Электрический подвижной состав

Электрическая тяга применяется при различных системах тока и различной величине напряжения. На электрифицированных железных дорогах применяется система электрической тяги на постоянном токе напряжением 1,5 и 3 кВ и переменном однофазном токе промышленной частоты 50 Гц напряжением 10 и 25 кВ.

Электрификация железнодорожного транспорта связана с необходимостью создания системы энергоснабжения для передачи и необходимых преобразований энергии (рис. 12.13). В такую систему входят устройства, составляющие ее внешнюю часть (электростанции, районные трансформаторные подстанции, линии электропередач) и тяговую часть (тяговые подстанции и электротяговую сеть). Тяговая сеть включает: контактную сеть, рельсовые цепи, питающие и отсасывающие линии. Контактная сеть выполняется в виде воздушной подвески контактного провода на Т и П образных опорах.

При любой системе тока и величине напряжения тяговые двигатели электроподвижного состава работают на постоянном токе. Различие систем энергоснабжения заключается в том, что при системе постоянного тока преобразование переменного тока, идущего с электростанций, в постоянный производится на тяговых подстанциях, а при системе переменного тока - на самом электроподвижном составе.

В целом электрификация на переменном токе оказывается более эффективной, так как повышение напряжения в контактной сети до 10-25 кВ позволяет уменьшить потери напряжения и энергии в контактной сети и уменьшить число тяговых подстанций за счет увеличения расстояния между ними (с 20 км при постоянном до 60 км при переменном) Одновременно существенно (с 500 мм² до 150 мм²) уменьшается сечение контактного провода и снижается расход цветного металла.

Основным недостатком системы тяги на переменном токе является необходимость установки выпрямительных устройств на локомотиве, а также интенсивное электромагнитное влияние металлические сооружения, вызывающее коррозию.

К электрическому подвижному составу относятся электровозы и моторные вагоны. В зависимости от рода тока различают электровозы и моторные вагоны постоянного тока и переменного тока. Основные данные некоторых электровозов приведены в табл. 12.1.

Электровозы и моторвагоны состоят из механической части (кузов с рамой и тележки), электрического оборудования и имеют пневматические системы. Сцепление электроподвижного состава с вагонами осуществляется автосцепкой. Для пригородного пассажирского сообщения на электрифицированных линиях используют электропоезда, состоящие из моторных и прицепных вагонов. Мощность моторного вагона рассчитана на работу с двумя прицепными. Состав формируется из 3, 6 и 12 вагонов.

Таблица 12.1. Техническая характеристика электровозов

Показатели	ВЛ23, ВЛ8	ЧС2	ВЛ80	ЧС4
Ток	Постоянный	Переменный
Осевая характеристика	3₀+3₀ 2₀+2₀+2₀+2₀	3₀+3₀	2₀+2₀- 2₀+2₀	3₀+3₀
Род службы	Грузовой	Пассажирский	Грузовой	Пассажир ский
Мощность часового режима, кВт.
Конструкционная скорость, км/ч.
Сцепная масса, т.	132; 184
Длина по осям автосцепок, мм.
	Рис. 12.18. Принципиальная схема энергоснабжения электрифицированной железной дороги, где: 1-тяговая подстанция; 2-питающая линия; 3-контактная сеть; 4-электрический подвижной состав; 5-рельсовые цепи; 6-отсасывающая линия; Ц - расстояние между тяговыми подстанциями.

Тепловозы

По роду службы тепловозы подразделяются на грузовые, пассажирские и маневровые. Основные данные некоторых тепловозов приведены в табл. 12.2. Тепловоз состоит из следующих основных частей: первичного двигателя- дизеля, передачи, кузова, экипажа и вспомогательного оборудования.

Дизель преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала. Дизель плохо приспособлен к переменным режимам работы локомотива с частыми троганиями с места, остановками, изменением скорости движения. Передача приспосабливает дизель к условиям переменного режима работы локомотива во всем диапазоне от трогания с места до реализации его полной мощности. На тепловозах применяют главным образом гидравлическую и электрическую передачи. Сцепление тепловозов с вагонами осуществляется автосцепкой.

Таблица 12.2 - Техническая характеристика тепловозов

Показатели	2ТЭ10Л	ТЭ136	ТЭП60	ТЭМ2
Осевая характеристика	2(3₀+3₀)	Зо+Зо	Зо+Зо	3₀+3₀
Род службы	Грузовой	Пассажирский	Маневровый
Сцепная масса, т.	2x129
Мощность по дизелю, кВт.	2x2210
Конструкционная скорость, км/ч.
Длина по осям автосцепок, мм.	2x16969

Расчет массы состава

Движение поезда происходит под действием силы тяги Р, сил сопротивления W и тормозной силы В. Сила тяги, вызывающая перемещение поезда, создается в результате взаимодействия колес локомотива с рельсами при передаче вращающего момента от двигателя к колесным парам. Наибольшая сила тяги создается по условиям сцепления колес с рельсами.

, кгс (12.10)