Локомотив

Локомотив — это тяговое транспортное средство, предназначенное для перемещения по рельсовым путям вагонов или специализированного подвижного состава. Локомотивы относятся к классу рельсовых транспортных средств и являются основным элементом железнодорожной тяги, обеспечивая перевозку грузов и пассажиров на магистральных, промышленных и городских железных дорогах. В отличие от моторвагонного подвижного состава (электропоездов, дизель-поездов), локомотив не имеет пассажирских или грузовых отсеков и выполняет исключительно функцию буксировки.

История развития

Первые паровозы

История локомотивов начинается в начале XIX века. Первым практически пригодным паровозом считается «Пыхтящий Билли», построенный в 1804 году британским инженером Ричардом Тревитиком. Однако поворотным моментом стало создание в 1825 году Джорджем Стефенсоном паровоза «Locomotion No. 1» для Стоктон-Дарлингтонской железной дороги, которая стала первой в мире общественной железной дорогой с паровой тягой. В 1829 году на соревнованиях в Рейнхилле победил паровоз Стефенсона «Ракета», установивший стандарты для последующего паровозостроения.

В России первый паровоз был построен в 1833–1834 годах крепостными мастерами Ефимом и Мироном Черепановыми на Нижнетагильском заводе. Он предназначался для перевозки руды по заводской железной дороге. В 1837 году открылась Царскосельская железная дорога, где использовались паровозы, закупленные в Англии и Бельгии.

Электрические и тепловозные локомотивы

Конец XIX — начало XX века ознаменовались появлением альтернативных видов тяги. Первый в мире электрический локомотив был продемонстрирован в 1879 году на Берлинской промышленной выставке Вернером фон Сименсом. В России электрификация железных дорог началась в 1920-х годах с плана ГОЭЛРО. Первый советский магистральный электровоз серии ВЛ19 (Владимир Ленин) был построен в 1932 году.

Тепловозы (дизельные локомотивы) начали активно внедряться в 1920–1930-х годах. В СССР первый магистральный тепловоз серии ЭЭЛ2 (впоследствии ЩЭЛ1) был выпущен в 1924 году. В послевоенные годы тепловозная и электровозная тяга практически полностью вытеснили паровозы, последние из которых были сняты с эксплуатации на магистральных линиях СССР к концу 1970-х годов.

Классификация локомотивов

По роду службы

• Грузовые — предназначены для перевозки тяжелых составов, имеют высокую силу тяги и относительно невысокую скорость (например, электровозы ВЛ80, 2ЭС5К «Ермак»).
• Пассажирские — рассчитаны на высокие скорости движения, имеют меньшую массу и более мощные тормозные системы (например, электровозы ЧС7, ЭП20).
• Маневровые — используются для перемещения вагонов на станциях, сортировочных горках и подъездных путях, отличаются компактностью и гибкостью управления (например, тепловозы ТЭМ2, ЧМЭ3).
• Промышленные — эксплуатируются на узкоколейных железных дорогах, в карьерах, на металлургических и горнорудных предприятиях.

По типу силовой установки

• Паровозы — используют энергию пара, получаемого при сжигании угля, мазута или дров. В настоящее время практически не эксплуатируются, сохраняются в качестве музейных экспонатов и на туристических маршрутах.
• Тепловозы — оснащены дизельным двигателем, который приводит в движение генератор (тепловозы с электрической передачей) или гидравлическую трансмиссию. Наиболее распространённый тип локомотивов на неэлектрифицированных линиях.
• Электровозы — получают энергию от контактной сети или третьего рельса. Обладают высоким КПД, мощностью и экологичностью. Используются на электрифицированных участках железных дорог.
• Газотурбовозы — силовая установка на основе газотурбинного двигателя. В СССР выпускались экспериментальные образцы (ГТ-101), но серийного распространения не получили из-за низкого КПД и высокой стоимости.
• Гибридные локомотивы — сочетают дизельный двигатель и аккумуляторные батареи, позволяя работать на электрической тяге в экологически чувствительных зонах (например, вокзалы, тоннели).

По ширине колеи

• Магистральные — для железных дорог широкой колеи (1520 мм в России и СНГ, 1435 мм в Европе и США).
• Узкоколейные — для колеи 750 мм, 1000 мм и других, применяются на промышленных и детских железных дорогах.
• Ширококолейные — для колеи 1600 мм (Ирландия, Австралия) и 1668 мм (Испания, Португалия).

Устройство и основные характеристики

Локомотив состоит из следующих основных узлов:

• Кузов — несущая конструкция, защищающая оборудование и кабину машиниста.
• Силовая установка — двигатель (дизель, электродвигатель, паровая машина) и система передачи энергии на колёсные пары.
• Экипажная часть — рама, колёсные пары, рессоры, буксы, обеспечивающие движение по рельсам.
• Тормозная система — пневматические, электропневматические, рекуперативные и механические тормоза.
• Система управления — контроллер, автоматическая локомотивная сигнализация, система безопасности (например, КЛУБ, САУТ).

Ключевые характеристики локомотива:

• Осевая формула — обозначение количества и расположения колёсных пар (например, 2О-2О — две тележки по две оси, каждая с индивидуальным тяговым двигателем).
• Мощность — измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л.с.).
• Сила тяги — максимальное усилие, которое локомотив может развить при трогании с места (в кН).
• Конструкционная скорость — максимально допустимая скорость движения.
• Сцепной вес — масса, приходящаяся на ведущие колёсные пары, влияющая на реализацию силы тяги.

Применение и значение

Локомотивы являются основой железнодорожного транспорта, который обеспечивает значительную часть грузовых и пассажирских перевозок в мире. В России на долю железных дорог приходится около 80 % грузооборота (без учёта трубопроводного транспорта). Локомотивы используются:

• На магистральных линиях — для перевозки угля, руды, нефти, контейнеров, автомобилей, пассажирских поездов дальнего следования.
• В промышленности — на подъездных путях заводов, шахт, карьеров, портов.
• В городском транспорте — на трамвайных линиях (трамвайные вагоны, хотя и являются моторвагонным подвижным составом, иногда классифицируются как локомотивы).
• В военных целях — для перевозки военной техники, боеприпасов и личного состава.

Производители

Крупнейшими мировыми производителями локомотивов являются:

• Россия — АО «Трансмашхолдинг» (заводы: Новочеркасский электровозостроительный завод, Брянский машиностроительный завод, Коломенский завод), ОАО «РЖД» (ремонтные депо).
• Китай — CRRC Corporation Limited (крупнейший в мире производитель подвижного состава).
• США — Electro-Motive Diesel (EMD), GE Transportation (ныне часть Wabtec).
• Европа — Siemens Mobility, Alstom, Bombardier Transportation (ныне часть Alstom), Stadler Rail.

Интересные факты

• Самый мощный в мире локомотив — советский электровоз ВЛ85 (мощность 12 000 кВт), выпускавшийся в 1980-х годах.
• Самый быстрый локомотив — французский TGV POS (до 574,8 км/ч во время испытаний в 2007 году), хотя он относится к моторвагонному подвижному составу.
• В России эксплуатируется единственная в мире действующая магистральная узкоколейная железная дорога с паровозной тягой — КУЖД (Курильская узкоколейная железная дорога) на острове Сахалин.
• В 2023 году на сети РЖД началось внедрение беспилотных локомотивов — системы «Автомашинист» на электровозах серии 2ЭС6.

Критика и проблемы

Несмотря на широкое распространение, локомотивная тяга имеет ряд недостатков:

• Экологическая нагрузка — тепловозы выбрасывают в атмосферу продукты сгорания дизельного топлива, а электровозы требуют электроэнергии, часто вырабатываемой на угольных электростанциях.
• Износ инфраструктуры — тяжёлые грузовые локомотивы вызывают ускоренный износ рельсов и пути.
• Энергоэффективность — при движении с малой скоростью КПД тепловозов снижается, а электровозы теряют часть энергии в контактной сети.
• Шумовое загрязнение — особенно актуально для пассажирских и маневровых локомотивов в городских зонах.

В качестве альтернативы рассматриваются аккумуляторные и водородные локомотивы, которые пока находятся на стадии испытаний и ограниченного внедрения.