Тепловоз

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Тепловоз
Привод	Дизельный двигатель
Период	с 1924 года
Скорость	до 160 км/ч
Область применения	общественный транспорт, грузовые перевозки
Инфраструктура	рельсовый путь

Теплово́з — это автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), обычно дизель.

Содержание 1 Общая характеристика 2 Общий принцип работы и конструкция 2.1 Виды передач 2.2 Механическая часть 2.3 СМЕТ 3 Классификация 4 История тепловозостроения 4.1 Тепловозы в СССР 4.2 Тепловозы в России 4.3 Другие страны 5 Тепловозостроительные заводы 5.1 СССР, Россия, Украина 5.2 Другие страны 6 Тепловозоремонтные заводы 6.1 СССР, Россия, Украина, Латвия, Узбекистан 6.2 Другие страны 7 См. также 8 Ссылки 9 Литература

[править] Общая характеристика

Дизельный двигатель тепловоза преобразует энергию 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.

[править] Общий принцип работы и конструкция

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 неизменный режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.

[править] 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, однако мощности компрессора не хватало для нормального разгона локомотива.

Использование механической передачи практически возможно лишь в случае дизеля относительно небольшой мощности. Опытный тепловоз с дизелем мощностью 775 кВт и механической передачей продемонстрировал недостатки данного способа: в частности, из-за сильных рывков локомотива при переключении передач отмечались случаи разрыва состава при движении.

Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передается колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет из себя соединенные 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, осуществляющих торможение тепловоза. По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.

Существует также вариант гидравлической передачи, когда механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования. В случае гидромеханической передачи в определённом диапазоне скоростей используется гидравлическое оборудование, а в остальных режимах — механическая передача. В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединенного 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. На практике создание гидропередачи возможно лишь для тепловозов относительно небольшой мощности (менее 1000 л.с. для одного дизеля).

Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей, однако они были признаны неуспешными.

[править] Механическая часть

Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное локомотивное оборудование. Тележки могут быть двух- или трёхосными, то есть имеющими две или три колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и вспомогательными. На современных тепловозах как правило все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой.

Часть кузова, где размещаются дизельные двигатели, называется машинным отделением, отделение с электрооборудованием — высоковольтная камера; также тепловоз (секция тепловоза) может иметь одну или две кабины машиниста. Особое внимание уделяется пожаробезопасности тепловоза и комфорту машиниста (снижение вибрации локомотива, шумоизоляция кабины, система кондиционирования и т. п.)

[править] СМЕТ

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

Для увеличения мощности тепловоза используется эксплуатация нескольких секций, объединенных по системе многих единиц (СМЕТ). Обычно возможна совместная работа только секций одной серии, однако в некоторых странах существуют стандарты такого соединения, поддерживаемые многими сериями тепловозов. В частности такой стандарт существует в странах Северной Америки (см. MU). В США используется и беспроводной интерфейс связи между двумя тепловозами, ведущими один поезд. Это делается в случае, когда второй тепловоз стоит в середине состава, что облегчает преодоление поездом сложных горных участков дороги.

[править] Классификация

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

По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:

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

В обозначениях советских тепловозов буквы обозначают:

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

[править] История тепловозостроения

Первый локомотив, использовавший двигатель внутреннего сгорания, был построен Готлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания. Первая известная демонстрация произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале. Фактически, это был аттракцион, некоторые последующие модификации этого локомотива использовались в качестве трамвая.

Первый экспериментальный тепловоз для работы на магистральных линиях был разработан под руководством Рудольфа Дизеля в 1909 году, и построен к сентябрю 1912 года, однако из-за возникших проблем при испытаниях, а также начавшейся первой мировой войны его доработка так и не была закончена. В июле 1913 года американская компания General Electric выпустила тепловоз, работавший на бензине, однако свернула производство подобного вида локомотивов через несколько лет, перейдя на производство дизельного локомотива, который увидел свет в декабре 1923 года, а 14 августа 1924 года совершил демонстрационную поездку с 93 пустыми вагонами.

[править] Тепловозы в СССР

Первыми тепловозами в СССР были тепловозы Щ^эл1 системы инженера Гаккеля и системы инженера Ломоносова Э^эл2, оба были построены в 1924 году и совершили свою первую поездку 6 ноября 1924 года.

Первые серийные тепловозы выпускались с 1931 года Коломенским заводом, однако в 1941 году в связи с началом Великой Отечественной войны выпуск тепловозов был прекращен. В 1945—1946 годах на дороги СССР поступают тепловозы серий Д^а и Д^б изготовленные в США. С марта 1947 года выпуск тепловозов возобновляется в СССР.

В СССР серийно выпускались тепловозы ТЭ1 (1000  л. с., 300 секций), ТЭ2 (1000  л. с., 1056 секций), ТЭ3 (2000  л. с., 13594 секций), ТЭМ2 (1200  л. с., 3160 секций), ТЭП10 (3000  л. с., 335 секций), 2ТЭ10, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М, 2ТЭ10У (3000  л. с., с учетом всех модификаций 16921 секция — выпуск продолжается), ТЭП60 и 2ТЭП60 (3000  л. с., 1473 секции), М62, 2М62У, 3М62У (2000  л. с., 2363 секции), ТЭП70 (4000  л. с., 555 секций — выпуск продолжается), 2ТЭ116 (3000  л. с., 3400 секций — выпуск продолжается). Кроме того, в странах СЭВ приобретались маневровые тепловозы: в Венгрии ВМЭ1 (600  л. с., 310 секций); в Чехословакии ЧМЭ2 (750  л. с., 522 секции), ЧМЭ3 (1350  л. с., 7356 секций).

Помимо указанных серий выпускались в небольшом количестве опытные и экспериментальные тепловозы, тепловозы узкой колеи, а также в больших количествах тепловозы небольшой мощности, предназначенные для промышленного транспорта.

[править] Тепловозы в России

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

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

[править] Другие страны

Тепловозы продолжают проектироваться и производиться многими компаниями и эксплуатируются по всему миру. В частности тепловозная тяга преобладает в железнодорожных перевозках США, Австралии, африканских стран. Используются тепловозы и в множестве стран Азии, Европы и др.

[править] Тепловозостроительные заводы

[править] СССР, Россия, Украина

• Коломенский тепловозостроительный завод (основные серии ТЭ3, ТЭП60, ТЭП70)
• Харьковский завод транспортного машиностроения (Украина) строил тепловозы с 1947 по 1968 год (основные серии: ТЭ1, ТЭ2, ТЭ3, ТЭ4, ТЭ5, ТЭ7, ТЭ10, 2ТЭ40, ТЭП10)
• Луганский тепловозостроительный завод (Украина) строит тепловозы с 1956 года (основные серии: ТЭ3, 3ТЭ3, ТЭ7, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭ109, ТЭ114, 2ТЭ116, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У, 2ТЭ10УТ, 2ТЭ121, М62, ТГ102, ТЭМ2)
• Брянский завод строит тепловозы с 1958 года (основные серии: ТЭМ1, ТЭМ2 всех модификаций, ТЭМ5, ТЭМ18)
• Людиновский тепловозостроительный завод строит тепловозы с 1957 года. Основные серии: ТГ16 и ТГ22 (с колеей 1067 мм для железной дороги на острове Сахалин), ТГМ3, ТГМ4, ТГМ6, ТГМ6А, ТЭМ7, ТЭМ7А.
• Муромский тепловозостроительный завод с 1957 года строит тепловозы ТГМ1, ТГМ20, ТГМ23 (всех модификаций).
• Калужский машиностроительный завод. В 1933 году завод строит первый маневровый тепловоз получивший наименование АА-1. С 1958 года завод серийно строит тепловозы ТГК, ТГК2, узкоколейные ТУ2.

[править] Другие страны

• Ganz-MÁVAG (Венгрия). В России работают маневровые тепловозы ВМЭ1, построенные этой компанией.
• ČKD (Чехия). В России эксплуатируются маневровые тепловозы серий ЧМЭ.
• English Electric (Великобритания). В 1960-х годах вошла в состав Дженерал Электрик.
• Brush Traction (Великобритания)
• [[en:Clayton Equipment Company Ltd|Clayton Equipment Company Ltd] (Великобритания) выпускает промышленные тепловозы с гидропередачей (в том числе для России).
• Hunslet Engine Company (Великобритания)
• United Goninan (Австралия)
• Baldwin Locomotive Works (США) строила тепловозы до 1956 года.
• Дженерал Электрик (GE) (США)

• American Locomotive Company (ALCO) (США) строила тепловозы до 1969 года, но проиграла конкуренцию в этой области Дженерал Электрик. В СССР эксплуатировались тепловозы Д^а и Д^б, построенные ALCO.
• General Motors Electro-Motive Division (США)
• Brookville Locomotive Company (США) выпускает промышленные тепловозы.
• Bombardier (Канада)
• Alstom (Франция)
• Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Works (Китай)
• NOHAB - шведский производитель тепловозов, обанкротившийся в 1979 году.
• ROTEM (Корея)
• Diesel Locomotive Works (Индия)

[править] Тепловозоремонтные заводы

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

• Астраханский тепловозоремонтный завод. Завод ремонтировал тепловозы Да, Дб, ТЭ2, ТЭМ1, ТЭМ2, кроме того, в 1996-97 году завод ремонтировал тепловозы 2ТЭ10В, а в 2003—2004 тепловозы серии ЧМЭ3, основная серия в настоящее время ТЭМ2.
• Великолукский локомотиворемонтный завод ремонтирует тепловозы ТГМ1, ТГМ23.
• Воронежский тепловозоремонтный завод ремонтировал тепловозы ТЭ3, 2ТЭ116, ТЭП70, основные серии ТЭП70 и 2ТЭ116.
• Гайворонский тепловозоремонтный завод (Украина, Кировоградская область). Ремонтирует узкоколейные тепловозы ТУ2, ТУ4, ТУ7 и тепловозы широкой колеи ТГМ23В и ТГМ40.
• Даугавпилский локомотиворемонтный завод (Латвия). Ремонтировал тепловозы ТЭ3, 2ТЭ10, ТЭМ2, ЧМЭ3.
• Днепропетровский тепловозоремонтный завод (Украина). Завод ремонтирует тепловозы ТЭ2, ТЭ3, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М.
• Ивано-Франковский локомотиворемонтный завод (Украина). Ремонтирует тепловозы ТЭМ2, ТГМ2, ТГМ3, ТГМ4, ТГМ6, ТГМ23Б.
• Изюмский тепловозоремонтный завод. (Украина) Завод ремонтировал в разные годы тепловозы ТЭ3, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М.
• Криворожский локомотиворемонтный завод (Украина). Завод ремонтирует маневровые тепловозы, в частности ТГМ4.

• Мичуринский локомотиворемонтный завод ремонтирует тепловозы ЧМЭ2, ЧМЭ3, ТЭМ1, ТЭМ1М, ТЭП60, М62 (всех модификаций), основная серия ЧМЭ3.
• Оренбургский локомотиворемонтный завод ремонтировал тепловозы ТГМ1, ТЭ3, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У, ЧМЭ3, основные серии 2ТЭ10 и ЧМЭ3.
• Полтавский тепловозоремонтный завод (Украина, Полтавская область). Завод ремонтирует тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭП60, М62, ТЭМ7 и ТГМ6.
• Ташкентский тепловозоремонтный завод (Узбекистан) ремонтирует тепловозы ЧМЭ2 и 2ТЭ10Л.
• Уссурийский локомотиворемонтный завод ремонтировал тепловозы 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М, 4ТЭ10С, М62 и 2М62, ТЭМ7 и ТЭМ2.
• Уфимский тепловозоремонтный завод. Ремонтирует тепловозы ТГК1, ТГК2, ТЭМ2.
• Южно-Сахалинский тепловозо-вагоноремонтный завод. Ремонтирует тепловозы колеи 1067 мм.

[править] Другие страны

• STT (Швеция)

[править] См. также

• дизель-поезд
• паровоз
• газотурбовоз
• электровоз
• электротепловоз

[править] Ссылки

• Страницы тепловозной тяги - статья об истории тепловозов в СССР
• Фотографии тепловозов
• Они были первыми - статья об отечественных тепловозах начала XX века

[править] Литература

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