3. Электрическая и тепловозная тяга

УДК 625.28 + 621.33

Наиболее эффективным средством использования резервов железнодорожного транспорта является внедрение прогрессивных видов тяги - электровозной и тепловозной.

Исследование показывает, что при электрификации, например, 4 тыс. км пути эффективность капитальных вложений на промышленном транспорте будет на 60% выше, чем на магистральном. Перевод на электровозную и тепловозную тягу оправдывается и большим эффектом по эксплуатационным расходам.

Как показывают расчеты на промышленном железнодорожном транспорте намечается следующее распределение грузооборота по видам тяги: тепловозная - 65%, электровозная - 30% и паровозная - 5%; причем эле -трическая и тепловозная тяга будет внедряться в первую очередь на предприятиях угольной промышленности, энергетики и электрификации, черной металлургии и др.

Институтом Промтрансниипроект разработан параметрический ряд тепловозов для промышленности. Теплово-зы первого типа, двухосные, имеют нагрузку на ось 1 5 т и могут успешно применяться на всех промышленных предприятиях с небольшим грузооборотом. Тепловозы второго и третьего типов, четырехосные, имеют экипажную часть и предназначены для основных промышленных предприятий. Четырехосные тепловозы второго типа также будут иметь нагрузку на ось 15 т, что позволит использовать их на легком рельсовом пути. Тепловоз третьего типа имеет нагрузку на ось 22,5 т. Для железнодорожных путей предприятий черной металлургии допускаются большие нагрузки на ось, поэтому этот тип тепловоза должен допускать возможность увеличения сцепного веса при помощи балласта на 10 - 15%.

Тепловозы четвертого и пятого типов, шестиосные, имеют общую экипажную часть. У четвертого типа нагрузка на ось составит 20 т, что позволит эксплуата-ровать его на железных дорогах многих промышленных предприятий страны. Для металлургических предприятий необходимо предусмотреть увеличение сцепного веса при помощи балласта до 140 т. Тепловоз пятого типа имеет нагрузку на ось около 30 т и может допускаться к эксплуатации только на промышленных предприятиях с тяжелыми рельсами. Для металлургической промышленности, где допускается нагрузка на ось до 50 т, этот тепловоз должен изготавливаться с возможностью увеличения сцепного веса.

Наконец, шестой тип тепловозов, восьмиосных, предназначен для замены двух секций тепловозов ТЭ-8 в карьерах и на металлургических заводах. Его мощность 4000 л. с., а в двух секциях 8000 л.с. при работе локомотива по системе многих единиц.

На основании технико-экономических исследований с учетом требований и предложений предприятий, научно-исследовательских организаций и заинтересованных министерств, разработан типаж промышленных электровозов. Он предусматривает минимальное количество типов электровозов с оптимальными и перспективными параметрами, а также максимальную унификацию оборудования и специализацию электровозов в соответствии с их назначением. Для заводского электрифицированного транспорта, а в ряде случаев и для карьерного эффективным локомотивом является электровоз с автономным источником питания. На открытых горных работах основным локомотивом должен стать тяговый агрегат, состоящий из электровоза постоянного или переменного тока с одним или двумя моторными думпкарами.

Параметрический ряд автономных источников питания для электровозов и тяговых агрегатов разработан на основании результатов исследований, проведенных Институтом горного дела.

Параметрический ряд предназначен для использования в промышленности при разработке типовых средств карьерного железнодорожного транспорта [16].

На Соколовско-Сарбайском горном руднике прошел испытания первый отечественный тяговый агрегат постоянного тока 1,5/3 кв, построенный на Днепропетровском электровагоностроительном заводе. Исследования тяговых свойств агрегата при 1,5 кв показали, что схема силовых цепей агрегата, предусматривающая одно соединение тяговых двигателей (шесть параллельных ветвей по два двигателя в ветви последовательно), позволяет реализовать большие тяговые усилия по сравнению со схемой агрегата на 3,0 кв [17].

Увеличение веса грузовых вагонов вызывает необходимость повышения мощности маневровых локомотивов, используемых на промышленном транспорте. Однако осевая нагрузка и минимальный радиус кривой у таких локомотивов должны быть небольшими, чтобы маневровые тепловозы повышенной мощности могли работать на путях промышленных предприятий. Фирма ASEA (Швеция) разработала сочлененную конструкцию для серии тепловозов LID 45, которые могут быть построены цля промышленных железных дорог с шириной колеи от 900 до 1435 мм. На этих тепловозах устанавливают 2 дизеля, соединенных с генераторами постоянного тока. Каждая секция тепловоза имеет 2 оси, причем кабина установлена над сочленяющим узлом. Характеристика тепловоза регулируется изменением числа оборотов дизелей и взаимосвязанным с ним изменением возбуждения генераторов. При частичных нагрузках одна дизель-генераторная установка может быть выключена.

Первый тепловоз этой серии весом 41 т поставлен в Бельгию. Он имеет 2 быстроходных дизеля фирмы General Motors по240 л. с., вращающих 2 генератора постоянного тока по 142 квт при 2200 об/мин и напряжении 660 в. Привод всех четырех осей локомотива осуществляется тяговыми двигателями, соединенными с редукторами с помощью гибких муфт и торсионного вала. Редуктор жестко соединен с осями тепловоза. Тяговые двигатели соединены последовательно и имеют принудительную вентиляцию. Каждый двигатель имеет мощность 63 квт при напряжении 330 в. Передаточное отношение тяговых редукторов выбрано с таким расчетом, чтобы максимальная скорость тепловоза не превышала 40 км/ч. Тяговое усилие часового режима достигает 5400 кг при скорости 17,3 км/ч, а максимальная сила тяги при тро-гании 13000 кг. Тепловоз оборудован системой дистанционного управления по радио от переносного радиопередатчика, а также для ручного управления из кабины, в процессе которого машинист пользуется индукционной сигнальной системой. Минимальный радиус кривой, в которую вписывается локомотив, составляет 40 м [18].

На одной из шахт, принадлежащих корпорации Кееr - Mc Gee (США) для транспортирования урановой руды используются тепловозы с гидростатической передачей. Силовая установка этих тепловозов состоит из дизеля Plymouth WHD и поршневого гидронасоса переменной производительности, питающего нерегулируемый поршневой гидродвигатель Staffa В 80S. Гидродвигатель с помощью цепной передачи вращает обе оси локомотива и является вы-сокомоментным и низкоскоростным. Отличительной особенностью этого гидродвигателя является то, что он полностью сбалансирован как гидравлическое устройство. Это значит, что он легко переходит в режим динамического торможения при снижении давления в гидросистеме ниже определенного уровня. Возможность применения динамического торможения делает ненужным механические тормозные устройства и торможные колодки, которые очень быстро изнашивались в процессе подземной эксплуатации при высокой загрязненности воздуха. Гидравлическая передача позволяет управлять тепловозом посредством одной рукоятки и осуществлять изменение направления движения без остановки локомотива. Тепловоз такой конструкции при собственном весе 7,3 т водит составы весом 36,3 т. Эти тепловозы заменили шахтные электровозы, которые при таком же собственном весе возили составы весом до 22,7 т [19].