 3200 в локомотивы класса 3700, которые используют тягу переменного тока и нуждаются только в трех локомотивах на угольном поезде, а не в пяти. Queensland Rail получает 30 локомотивов класса 3800 от Siemens в Мюнхене, Германия, которые прибудут в течение конца 2008 - 2009 годов. QRNational (уголь и грузы Queensland Rail после разделения) увеличила заказ на 3800 локомотивов. Они продолжают прибывать в конце 2010 года.

См.

Ссылки

Источники

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с локомотивами с электрическим приводом.
Последняя правка сделана 2021-05-18 11:21:09
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте