Три вида тяги и их экономическая эффективность

Из века в век с журналом «Железнодорожный транспорт»

М.Г. Люлипецкий
«Социалистический транспорт», 1933 г., № 5-6


Вернуться к содержанию подборки

Версия для печати

 
Паровоз ИС
Скоростной паровоз обслуживал рейсы
экспресса «Красная стрела»

Для выяснения и обоснования экономической эффективности электрификации железнодорожного транспорта следует остановиться на трех видах двигателя. Паровоз является на ближайшие годы основным видом двигателя. Электровоз как двигатель только сейчас вступает у нас в эксплуатацию, но имеет все основания стать основным двигателем в перспективе развития социалистического транспорта. И, наконец, тепловоз, в эксплуатации которого мы имеем уже известный практический опыт, полностью подтверждает то положение, что он, помимо огромного значения, особенно в безводных районах, является также ближайшим резервом электровоза на электрифицированных магистральных направлениях и чрезвычайно выгодным двигателем для маневровой работы как при паровой, так и при электрической тяге. Основное внимание будет уделено здесь характеристике электровоза и особенно тепловоза, а паровоз будет привлечен прежде всего для сравнения электровозной и тепловозной тяги с паровой.

Назовем основные преимущества электровоза, одинаково хорошо движущегося и управляемого в обоих направлениях. Это прежде всего - экономия топлива. Коэффициент полезности действия электровоза выше в 2-2,5 раза, чем у паровоза. При этом расход энергии при электротяге почти одинаков для всех времен года, при паровой же тяге в наших климатических условиях расход энергии в зимнее время на 20-25% превышает расход летнего времени. Сильное охлаждение паровоза, ухудшение отдачи при паровой тяге значительно уменьшает коэффициент использования установленной мощности, что отрицательно влияет на эксплуатационные показатели (вес поезда, коммерческая скорость). На одну тонну веса паровоза вместе с тендером можно получить 8-10 лошадиных сил, а у товарных паровозов только 5-7, на одну тонну веса электровозов при однофазном токе - 22 лошадиные силы, при постоянном токе - 25 и при трехфазном токе 35. Стоимость энергии, затрачиваемой на передвижение поездов в Германии, при паровой тяге составляет 45-50%, а при электрической тяге 18-20% всех расходов. Электроцентрали, питающие энергией электровозы, строятся обыкновенно, в районах нахождения угля или другого вида местного топлива, а потому не требуют подвоза топлива.

Надо учесть, что среднесуточная погрузка топлива у нас составляет более 3 тыс. вагонов, причем огромная часть этих грузов совершает пробеги в 1-1,5 тыс. км. При электрификации железнодорожная линия может быть проведена при руководящем уклоне до 45%, тогда как при паровой тяге наибольший уклон составляет 20%. На электрифицированных участках для водоснабжения не требуется сложного оборудования, кроме того совершенно исключается оборудование для подачи топлива, нет надобности и в поворотных кругах.
 

Электровоз ВЛ19 Электровоз ПБ21-01

Электровоз обеспечивает большую техническую скорость, чем паровоз, и большую пропускную способность перегонов (в 1,5-2 раза). Он требует значительно меньше металла при изготовлении. Электровоз обеспечивает большую сохранность верхнего строения пути (он дает при работе меньше вредных боковых и вертикальных колебаний, присущих паровозу). Электровоз при одинаковой мощности легче паровоза, он не требует тендера с углем, не забирает с собой воды, что значительно увеличивает полезный вес поезда. Электровоз значительно проще для управления и дает большую экономию на обслуживающем персонале. Он гигиеничнее для пассажиров и для грузов, подвижного состава и пристанционных устройств.

Особый эффект дает электротяга на вновь сооружаемых железных дорогах, где она значительно снижает стоимость строительства, особенно по земляным работам.

Износ рельсов и вообще верхнего строения пути определяется не только весом локомотива (давлением на ось), но общей перевозочной работой на данном участке. Электровоз как мощный локомотив, заменяет почти два паровоза по пробегу. Электрификация дает некоторую экономию в расходах на укрепление колеи, но, принимая во внимание грузонапряженность линии и ускорение движения, нельзя не учесть необходимых для этого затрат.

Электровоз СС
Электровоз СК

Электровоз позволяет сократить расход рабочей силы на 40-50%. Он устраняет необходимость в угольных складах и затратах на их механизацию, а также уменьшает количество необходимых депо. Электровоз по сравнению с паровозом дает значительную экономию на ремонте. У нас на ремонт подвижного состава ежегодно расходуется до 16% суммы эксплуатационных расходов. В Японии, например, на ремонт подвижного состава расходуется только до 9,6% стоимости эксплуатационных расходов. Ремонтом паровоза у нас занят 31 завод. Часть этих заводов имеет полукустарный тип, энерговооруженность даже лучших заводов не поднимается выше 0,6 км на 1 рабочего, против 2,6-5 км в САСШ.

Электровоз увеличивает среднюю техническую и коммерческую скорость движения, а так как его годовой пробег гораздо выше, чем паровоза, то инвентарное количество электровозов почти в 3-4 раза меньше по сравнению с паровозом серии Э. Предварительные испытания на Сурамском перевале показали, что средняя техническая скорость на труднейшем перегоне равна 23 км/ч вместо 11 км/ч при паровой тяге. Один электровоз заменяет там 4 паровоза, а в пассажирском движении - 2-3 паровоза (в зависимости от веса поезда). При спусках благодаря наличию рекуперативного торможения электровоз ведет состав с постоянной скоростью в 35 км/ч, тогда как у паровоза скорость в этих случаях колеблется от 8 до 35 км/ч. Экономия нефти на Сурамском участке выразится в 25 тыс. т. Для обслуживания Перевального участка при электротяге потребуется 40 электромашинистов и 40 помощников машинистов, т. е. 80 человек, тогда как при паровой тяге не менее 248 человек, что на участке в 63 км дает экономию по содержанию одних паровозных бригад в 736 тыс. руб., кроме экономии на жилище и в бытовом обслуживании.

По данным комиссии НКПС, проводившей в июне с. г. испытания наших первых электровозов на Сурамском перевале, установлено, что у них имеется ряд преимуществ перед американскими электровозами, привезенными на Сурам в 1932 г. Американские электровозы, как известно, не выдержали предъявленных к ним технических требований (норм). На руководящем подъеме, при среднем состоянии рельсов в дождливую погоду при подъеме в 10-18%, они с трудом вывозят составы в 800 т. Электровозы пробуксовывают, теряют скорость и даже останавливаются на подъемах. Наши же электровозы ВЛ, рассчитанные на предельную скорость 75 км/ч и усилие тяги в 20 т, вполне выдержали испытание, развив на руководящем подъеме скорость 36,7

км/ч при усилии тяги на крюке в 20 т, в то время как американские электровозы при этих условиях дают скорость в 25-27 км/ч. Сейчас на Сурамском перевале из 17 пар поездов 10-12 переведены на электротягу. При наличии 10 электровозов, из которых 2 в резерве, а 8 действуют, удалось снять 26 паровозов. На электротягу переведены почти все маршрутные и нефтеналивные составы и большинство пассажирских поездов.
 

Тепловоз системы Гаккеля

С введением нового графика время по проходу перегонов снижается по пассажирскому движению с 4 до 3 ч, а по товарному с 5 до 3 ч. Новый график на 18 пар поездов слабо заполняет пропускную способность дороги, оставляя незаполненными еще до 15 пар поездов, тогда как при паровой тяге уже при 20 парах поездов график является наполненным. Электротяга снимает таким образом лимитирование с наиболее тяжелых участков, ибо лимитирующими уже становятся подходы к электрифицированным участкам.

До сих пор у нас не решен еще окончательно вопрос о типе электровоза для обслуживания товарного и пассажирского движения. Работники, учитывая чрезвычайно разнообразные условия работы на различных участках и направлениях электрифицированной сети, в зависимости от профиля пути, грузонапряженности, климатических условий, предлагают остановиться на 2-3 типах электровозов для обслуживания товарного движения. Из товарных электровозов тип 1-3+3-1 с шестью сцепными осями и двумя парами бегунков, имеющий нагрузку на ось в 23 т и тяговое усилие в 27 тыс. кг, будет являться, видимо, наиболее распространенным типом на участках с большой грузонапряженностью. Его скорость на подъеме будет достигать 35 км и максимальная скорость 75 км/ч. Другие два типа товарных электровозов - это 1-4-4-1 с нагрузкой на ось в 23 т и 0-3+3-1 с нагрузкой на ось в 20 т. Последний тип электровоза очень удобен при трудном профиле пути. Наконец, пассажирский электровоз типа 1-4-1 имеет конструктивную скорость 120 км/ч.

Тепловоз имеет то сходство с электровозом, что он также почти не требует водоснабжения, сокращает потребность в топливе (он везет с собой нефть и воду на 1 тыс. км) и сокращает эксплуатационные расходы, но все же его экономическая эффективность менее значительна, чем у электровоза. Усложняющими моментами в отношении введения тепловоза является его большая стоимость и сложность оборудования, а также недостаток опыта по эксплуатации как у нас, так и за границей. Преимущества тепловоза перед электровозом состоят в том, что он не связан с электропроводом, что очень существенно в условиях изменения объема работы отдельных направлений.

Во вторую пятилетку тепловоз вступил как важнейший вид двигателя в безводных районах, при отсутствии там электрифицированных линий. Он найдет себе широкое применение и в районах, богатых нефтью. Особенно значительна будет роль тепловоза в маневровой работе. При полной нагрузке коэффициент полезного действия тепловоза достигает 27%, т. е. он в 3-4 раза больше, чем у паровоза. Тепловоз значительно экономнее паровоза: на 10 тыс. т.км тяга тепловоза стоит 10 руб., а тяга паровоза 16 руб. Преимущества тепловоза перед паровозом особенно оказываются в маневровой работе, где себестоимость одного часа работы паровоза обходится в 7,8 руб., а тепловоза в 2,9 руб. При перерывах в работе машины выключаются, и двигатель останавливается, чего нельзя сделать на паровозе. В революционирующем значении тепловоза на транспорте был горячо заинтересован В. И. Ленин. Так, в октябре 1922 г. Совнарком утвердил постановление о заказе трех тепловозов. В Ленинграде в

1924 г. был построен и пущен первый советский тепловоз. Нами были заказаны в Германии два тепловоза мощностью в 1200 л. с., которые прибыли в Советский Союз в 1926 г.

Сейчас на основе отчета о результатах работы двух тепловозов за 1929-1930 гг. и особый квартал 1930 г. можно сделать некоторые обобщения об экономической эффективности тепловозов. Необходимо учесть, что мы имеем здесь дело не с обычной, а с опытной эксплуатацией. В эксплуатации находились два тепловоза - один с электропередачей Э-ЭЛ-2 и второй с механической передачей Э-ЭМ-3, которые 15 месяцев работали на участке Люблино - Курск - Люблино и Люблино - Харьков - Люблино. Общий проездной пробег двух тепловозов - за 1929-1930 гг. составил 103,5 тыс. км, а проделанная работа выразилась в 113 млн. т.км.

Анализируя работу указанных тепловозов, можно установить, что годовой пробег тепловоза (при турной езде) может быть доведен до 75 тыс. км при условии регулярного снабжения запасными частями и при проведении планово-предупредительного ремонта, который займет до 45 дней в году у более сложного тепловоза с электропередачей и 35 дней для тепловоза с механической передачей. За время испытаний средний вес поезда составлял для первого тепловоза 1 тыс. т, для второго - 1025 т, а максимальный вес поезда для первого тепловоза был 1754 т.

Техническая скорость тепловоза составляет 28 км/ч. Расход топлива (нефть) твердо установлен в 40-43 кг на 10 тыс т.км, что почти втрое дешевле, чем для паровоза.

Еще Октябрьский пленум ЦК ВКП(б) в 1931 г. обязал ВСНХ произвести «развертывание строительства тепловозов для обеспечения линий, затрудненных водоснабжением, и особенно мелких тепловозов для маневровых и путевых работ». Приведем вытекающие из материалов сектора тепловозной тяги НКПС некоторые данные, характеризующие работу тепловозов в 1-м районе Средне-Азиатской железной дороги за 1932 г. Там было 8 тепловозов. Пять из них были построены в Германии и три у нас. Эти тепловозы товарного парка имели среднюю силу тяги в 11,6 т. При этом 6 тепловозов были разных мощностей. Мощность для разных тепловозов выражалась от 300 до 1200 л. с., сила тяги достигала от 6,5 до 17 т. Значительно рознились между собой эти тепловозы и по пробегу. Для наиболее старых из них, построенных еще в 1925 г., пробег составляет до 400 тыс. км, для вступивших в действие год-два назад пробег колеблется от 5 тыс. до 49 тыс. км.

Эксплуатационная работа проходила в весьма неблагоприятных условиях, т. к. не было подготовлено оборудование для ремонта и стоянок. Все же результаты работы оказались сравнительно удовлетворительными. Работа тепловоза, возрастая из месяца в месяц, поднялась с 6,8 тыс. до 26,4 тыс. км, а среднесуточный пробег эксплуатационного тепловоза поднялся с 16 км до 285 км. При среднем весе поезда брутто, колеблющемся по месяцам от 800 т до 1170 т техническая скорость выражалась в 23-25 км/ч, а коммерческая от 10 до 16 км/ч. Несколько тепловозов за год выбыло для среднего и капитального ремонта. Средний вес поезда-брутто для тепловозов в обоих направлениях составлял 975 т, что превышает на 10% средний вес товарного поезда на Средне-Азиатской дороге. Средняя техническая скорость в 1932 году составляла 24,6 км/ч, а коммерческая 14,5 км/ч. Среднесуточный пробег товарного тепловоза составлял 246,7 км против паровоза на той же дороге в 165,5 км, что дает увеличение на 49%. Среднесуточный пробег наличного тепловоза составлял 81,4 км против паровоза в 65,1 км, т. е. достигнуто увеличение на 25%. При сравнении тонно-километровой работы брутто на 1 тепловоз эксплуатационного парка в сутки получается увеличение против паровозов на 100%.

Расход условного топлива для отопления тепловозов на 10 тыс. т.км брутто в товарном движении выразился в 53 кг против 243 кг для отопления паровозов по Средне-Азиатской дороге. Все это достигнуто при малоблагоприятных условиях, когда эксплуатация тепловоза еще полностью не была освоена.

Во вторую пятилетку программа теплофикации железных дорог рассчитана на внедрение тепловоза в наших безводных районах. Однако паровоз останется еще на ряд лет доминирующим видом двигателя. Несмотря на большие преимущества, которые имеют перед ним электровоз и тепловоз, они еще не скоро вытеснят его из употребления. В последние годы мы непосредственно приступили к модернизации паровоза. Сюда относится переделка паровозов на перегрев, что дает в сравнении с паровозами, работающими насыщенным паром, снижение расхода угля на 2,4 кг на паровозо-км. Вводятся инжекторы, работающие на мягком перегретом паре, повышается давление пара с 12 до 14 атмосфер у паровозов серии Э. Однако бурный рост грузопотоков на транспорте настоятельно требует введения мощного паровоза. Нам нужен мощный паровоз, которому все же соответствовало бы существующее верхнее строение пути и винтовая сцепка. Этим условиям отвечает паровоз типа 1-5-1, построенный недавно на Луганском заводе.

По мере укрепления пути, с переходом к автосцепке, мы будем вводить и более мощные паровозы. План реконструкции железнодорожного транспорта, утвержденный июньским пленумом ЦК ВКП(б), распределяет всю сеть в зависимости от грузонапряженности на 3 группы. Первая - линии наиболее высокой грузонапряженности, превосходящие САСШ, получают мощный паровоз с нагрузкой в 23 т на ось уже в 1932-1933 гг., а некоторые участки этой линии электровоз или тепловоз. Вторая - это ответственные линии, где густота движения меньше, там допускаются паровозы типа Э с нагрузкой на ось в 20 т. Третья группа включает все остальные линии, имеющие сравнительно второстепенное значение, там пока остаются действующие паровозы. Одновременно там производится усиление путевого хозяйства, что должно быть одной из главнейших задач технического перевооружения и введения мощного паровоза на наших дорогах.

Если рассмотреть составленные управлением тяги НКПС измерители для паровоза, электровоза и тепловоза в перспективе второй пятилетки, то при всей условности приведенных ориентировочных подсчетов, ибо измерители зависят от объема работы транспорта (грузооборот и освоение реконструктивных мероприятий), они представляют значительный интерес, так как характеризуют тенденции развития разных видов тяги.

В отношении тепловоза запроектировано снижение среднесуточного пробега, т. к. переход от турной езды к спаренной снизит суточный пробег, но отразится оздоровляющим образом на состоянии тепловозного хозяйства, на повышении трудовой дисциплины и ответственности обслуживающего персонала. Для всех видов локомотивов средний суточный пробег увеличится на 19%, но особенно резкое возрастание мы видим у электровоза (47%), который в полтора раза превзойдет мощный паровоз, тепловоз и почти вдвое ныне действующий товарный паровоз. Очень выгодно отличается электровоз от остальных видов двигателей и в отношении возрастания средней коммерческой скорости.

Средняя коммерческая скорость остается стабильной у существующих паровозов, она несколько возрастает у тепловозов (больше у мощных паровозов), и наибольшая коммерческая скорость зафиксирована у электровозов.

Отказ от турной езды сильно сократит среднее тяговое плечо на тепловозе, которое к концу пятилетки сравняется с тяговым плечом электровоза, возрастет тяговое плечо и у мощного паровоза, но оно несколько сократится у существующего сейчас паровоза. В конце пятилетки значительно возрастет средний вес поезда. Против 964 т брутто в 1932 г., в 1937 г. средний вес поезда составит 1172 т, для существующего паровоза это составит 1020 т, для мощного паровоза 1500 т, электровоза 1560 т и тепловоза - 1050 т. Средний суточный пробег пассажирского двигателя в 1937 г. выразится для существующего паровоза в 300 км, для мощного паровоза 355 км, электровоза 500 км, тепловоза 300 км. И здесь на первом месте, естественно, стоит электровоз, который по всем эксплуатационным показателям идет впереди паровой и тепловой тяги.

Невыгодность эксплуатации паровой тяги сказывается при неустойчивой влажности пара, т.к. это заставляет машиниста для экономии в расходах топлива и для предотвращения происшествий держаться на значительном отдалении от предельных форсировок, которые к тому же и теоретически трудно определимы. Преимущества электротяги перед паровой особенно сказываются при применении сдвоенных и строенных электровозов, управляемых одной кабиной, вследствие чего все двигатели работают с одинаковым коэффициентом использования. При этом получается значительная экономия на обслуживающем персонале, потому что в таких случаях 2-3 электровозами управляет всего один человек.

Основная задача в реконструкции тяги - это добиться к концу пятилетки полного обновления двигателя путем замены на решающих магистральных направлениях ж. д. ныне существующего паровоза мощным паровозом, электровозом и тепловозом. Для этого товарный локомотивный парк должен значительно возрасти. Средняя сила тяги локомотивов к этому времени возрастает с 12 т до 14,7 т, а ряд устаревших паровозов будет передан промышленному транспорту и, вообще, исключен из локомотивного парка.
 

Закон о рекламе

 

Кольцо Патриотических Ресурсов

Хостинг от AGAVA
Яндекс цитирования