- Шахтные электровозы
- Электротепловозы ТП Тоотси
- Опытные электровозы лесной промышленности
- Наиболее распространенные электровозы для открытых горных выработок.
- ПЭУ-1, ПЭУ-2
- II-КО-1
- ЭД-16, ЭД-18 и ТЭУ-1
- ЧС-11
Шахтные (рудничные) электровозы занимают первое место по количеству среди выпущенных на узкую колею (от 480 до 1000 мм). Большинство шахтных электровозов - двухосные, на некоторых сериях устанавливается маленькая кабина, есть безкабинные варианты. Шахтные электровозы разделяются на контактные, автономные и бесконтактные.
Контактные электровозы предназначены для работы в шахтах и горных выработках не опасных по взрыву газа или пыли. Эти электровозы работают от контактной сети, как правило, постоянного тока, на напряжение 220 или 550 вольт, токосъем - верхний или боковой.
Автономные электровозы предназначены для работ в шахтах с возможностью взрыва газа или пыли, эти электровозы работают от аккумуляторных батарей, применяются тяговые двигатели взрывозащищенного исполнения, это исключает возможность взрыва от искры при токосъеме с контактного провода (так как его просто нет).
Бесконтактные электровозы (широкого распространения не получили) получают питание за счет явления электромагнитной индукции от шины, уложенной вдоль пути, в которую подается переменный ток высокой частоты.
Первый рудничный электровоз был приобретен за границей в 1907 году для шахты "Княжеская" на Урале. Чуть позже было закуплено еще некоторое количество электровозов для работы на угольных копях. Производство шахтных электровозов отечественной промышленностью было начато в 1924-25 годах, однако оно носило единичный характер и закупки электровозов за границей продолжались. Основными поставщиками шахтных электровозов являлись фирмы AEG, "Сименс","Гринвуд и Бетли", "Гудмен" и другие. Всего с 1924 по 1932 год импорт шахтных электровозов достиг 200 единиц, а отечественные заводы не спешили с разработкой собственных моделей. В соответствии с постановлением наркома тяжелой промышленности Г.К. Орджоникидзе от 7 апреля 1932 года с 1932 года были сняты с импорта все промышленные электровозы и специальный электрический подвижной состав. В это же время отечественные заводы начали серийную постройку аккумуляторных электровозов 1-АР-113 (600 мм) и 3-АР-113 (900 мм)(1 и 3 - масса электровоза в тоннах, АР - аккумуляторный, рудничный), все электрическое оборудование для них изготовил завод "Динамо", а механическое - Подольский крекинг-электровозостроительный завод.
Изготовление шахтных электровозов наладили на Харьковском заводе и на на Торецком механическом заводе в г. Дружкове (Донбасс). Постройкой электровозов для промышленности занялись Новочеркаский и Днепропетровский электровозостроительные заводы. Во время войны часть оборудования из Подольска и завода "Динамо" было эвакуировано на Урал, там после войны на Александровском машиностроительном заводе возобновили выпуск электровозов для шахт. Для нужд метростроя и некоторых металлургических заводов было закуплено некоторое количество электровозов на заводе "Ганц-Баймлер", электровозы получили обозначения: контактные 220/550 в. EL5, EL12(колея 600-750 мм, масса 12 т.), EL6(500-630 мм, 8т.), EL11(500-610 мм, 5т.), аккумуляторные EL8(500-600 мм, 7,5 т.), EL9(480-600 мм, 4 т.)
Основной системой питания шахтных электровозов была система постоянного тока напряжением 220 или 550 вольт. Однако было выпущено некоторое количество опытных электровозов ЭК-1 и ЭК-2 на однофазном переменном токе напряжением 380 вольт, с асинхронными тяговыми двигателями, но дальше опыта дело не пошло.
В связи с возросшим выпуском отечественных шахтных электровозов в конце 50-х годов, ввели единую систему обозначения, где первая цифра обозначала массу электровоза в тоннах, затем через тире "КР" или "АР" (контактный рудничный или аккумуляторный рудничный соответственно), затем в аккумуляторных электровозах взрывобезопасного исполнения ставиться буква "В", после этого буквенноцифровое обозначение модели. Практически все электровозы одной весовой категории разных заводов были унифицированы по большинству сборочных узлов. Последнее поколение шахтных электровозов имеет обозначение "К" (контактный) и дальше цифра, обозначающая массу электровозов в тоннах. По требованиям техники безопасности все шахтные электровозы оборудуются пневматическими и электрическими тормозами и песочницами.
В настоящее время выпуск шахтных электровозов, в отличие от другой узкоколейной техники, продолжается, и даже разрабатываются новые модели электровозов (ЗАО ПКФ "Амплитуда" (Украина) разработало и серийно изготавливает электровоз АРП8Т с транзисторной бесконтактной системой управления, на ОАО "Кыштымское машиностроительное объединение" возобновлен выпуск электровозов 3-КРА-600, Александровский завод продолжают выпуск рудничных электровозов 7КРМ1, К14М, К10, К4. Новочеркаский электровозостроительный завод выпускает свой вариант электровоза К10 под обозначением КН10).
Помимо своего прямого предназначения - передвижения вагонеток в шахтах и на руддворах эти электровозы приспосабливались для работы и в других отраслях промышленности - в основном это карьеры, комбинаты стройматериалов и кирпичные заводы. Электровозы дополнительно приспосабливают для работы на открытом воздухе - увеличивают высоту подвески контактного провода (поднимают токоприемник), оборудуют стандартными сцепными приборами, и, как правило, устраивают более просторную кабину для машиниста.
Электротепловозы торфопредприятия Тоотси (Эстония)
В 1948 году на этом торфопредприятии был проведен первый опыт внедрения электрической тяги на УЖД торфяного транспорта. Электрификация дороги была проведена на постоянном токе напряжением 250 вольт. Для работы применялись шахтные электровозы 7КР-750 (II-ТР-2) Харьковского и Дружковского заводов, переоборудованные для наземной эксплуатации (смонтированы просторные кабины машиниста, установлены трамвайные пантографы). Первоначально электровозы работали только на магистралях, затем их оборудовали устройствами бокового токосьема для работы на точках погрузки. Из-за неудобств в эксплуатации погрузочных кранов и экскаваторов совместно с контактной сетью и необходимости частой переустановки опор одновременно с переносом временных путей, контактную сеть на времянках смотали, а электровозы были переоборудованы в электротепловозы. Переоборудование заключалось в установке двигателя ЗИЛ-5 с генератором постоянного тока ДК-303А. Затем эти локомотивы модернизировали, установив двигатели ЗИЛ-120, в таком варианте эти локомотивы работают до сих пор. Кроме этого на дорогу поступило некоторое количество электровозов К10 и К14, которые были приспособлены для наземной эксплуатации и работают только на магистралях.
Опытные электровозы узкоколейных дорог лесной промышленности.
Первые опыты по применению электрической тяги в лесной промышленности относятся к 30-м годам ХХ века, активному внедрению электрической тяги в лесном хозяйстве помешала война.
В 1939-40 годах Ленинградская лесотехническая академия им. С.М.Кирова (ЛТА) начала проводить работы по применению электрической тяги в лесной промышленности . Для проведения опытов был электрофицирован десятикилометровый участок Дубовицкой УЖД (Тосненский ЛПХ). Электрофикация была выполнена по однопроводной системе переменного тока 10 кВ, по контактному проводу подавалась электроэнергия для питания оборудования на верхнем складе. Электроэнергию леспромхоз получал от высоковольной линии Ленэнерго. Электровоз изготовили на базе импортного мотовоза "Плимут"(?) 6-50-1D (0-3-0), сцепной вес электровоза 7 т. На электровозе сохранили штатную механическую передачу с муфтой сцепления, коробкой передач, реверсом. Под капотом разместили понижающий трансформатор и тяговый электродвигатель мощностью 30 кВт. Преобразование однофазного тока в трехфазный осуществлялось при помощи конденсаторов. Токосьем с бокового контактного провода, подвешенного на деревянных опорах на высоте 5,20-5,50 м. Для токосъема была сконструирована штанга оригинальной конструкции, способная поворачиваться на 180 градусов. Электричекая схема имела маслянный выключатель типа ВМ-12, который автоматически выключался при сходе электровоза с рельс. Электровоз имел только ручной тормоз. Дальше опыта электрофикация Дубовицкой УЖД не пошла, а в последствии была вообще демонтирована.
Более серьезно к электрофикации лесовозных дорог подошел ЦНИИМЭ. На основе уже освоенных локомотивов узкой колеи ЦНИИМЭ разработал и изготовил несколько электротепловозов. Для своих опытов ЦНИИМЭ выбрал Оленинскую УЖД в Тверской области. В 50-х годах эта дорога была электрофицирована по системе переменного трехфазного тока (2 провода+рельс), на напряжение 10 кВ. Контактная сеть являлась одновременно ЛЭП на лесосеку. Электрофицированы были только магистральные пути. Для работы по этой системе был спроектирован и построен в 1954-55 году электротепловоз ЭЛ-1. Электровоз построен на базе самоходной электростанции СЭП-2, на которую дополнительно поставили понижающий трансформатор и установили более мощные тяговые электродвигатели АК-72-4. Для обеспечения токосъема с двух контактных проводов на специальной раме смонтировали два трамвайных пантографа. При работе на неэлектрофицированных путях электротепловоз работал как обычная самоходная электростанция. Проект аналогичного электротепловоза ЭЛ-2 был создан на базе электростанции СЭП-2М.
В 1959 году на ДМЗ по чертежам ЦНИИМЭ были построены более мощные электротепловозы ЭТу-4-01 и 02. Электротепловозы имели сцепной вес 20 т. Изначально в качестве силовой установки планировалась установка дизелей Д-54 с генераторами переменного така СГ-60-6, однако на ЭТу4-01 установили дизель 1Д6 (150 л.с.), а на ЭТу4-02 1Д6 с генератором С-117-4. В качестве тяговых электродвигателей использовались асинхронные электродвигатели с фазным ротором АК-92/4 (100 кВт) и АК-92/6 (75 кВт). Электродвигатели передавали вращение на промежуточный редуктор, а от него вращение карданными валами передавалось на колесные пары локомотива. В зависимости от схемы включения тяговых электродвигателей (1 или 2, или 1+2) электротепловоз реализовывал три экономичные скорости движения. Получение промежуточных скоростей получалось включением пусковых сопротивлений в цепи фазных роторов электродвигателей. Для токосьема над кабиной установили два токоприемника. В тепловозном режиме ЭТу4-01 работал как тепловоз с механической передачей, для чего на дизеле была установлена муфта сцепления и дополнительный реверс-редуктор. Преключение направления движения и скоростей осуществлялось при помощи реверса и четырех электромагнитных муфт в промежуточном редукторе. На ЭТу-02 в тепловозном режиме тяговые электродвигатели получали питание от генератора, соединенного с валом дизеля муфтой. Реверс и электромагнитные муфты на ЭТу4-02 отсутствовали. После постройки электротепловозы были отправлены на Оленинскую УЖД, однако из-за выхода из строя электростанции их испытания начались только в 1960 году, и то испытания проходили с "грехом пополам" из-за того, что электростанция Оленинской УЖД была весьма маломощной (3 дизельэлектрических агрегата ДЭС-200).
В конце 50-х годов Демиховский завод совместно с ЦНИИМЭ начал проектирование электровоза двойного питания (от переменного тока напряжением 10 КВ и от аккумуляторной батареи) для лесовозных УЖД. В 1961 году было выпущено два электровоза ЭКоу4, оба электровоза поступили для опытной эксплуатации на Белоручейскую УЖД Белоручейского лпх в Вологодской области. Электровоз был выполнен с кузовом вагонного типа с двумя кабинами машиниста и машинным помещением. Для передвижения электровоза использовались два тяговых электродвигателя ДК-104А, расположенные на раме электровоза. Через раздаточный редуктор, при помощи карданных валов момент передавался осевым редукторам. Для преобразования напряжения на электровозе устанавливались тяговый трансформатор и выпрямительная установка. Для работы на неэлекрифицированных путях в качестве источника питания на этих электровозах применялась аккумуляторная батарея.
Наиболее распространенные электровозы для открытых горных выработок.
Применение электрической и электротепловозной (тяговые агрегаты) тяги на открытых горных выработках вызвано прежде всего наличием больших уклонов пути, а также простотой обслуживания электроподвижного состава по сравнению с тепловозами. А наличие подстанций для питания горнодобывающего и погрузочного оборудования (большинство крупных экскаваторов имеют электрический привод) удешевляет эксплуатацию электрофицированных линий. Многие горнодобывающие предприятия как узкой, так и широкой колеи для вывоза руды и транспортировки пустой породы использует электрическую тягу. В отличие от своих собратьев, карьерные электровозы имеют весьма высокий сцепной вес и "немаленькую" мощность, практически все выполнены с центрально расположеной кабиной, в которой расположено два пульта управления. Многие могут работать по "системе", а ширококолейные собратья еще и в составе с одним-двумя моторными думпкарами. О существовании узкоколейных карьерных электротепловозов неизвестно,а на широкой колее во всю работают комбинированые тяговые агрегаты как отечественной, так и зарубежной постройки. Начиная с 1925-27 годов ХХ века, на горнодобывающие предприятия (в основном на Урале) начинают поступать различные электровозы зарубежной постройки (AEG, "Сименс" и другие), в тоже время завод "Динамо" и Мытищенский машиностроительный завод начали выпуск единичными партиями электровозов для подъездных и внутризаводских путей серии ГЭТ, с 1930 года эти электровозы строит завод "Динамо" уже совместно с Подольским крекинг-электровозостроительным заводом. Электровозы изготавливаются на колею 1524 мм с различной шириной кузова и получают обозначение ЭПш (широкий кузов 2900 мм) и ЭПу (узкий кузов 2300 мм). На основе этих электровозов для асбестовых и магнезитовых рудников урала спроектировали и построили несколько электровозов серии ДКм. Электровозы двухосные на колею 1000 мм, кузов с центрально-расположенной кабиной. На кабине установлен пантограф и две штанги бокового токосъема, масса электровоза 28 т (с балластом 35 т), мощность 140 кВт, напряжение контактной сети 750 В. Все электровозы поступили для эксплуатации на Урал и до настоящего времени, скорее всего, не сохранились.
В конце 40-х годов для работы на электрофицированных подъездных путях НЭВЗ спроектировал серию четырехосных электровозов постоянного тока II-КП (вторая весовая категория, контактный промышленный). Электровозы для колеи 1524 мм выпускались в трех модификациях: II-КП-4А, II-КП-4Б ("Бурлак" - для транспортировки судов по каналам), II-КП-4В ("Чугуновоз"). Помимо этого, на базе этих машин строились и узкоколейные локомотивы, получившие обозначения II-КП-2А (750 мм) и II-КП-3А (1000 мм). Электровозы имеют незначительные изменения по сравнению с ширококолейными собратьями. Экипаж - четырехосный, кузов с центрально расположенной кабиной, сцепной вес электровоза 30 т (II-КП-3А - 35 т), мощность 248 кВт, напряжение питания 600 В.Всего за 1950-51 гг. было изготовлено 32 электровоза на колею 750 и 1000 мм. В 1954 году для треста "Дальстрой" был изготовлен с незначительными изменениями электровоз колеи 750 мм, получивший обозначение II-КП-2Б. На электровозах установлены тяговые электродвигатели ДК-806-А, тележки с двойным рессорным подвешиванием и опорно-осевым подвешиванием ТЭД, позже аналогичные по конструкции тележки и электродвигатели применили на тепловозах ТУ2. Электровозы оборудовались только пневматическими и ручными тормозами. Электровозы поступили для работы на Текелийский свинцово-цинковый рудник, комбинат "Сатка-Магнезит", и на асбестовый комбинат (г. Асбест). Часть электровозов после замены узкой колеи в Асбесте в 1957-62 году была передана на Брянский фосфоритный рудник.
Электровозы серии II-KП имели "ширококолейные" габариты, и это затрудняло их эксплуатацию на механизированных погрузочно-выгрузочных комплексах импортного производства, которые были рассчитаны на работу с электровозами с низко расположенной кабиной. Взяв за основу электровозы серии II-КП московский завод «Динамо» совместно с Подольским крекинг-электровозостроительным наладил выпуск электровозов необходимого габарита. Электровозы получили обозначение ПТу. Электровоз имел сцепной вес 18 т., на каждой оси было установлено по одному тяговому двигателю ТР40, общей часовой мощностью 192 кВт. Напряжение питания – 550 в., токосьем верхний и боковой, два электровоза могут работать по системе двух единиц.
Для работы с многоковшовыми экскаваторами и автоматизироваными погрузочными комплексами завод "Ганц-Баймлер" в Хеннингсдорфе изготавливал и поставлял в СССР промышленные низкорамные электровозы EL3 (заводское обозначение EL3/01) колеи 1000 мм. Всего с 1951 по 1978 год было изготовлено 791 такой локомотив, 619 из которых имели обозначение EL3/03 и остались для работы в Германии на колее 900 мм. Электровозы постоянного тока, напряжением 600 в (1200 В. у EL3/03), четырехосные, сцепная масса 70 т, мощность 560 кВт. Электровозы поступили для работы в карьеры Воскресенского химкомбината, Камыш-бурунского железорудного комбината,комбината "Сатка-Магнезит". На путях последнего они работают и по сей день.
Электровозы ПЭУ-1 и ПЭУ-2 ДЭВЗ
В 1970-1984 году Днепропетровский электровозостроительный завод построил 27 электровозов колеи 750 мм серии ПЭУ1. Электровозы с кузовом вагонного типа, четырехосные, мощностью 252 кВт. Масса электровоза 30 т. Два электровоза могут работать по ситеме многих единиц. Электровозы 001-008 поступили для работы на Текелийский свинцово-цинковый рудник, для замены электровозов II-КП, №№009-012 - для работы на путях "Сулюктыуголь" в Киргизии, №№ 013-027 для работы в Пролетарском погрузочно-транспортном управлении в Таджикистане.
В 1990 году ДЭВЗ выпустил первый двухсекционный восьмиосный промышленный электровоз колеи 750 мм ПЭУ2-001, в 1991 году завод выпустил еще две машины ПЭУ2-002 и 003. Все машины поступили для работы в Пролетарское ПТУ. Обе секции локомотива идентичны друг другу и могут работать по отдельности. Вес одной секции 35 т., мощность электровоза 2х413 кВт. Все три электровоза работали на путях Пролетарского ПТУ. Надо отметить, что все участки ПТУ были уложены на рельсях не легче Р-43, что позволяло работать таким тяжелым машинам.
Электровоз переменного тока П-КО-1 для торфяной промышленности.
С начала 50-х годов началось активное внедрение электрической тяги на УЖД торфяной промышленности. В качестве опытного полигона для работы электровозов была выбрана УЖД Шатурского транспортного управления. Электрификация путей ШТУ была выполнена на однофазном переменном токе напряжением 6 КВ частотой 50 гц. Применение переменного тока большого напряжения было выбрано из-за возможности применения стального контактного провода вместо медного и значительно меньшего количества тяговых подстанций, а также из-за более простой схемы понижения и преобразования напряжения, нежели чем при постоянном токе.
В 1951 году Новочеркасский электровозостроительный завод совместно с заводом «Динамо» построил для торфяной промышленности электровоз П-KO-1. На электровозе был установлен однофазный трансформатор мощностью 320 ква, от вторичной обмотки которого питались игнитроны конструкции Всесоюзного энергетического института. Выпрямитель с помощью сеточного регулирования и переключений трансформатора мог изменять напряжение на выходе с 20 до 600 в. Выпрямленное напряжение использовалось для питания четырех тяговых двигателей постоянного тока и двигателей привода вентилятора и компрессора. Кузов электровоза - вагонного типа, имел две кабины управления. Тележки - аналогичные тележкам электровозов II-КП, впоследствии такие тележки применили на тепловозе ТУ2. Локомотив имел сцепной вес 28 т, мощность часового режима – 248 кВт, конструктивную скорость – 50 км/ч, был оборудован устройствами верхнего и бокового токосьема. Электровоз поступил для опытной эксплуатации на пути ШТУ.
Опытные электротепловозы ЭД-16, ЭД-18 и ТЭУ-1
ВНИИТП совместно с ДМЗ активно вел работу по проектированию электротепловозов, которые могли бы работать как на электрифицированных магистральных путях, так и на неэлектрифицированных времянках. Такие электротепловозы должны были работать на однофазном переменном токе напряжением 6 КВ. Результатом этой работы явилось создание опытных электротепловозов ЭД-16, ЭД-18 и ТЭУ-1.
В основе работы этих электротепловозов лежала схема, предложенная в 1956 году ВНИИТП - работа асинхронного высоковольтного трехфазного электродвигателя в однофазном режиме. Такая схема исключает промежуточные электрические мощности, а питание главного электродвигателя осуществляется непосредственно от контактной сети. С валом главного электродвигателя соединялся вал тягового генератора постоянного тока, через клиноременную передачу получал вращение вспомогательный генератор, возбудитель и компрессор. Для пуска главного электродвигателя через муфту с ним был соединен двигатель внутреннего сгорания, который также использовался и для передвижения на неэлектрифицированных путях. Тяговые электродвигатели постоянного тока получали питание от тягового генератора. Оба тяговых электродвигателя устанавливались на раме локомотива и через раздаточный редуктор, карданные валы и осевые редукторы вращали все четыре оси локомотива (применялись тележки, аналогичные по конструкции тележкам электростанций ЭСУ).
На электротепловозе ЭД-16 был установлен главный асинхронный двигатель ДАМТ-6-138, тяговый генератор МПТ-49/53-3, два тяговых двигателя ДК-104Г и вспомогательный дизель 2Д6. Всё оборудование располагалось под капотом, позади капота была расположена кабина машиниста. В кабине устанавливался пост управления, который позволял управлять локомотивом как с правой, так и с левой стороны.
На электротепловозе ЭД-18 был установлен главный электродвигатель А-114-4. Кузов электротепловоза - вагонного типа с двумя кабинами машиниста, аналогичный по конструкции кузовам ЭКоу-4, ТГу-0. Также был уменьшен конструктивный вес локомотива (с 20,2 т до 18,6 т), была применена независимая вентиляция тяговых электродвигателей, стало возможным управление двумя сцепленными локомотивами по СМЕ.
В 1960 г. по проекту ВНИИТП ДМЗ построил опытный электротепловоз ТЭУ-1. Он был унифицирован по ряду узлов с электротепловозами ЭД-18 (тележки, кузов, ряд других узлов). ТЭУ-1 имел шесть скоростей движения: 4,9; 8,8; 10,6; 15,7; 25,4; 34,4 км/ч. Первые три являлись маневровыми и обеспечивали работу локомотива на временных путях. В последующем было построено еще две аналогичные машины.
Все эти машины поступили для опытной эксплуатации на УЖД Шатурского транспортного управления. Электротепловоз ЭД-16 при проведении испытаний столкнулся на переезде с грузовиком. Локомотив был поврежден до степени исключения из инвентаря, а его составные части (тележки, рама) были использованы для постройки опытной электростанции ЭСУ-0.
Электровозы ЭД-18 работали до середины 70-х годов, потом были разрезаны в металлолом, кузов от одного из них можно было наблюдать на одном из садовых участков.
По некоторым данным тепловоз ТЭУ1-01 в 1972 году был передан на торфопредприятие "Назия", где эксплуатировался как обычный тепловоз.
В первой половине 1967 года была закончена электрофикация узкоколейного (900 мм) участка Закавказкой железной дороги Боржоми-Бакуриани. Для работы на этом участке в Чехословакии на машиностроительном заводе SMZ в г. Дубница-над-Вагом было заказано 12 электровозов серии К2К1. Электровозы являлись продолжением промышленной серии электровозов для открытых горных разработок 17Е, но в отличие от них были приспособлены к работе на участке Боржоми-Баккуриани. Электровозы рассчитаны на работу на постоянном токе напряжением 1500 В. В отличие от промышленных собратьев, на них отсутствуют устройства для бокового токосъема, на кабине установлено по два обычных пантографа. Центрально-расположенная кабина значительно выше, чем у промышленного варианта. Для возможности отопления пассажирского поезда на электровозе предусмотрены высоковольтные розетки. Экипаж четырехосный с двумя несочлененными тележками, масса электровоза 56 т, мощность 500 кВт. Электровозы оборудованы пневматическим, электрическим и ручными тормозами. В СССР электровозы получили обозначение ЧС-11 и №№01-12.