Классификация локомотивов

Нередко между словами «локомотив» и «паровоз» ставят знак равно. Это пошло еще с тех времен, когда в обращении железной дороги действительно были только паровые машины. Однако прогресс не стоит на месте, и за полтора столетия появились самые разнообразные локомотивы, которые движутся на электроэнергии и других источниках питания.

Паровые локомотивы играли ключевую роль в процессе развития и золотого века железной дороги. Однако, невзирая на длинную и живописную историю, их пришлось заменить электрическими и дизель-электрическими локомотивами по экономическими причинам, а также из соображений защиты окружающей среды. Некоторое количество паровозов, которые еще остались в обращении в развитых странах, представляют собой реликты, которые используются по большей части для развлечения туристов.

Паровоз с возвратно-поступательным механизмом представляет собой комплектный энергетический блок, состоящий в основной схеме из парового индукторного двигателя и бойлера с подачей воды и топлива. Перегретый пар, контролируемый регулятором, подается в цилиндры посредством соответствующего расположения клапанов. Давление на пистоны передается с помощью главного шатуна к ведущим колесам. Количество ведущих колес варьируется по количеству. Соединяются между собой они при помощи спарников. Паровозы обычно классифицируются по системе Уайта, то есть по количеству и расположению колес. К примеру, двигатель, классифицируемый как 2–6–0, имеет пару колес под передним фасадом, три пары спаренных или ведущих колес, и ни одного колеса в задней части. В некоторых случаях добавляются также дополнительные колеса топливной части.

Электрические локомотивы варьируются от небольших транспортных средств, которые используются на заводах и в шахтах для местных перевозок, до огромных устройств, предназначенных для железной дороги. Электрические локомотивы обычно оснащены одним или двумя моторами. Энергия получается из электрического устройства, пантографа, движущегося по верхним проводам или по третьему рельсу, сбоку от основного пути. Локомотивы на батареях используются только для местных перевозок. Они работают от аккумуляторных батарей. Электрические железнодорожные локомотивы используются, прежде всего, на крутых спусках и в местах с высокой плотностью движения. Невзирая на то, что они довольно эффективны, они не используются повсеместно, так как стоимость электрических подстанций высока, а также необходимо прокладывать провода или третий рельс.

Дизель-электрические локомотивы появились в первой половине двадцатого века. Это самый используемый тип локомотивов. Современные дизель-электрические локомотивы обычно представляют собой комплектные, управляемые при помощи электричества, единицы. Как и электрические локомотивы, они управляются электрической тягой, в контексте того, что оси управляются тягачом и контролируются тоже при помощи электросистем. В них существует аналогичная система вспомогательных устройств для охлаждения, освещения, согревания и остановки. Принципиально они различаются в том, что у последнего типа есть собственная генераторная станция, вместо того, чтобы быть присоединенной к удаленному генератору посредством проводов или третьего рельса. Генераторная станция состоит из большого дизельного двигателя, присоединенного к генератору переменного тока, который активизирует мотор. Мотор, в свою очередь, приводит в движение ведущие колеса при помощи прямозубой шестерни. Частота вращения шестеренок определяет силу тяги и максимальную скорость локомотива. Современный дизель-электрический локомотив производит около 35% силы электрического локомотива при одинаковой массе. Дизель-механические локомотивы оснащены прямым механическим звеном, состоящим из кулачковой муфты и серии шестеренок и валов между двигателем и колесами, по аналогии с трансмиссией автомобиля. Так как механическая тяга передает меньше силы колесам, нежели электрическая и дизель-электрическая системы, она используется только в маленьких локомотивах. В дизель-гидравлических локомотивах, двигатель с преобразователем крутящего момента использует жидкость под давлением, чтобы давать и регулировать силу для движения колес. Гидравлическая тяга широко используется в Германии и некоторых других странах.

Газовые турбинно-электрические локомотивы аналогичны дизель-электрическим, но для управления генератором используется газовая турбина. Технология эта применяется, в основном, в турбопоездах и скоростных пассажирских поездах.