Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава. К тяговому подвижному составу относятся локомотивы и моторвагонный подвижной состав; последний состоит из моторных и прицепных вагонов. На локомотивах и моторных вагонах электрическая энергия, полученная от первичного источника, превращается в механическую энергию движения поезда.
Первоначально преобразование тепловой энергии, получаемой при сжигании топлива, в механическую производилось установкой с паровым котлом и паровой машиной. Локомотивы с такими установками получили название паровозов.
В дальнейшем на смену паросиловым установкам пришли более совершенные тепловые двигатели: дизели и газовые турбины. Локомотивы с поршневыми двигателями внутреннего сгорания (дизелями) называются тепловозами, а с газотурбинными установками — газотурбовозами.
Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономным и локомотивами, т. е. механическая энергия для движения поезда вырабатывается в результате сгорания топлива на самом локомотиве.
Развитие транспортной техники привело к созданию локомотивов и моторных вагонов неавтономной тяги; последние называются электровагонами. В отличие от автономного тягового подвижного состава здесь первичная (электрическая) энергия поступает на локомотив или электровагон от внешних источников. На самом локомотиве или электровагоне осуществляется лишь преобразование электрической энергии в механическую энергию движения поезда. К неавтономному тяговому подвижному составу относятся электровозы и моторные вагоны электропоездов. Они получают электропитание от энергетической системы через тяговые подстанции и контактную сеть, расположенную над железнодорожными путями. При электрической тяге мощность локомотивов не ограничена первичным двигателем, поэтому электровозы могут иметь большие мощности в сравнении с автономными локомотивами.
Коэффициент полезного действия локомотива, характеризующий степень использования тепла сгорания топлива для получения полезной работы, тем выше, чем совершеннее первичная энергетическая установка. Энергия, потребляемая неавтономными локомотивами, вырабатывается на электростанциях.
Экономичность выработки электроэнергии на электростанциях непрерывно возрастает. Коэффициент полезного действия районных тепловых электростанций составляет 34—35%, а в перспективе достигнет 40—41%. Соответственно к. п.д. электротяги при питании от тепловых электростанций составляет 24—25%, а в дальнейшем будет доведен до 30%. При этом тепловые электростанции работают, как правило, на дешевых видах топлива (бурый уголь, торф), а в перспективе все шире будет использоваться ядерное топливо. Если учитывать долю гидроэлектростанций в электроснабжении электрических железных дорог, то экономичность электротяги повышается.
Автономные локомотивы в зависимости от типа теплового двигателя и степени его использования имеют коэффициент полезного действия, достигающий у тепловозов 29—31%, а у паровозов —5—7%. За счет улучшения использования и повышения экономичности дизеля к. п. д. тепловоза может быть несколько повышен.
Тяговые электродвигатели у электровозов позволяют при движении на расчетных подъемах работать на режимах с нагрузками, превышающими номинальные, если при этом перегрев обмоток электродвигателей не превышает допустимых пределов. У моторных электровагонов электродвигатели обычно работают с токами больше номинальных во время пуска (разгона) поезда.
Электровозы могут возвращать часть энергии движения поезда при торможении (рекуперативное торможение). Эксплуатационные затраты на содержание и обслуживание электровозов ниже, чем соответствующие затраты на локомотивы автономной тяги. Провозная способность электрифицированных линий значительно превышает провозную способность неэлектрифицированных железных дорог. Электровозы имеют значительно больший срок службы, ремонт их проще, чем тепловозов.
Вместе с тем введение электрической тяги требует больших капиталовложений (устройство контактной сети, линий электропередачи, тяговых подстанций). Однако они быстро окупаются на железных дорогах с большой интенсивностью движения. Поэтому в нашей стране электрическая тяга нашла широкое применение на наиболее грузона-пряженных и тяжелых по профилю линиях, а также в пригородном пассажирском движении.
14164 просмотров