Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда - Александр Алексеевич Прасол
Венгерский инженер Аньос Джедлик сконструировал в начале 1830‐х годов первый электромобиль. И хотя он был больше похожим на современный скейтборд, новинку не могли не заметить. В нескольких странах начали строить машины на электрической тяге. Правда, электроэкипажи были не совершенные, и их применение на железной дороге было отложено на несколько десятилетий.
Дело спасли… лошади, вернее, привычная во многих городах конка – трамваи, которые тянули животные. Приспособить на них электрический мотор оказалось просто. И это сделал русский инженер Федор Аполлонович Пироцкий. В 1880 году Пироцкий оснастил вагон конки электродвигателем постоянного тока, оригинально решив проблему электропитания. Один рельс был прямым проводом, второй обратным. Питание обеспечивала миниатюрная электростанция. Вагон массой в 7 тонн мог перевозить до 40 пассажиров со скоростью 12–14 км/ч. К идее русского инженера чиновники отнеслись с недоверием, средств для ее реализации не нашлось, и дальше экспериментов изобретатель не продвинулся.
Как это часто бывало в отечественной истории, нашелся предприимчивый немец, который использовал идею Пироцкого. Им стал предприниматель Вернер фон Сименс (забегая вперед скажем, что именно сименсовские поезда «Сапсан» так хорошо знакомы нашему пассажиру).
В 1881 году электротехническая фирма «Сименс и Гальске», используя идею Пироцкого о передаче электроэнергии на расстояние, построила в Берлине первый в мире электрический трамвай. В том же году Сименс строит аналогичную трамваиную линию в Париже. В 1885 году трамвай появился в англииском городе-курорте Блэкпуле.
Если не считать игрушечного электровоза Сименса, первый электровоз создал американский изобретатель Лео Дафт. В 1883 году он построил локомотив «Ампер» мощностью 25 л.с. и массой две тонны, который мог тянуть состав массой десять тонн с максимальной скоростью 17 км/ч. Вслед за «Ампером» последовали локомотивы «Вольта» и «Пачинотти». Вдохновленный успехом Дафт занялся электрификацией трехмильного участка конки в Балтиморе, однако данный опыт оказался неудачным.
В Великобритании, в Лондоне, в 1890 году электрифицировали подземную пассажирскую дорогу длиной 5,6 км, которую с 10 января 1863 года эксплуатировали на паровой тяге. Эта линия на постоянном токе напряжением 500 В с применением контактного рельса, стала первым в мире метрополитеном. Для него было поставлено 16 электровозов, на каждом из которых были установлены по два тяговых безредукторных двигателя мощностью 50 л.с. Электровозы наряду с питанием от контактной сети имели аккумуляторы.
Поначалу, кроме трамвайных линий, электрическая тяга применялась на промышленных предприятиях, рудниках и в угольных копях. Но с увеличением мощности электровозов ее стали применять на горных железных дорогах. Особенно эффективным оказалось применение электрической тяги на перевальных и тоннельных участках. В 1895 году в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку.
Напряжение в 650 В на открытом рельсе, расположенном на уровне шпал, представляло большую опасность для людей, оказавшихся на путях. Поэтому, когда бельгийский инженер Ван-Депуль запустил в Торонто (Канада) трамвай, питавшийся от одного воздушного провода, а обратным проводом служили рельсы, такая система была принята и для городского трамвая, и для железных дорог. Это, в свою очередь, позволило повысить напряжение в контактной сети. В настоящее время на линиях, работающих на переменном токе, оно составляет от 15 до 50 кВ. Такие линии мы сегодня видим повсеместно.
Появление электрической тяги позволило создать принципиально новую систему управления локомотивами одним машинистом. Впервые эта система была применена в 1897 году американским изобретателем Фрэнком Спрэйгом на электропоездах Чикагской эстакадной железной дороги. По проекту Спрэйга пассажирские вагоны с деревянными кузовами, которые ранее использовались с паровозной тягой, были переведены на электропитание от третьего рельса. В дальнейшем эта система стала активно применяться на электропоездах пригородных и городских железных дорог, трамваях и локомотивах.
Конструкция электровоза на первом этапе сохраняла еще многие признаки паровоза. Так привод колесных пар осуществлялся с помощью кривошипов и спарников. Но кабин управления было уже две, что не требовало разворота локомотива на поворотном круге при смене направления движения поезда.
В конце 1920‐х годов конструкция электровоза стала быстро совершенствоваться. Страной с самым развитым производством электровозов стали США. Они же были также пионерами и в электрификации железных дорог. Основной компаниеи-производителем американских электровозов была Дженерал Электрик. Кузов локомотива стали делать вагонного типа, с каждого его конца располагались площадки, за которыми следовали кабины машиниста. Все оси делались движущимися и каждая колесная пара снабжалась своим электродвигателем.
Но дальнейшее развитие и совершенствование дизелестроения, и особенности эксплуатации железных дорог США, грузонапряженность которых, в частности в три раза ниже, чем железных дорог России, приостановили развитие электровозов и электрификации дорог в США. В результате производство электровозов сошло на нет, ибо при ограниченной потребности в них, импорт из-за рубежа был более рентабельным, нежели налаживание собственного производства.
В России электрификация железных дорог развивалась по особым законам. Опытную эксплуатацию электротяги на линии Санкт-Петербург-Ораниенбаум прервала первая мировая, а затем и гражданская война. Но последовавшая разруха и нехватка паровозов помогли ускорить процесс создания альтернативной тяги – тепловой и электрической. Воплощение в жизнь плана ГОЭЛРО – электрификации России, дало необходимую энергию и производство нужного оборудования.
Первое пригородное движение электропоездов было открыто между Баку и нефтепромыслом Сабунчи в 1926 году. А первым магистральным электрифицированным участком стал участок Хашури – Зестафони, проходящий через Сурамский перевал на Кавказе, вступивший в строй 16 августа 1932 года. На этом участке были подъемы до 2,9 %, то есть на километр пути приходилось 29 метров подъема. Электровозы для перевального участка были заказаны в США и Италии.
Первый изготовленный в стране советский электровоз был лицензионной копией электровоза американского производства. Подготовка его производства началась в 1929 году. Электрическое оборудование изготавливалось на Московском электромашиностроительном заводе «Динамо», а механическая часть на Коломенском заводе. Электровоз получил наименование СС (Сурамский Советский) и был обкатан в ноябре 1932 года. Вы ведь помните, что на этом трудном участке работали старички паровозы системы Ферли. Электрическая тяга их предвосходила в несколько раз!
Ходовая часть электровозов состояла из двух трехосных тележек, соединенных между собой сочленением (осевая формула 3О+3О) на которых сверху опирался кузов. Сцепная масса сурамских электровозов составляла 132 т, а сила тяги достигала 24 тс (235 кН), а у модификации СИ – 28тс. Для сравнения, у мощнейшего советского паровоза ФД20 сила тяги составляет от 21,2 до 23,3 тс, а у самого массового серии Э всего 18,1–19,5 тс. Внедрение электровозной тяги существенно повысило провозную способность Сурамского участка – 17 электровозов заменили 42 паровоза серии Э. Это послужило стимулом для перевода на электрическую тягу
