Виды тяги на ж/д транспорте - автономные и
неавтономные
В различных регионах мира и даже в отдельных странах железнодорожный
транспорт отличается своеобразием применяемых решений. Здесь необходимо
иметь в виду такие параметры, как ширина колеи и габариты (подвижного
состава и приближения строений), предельно допустимые осевые нагрузки
(15-33 т/ось), скорость движения поездов, типаж локомотивов и вагонов.
Одна из принципиальных особенностей связана с использованием принципа
автономности или неавтономности тяги. Обычно любая страна использует оба
указанных рода тяги, но сочетание долей их участия в перевозочном
процессе существенно различно. Например, в США преобладает автономная
тяга с использованием самых мощных в мире тепловозов. В Швейцарии и
Норвегии почти все перевозки осуществляются на неавтономной
(электрической тяге) - причина состоит в чрезвычайно низкой цене
электроэнергии, получаемой на гидроэлектростанциях, построенных на
горных реках). Поэтому можно сделать вывод о том, что развитие
железнодорожного транспорта, как системы и создание новых видов
локомотивов и в целом локомотивной тяги, определялось в каждой стране ее
экономическим потенциалом, наличием энергетических и сырьевых ресурсов,
производственной базой, уровнем подготовки инженерных кадров, способных
возглавить научно-технический прогресс, состоянием транспортного
машиностроения и электротехнической промышленности.
В мире и в целом пройден огромный и трудный путь исторического развития
в локомотивостроении и тяге поездов от традиционного колеса паровоза до
магнитного подвешивания высокоскоростных электропоез-дов(400-500 км/ч).
К последним относятся построенная в Москве и введенная в эксплуатацию
эстакадная монорельсовая дорога с линейными электродвигателями.
Ниже эта проблема рассматривается применительно к конкретным условиям
железных дорог России.
Исторически на железных дорогах России, как и в
других странах, сложились два вида тяги. При одном из них (автономная
тяга) на локомотивах находятся полные запасы топлива, расходуемые на
выработку энергии, необходимой для движения поезда. Запасы топлива, воды
и смазки по мере их расходования пополняют обслуживающие бригады в
специальных заправочных (экипировочных) пунктах на участковых станциях.
Локомотивы другого вида тяги не имеют на борту собственного источника
энергии, а получают питание извне, т.е. централизованно: через
контактную сеть от тяговых подстанций, специально сооружаемых при
электрификации железных дорог. Тяговые подстанции получают
электроэнергию от единой энергосистемы ЕЭС, в составе которой в России
находятся более 100 крупных электростанций - тепловых (73%),
гидравлических (15%) и атомных (12%).
Отсюда и получили свое название эти виды тяги: первая - автономная,
вторая - неавтономная. Их классификация приведена на рис.1.2.
Если рассматривать эту проблему в историческом аспекте, то нужно начать
анализ с автономных локомотивов, потому что они появились первыми.
Сначала они использовали паровые машины (самые простые тепловые
двигатели), потом - двигатели внутреннего сгорания (дизели).
Предпринимаются также попытки использования газовых турбин (газотур-бовозы).
Локомотивы автономной тяги подразделяют по наиболее характерному
признаку - принципу действия их тепловых машин. Такими на паровозах
являются паровые машины - в них используется пар, вырабатываемый паровым
котлом. На тепловозах используют дизели - двигатели внутреннего
сгорания, работа которых основана на самовоспламенении топлива,
подаваемого в цилиндры при его сжатии. На газотурбовозах установлены
газовые турбины, широко применяемые в авиации.
На неэлектрофицированных участках дорог пригородные и местные
пассажирские перевозки осуществляют дизель-поезда. Два крайних их вагона
являются моторными, часть пассажирского помещения в них занимают
дизельные установки. В каждом поезде имеется от одного до четырех
прицепных вагонов для размещения пассажиров. В газотурбовозах источником
энергии, вырабатываемой для движения поезда, является установка с
газотурбинными двигателями. Газотурбовозы пока менее экономичны, чем
дизельный подвижной состав, и поэтому не получили широкого
распространения. К тому же ресурс (срок службы) газовой турбины в 10-15
раз меньше, чем у дизеля.
Локомотивы неавтономной тяги - электрической классифицируют также на
основе ее наиболее характерного признака - по роду тока и напряжения в
контактной сети. На отечественных дорогах применяются две системы:
постоянного тока напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока
напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц.
Чем выше напряжение в электрической цепи, тем меньше потери энергии при
передаче ее на расстояние. Поэтому стремятся иметь в контактной сети
возможно более высокое напряжение, изыскивая экономич-ные способы
преобразования его до значения, подходящего для питания тяговых
двигателей.
Однако в условиях СССР и России преимущественное распространение
получила электрическая тяга. Такая тенденция характерна для большинства
стран Евросоюза, Японии, Китая, Кореи.
В России на электрической тяге выполняется свыше 80% грузооборота и эта
доля постоянно растет.