Железнодорожный подвижной состав для начинающих
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ. ЛОКОМОТИВЫ. ЭЛЕКТРОВОЗЫ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДА.
Все транспортные средства, способные перемещаться по железным дорогам, называют железнодорожным ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ. Подвижной состав можно разделить на несколько видов:
1) ЛОКОМОТИВЫ — транспортные средства для перемещения других транспортных средств. Локомотивы оборудованы двигателями, поэтому локомотивы могут самостоятельно ездить по железным дорогам и перемещать другой подвижной состав, неспособный к самостоятельному перемещению. При этом сами локомотивы не перевозят внутри себя пассажиров или грузов. Например, электровоз тянет за собой вагоны с пассажирами или грузами, но на самом электровозе пассажиров или грузов нет. В зависимости от того, какой двигатель установлен на локомотиве, существует несколько видов локомотивов: электровозы, тепловозы, паровозы и т. д.
2) ВАГОНЫ — транспортные средства для перевозки по железным дорогам пассажиров или грузов. В отличие от локомотивов, вагоны не имеют двигателей, поэтому для перемещения вагонов по железным дорогам им нужен локомотив. Второе отличие вагона от локомотива в том, что в вагоне перевозят пассажиров или грузы. Вагоны для перевозки пассажиров и вообще людей называют ПАССАЖИРСКИМИ, вагоны для перевозки грузов — ГРУЗОВЫМИ (в просторечье — товарными). Существует много видов пассажирских и грузовых вагонов. Пассажирские различаются уровнем комфорта для пассажиров, грузовые вагоны сильно различаются в зависимости от того, какие грузы они перевозят. Вагоны, сцепленные вместе, называют СОСТАВОМ. Когда к вагонам прицеплен локомотив (или несколько локомотивов), то локомотив и вагоны, соединенные вместе, называют ПОЕЗДОМ. В грузовом поезде к локомотиву прицеплены грузовые вагоны, в пассажирском — пассажирские вагоны. Ну а если в поезде есть и грузовые вагоны, и пассажирские, такой поезд называют грузопассажирским.
3) МОТОР-ВАГОННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ. Это гибрид локомотива и вагона — вагон, оборудованный двигателем (моторный вагон). За счёт двигателя такой вагон может перемещаться самостоятельно, как локомотив. В то же время в таком вагоне можно перевозить пассажиров или грузы (чаще всего перевозят именно пассажиров). Для того, чтобы можно было перевозить больше пассажиров, несколько моторных вагонов сцепляют в один поезд, называемый моторвагонным поездом. Если в таком поезде много вагонов, двигатели могут устанавливать не на всех вагонах. Вагоны такого поезда, имеющие двигатели («моторы»), называют МОТОРНЫМИ, а вагоны без двигателей — НЕМОТОРНЫМИ (прицепными). Классический пример моторвагонного поезда — ЭЛЕКТРОПОЕЗДА, в просторечье называемые электричками. Приставка «электро» говорит о том, что вагоны электропоезда приводятся в действие электрическими двигателями. Другой пример моторвагонного подвижного состава — АВТОМОТРИСА. Это отдельный вагон, который, как автомобиль, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Трамваи, поезда метро, высокоскоростные электропоезда «Сапсан» — всё это тоже моторвагонный подвижной состав, сокращённо МВПС.
4) СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ. В эту категорию попадает подвижной состав, не предназначенный для перевозки пассажиров или грузов, для перемещения вагонов с пассажирами или грузами, а предназначенный для обслуживания и ремонта железных дорог, подвижного состава и выполнения рада специальных функций. Для этого специальный подвижной состав имеет необходимое специальное оборудование. Например, железнодорожный кран оборудован приспособлениями для подъёма и опускания грузов, снегоочиститель — приспособлениями для очистки железнодорожных путей от снега, вагон-электростанция — небольшой электростанцией для выработки электричества, вагон-лаборатория — оборудованием для исследований и наблюдений и т. д. Есть и необычные виды специального подвижного состава, например, вагон-церковь. Если специальный подвижной состав оборудован двигателями для самостоятельного перемещения, его называют специальным САМОХОДНЫМ подвижным составом, а если на нём двигателей нет — то специальным НЕСАМОХОДНЫМ подвижным составом.
Как было сказано выше, железнодорожные локомотивы тоже подразделяются на несколько видов в зависимости от того, каким двигатели на них установлены:
1) ЭЛЕКТРОВОЗЫ приводятся в движение мощными электрическими двигателями (электромоторами). Для того, чтобы эти двигатели вращали колёса электровоза, электровозу необходима электрическая энергия — электричество. Отличительная особенность электровозов в том, что электричество для питания двигателей поступает на электровоз от внешнего источника электричества по проводам, натянутым над железнодорожными путями. Возможен и другой, более редкий вариант, когда электричество для питания двигателей поступает от установленных на электровозе аккумуляторов.
2) ТЕПЛОВОЗЫ приводятся в движение дизельными двигателями внутреннего сгорания, изобретёнными в конце 19 века инженером Р. Дизелем. Такие двигатели, в просторечье называемые дизелями, применяются и на автомобилях. Но, в отличие от автомобиля, дизельный двигатель вращает колёса тепловоза не напрямую. Например, на большинстве тепловозов дизельный двигатель вращает электрический генератор. Генератор вырабатывает электричество для электрических двигателей, приводящих тепловоз в движение. Такие тепловозы называют тепловозами с электрической передачей. Существуют и другие виды тепловозов.
3) ПАРОВОЗЫ приводятся в движение паровым двигателем — паровой машиной. Для работы паровой машины ей нужен пар, поэтому для выработки пара на тепловоз устанавливают котёл и топку для обогрева котла. В топке (по сути, в большой «печке») сгорают уголь или дрова, при этом котёл нагревается и вода в котле закипает, образуя пар. Пар поступает в паровую машину, которая вращает колёса паровоза.
Существуют и другие, менее распространённые виды локомотивов. Например, на ГАЗОТУРБОВОЗАХ устанавливают газотурбинный двигатель внутреннего сгорания (такой двигатель чаще всего используется на самолётах). При сгорании топлива в таком двигателе образуются газы. Они вращают колесо с лопастями — газовую турбину. Подобно дизельному двигателю на тепловозе, турбина вращает электрический генератор. Генератор вырабатывает электричество для электрических двигателей, приводящих газотурбовоз в движение.
Поскольку первым был изобретён паровой двигатель, то неудивительно, что первыми локомотивами были паровозы, появившиеся с 1810-х годов. До середины 20 века паровозы были основными локомотивами железных дорог во всём мире. Тем временем были изобретены и доведены до совершенства электрический двигатель и дизельный двигатель. И в 1880-е годы появились первые электровозы, с 1920-х годов — тепловозы. В настоящее время электровозы и тепловозы являются основными локомотивами железных дорог, а паровозы в большинстве стран практически не используются.
Теперь рассмотрим в общих чертах устройство электровоза.
Вся верхняя, видимая часть электровоза, расположенная выше колёс, называется КУЗОВОМ. По сути, это помещение для размещения там различного оборудования, необходимого электровозу, а также для размещения людей, управляющих электровозом (машиниста и его помощника). Для движения по железнодорожному пути электровоз, как и любой другой подвижной состав имеет колёса, постоянно находящиеся на рельсах. Каждые два колеса, левое и правое, соединяются между собой осью. Они жёстко насажены на неё и не могут провернуться относительно оси, зато могут вращаться вместе с осью. Вместе ось и два колеса представляют собой КОЛЁСНУЮ ПАРУ. Каждые две или три колёсные пары объединяют металлической рамой в одну конструкцию — ТЕЛЕЖКУ. Если колёсных пар в тележке две, то тележка имеет 4 колеса (2 правых, 2 левых) и 2 оси. Если колёсных пар в тележке три, то тележка имеет 6 колёс и 3 оси. Колёсные пары есть у любого подвижного состава, тележки — у большей части подвижного состава (например, тележек нет у паровозов). Кузов электровоза опирается на две или три тележки. Если тележек две, то в каждой может быть две или три оси (всего осей у электровоза будет 4 или 6), а если три, то в каждой тележке будут 2 оси (и всего осей у электровоза будет 6).
Как уже говорилось, электровоз приводится в движение мощными электрическими двигателями. Их называют ТЯГОВЫМИ электродвигателями (или просто тяговыми двигателями), тк эти двигатели приводят электровоз в движение, «тянут» его. Чтобы вращение от тяговых двигателей к колёсам было проще передать, тяговые двигатели устанавливают прямо на тележках, поближе к колёсным парам. При подаче электричества на тяговые двигатели валы двигателей начинают вращаться. Через зубчатые колёса валы двигателей вращают оси колёсных пар, а значит, и колёса электровоза. Колёса катятся по рельсам, электровоз движется и тянет за собой поезд.
Сколько тяговых двигателей лучше установить на электровоз? Один мощный двигатель, который вращал бы все колёса электровоза? Или поставить по одному двигателю на каждую тележку, чтобы каждый тяговый двигатель вращал две или три колёсные пары? Или поставить по одному двигателю на каждую колёсную пару? Практика показала, что лучше всего последний вариант, когда один тяговый двигатель вращает одну колёсную пару, а значит, одну ось. Такая схема называется ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ и используется на большинстве электровозов, электричек да и тепловозов. А если на подвижном составе один тяговый двигатель вращает 2, 3 или больше колёсных пар, такую схему называют ГРУППОВЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ (один двигатель вращает «группу» колёсных пар). Групповой тяговый привод использовался на паровозах, где одна паровая машина вращала несколько колёсных пар.
Если тяговый двигатель вращает колёсную пару, такая колёсная пара называется ведущей или ОБМОТОРЕННОЙ, поскольку она приводит электровоз в движение. Если колёсная пара тягового двигателя не имеет, то при движении электровоза она просто катится по рельсам. Можно ли на электровозе сделать так, чтобы только часть колёсных пар имела тяговые двигатели? Или лучше сделать так, чтобы все колёсные пары приводились двигателями в движение — были ведущими? Почти у всех электровозов и тепловозов все колёсные пары являются ведущими (обмоторенными). На мотор-вагонном подвижном составе, как мы уже говорили, не все вагоны могут иметь тяговые двигатели. Двигатели устанавливают лишь на вагонах, называемых моторными. Как правило, у такого вагона все колёсные пары приводятся тяговыми двигателями во вращение. Классический пример — электричка. У автомотрис (вагонов с двигателем внутреннего сгорания) на одном вагоне не обязательно все колесные пары приводятся двигателем во вращение, следовательно, не все колесные пары одного вагона будут обмоторены.
Чем отличается тепловоз от электровоза?
Тепловоз — локомотив, у которого первичным источником энергии является двигатель внутреннего сгорания. Наиболее экономичным является дизельный двигатель, но применяются бензиновые и газотурбинные двигатели. В электровозе используется электрическая энергия, которая получается от внешних источников. Но и в тепловозах большой мощности двигатели внутреннего сгорания передают энергию через электрический и гидравлический приводы. В первом случае дизель приводит в действие электрогенератор, энергия с которого передается на электродвигатели, во втором случае дизель приводит в действие гидронасосы, которые передают энергию на гидравлические двигатели.
У тепловоза — двигатель внутреннего сгорания. В качестве топлива используется, как правило, дизельное.
У электровоза — электродвигатель. В качестве его "топлива" используется электричество.
На совсем уж дилетантском уровне — у тепловоза нет "рожек", цепляющихся к проводам.
Главные отличия этих двух главных перевозчиков грузов в нашей стране России является то, что они употребляют 2 разных вида топлива. В тепловоз в двигатель заливается дизельное топливо которое из химической энергии переходит в механическую, тем самым приводя в движение поршни двигателя. В свою очередь двигатель передаёт механичекую энергию с коленвала на главный генератор постоянного тока, который передаёт из механической энергии в электрическую посредством мощных проводов на 6 электрических двигателей которые крутят колёсные пары, а электровоз берет энергию с электрической цепи через пантограф на свои двигатели ,а они в свою очередь на колёсные пары.
Как работают и чем отличаются электровозы и тепловозы?
Тепловозы и электровозы – основная движущая сила на железной дороге. В наши дни их широко применяют для перемещения грузовых и пассажирских составов. Внешне тепловоз и электровоз очень похожи, основным элементом, приводящим тепловоз и электровоз в движение, является тяговый электродвигатель. У электровоза он получает электрический ток для работы прямо от электросети, по проводам.
Как устроен тепловоз.
Тепловоз в дополнение к тяговому электродвигателю имеет дополнительно двигатель внутреннего сгорания, чаще всего это дизельный мотор, приводящий в движение ротор электрогенератора, который вырабатывает ток для питания тягового электромотора.
Как отличить тепловоз от электровоза?
Вы спросите, зачем такое сложное устройство. Все дело в том, что еще не все участки железных дорог электрифицированы, а такая схема универсальна, она позволяет двигаться по любым участкам железной дороги, не меняя локомотива (локомотив это общее название для тепловоза и электровоза). Правда тепловозу приходится вести с собою еще запасные моторы и топливо.