4. Подвижной состав железных дорог.
4.1. Общие сведения.
4.1.1. Общая характеристика подвижного состава.
Подвижной состав используют для перевозок грузов и пассажиров. Различают тяговые подвижной состав, который движется сам, и вагоны, прицепляемые к нему, которые он тянет за собой. В зависимости от источника энергии и машин для превращения ее в механическую работу тяговый подвижной состав подразделяют на автономный и неавтономный. К автономному не требуется подводить энергию извне, так как ее вырабатывает установленный на нем первичный двигатель, например дизель. Неавтономный тяговый подвижной состав (электровозы и электропоезда) получает электроэнергию от внешнего источника - энергосистем или электрических станций. Тяговый подвижной состав подразделяют на локомотивы, электропоезда и дизель- поезда, автомотрисы дрезины, рельсовые автобусы, мотовозы. К локомотивам относятся электровозы, тепловозы, паровозы, газотурбовозы.
Электровозом называют локомотив с электрическими тяговыми двигателями, получающими питание от энергосистемы через тяговые подстанции и контактную сеть. Тяговые электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую, которую используют для движения поезда. Моторный вагон электропоезда, как и электровоз, получает питание от энергосистемы через контактную сеть. Один или несколько моторных вагонов, соединенные с прицепными вагонами, составляют секцию. Несколько сцепленных секций, как правило, с головными вагонами в голове и хвосте поезда составляют электропоезд, предназначенный для перевозки пассажиров в пригородах крупных городов, а иногда в пределах одной или двух областей.
Тепловоз представляет собой локомотив с двигателем внутреннего сгорания —дизелем, превращающим химическую энергию, заключенную в топливе, в механическую.
Паровоз имеет котел и паровую машину, с помощью которых химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию пара и далее в механическую посредством кривошипно-шатунного механизма. (Рис.4.1)
Газотурбовоз — локомотив, приводимый в движение газовой турбиной.
Дизель-поезд состоящий из моторных и прицепных вагонов и приводимый в движение от дизелей, располагаемых в моторных вагонах, предназначен для перевозки пассажиров на неэлектрифицированных линиях. Турбопоезд в отличие от дизель-поезда имеет газовую турбину вместо дизеля.
Автомотриса, рельсовый автобус- представляют собой самоходный пассажирский железнодорожный вагон с двигателем внутреннего сгорания, к ней могут быть прицеплены один или два вагона, платформы.
Рис.4.1 Конструктивная схема паровоза.
Авто- и мотодрезины — самоходные повозки соответственно с автомобильным или мотоциклетным двигателем.
Мотовозы с двигателями внутреннего сгорания используют на подъездных путях промышленных предприятии.
Контактно-аккумуляторные поезда имеют. тяговые двигатели на моторных вагонах. Они получают питание или от контактной сети, как электропоезда, или от аккумуляторов, расположенных под вагонами. Их обычно используют для перевозки пассажиров на участках, электрифицированных не по всей.
Вагоны предназначены для перевозки грузов и людей.
К грузовым относят крытые вагоны, полувагоны, платформы, цистерны, изотермические и вагоны специального назначения, требующие особых условии перевозок (цементовозы, транспортеры, вагоны для перевозки скота, живой рыбы, битума, легковых автомобилей). Для перевозки различных грузов, в том числе штучных изделий, домашних вещей, используют контейнеры разной грузоподъемности.
Парк пассажирских вагонов состоит из пассажирских, багажных, почтовых, почтово-багажные. ресторанов, служебных и специальных вагонов (динамометрические, путеизмерители, санитарно-врачебные, вагоны-клубы, лаборатории, лектории и т.п.)
Для обеспечения перевозок железнодорожный транспорт получает новые 4- и 8-осные грузовые и цельнометаллические пассажирские вагоны.
В зависимости от типа локомотива, применяемого для вождения поездов, различают следующие виды тяги: электрическую, тепловозную (дизельную) и паровую.
На железных дорогах России с разнообразными условиями эксплуатации и источниками энергии применяют различные виды тяги.
Эффективность того или иного вида тяги оценивают прежде всего по расходу энергии, отнесенному к измерителю перевозочной работы - 104 т∙км брутто. Например на единицу перевозочной работы электровозами расходуется 39 кг условного топлива, а тепловозами 53 кг.
Паровозы имеют наибольший расход условного топлива - в 1960 г. был достигнут минимальный по годам его уровень — 252,5 кг на 104 т ∙км брутто.
Электрическая и тепловозная тяга, начиная с 1980 г., выполняют 100% общего грузооборота железных дорог в нашей стране. Доля перевозок выполняемых электрической тягой, составляющих приведенного объема работы.
При электрической тяге могут быть использованы более низкие сорта топлива, чем на паровозах и тепловозах, а в случае электроснабжения от гидравлических и атомных электростанций органическое топливо вообще не потребляется. Отсутствие на электроподвижном составе (э. п. с.) первичной энергетической установки позволяет создавать электровозы большей мощности, чем тепловозы и паровозы, при значительно меньших массе и размерах.
Высокая эффективность электрической тяги особенно проявляется на участках с тяжелым профилем пути. На подъеме электровоз развивает скорость, значительно большую, чем тепловоз. В тяжелых климатических условиях, особенно при низких температурах, электровоз может работать даже с большей мощностью чем расчетная, так как снижаются ограничения по нагреву тяговых двигателей.
Одно из существенных преимуществ э. п. с. перед автономными локомотивами — это возможность применения рекуперативного торможения, при котором тяговые двигатели во время движения поезда по спуску или в случае замедления работают как генераторы. Вырабатываемая ими электроэнергия может быть возвращена в контактную сеть и потреблена другими электровозами. Современные системы рекуперативного торможения на электровозах позволяют повысить безопасность движения.
Тепловозная тяга требует меньших капитальных затрат, ее применяют на участках с небольшими размерами движения, на железных дорогах в безводных районах с жарким климатом, а также там, где по условиям электроснабжения не представляется возможным внедрить электрическую тягу. Высокая эффективность тепловозов проявляется при маневровой работе на крупных сортировочных и участковых станциях, на подъездных путях.
Вопрос о применении электрической или тепловозной тяги решается на основании технико-экономических расчетов, при этом учитывают перспективы развития энергетической базы районов и железных дорог страны. Вид тяги оказывает решающее влияние на уровень себестоимости перевозок. При электрической тяге себестоимость грузовых перевозок примерно в 1,5 раза ниже, чем при тепловозной. Расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт электровозов значительно ниже, чем тепловозов. Более чем вдвое ниже трудоемкость технического обслуживания и текущего ремонта электровозов, чем тепловозов (на 1ОООкм пробега). Фактическая надежность электровозов в 2, 2-3 раза выше, чем тепловозов.
Благоприятны и социальные последствия внедрения электрической тяги. Значительно облегчается труд локомотивных бригад. Машинисты и их помощники избавлены от дыма и копоти, неизмеримо меньше затрачивают физических усилий. Значительно меньше число работников, занятых на обслуживании электровозов, чем при тепловозной тяге. Кардинально изменяются условия и содержание труда работников депо и заводов, связанных с ремонтом электроподвижного состава.
На железнодорожном транспорте вводится единая система цифрового обозначения тягового подвижного состава. Структура этой системы позволяет по первому знаку определить вид подвижного состава: 0— пассажирские вагоны, 1— тяговый и специальный подвижной состав, 2-9 — грузовые вагоны. Второй знак кодируемого обозначения показывает тип подвижного состава: 0— паровозы, 1— электровозы односекционные, 2— электровозы многосекционные, 3, 4— электропоезда и электросекции, 5— тепловозы «односекционные, 6— тепловозы многосекционные, 7- дизель-поезда и автомотрисы, 8— мотовозы, 9— путевые машины. Третий знак характеризует подвижной состав по роду службы. Четвертый знак отдельно или в сочетании с третьим обозначает серию. Пятый, шестой седьмой знаки информации не несут и служат для образования номера. Восьмой знак (контрольный используется для проверки правильности считывания номера подвижного состава.