Історія електрифікації залізниць. Частина 2

В середині 90-х років відбулися найважливіші якісні зміни, пов'язані з використанням на залізничному транспорті електродвигунів трифазного струму. В результаті спростилася вся система передачі і відпала необхідність в дорогих і вимагають постійної уваги мотор-генераторах або умформер.

Вперше система трифазного струму була введена на трамвайній лінії в Лугано (Швейцарія), побудованої в 1895 р Слідом за нею пішла Електрифікація ряду невеликих гірських доріг в Швейцарії. У 1901 р залізниця на трифазному струмі початку успішно функціонувати в Італії (Вальтеллінская дорога). В результаті проведених в Пруссії (1902-1903 рр.) Знаменитих дослідів з системою трифазного струму була досягнута швидкість мотор-вагона 200 км / ч.

Аж до 20-х років нинішнього століття в багатьох країнах посилено велися дослідження, пов'язані з розробкою найбільш оптимальних електричних схем живлення залізниць електричним струмом. Поряд з цим велика увага приділялася безперервного вдосконалення деталей і вузлів електровозів, системам підвіски і установки струмознімальних проводів і т. П. В результаті зросла потужність моторів, підвищилися їх техніко-економічні показники. Велике значення мали удосконалення в системі управління електровозами.

У 1897 році американський фахівець Спрег запропонував систему управління, названу «системою численних одиниць» або «системою об'єднаного управління». Пропозиція зводилася до наступного. Всі локомотиви поїзда (їх може бути кілька), як би вони не розташовувалися, взаємно з'єднуються електричної схемою, що дозволяє вожатому (машиністу) переднього локомотива управляти іншими локомотивами. Утворюється свого роду єдина система, як би один локомотив з багатьма моторами. Система об'єднаного управління дозволила також формувати склад і з одних моторних вагонів, які працюють в однакових режимах і управляються одним машиністом. Це чудове нововведення сприяло швидкому прогресу мотор-вагонної тяги, прискорило електрифікацію метрополітенів і приміських ділянок магістралей.

В особливому ряду стоять локомотиви з «автономної електричної тягою». До них відносяться локомотиви, на яких в якості енергоносія почали встановлювати акумулятори електричної енергії. Такі локомотиви вперше стали застосовувати на міських трамваях Берліна і Гамбурга в 1885 р На початку 90-х років XIX ст. після значних удосконалень акумуляторів оснащені ними електровози набули поширення в Європі. Однак після 1894 року їх стали витісняти швидко розповсюджувалися електровози, які одержували харчування електричною енергією від контактних проводів. До переваг локомобілів з акумуляторним енергоносієм необхідно віднести плавність ходу, здатність допускати перевантаження, зручне регулювання, безшумність і бездимність.

Цікава робота по використанню акумуляторів електричного струму на залізничному транспорті була проведена в 1920 р в нашій країні інженером І. І. Махоііним. Примітним в його нововведення було використання для приведення в рух поїзда дуже потужних на той час акумуляторних батарей і спроби застосувати акумуляторну тягу для експлуатації поїздів на великі відстані. І. І. Махонін поставив собі за мету організувати рух акумуляторних електропоїздів між Петроградом і Москвою. Це було сміливе рішення.

Всі роботи по обладнанню першого електропоїзда виконувалися на Балтійському суднобудівному і механічному заводі в Петрограді. Три моторних вагона були побудовані раніше на Митищинському заводі і служили в якості керосино-електричних автомотрис (вагони з дизельними двигунами), які працювали на деяких ділянках колишньої Миколаївської (нині Жовтневої) залізниці.

30 вересня 1920 р поїзд успішно здійснив перший пробний рейс з Петрограда в Любань, пройшовши відстань 155 верст.

З Петрограда до Москви поїзд стартував 12 жовтня 1920 г. Він складався з чотирьох пасажирських вагонів (з яких три були моторні) і трьох пристосованих тендерів з батареями. На кожному моторному вагоні було встановлено по два електродвигуни закритого типу постійного струму ( «І-109») напругою 500 В, часовий потужністю кожен 110 к.с. при 600 об / хв.

Акумуляторна батарея (типу встановлюються на підводних човнах) складалася з 264 елементів розміром 305 X 500 X 1090 мм, ємністю близько 7500 А-ч при 12-годинному розряді. Повна вага батареї в робочому стані становив близько 120 т. Вага (брутто) всього поїзда при мінімальному складі в 24 осі дорівнював близько 340 т, причому найбільше навантаження на вісь тендерних ходів не перевищувала 16 т.

Управління поїздом було влаштовано по системі «Мультипла» і зосереджено в двох крайніх моторних вагонах, які працювали самостійно в залежності від напрямку поїзда. Для отримання різних швидкостей руху і відповідної зміни зусиль тяги при напрузі батарей 500 В і перемиканні на 250 В передбачалося п'ять способів включення електродвигунів за допомогою пускових реостатів.

Відстань 650 км поїзд пройшов за 15 год 55 хв. Час чистого ходу 12 ч 5 хв. Склад йшов з середньою швидкістю близько 54 км / ч. Зазначалося, що затяжний Веребьінскій підйом 0,006 протягом понад 20 км було пройдено складом без жодних труднощів при одночасній роботі 6 паралельно включених моторів.

У зворотний шлях поїзд вирушив 17 жовтня. Склад був збільшений на перегоні Москва - Крюково на два пульманівських вагона і вага поїзда досяг 460 т (35 осей). Після Крюково один вагон був відчеплений і вага поїзда склав 410 т. Дорога назад поїзд пройшов за 19 год 15 хв при чистому ходовому часу 13 год 25 хв.

Акумуляторні батареї після пробігу Петроград - Москва були майже зовсім розряджені. У Петрограді та Москві їх заряджали від трамвайної підстанції протягом 16-18 год.

Після прибуття поїзда до Москви, 13 жовтня при ВРНГ відбулася нарада «Про електропоїзді системи Махонина», на якому були присутні члени президії ВРНГ, відповідальні співробітники зацікавлених відомств Москви і Петрограда і близько 20 московських і пітерських інженерів. Нарада відзначило: «Випробування електропоїзди і організацію самої споруди експериментального агрегату, виготовленого не з спеціальних матеріалів, а на основі утилізації, визнати вельми вдалими».

Редакція журналу «Известия Електротреста» «з огляду на інтересу, викликаного дослідами з акумуляторним електропоїздом ...» помістила в грудневому номері 1920 р статтю Н. П. Акімова, начальника тяги Миколаївської залізниці. Автор писав: «... слід вважати абсолютно безперечним, що перший акумуляторний електропоїзд, навіть в сучасній його конструкції, надасть дуже істотну користь для вивчення електричної поїзної тяги ...» і досвід його експлуатації «безперечно, впливатиме на вирішення багатьох питань щодо майбутньої електрифікації залізниць, особливо тому, що до цих пір немає експериментальних даних з багатьох питань електричної тяги в умовах дійсної роботи російських залізниць ».

Ретельне дослідження результатів робіт І. І. Махонина показало, що по ряду техніко-економічних показників експлуатації поїзда з автономної акумуляторної електричною тягою значно поступаються електропоїздів, які працюють від стаціонарної контактної мережі. За даними професора П. С. Осадчого, витрата нафти на зарядку акумуляторних батарей електропоїзди від парової електричної установки становить 250-300 пуд., А від дизельної - вдвічі менше. Витрата нафти в паровозі, що веде з Петрограда до Москви поїзд того ж складу, що і електропоїзд, за тими ж підрахунками не повинен перевищувати 310-320 пуд.

Для акумуляторних батарей, встановлених на електропоїзді, гарантована якість його функціонування на 250 зарядів і розрядів, або 125 поїздок туди і назад. Після 250 розрядів батарея вимагає ремонту і поступової заміни елементів. Вартість однієї такої батареї за довоєнними цінами 180 тис. Руб., А паровоза порівнянної потужності - 70 тис. Руб.

Специфічні особливості електричної тяги залучили до електровозів увагу гірничопромислових підприємств і фірм. У 1882 р фірмою «Siemens & Halske» був побудований перший рудничний електровоз. Один з електровозів, побудованих в 1896 р, експлуатувався успішно до 1913 р

У 1893 р американська фірма Загальна компанія електрики (C «AEG») спорудила чотиривісний електровоз вагою 30 т і потужністю 240 л. с. Німецька фірма «Brown, Boveri & С0» випустила електровози потужністю 900 л. с. У 1906 р три таких електровоза працювали на проводці поїздів через Симплонский тунель.

Електровоз мав два мотора трифазного струму, що працюють при напрузі 3300 В. Мотори передавали рух трьом провідним осях електровоза. Вони були безпосередньо пов'язані з середньою віссю, від якої за допомогою кривошипів і шатунів обертання передавалося двом іншим осях. Діаметр ведучих коліс 1640 мм. Загальна вага електровоза 62 т, з них електрична частина важила 28 т, механічна 34 т. Електровоз розвивав швидкість від 34 до 68 км / ч. Сила тяги при тихому ході 6000 кг, а при підвищених швидкостях 3500 кг. Вага поїздів, що обслуговуються електровозами фірми «Brown, Boveri & С0», становив для пасажирських складів до 365 т, товарних 465 т. У 1907 р в США фірма «Westinghouse Electric» побудувала електровоз потужністю 960 л. з

У 1909 р на залізницях Італії працювало до 180 електровозів трифазного струму. У період першої світової війни створюють надпотужні електровози вагою до 275 т.

Серед конструкцій залізничних локомотивів, що з'явилися в період інтенсивного поширення електровозів, необхідно згадати про пароелектровозе, побудованому в 1894 році у Франції Ельмапом. Конструктор створив локомотив, що володіє високою швидкістю і плавністю ходу. Пароелектровоз приводився в дію від електромоторів, які отримують струм від встановленої на ньому ж динамо-машини, якій, в свою чергу, передавала рух парова машина. Зважаючи на величезну конструктивного ваги машини вона не набула поширення.

Ідея Ельмапа була здійснена лише після появи двигуна внутрішнього згоряння. У період між 1900 і 1909 рр. велися роботи по створенню «бензо-електричного» тяги.

У 1909 р на Коломенському заводі розробили проект тепловоза з електричною передачею. Енергетична установка складалася з двох трьохциліндрових дизелів загальною потужністю 1 тис. Л. с, які приводили в рух один генератор, розташований між ними. Струм подавався до чотирьох електродвигунів тепловоза, опорою кузова якого служили дві чотиривісні візки.

У період з 1905 по 1920 р були в основному завершені проектно-конструкторські роботи, пов'язані зі створенням потужного тепловоза з електричною системою передачі. У 20-ті роки тепловози вийшли на залізничні магістралі ряду країн світу, в тому числі і в СРСР.

Початок розвитку в СРСР тепловозобудування з електричною передачею було покладено роботами професора Я. М. Гаккеля, який розробив проект локомобіля в 1920-1921 рр. Для розгляду проекту при Держплані була створена Комісія з тепловозів, перетворена потім в Комісію з тепловозів при ВРНГ. 4 січня 1922 року Рада Праці та Оборони прийняв постанову про будівництво тепловозів.

У 1924 р тепловоз за проектом Я. М. Гаккеля був побудований. Це був один з перших в світі великих працездатних тепловозів, потужністю близько 1 тис. Л. с. У листопаді 1924 р тепловоз системи Я. М. Гаккеля зробив досвідчений рейс від Ленінграда до Обухове Жовтневої залізниці, а 16 січня 1925 року привела вантажний потяг до Москви.

Споруда тепловоза, що фінансувалася ВРНГ, велася на чотирьох петербурзьких заводах: Балтійському суднобудівному, «Електросили», «Червоному путіловці», «Електрик».

У цей час будівництво тепловозів почалося в Німеччині, Англії, Швеції та в ряді інших країн.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"