Электрифицированные системы

Электрический локомотив это локомотив, который движется за счет электричества, получаемого из внешнего ресурса. Под словом «ресурс» подразумеваются подвесные линии, третий рельс или встроенное устройство, наподобие аккумуляторной батареи или маховикового накопителя энергии. Управляемые электричеством локомотивы со встроенными первичными двигателями, такими как дизельные двигатели или газовые турбины, классифицируются не как электрические локомотивы, а как электрические генераторы.

Первоначальным преимуществом в электрификации было уменьшение загрязнения, как минимум, от самих локомотивов. Заводы по производству электроэнергии, если они сжигают ископаемое топливо, подвергаются тщательному контролю. Электрические локомотивы могут использовать энергию, генерируемую любым способом – от гидроэлектростанций до ветряных мельниц. Потенциально электрические локомотивы также очень тихие, поскольку они не издают скрипа при износе, однако те типы, в которых используется большая мощность, могут быть довольно шумными. Отсутствие возвратно-поступательных деталей означает, что они легко проходят по рельсу. Таким образом, устраняется ряд затрат на содержание подобных локомотивов.

Так как мощность электростанции намного превышает индивидуальные требования отдельно взятого локомотива, к рельсам могут применяться очень сильные короткие разряды. Разгоняются электрические локомотивы очень быстро, их ограничивает, по сути, только инфраструктура. Это идеальный вариант для междугородних перевозок с многочисленными остановками. Электрические локомотивы, такие как итальянский E412, несмотря на то, что их максимальная скорость составляет 200 километров в час, могут также прекрасно проявлять в себя в качестве части грузового состава.

Электрические локомотивы позволяют электростанции работать в наиболее эффективном режиме, в отличие от турбинных локомотивов, которые неэффективны на низких скоростях. Дополнительная эффективность может быть заработана как результат рекуперативного торможения, которое высвобождает массу кинетической энергии поезда, которой пользуются другие локомотивы на линии. Потенциально они более надежны, так как используют минимум движущихся деталей.

Новые пассажирские службы, охватывающие весь мир, обратили свое внимание на электрические локомотивы, так как дизельные устройства не могут действовать на высоких скоростях. По этой причине электрическая тяга осталась единственным приемлемым вариантом для метро.

Основным недостатком электрификации является высокая стоимость инфраструктуры. Более того, дизельные и даже паровые устройства могут питаться от проводов, а вот электрические локомотивы отклониться от своей территории не могут.

Электрическая цепь предусматривает два включения (а для трех фаз – три). С самого начала была задействована только одна сторона цепи. В отличие от моделей железных дорог, движение использует только одну сторону. Обе стороны используются отдельно друг от друга.

Как бы то ни было, на железной дороге предпочтение оказывается тросам или подвескам, которые удерживают провода параллельно земле. Существует три возможных способов сбора: штанга токоприемника, дуговой токоприемник и пантограф.

Штанга токоприемника представляет собой длинную подвижную штангу, которая крепится к проводам при помощи колеса или башмака. Дуговой токоприемник это рама, которая удерживает длинную штангу возле провода. Пантограф это шарнирная рама, которая удерживает накопительный башмак возле провода в фиксированной геометрической позиции. Из этих трех только пантограф лучше подходит для высокоскоростного движения. Некоторые локомотивы оснащены не только проводным питанием, а также и третьим рельсом.

Электрификация широко распространена в Европе. Из-за плотных графиков движения стоимость локомотива держится на уровне, большем, нежели инфраструктура. В свою очередь электрические дизели стоят в обслуживании дешевле дизельных. Кроме того, у правительств всего мира был дополнительный мотивационный фактор для электрификации железной дороги, ведь угольные копальни за время Первой и Второй мировой войны совсем истощились.

Стоит также отметить, что дизельные локомотивы сравнительно слабы по сравнению с электрическими, при тех же размерах и массе. Но все же не стоит забывать, что начальная грузоподъемность на небольших скоростях более важна, чем мощность – вот почему дизельные локомотивы все еще остаются самым предпочтительным вариантом для медленных международных перевозок. Однако в Европе эта практика постепенно сводится к нулю.

Все эти факторы привели к высокому уровню электрификации в большинстве европейских стран. В некоторых из них, как, например, Швейцария, широко распространены даже маневровые электровозы, а частные рейсы спокойно могут обслуживаться электрическими локомотивами.