14.3.Трамвай, троллейбус

Первая сеть конно-железных дорог была построена в 30-х гг. XIX в. в Нью-Йорке, а в 1837 г. по городу проследовал первый паровой трамвай. В 1880 г. русский изобретатель Федор Аполло-нович Пироцкий испытал способ передачи электроэнергии по трамвайным рельсам. Испытания прошли успешно. В Берлине в 1879 г. был пущен в опытную эксплуатацию небольшой участок путей для электрического трамвая, который получал энергию по третьему, дополнительному рельсу, проложенному между двумя ходовыми. В России этот вид транспорта появился сначала в Киеве (1892 г.), а затем в Москве (1899 г.) и других городах.

Современный трамвай – это цельнометаллический вагон, колеса которого приводятся в движение электродвигателями по-стоянного тока. Энергию двигатель получает от контактной сети, подвесного провода с напряжением 500-700 В, через установлен-ную на крыше вагона контактную дугу из толстой проволоки – пантограф. Вторым проводом служат рельсы. Управляют трамва-ем при помощи контроллера, позволяющего менять силу тока в электрической сети.

В конце XX в. была разработана концепция скоростного трамвая. Новые линии часто отгораживают от остальной проез-жей части, что дает возможность развивать скорость до 80 км/ч.

Троллейбус был создан в Германии в 1882 г. А широкое распространение этот вид безрельсового транспорта получил лишь в 30-х гг. XX в., когда была усовершенствована система токоприемника и появились асфальтированные дороги. В СССР первый троллейбус пустили по Москве в 1934 г.

Мощность двигателя современного троллейбуса достига-ет 120 кВт, скорость – 70 км/ч. В конструкции троллейбуса соче-таются преимущества автобуса и трамвая. От первого он взял мягкие пневматические шины, что позволяет ездить практически бесшумно по обычной дороге, а от второго – электрический дви-гатель, не дающий ни гари, ни копоти, ни вредных выхлопных газов. Питается мотор электроэнергией от контактной сети. Вдоль маршрута натянута два подвесных (троллейных) провода; по ним скользят два токоприемника («рожки»), по которым и по-ступает электроэнергия. У первых троллейбусов токоприемники заканчивались роликами, катившимися сверху проводов; позже ролики заменили на пластины, прижатые к проводам снизу. Принцип торможения у троллейбуса тот же, что и у трамвая.

14.4.Железнодорожный транспорт

До середины XIX в. грузовые и пассажирские перевозки осуществлялись в основном по рекам. На крупнейших судоходных артериях возникали города и заводы, развивалась торговля. Наземный транспорт был гужевым – на конной тяге. Но разви-вающаяся промышленность требовала более совершенного - на-дежного и быстрого – средства передвижения. Им стала железная дорога, позволяющая перевозить очень тяжелые грузы с гораздо более высокой скоростью.

Железная дорога – рельсовый путь, по которому движутся локомотивы и вагоны (подвижной состав). Есть на железнодо-рожном пути разъезды, станции и остановочные пункты, дейст-вуют системы сигнализации и связи. Восстанавливают пути и подвижной состав специальные ремонтные предприятия.

Рельсовый путь – это основа железнодорожного транспорта. Стандартная длина рельса – 12,5 и 25 м, но в последние годы укладывают и сварные плети длиной до 800 м – бесстыко-вый путь. Ширина рельсовой колеи на российских дорогах равна 1520 мм.

Прямая и круговые участки железнодорожного пути соединены между собой криволинейными – с таким переменным радиусом, чтобы центробежная сила, возникающая при движении по закруглению, нарастала постепенно. Минимальный радиус криволинейных участков на перегонах составляет 300 м.

На железнодорожном пути имеются горизонтальные участки, называемые площадками, и уклоны, крутизна которых из-меряется в промиле.

Для соединения и пересечения железнодорожных путей служат стрелочные переводы, стрелочные улицы, съезды и т.п. Стрелки переводят либо вручную, либо (на станциях, где много путей) централизованно – с пульта диспетчера. Железные дороги оборудуют различными путевыми и сигнальными указателями - километров, пикетов, начала и конца криволинейных участков, уклонов; знаками и светофорами, входящими в систему автома-тической блокировки.

Самым первым типом тяговой машины для передвижения поездов – локомотива был паровоз. Он имел паросиловую уста-новку – паровой котел и паровую машину. На отечественных же-лезных дорогах паровоз использовался с 1834 г. до середины 50-х гг. XX в.

Самый серьезный недостаток паровоза – низкий коэффициент полезного действия (КПД), который не превышает 7-9%, а часто снижается до 5%. Это означает, что из каждых 100 кг топ-лива, сжигаемого в топке паровозного котла, полезно использует-ся только 5-9 кг.

Тепловозы – локомотивы с двигателем внутреннего сгорания, обычно дизелем. Они обладают высоким КПД (до 30%) и работают в любых климатических условиях. Строительство же-лезных дорог с тепловозной тягой обходится дешевле, чем с па-ровозной или электрической. Отечественная промышленность выпускает магистральные тепловозы с электрической передачей. Дизель вращает электрический генератор переменного тока, подключенный к силовому выпрямителю. Постоянный электри-ческий ток поступает на тяговые двигатели, которые через редук-торы вращают колесные пары.

Тепловозы бывают грузовые, пассажирские и маневровые.

Локомотив с электродвигателями, получающими энергию от контактной сети, называется электровозом.

С самого начала нашего века электроэнергия все более широко используется на железных дорогах, являющихся важ-нейшим видом транспорта XX в. Если у паровоза эффективный коэффициент полезного действия практически составляет 4-5% и не превышает 6-8 %, а общий КПД ниже 10%, то КПД электрово-за достигает 16-19%.

В 1920-1921 гг. в нашей стране благодаря исследованиям профессора А.В. Вульфа и других ученых была принята система постоянного тока напряжением в 3000 в. В 1932 г. в СССР был построен первый магистральный 6-осный электровоз мощностью в 2800 л.с.

Впервые в СССР электротяга на переменном токе была применена в середине 50-х гг. на экспериментальном участке Москва – Ожерелье.

В 1930-1950-х гг. в Советском Союзе был создан целый ряд конструкций электровозов, например грузовой электровоз «ВЛ-23» постоянного тока.

На электрифицированных железных дорогах все шире применяются кремниевые выпрямители для питания тяговых двигателей моторных вагонов и локомотивов. С их помощью не-посредственно на электровозах и моторных вагонах преобразо-вывается подводимая электроэнергия переменного тока.

Применение двигателей внутреннего сгорания в авто-транспорте, авиации, новейших ракетах

Сейчас в России эксплуатируются электровозы перемен-ного однофазного тока (питающее напряжение 25 кВ и частота 50 Гц), а также постоянного тока (напряжение 3 кВ). Это мощные грузовые локомотивы отечественного производства серии ВЛ и чехословацкие пассажирские серии ЧС.

Большое достоинство электровоза – экономичность. Во время движения под уклон его электродвигатели работают как генераторы электрического тока, который поступает обратно сеть. Такой режим называется рекуперационным торможением. Коэффициент полезного действия электровоза при этом достига-ет 88-90 процентов.

В средней части кузова электровоза размещено электри-ческое и пневматическое оборудование, в торцах располагаются кабины машиниста. На крыше находятся два токоприемника и другие агрегаты.

Моторные вагоны снабжены собственным двигателем. Из моторных и прицепных вагонов формируют дизель-поезда и электропоезда (электрички).

Первая городская подземная дорога была открыта в 1863 г. в Лондоне. В отличие от наземных электрических железных дорог, где провод располагается над путями, в метро таким про-водником электричества стал третий, изолированный от земли рельс, находящийся под постоянным напряжением в 600-800 В.

В России проект «подземки» в 1902 г. разработал и пред-ставил Московский городской думе инженер Петр Иванович Ба-линский.

Первая линия метро открылась в Москве только в 1935 г. Сегодня оно работает в крупных российских городах Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Самаре и Екате-ринбурге.

Скорость движения поездов регулирует автоматическая система, которая контролирует и действия машиниста.

Метро проветривают через вытяжные шахты. Поезд в туннеле действует как поршень, выталкивая воздух через шахту, находящуюся впереди, и засасывая его из той, которую уже ми-новал.