電気機関車。発明と生産の歴史

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電気機関車。発明と生産の歴史

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電気機関車は、搭載された主電動機によって駆動される非自律型機関車で、主変電所から供給される連絡網を介して外部電力網から電力が供給されます (まれに車載バッテリーからも供給されます)。

1803 世紀の初めまで、石炭と鉱石は、鋳鉄のレールに沿って鉱山と鉱山から輸送されていました。荷を積んだ荷馬車と空の荷馬車は馬によって運ばれました。最初の機関車は蒸気機関車でした。最初の鉄道機関車は、イギリス人の R. トレビシックによって 1814 年に鉱山の線路の 1829 つのために製造されました。彼に続いて、他の発明者によって蒸気機関車が製造されましたが、これらの蒸気機関車は広く実用化されることはありませんでした。最も成功したのは、1834 年に製造された J. Stephenson の蒸気機関車でした。 XNUMX 年、スティーブンソンの「ロケット」蒸気機関車は、リバプール - マンチェスター鉄道に最適な機関車のデザインを選ぶためにレンヒルで開催された競争で、他の設計者の蒸気機関車を打ち負かした。 J. Stephenson は鉄道輸送の創始者になりました。 XNUMX 世紀には、多くの国で蒸気機関車が製造されました。ロシアでは、最初の蒸気機関車が XNUMX 年に父と息子の E.A. によって製造されました。とM.E. チェレパノフ。

最初の電気機関車の XNUMX つ

最初の電気機関車は、1890 年代半ばに米国で製造されました。牽引変電所からエネルギーを受け取る直流電気機関車でした。

ソ連では、1926 年に複数の電気列車を備えた最初の電化鉄道が登場し、最初の電気機関車は 1933 年に登場しました。

時間が経つにつれて、電気とディーゼルの牽引が、わが国のほとんどすべての多数の高速道路からの蒸気に取って代わりました。

鉄道は大規模な発電所から電気を受けています。それらからの三相高圧電流は変電所に供給され、そこで牽引に必要な電流に変換されます。

ソ連鉄道の郊外区間の電化の最初の年に、牽引変電所は線路の上に吊り下げられた銅製トロリ線に 1500 V の直流を供給し、最初の主要区間では 3000 V の直流が使用された。鉄道では、1960 Hz の周波数の単相交流電流を印加して電圧を上げます (1970 kV)。これにより、直流のように50〜25キロメートル後ではなく、20〜30キロメートル後に牽引変電所を建設することが可能になりました。電圧を上げると、トロリ線の断面積を減らすことができますが、これには多くの銅が必要です。これにより、連絡先ネットワークのコストが削減されます。

電気機関車の屋根にはパンタグラフが固定されており、電車線に押し付けられて電気機関車の主電動機に電流を伝えます。

エンジンは、各車軸の電気機関車の車体の下にあります。国産初の電気機関車は、6軸台車2台に6軸、つまり8基のエンジンが搭載されていました。その後、より強力な電気機関車が生産され始め、4 つの XNUMX 軸台車に XNUMX つの車軸とエンジンが搭載されました。ギアシステムの助けを借りて各エンジンが「その」ホイールセットを回転させ、それによって電気機関車を動かします。パンタグラフを通過して牽引モーターに流れ、そこで仕事をした電流は、部分的にレールに入り、XNUMX番目のワイヤーとして機能し、吸引ワイヤーを通って牽引変電所に戻ります。

電気機関車の大きなメリットは経済性です。下り坂を走行している間、モーターは発電機として機能し、ネットワークに逆流します。このモードは、回生（ラテン語の「recuperatio」-「back receive」から）ブレーキと呼ばれます。電気機関車の効率は 88 ～ 90% に達します。

電気機関車の車体は貨車に似ています。両端にはコントロールキャビンがあります。これにより、機関車は任意の方向に移動できます。運転手は、あるキャビンから別のキャビンに移動するだけで済みます。 XNUMX軸の電気機関車はXNUMXつの車体が閉鎖通路でつながっています。電気機関車の本体には、抵抗ボックス、コンタクタ、スイッチ、およびモータージェネレーター、コンプレッサー、ファンなどのあらゆる種類の補機などの電気機器があります。

電気機関車 ChS7

現在、単相交流（供給電圧 - 25 kV、周波数 - 50 Hz）の電気機関車と直流（電圧 - 3 kV）の電気機関車がロシアで運行されています。 VL系とチェコスロバキアの旅客系ChSの強力な国産貨物機関車です。 4 kW の容量を持つ ChS5100 シリーズの旅客用電気機関車は、時速 160 キロまでの速度と、85 kW の容量を持つ VL10020 シリーズの電気機関車 - 時速 110 キロまでの速度を発揮します。

VL85 は世界で最も強力な電気機関車です。彼の誕生は BAM のおかげです。バイカル - アムール本線の運用を成功させるには、強力で信頼性の高い電気機関車が必要でした。専門家は、新しい AC 貨物用電気機関車のいくつかのオプションを提案しています。

これは、Oleg Kurikhinが雑誌「Technology - Youth」に書いているものです。

「列車の重量と線路のプロファイルに応じて、8軸セクションのみを製造し、12軸、16軸、および2軸の機関車を構成することを提案した人もいました. -同じ機械の80つ.しかし、それは常に可能ではありませんでした.列車と機関車の重量を最適に組み合わせるために、時には後者の過剰な動力のために、輸送コストが増加しました。

他の人によると、これらの電気機関車に加えて、6軸台車を備えた8軸セクションが作成されたはずです。次に、同じタイプのトラクションモーター、ギアボックス、および制御システムを使用して、10、12、14、16、18、および XNUMX 軸の機械を構成し、特定の条件に適合させることができます。

一部の専門家は 4 軸および 6 軸のダブルキャビンを支持していましたが、どちらの場合もセクションはシングルキャビンであることが計画されていました。それでも、最終的には、重い貨物列車や困難なプロファイルを持つ道路用の 12 軸機関車に努力が集中しました。」

電気機関車 VL85

電気機関車の走行装置の理論的研究は、国内での実践としては非常に新しいものであり、電気機関車工学研究設計技術研究所 (VELNII) とロストフ・ナ・ドン鉄道技術者研究所 (RIIZhT) で実施されました。その結果、12 軸の電気機関車を設計することにしました。この機関車では、2 つのセクションのそれぞれが、個別の電気駆動装置を備えた XNUMX つの XNUMX 軸台車に配置されていました。

重い列車を運転するとき、新しい機関車は年間200万ルーブル以上の経済効果をもたらすと考えられていました（1980年の割合で）。 .

Novocherkassk Electric Locomotive Plant での計算の実験的検証のために、機関車モデルが作成され、1981 年 XNUMX 月から XNUMX 月にかけて、さまざまな速度と線路のセクションでテストされ、走行装置の高品質が確認されました。

VL85 電気機関車の設計は、VELNII 副所長 V.Ya によって行われました。スヴェルドロフ。 1983 年 5000 月に最初のサンプルが作成され、夏には 85 番目のサンプルが作成されました。 001 キロメートルの実験走行の後、VLXNUMX-XNUMX はテストのために鉄道省に提出され、非常に成功裏に終了しました。

「VL85 の機械部分は、このような方法で作成されました」とクリキンは書いています。自動連結器によって接続された, 車体フレームは、最大 XNUMX トンの縦力を考慮して設計されました. XNUMX つの二次巻線 (ボギーの数による) を持つ変圧器に取り付けられたセクションでは、独自のコンバーターを介して負荷がかかります並列に接続された XNUMX つの牽引モーター. レイアウト、車体と牽引モーターの換気、制御システム、および機関車自体のニーズに合わせたエネルギー消費の削減に多くの注意が払われました。」

国内で初めて、マイクロプロセッサやその他のマイクロエレクトロニクスに基づいて構築された自動制御システム（ACS）がVL85にインストールされました。これにより、所定の牽引力で列車を必要な速度までスムーズに加速することが可能になりましたモーター。その後、ACS は平坦な道では一定の速度を維持し、下り坂では電気ブレーキを実行しました。さらに、彼女は回復、完全停止へのブレーキング、ダブルスラストによる力の分散を制御しました。彼女のおかげで、加速を80パーセント、列車の減速を1,2パーセント増やすことができました。 VL19R と比較して、新しい機関車のエネルギー消費は 29 分の XNUMX 以上減少し、回復モードでの連絡網への復帰はほぼ XNUMX 倍に増加しました。自動制御システムにより、供給電圧が XNUMX ～ XNUMX kV の範囲内で変動しても機関車の信頼性の高い運転が保証されました。

VL85形電気機関車の技術資料です。カップリング重量 - 288 トン。寸法: 長さ - 45 メートル、幅 - 3,16 メートル、高さ - 5,19 メートル。毎時49,1キロメートルの速度での毎時モードでの牽引力 - 74トン。

最初に、両方の電気機関車がノヴォチェルカッスクのプラントリングでテストされ、次に VL85-001 軌道のダイナミクスと影響が北コーカサス道路でテストされ、VL85-002 の牽引力とエネルギー特性が VNIIZhT 実験リングでテストされました。シェルビンカ。その後、機関車は、ベロレチェンスカヤ - マイコープ、マリインスク - クラスノヤルスク - タイシェット、アバカン - タイシェット - レナの路線での試運転のために引き渡されました。国家委員会は、それらを最高品質のカテゴリに分類し、NEVZ が 1985 年にそのような機械を XNUMX 台製造し、翌年に大量生産を開始することを推奨しました。

514 両目の機関車から、最高の NB-1995 トラクションモーターが使用されるようになり、近代化が続けられました。 272 年 XNUMX 月までに、これらの電気機関車は XNUMX 台製造されました。彼らは南ウラル、クラスノヤルスク、東シベリア、バイカル・アムール本線のレールに入った。

残念なことに、近年、交通量は大幅に減少しており、強力な VL85 はかなりの過小負荷で動作することが多く、鉄道で商品を配送するコストが大幅に増加しています。

よくあることですが、1970 年代に 6 ～ 2 トンの列車に最適な 4 軸台車 5 台を備えた 65 軸 80 キャビン AC 電気機関車の製造を提案した専門家の推奨事項を使用する必要がありました。鉄道省は、VL85 と指定されたそのような機関車を注文しました。 VLXNUMX および VLXNUMX と組み合わせることで、AC 道路での通常の貨物回転率を確保する必要があります。

著者：Musskiy S.A.

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