ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ЭЛЕКТРОВОЗНАЯ И ТЕПЛОВОЗНАЯ ТЯГА
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
До настоящего времени основным локомотивом на узкоколейном железнодорожном транспорте является паровоз. В торфяной промышленности работает более 1 000 паровозов различных серий. Наибольшее количество паровозов имеет осевую формулу 0-4-0 и нагрузку от колесной пары на рельсы 4 т; имеются также паровозы с нагрузкой 5,25; 5,5 и 6,5 т. Нашей промышленностью был выпущен узкоколейный паровоз типа 157 с нагрузкой от колесной пары в 6,5 г, который по своим техническим и эксплуатационным качествам является одним из лучших узкоколейных паровозов. В послевоенные годы был создан ряд узкоколейных паровозов ПТ-4, ВП и других серий, которые нашли широкое применение в торфяной промышленности.
Паровозная тяга имеет низкие технико-экономические показатели, коэффициент полезного действия — к. п. д. — паровозов самый низкий по сравнению с другими локомотивами. В Советском Союзе прекращен выпуск ширококолейных паровозов, а с 1960 г. прекращен выпуск и узкоколейных паровозов. Паровозы все более и более заменяются электровозами и тепловозами. К основным преимуществам электровозов и тепловозов относятся высокий к. п. д., возможность увеличения мощности локомотивов и скоростей движения, сокращение времени оборота и нахождения в ремонтах и как следствие уменьшение потребности в подвижном составе и улучшение других технико-экономических показателей, а в условиях торфотранспорта добавляются дополнительные преимущества. К ним следует отнести резкое сокращение пожарной опасности по сравнению с паровозной тягой и упрощение топливоснабжения локомотивов, так как преимущественное развитие фрезерного способа добычи торфа и резкое сокращение добычи кускового торфа потребует завоза все в больших количествах угля или организации добычи кускового торфа для снабжения паровозов, что экономически невыгодно. Перевод паровозов на жидкое топливо, осуществленный в ряде торфотранспортных хозяйств, не устраняет основных недостатков паровозной тяги.
Опыт большинства торфотранспортных хозяйств показывает, что целесообразно обслуживание как постоянных, так и временных путей производить одной и той же тяговой единицей, т. е. чтобы поездной локомотив мог заходить на погрузочные пути и производить маневровую работу по обмену составов. В этом случае нагрузка от оси на рельсы не должна превосходить 4-5 т. Для ряда крупных транспортных управлений целесообразно отдельные грузонапряженные участки обслуживать локомотивами, которые выполняют только поездную работу и нс заходят на временные пути. В этом случае могут использоваться локомотивы с нагрузками от оси до 6,5-8 т. Маневровая работа по обмену составов в этом случае выполняется легкими локомотивами.
С внедрением электровозной и тепловозной тяги возможно применение локомотивов, работающих по системе многих единиц, чем достигается наиболее полная унификация локомотивов со всеми преимуществами последней. При этом на грузонапряженных линиях работают сдвоенные локомотивы, с нагрузками от оси 4—5 т, которые заходят для обмена составов на временные пути и не требуют специальных маневровых локомотивов. Следовательно, наиболее широкое применение в торфяной промышленности должен найти локомотив с нагрузкой от оси 4-5 т, который по своим тяговым характеристикам был бы не хуже паровоза серии ТП-4 и мог бы работать по системе многих единиц. Создание тепловоза или электровоза с такими же характеристиками представляет известные технические трудности, и до настоящего времени еще нет серийного локомотива с такими параметрами, имеются лишь отдельные опытные образцы узкоколейных локомотивов, которые проходят производственные испытания.
Большие работы по созданию узкоколейных тепловозов проводятся в лесной промышленности. В последние годы построено несколько опытных узкоколейных тепловозов для лесной промышленности с электрической передачей ТУМ, механической ТУМ, ТУ-1 и ТУ-2М, турбомеханической ТУг-4 и ТУгл-4. Основным недостатком этих локомотивов следует считать их небольшую мощность, в результате чего они по своим тяговым характеристикам значительно уступают паровозам с равным сцепным весом.
ЦНИИМЭ проводит также работы по созданию узкоколейные электровозов с питанием от контактной сети трехфазного и однофазного тока промышленной частоты.
Электрификацию узкоколейных железных дорог можно проводить как по системе постоянного тока, так и по системе переменного тока. Преимуществом системы постоянного тока является относительная простота конструкции электровоза. Основным недостатком этой системы является то, что величина напряжения в контактной сети ограничивается тяговыми электродвигателями, к коллекторам которых прикладывается это напряжение. Так, даже для дорог широкой колеи напряжение в контактной сети принято равным 3 300 в для магистральных, и 1 650 в для промышленных железных дорог. На наземных дорогах узкой колеи напряжение в контактной сети принято 660 в. Низкое напряжение обусловливает необходимость увеличения сечений контактных проводов и частого расположения тяговых подстанций. Поэтому в последние годы как в Советском Союзе, так и за рубежом все большее распространение начинает получать электрификация железных дорог по системе однофазного переменного тока промышленной частоты. Широкое внедрение данной системы сдерживалось из-за трудностей создания надежных электровозов с необходимыми параметрами. Благодаря успехам энергомашиностроения в СССР в настоящее время создан ряд электровозов, работающих от контактной сети однофазного тока промышленной частоты, и электрификация железных дорог по системе однофазного тока признана наиболее экономичной.
2. ТЕПЛОВОЗНАЯ ТЯГА
Тепловозная тяга для транспортных хозяйств торфопредприятий является наиболее экономичной по сравнению с паровозной тягой и рекомендуется для предприятий с годовым грузооборотом до 500—600 тыс. г; она успешно конкурирует с электровозной тягой. Однако высокие экономические показатели тепловозная тяга имеет только в том случае, если тепловозы, внедряемые в промышленность, по своим тяговым характеристикам и эксплуатационным качествам не будут уступать лучшим образцам паровозов равного сцепного веса.
Рис. 7-1. Обший вид тепловоза ТУ-2М.
Рис. 7-2. Общий вид тепловоза ТУ-2.
Узкоколейные мотовозы типа МУЗ-4Д и даже ДМ-2, которые также являются тепловозами, но меньшей мощности и с небольшим сцепным весом, нс в состоянии заменить на подавляющем большинстве торфопредприятий паровозную тягу, так как имеют тяговые характеристики значительно хуже паровозов. Опытные образцы узкоколейных тепловозов, построенные для лесной промышленности, хотя и имеют сцепной вес 16—18 т, однако мощность дизелей, установленных на этих тепловозах, недостаточная и не превышает 150 л. с., что ухудшает их тяговые характеристики по сравнению с паровозами ПТ-4 и других серий с нагрузкой от оси 4 т. В 1960 г. Камбарский машиностроительный завод выпускает партию узкоколейных тепловозов ТУ-2М с механической передачей. Тепловоз имеет осевую формулу 2—2, мощность дизеля 150 л. с. (рис. 7-1).
Передача тепловоза состоит из автомобильного сцепления и коробки передач Ярославского автозавода, раздаточной коробки, от которой крутящий момент к колесам передается через карданные, валы, и редуктора на осях. Тепловозы ТУ-2М Камбарского завода могут найти применение для перевозки торфа на небольших торфопредприятиях, а также для хозяйственных и пассажирских перевозок. В настоящее время на ряде дорог МПС и лесной промышленности работают узкоколейные тепловозы ТУ-2 Калужского машиностроительного завода.
Тепловоз ТУ-2 (рис. 7-2) имеет кузов вагонного типа, который установлен на две двухосные тележки. По краям кузова имеются две кабины машиниста с приборами управления. На тепловозе установлена дизель-генераторная установка, компрессор, холодильник, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Главный генератор постоянного тока питает четыре тяговых электродвигателя, каждый из которых через цилиндрическую зубчатую передачу передает крутящий момент колесным парам. Пуск дизеля производится главным генератором, при этом он работает как электродвигатель, получая питание от аккумуляторной батареи. От вала главного генератора с помощью редуктора приводятся во вращение компрессор, возбудитель, вспомогательный генератор, вентиляторы. Возбудитель питает независимую обмотку возбуждения главного генератора. Вспомогательный генератор питает цепи управления, освещения и вспомогательные агрегаты.
Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом и пневматическими песочницами.
Техническая характеристика тепловоза ТУ-2
Осевая формула .. 20—21
Сцепной вес тепловоза с полным запасом топлива, воды, смазки, т 32
Длина по буферам, мм ... 10 740
Минимальный радиус вписывания, м 50
Конструктивная скорость, км/ч 50
Дизель типа 1Д12 мощностью, л. с 300
Главный генератор типа МПТ 49/25-3 мощностью, кВт 195
Тяговые электродвигатели:
типа ДК-806Д мощностью каждый, кВт 55
К основным недостаткам тепловоза ТУ-2 следует отнести недостаточную мощность локомотива при заданном сцепном весе, что ухудшает его эксплуатационные показатели.
На узкоколейные железные дороги поступили построенные в Чехословакии тепловозы серии ТУ-3, которые по своему конструктивному оформлению и параметрам очень близки к тепловозу ТУ-2, и отличаются от него большей длиной и весом.
Тепловоз ТУ-3 проходил испытания на Шатурском опытном кольце ЦНИИ МПС, которые позволили установить ряд положительных качеств локомотива, а также выявили некоторые серьезные недостатки. Основные технические данные тепловоза ТУ-3 следующие: осевая формула 20—20, вес 32,91 г, длина по буферам 12 720 мм, минимальный радиус вписывания 50 м, конструктивная скорость 50 км/ч; мощность дизеля при работе с главным генератором 340 л. с.; номинальная мощность генератора 195 кВт; номинальная мощность тягового электродвигателя 40 кВт.
Тепловозы серий ТУ-2 и ТУ-3, имея нагрузку от оси на рельсы в 8 т, могут эксплуатироваться только на отдельных грузонапряженных участках узкоколейных дорог торфопредприятий.
Рядом научно-исследовательских и проектных организаций разрабатываются конструкции узкоколейных тепловозов со сцепным весом 16-18 т, испытания которых позволят выбрать для торфяной промышленности наиболее работоспособный локомотив с необходимыми тяговыми характеристиками.