История развития локомотивостроения в россии сообщение

Обновлено: 05.07.2024

История железнодорожного транспорта непосредственно связана с созданием локомотивов и развитием их производства.

Локомотив (франц. “locomotive”, от лат. “loco moveo” – сдвигаю с места) – тяговая машина для передвижения поездов по рельсовой колее. Первоначально локомотивами называли только паровозы, в дальнейшем это название распространилось на другие виды железнодорожных тяговых средств. В зависимости от вида первичного источника энергии локомотивы делятся на тепловые (паровозы, паротурбовозы, тепловозы, газотурбовозы) и электрические (контактные и аккумуляторные электровозы).

Первыми локомотивами, появившимися в начале в XIX в., были паровозы, почти 100 лет они были на железной дороге единственным видом локомотива.

Вложение	Размер
evolyuciya_lokomotivov.docx	35.55 КБ

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

(143050, Московская область, Одинцовский район, р/п Большие Вяземы)

Понамарева Наталия Ивановна,

учитель начальных классов

II. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛОКОМОТИВА ……………………………. 3

III. СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЛОКОМОТИВА ……………………. 12

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ………………………. ……15

II. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛОКОМОТИВА

Паровоз – автономный локомотив с паросиловой установкой, обеспечивающей за счет энергии сжатого пара необходимую силу тяги для движения по рельсовой колее.

Паросиловую установку составляет котел и паровая машина. Нагретый пар из котла поступает в цилиндры машины, там его тепловая энергия преобразуется в механическую энергию прямолинейного движения поршня, через кривошипно-шатунный механизм – в энергию вращения колес.

Это оборудование установлено на раме экипажной части, к которой относятся поддерживающие раму тележки с рессорным подвешиванием, буксами, колесными парами и упряжными приборами. Запасы воды, топлива и смазки размещаются на тендере или на самом паровозе.

Первый паровоз был создан в 1803 г. в Великобритании Ричардом Тревитиком. Подробнее остановимся на деятельности Джорджа Стефенсона, построившего первый практически пригодный паровоз.

Джордж Стефенсон (1781-1848), сын кочегара, сам вначале работал кочегаром на рудниках, затем главным механиком рудника близ Ньюкасла, изучил имевшиеся там паровые машины. Позднее познакомился с конструкцией паровозов английских изобретателей. С 1814 г. Стефенсон построил несколько паровозов.

паровоз "Ракета" Дж.Стефенсона (макет)

паровоз Черепановых (макет)

В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов сохранялась их первоначальная компоновка. К 1900 г. окончательно сформировалась конструкция паровоза. Труды многих инженеров и изобретателей в разных странах сделали паровоз совершенным тяговым средством на уровне науки и техники того времени.

Бурный рост промышленности и торговли в конце XIX века требовали увеличения провозной способности железных дорог, соответственно повышения силы тяги, мощности, топливной экономичности паровоза.

Осевая формула выражает назначение колесных пар локомотива: I цифра – число передних поддерживающих осей, II – число движущих (сцепных), III – число задних поддерживающих осей.

В 1920-е гг. преобладающими типами грузовых паровозов в странах Европы стали паровозы типа 1-4-0, 1-5-0 при нагрузке на ось 20 т, германские железные дороги имели танк-паровозы типа 1-5-1 с нагрузкой на ось 25 т для вождения тяжелых грузовых поездов. В США и Канаде были распространены грузовые паровозы с 5-ю движущими осями типа 1-5-0, 1-5-1, 1-5-2 с нагрузкой 27 т. В дальнейшем число спаренных осей увеличивалось.

В СССР в 1920-е гг. парк грузовых паровозов состоял в основном из паровозов 0-5-0 серии Э, различных модификаций. В 1931 г. Луганский паровозостроительный завод начал выпуск паровозов серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-1 с расчетной силой тяги 233 кН (3,3 тыс. л. с.). Это был самый мощный в Европе паровоз массового выпуска того времени. В 1930-е гг. на Коломенском заводе было освоено производство паровозов серии ИС (Иосиф Сталин) типа 1-4-2, на Харьковском заводе серии СО (Серго Орджоникидзе) типа 1-5-0. В 1935 г. на Ворошиловградском заводе был построен опытный грузовой паровоз типа 2-7-2 – единственный в мире с 7-ю спаренными осями в жесткой раме (мощность 2940 кВт – 4000 л. с). Этот паровоз практически не был использован в поездной работе из-за разрушительных воздействий экипажа на верхние строения пути.

Увеличение энергетической мощности локомотива требовало совершенствования экономических показателей котла и паровой машины.

Для повышения экономичности паровоза увеличивалась поверхность нагрева в котлах, применялись паровые машины с большим числом цилиндров (2-3-4-х цилиндровых).

Важнейшим принципом усовершенствования паровоза стал переход к высоко перегретому пару с температурой более 350 0 С, повышалось давление пара в котле (с 1,7-1,8 до 6,0 МПа и более).

За 130 лет развития и эксплуатации паровозов энергетическая эффективность паровозов увеличилась с 1-1,5% до 3-8%, т.е. в 5-8 раз. Таким образом, главным недостатком паровоза была его низкая энергетическая эффективность, что не соответствовало уровню науки и техники еще середины 1920-х гг.

С 1930-х гг. экономически развитые страны стали переводить локомотивы на другие виды тяги – тепловозную и электрическую, полностью переход на новые виды локомотивов произошел в 1950-х гг.

Тепловоз – автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания появились в конце XIX века. Сначала они были газовыми. Делались попытки использования бензиновых двигателей.

В 1892 г. немецкий инженер Рудольф Дизель в 1897 г. построил первый двигатель с воспламенением вспрыскнутого в цилиндр тяжелого топлива от сжатия воздуха. Двигатель имел мощность 20 л. с., его коэффициент полезного действия превышал к.п.д. паровых машин. Этот экономичный двигатель внутреннего сгорания, названный именем Р. Дизеля, получил широкое распространение.

В 1912 г. в Швейцарии были проведены испытания первого тепловоза мощностью 960 л. с., созданного Дизелем и Клозе. В 1913 г. в Германии тепловоз пытались использовать для движения пассажирского поезда. Испытания показали, что двигатель может обеспечивать тяговые качества локомотива, передачу энергии от вала двигателя движущим колесным парам лишь с помощью специального промежуточного устройства – тяговой передачи. Тепловозы стали проектировать и создавать с механической, электрической, гидравлической, газовой и др. типами передач.

В годы I-й мировой войны во Франции были построены узкоколейные тепловозы мощностью 88 кВт (120 л.с.) с электрической передачей, в США – с механической передачей автомобильного типа. Шведский тепловоз с электрической передачей был построен в 1922 г.

В России первые проекты тепловозов появились в начале XX века. В 1905 г. инженер Н.Ф. Кузнецов и полковник А.И. Одинцов выступили в Русском техническом обществе с докладом о проекте тепловоза с электрической передачей. В 1906 г. профессор В.И. Гриневецкий изобрел оригинальный 2-тактный нефтяной реверсивный двигатель, который мог работать без промежуточной передачи, предназначался для применения на судах и тепловых локомотивах. В 1916 г. проект поездного тепловоза создали Б.М. Ошурков, Е.Н. Тихомиров и А.Н. Шелест под руководством В.И. Гриневецкого.

В начале 1920-х гг. проекты тепловозов разрабатывались в технологическом институте в Петрограде (проекты Я.М. Гаккеля) и Тепловозном бюро в Технологическом институте в Москве (под руководством Л.Н. Щукина).

В 1924 г. в Ленинграде был создан магистральный тепловоз ГЭ1 (Щ эл 1) системы Я.М. Гаккеля мощностью 1000 л.с. с электрической передачей. Одновременно в Москве появился тепловоз с электрической передачей Э эл 2 мощностью 1200 л. с., построенный в Германии по проекту русских инженеров под руководством Ю.В. Ломоносова. Этот локомотив, как и тепловоз с механической передачей Э МХ 3 поступили в эксплуатацию на сеть советских железных дорог в 1927 г. Тепловозная тяга впервые была введена на Ашхабадской железной дороге.

Внедрение тепловозной тяги в Европе и США началось в 1930-х гг. В 1930 г. в Дании на тепловозную тягу была переведена 4-я часть всей сети. На железных дорогах США наряду с маневровыми тепловозами мощностью 300 л.с., пассажирскими в 1940 г. появились первые многосекционные грузовые и универсальные (для грузовой и пассажирской службы) локомотивы, мощность секции с одним дизелем составляла 1350 л. с.

Широкое внедрение тепловозной тяги проходило после II мировой войны. Железные дороги США практически полностью перешли на тепловозную тягу. Значительна доля тепловозов в работе железных дорог Великобритании, Испании, Португалии, Финляндии и др. стран.

В СССР также с начала 1950-х гг. осуществлялась программа коренной реконструкции тяги на железнодорожном транспорте и увеличения выпуска тепловозов. Появляются тепловозы ТЭ1 мощностью 1000 л. с. и двухсекционный тепловоз ТЭ2 мощностью 2000 л. с.. В 1953 г. был построен первый тепловоз ТЭ3 мощностью в 2 секциях 4000 л. с., с 1956 г. начато его серийное производство. В начале 1950-х гг. производство тепловозов было организовано на локомотивостроительных заводах Харькова, Луганска, Коломны, Ленинграда, Брянска, Людинова, Мурома. За 4-5 лет были разработаны десятки типов различных тепловозов, построены 15 образцов опытных локомотивов. Среди них магистральные и маневровые тепловозы с электрической передачей ТЭ10, ТЭ50, ТЭП60 и др., с гидравлической передачей ТГМ2, ТГ100, ТГП60 и др.

Одновременно росла протяженность линий, обслуживаемых тепловозами. В 1950 г. она составляла примерно 3 тыс. км., в 1960 г. – 18 тыс. км, в 1979 г. – 100 тыс. км. В последующие годы наиболее напряженные тепловозные направления переводились на электрическую тягу и протяженность тепловозного полигона начала несколько сокращаться. В настоящее время тепловозы выполняют примерно 40% грузооборота сети.

Современные тепловозы имеют энергетическую эффективность около 30% . По сравнению с паровозами тепловозы более экономичны, позволяют при эксплуатации увеличить массу поезда, сократить простой в ремонте, повысить производительность труда. Поэтому тепловозы получили широкое распространение на сети железных дорог США, Канады, стран Западной Европы, СССР (наст. время России, СНГ). Более 1 млн. км магистральных железных дорог мира обслуживаются тепловозами.

Непрерывно растущие требования повышения массы поездов и скорости их движения определяют потребность создания все более мощных локомотивов, перевод их на альтернативные виды топлива. Эти проблемы решаются при применении в локомотивостроении газотурбинных двигателей. Созданы и эксплуатируются газотурбовозы – автономные локомотивы, у которых газовая турбина служит основным силовым двигателем.

Первые газотурбовозы были созданы в Швейцарии (1941 г.), США (1948 г.). В 1950-е гг. отдельные образцы газотурбовозов изготовлены в Великобритании, Швеции, Чехословакии. Наибольший опыт эксплуатации газотурбовозов принадлежит дороге Юнион-Пасифик в США, здесь с 50-х гг. успешно работали 25 локомотивов мощностью 4800 л. с., затем 30 – мощностью 8500 л.с.; двухсекционные газотурбовозы мощностью 10700 л. с. возили поезда массой 10-12 тыс. т.

В СССР первый опытный образец газотурбовоза был создан и начал эксплуатироваться в 1965 г. в депо Льгов Московской ж. д. Первый локомотив с газотурбинным двигателем мощностью 3500 л. с. был построен в 1959 г. Коломенским тепловозостроительным заводом, эксплуатировался в депо Кочетовка Юго-Восточной ж. д. до 1965г.

В 1960-е г.г. уделялось внимание созданию газотурбовозов для высокоскоростного пассажирского движения в США, Великобритании, Франции, Канаде и Японии. Наступивший в начале 70-х г.г. энергетический кризис и резкое подорожание всех видов нефтепродуктов привели к прекращению работ в области газотурбинных локомотивов. Вместе с тем в последующие годы экономичность создаваемых транспортных газовых турбин возрастала, в настоящее время приблизилось к 32-34%, т.е. достаточно близка к современным дизелям.

Газотурбинный двигатель по массе, размерам, принципу работы, надежности и внешним характеристикам имеет преимущества перед двигателями внутреннего сгорания. Опыт работы газотурбовозов показал перспективу их использования на железнодорожном транспорте; возможность получения высокой мощности, целесообразность эксплуатации на грузонапряженных линиях в северных районах при низких температурах.

Электровоз - неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нем тяговыми электродвигателями, получающими энергию от энергосистемы через тяговые подстанции, контактную сеть или от собственной аккумуляторной батареи. Тяговый электродвигатель приводит во вращение колесные пары подвижного состава.

Первые попытки использования электрической энергии для тяги поездов относятся к концу 70-х г.г. XIX в. Большой вклад во внедрение электрической тяги внес Вернер Сименс (1816-1892), нем. электротехник, изобретатель и предприниматель, основатель и владелец крупных электротехнических концернов. В 1879 г. он создал и построил электрический локомотив-электровоз, напоминавший современный электрокар, на котором был установлен электродвигатель постоянного тока мощностью 9,6 кВт. Электрический ток напряжением 160 В передавался к двигателю по контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд.

Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879г. - на промышленной выставке в Берлине Сименс демонстрировал, построенную им электрическую железную дорогу длинной 300 м. Элекровоз, на котором восседал машинист, вез 3 вагончика с 18 пассажирами-посетителями выставки со скоростью 7 км/ч. Дорога пользовалась огромным успехом. За время работы выставки было перевезено 86 тыс. пассажиров.

Первая электрическая железная дорога (1879г.)

В России идею использования электрической энергии для тяги рельсового транспорта осуществил Ф.А. Пироцкий: в 1880 г. в Петербурге на рельсовом пути был испытан вагон с электрическим приводом - прототип современного трамвая, вмещавший 40 пассажиров.
Сначала электрическая тяга применялась на городских трамвайных линиях, на промышленных предприятиях, особенно на рудниках и угольных копях, затем на перевальных и тоннельных участках железных дорог, а также пригородном движении.

С конца XIX в. на электрическую тягу переводили метрополитены - городские внеуличные (подземные и надземные) железные дороги в Европе и США. В 1890 году в Лондоне была открыта первая в мире электрифицированная линия метро, в Нью-Йорке паровую тягу на надземном метрополитене заменили электрической. В 1896 г. начал действовать старейший в Европе метрополитен в Будапеште, 1900 г. - в Париже. В начале 1900-х годов были построены подземные линии метро в Берлине, Гамбурге, Мадриде, Чикаго, Филадельфии, Мехико, Буэнос-Айресе и других городах.

После первой мировой войны во многих странах мира начала проводиться электрификация железных дорог. Электрическая тяга получила широкое распространение на магистральных линиях с большой плотностью движения, в странах, имеющих сложный горный рельеф - в Германии, Австрии, Франции, Швейцарии и др.

В России проекты использования электрической тяги на железных дорогах имелись еще до первой мировой войны.

Электрификация железных дорог СССР началась в 1920-е годы. К началу 1941 года протяженность электрифицированных линий составила 1880 км.

Работы по электрификация железных дорог были продолжены после Великой Отечественной войны, рекордными по темпам электрификации были 1960-е годы – введено в эксплуатацию 20 тыс. км электрифицированных линий. К началу 1991 г. общая протяженность электрифицированных железных дорог СССР составила 54,3 тыс. км (первое место в мире по протяженности), доля электрической тяги в общей перевозочной работе составила 63,7 %.Это наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов.

Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых двигателей, которые используют энергию электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу - по контактной сети. Обратной цепью служат рельсы и земля.

Применяются три различные системы электрической тяги – постоянного тока, переменного тока пониженной частоты и переменного тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. До второй мировой войны применялись две первые системы, 3-я получила распространение в 1950-60-х г.г., когда началось интенсивное развитие преобразовательной техники и систем управления приводами.

Для новых линий переменного тока промышленной частоты 50 Гц, были созданы шестиосные электровозы ВЛ60 и ВЛ80 (различных модификаций). Во всем мире электрификация железных дорог развивается по системе переменного тока промышленной частоты.

Достижения электровозостроения наиболее ярко проявились в высокоскоростных пассажирских поездах. Эти поезда способны развивать скорость 300-350 км/ч и более. Высокоскоростные поезда состоят только из моторных вагонов.

III. СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЛОКОМОТИВА

Основу современного локомотивного парка подвижного состава всех стран составляют электровозы и тепловозы.

В настоящее время, существует несколько направлений развития железнодорожных локомотивов, рассмотрим несколько из них:

1. высокомощный гибрид, дизельные двигатели которого приводят в движение генераторы переменного тока, а уж от них ток идет к тяговым электродвигателям. Кроме того, пневматическим тормозам на локомотиве помогает динамическое торможение, так что поезд замедляет ход, частично преобразуя энергию колес в электрический ток. Обычно эта часть электроэнергии теряется впустую, а вот в гибридном локомотиве ее удастся сохранить и использовать повторно. Яркие примеры таких локомотивов:

- "SinaraHybrid" , у которого на 30% будет снижен расход дизельного топлива, до 55% уменьшатся показатели выбросов отработанных газов в окружающую среду, что соответствует современным стандартам по экологии. Кроме того, локомотив можно будет использовать как мобильную электростанцию.

- Evolution – это не просто локомотив, а скоростная, технически продвинутая машина, удовлетворяющая только что принятым требованиям EPA (Environmental Protection Agency, Агентство по охране окружающей среды). На ней установлена новая система управления, новый 12-цилиндровый дизельный двигатель и первая в своем роде система воздушного охлаждения, которая позволяет двигателю работать с более чистым выхлопом.

Железнодорожное машиностроение – это важная сфера в России. В нее входят компании, которые занимаются производством локомотивов, вагонов и техническим обслуживанием, восстановлением, ремонтом подвижного состава. Согласно статистической отчетности РФ за последние 5 лет наблюдается значительный прирост перевозок грузов и пассажиров с использованием железнодорожного транспорта. Это требует создания новых и модернизации существующих технических средств.

История

Эту разработку переняли и дополнили для создания первой действующей паровой машины. Что касается паровозов, то они появились в 1804 году. Для развития представленной сферы важно было создавать рельсовые пути. В Алтае первая железная дорога сформирована в 1755 году, она предназначалась для движения вагонеток. Первое полноценное железнодорожное полотно между населенными пунктами появилась в 1788 в Петрозаводске.

Бум производства и потребности в технике произошел в 80-х годах XIX столетия. В ХХ веке появились модели локомотивов с электрической тягой. Также оборудование начали использовать в военной индустрии, что расширило назначение и способы эксплуатации. Современное железнодорожное машиностроение – это сложная система производств, которые занимаются сборкой машин и технических средств для эксплуатации в различных сферах деятельности. Большое количество предприятий остались с советских времен. Тем не менее, появляются новые производители, в том числе с иностранным капиталом.

Направления ж/д машиностроения

Железнодорожное машиностроение условно подразделяется на 4 направления:

грузовое и пассажирское вагоностроение;
локомотивостроение;
производство путевой техники.

Важно отметить, что некоторые специалисты дополняют список предприятиями, которые занимаются ремонтом и обслуживанием вагонов, локомотивов.

Грузовое вагоностроение

На текущий момент по железнодорожным путям перевозится до 80% грузов различного назначения, при этом более 40% осуществляется на экспорт. Подвижной состав в РЖД зачастую изношен, требует модернизации или приобретения новых вагонов. Что касается других фирм, которые занимаются грузоперевозками, то основные фонды отличаются высоким уровнем качества. Перед производителями стоит задача выпуска продукции стандартного типоразмера, но с повышенными требованиями к качеству.

Локомотивостроение

Для осуществления перевозок используются электро- и тепловозы. Разница заключается в типе применяемых топливных ресурсов для перемещения транспортного средства и подвижного состава. Благодаря высокой доле электрификации приоритет отдается электрическим локомотивам, которые отличаются повышенными скоростными характеристиками и удобством в эксплуатации.

Производство путевой техники

Пассажирское вагоностроение

Является важным направлением отрасли. Специализированная продукция востребована на территории Российской Федерации и зарубежных рынках. На сегодняшний день в приоритете – создание вагонов повышенного комфорта, а также производство стандартизированных модификаций по типу купе.

Проблемы отечественных производителей

В железнодорожном машиностроении много трудностей, которые важно решить в ближайшей перспективе:

Важно отметить, что проблемы на рынке РФ во многом не похожи на заграничные тренды. Тенденции направлены на эффективное использование электроэнергетики, в приоритете – повышение загруженности и рациональности применения железнодорожного транспорта.

Известные производители

Железнодорожная индустрия обслуживается множеством профильных предприятий. В некоторых случаях фирмы ведут сотрудничество с зарубежными партнерами, что позволяет создавать принципиально новые транспортные средства, модификации и решения. Среди наиболее известных и прибыльных компаний необходимо выделить:

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделах Вагоностроительные заводы и Вагоноремонтные заводы.

Локомотивостроение — охватывает совокупность процессов разработки, проектирования и производства локомотивов, совершенствования их типов и конструкций, создания технологии и организации их производства. Термин используется также в более узких или частных понятиях: производство локомотивов и отрасль промышленности, совокупность предприятий, связанных с этим производством, и соответствующая им отрасль знаний (например, локомотивостроение — профиль подготовки специалистов с высшим и средним технического образованием); специфика типов и конструкций локомотивов, присущая стране или периоду времени (например, локомотивостроение Франции, локомотивостроение нач. 20 в.). В локомотивостроении по типам локомотивов выделяется паровозостроение, тепловозостроение, электровозостроение, газотурбовозостроение. Каждое из этих понятий, относясь к одному общему — локомотивостроения, имеет специфику и свой исторический период. Газотуроовозостроение в силу ограниченности выпуска локомотивов этого типа в самостоятельную отрасль не сформировалось.

Историческая справка.

Паровозостроение.

Тепловозостроение.

Электровозостроение.