Электровоз ЧС2 — магистральный пассажирский электровоз постоянного тока, строившийся на заводах Шкода с 1958 по 1973 года для железных дорог Советского Союза.

Первые опытные электровозы ЧС2

В 1958 году заводы Шкода построили четыре шестиосных электровоза постоянного тока с тяговыми двигателями AL-4846zT часовой мощностью 586 кВт, то есть с такими же как примененные на электровозе ЧС1. Два электровоза имевшие передаточное отношение тяговой передачи 1,951 (заводская серия электровоза 25E0) предназначались для СССР. Эти электровозы, обозначенные как ЧС2-001 и ЧС2-002 в декабре 1958 года прибыли в депо Москва-Техническая Московско-Курско-Донбасской железной дороги.

Конструкция электровозов

Кузов электровоза сварной конструкции представляет собой одну пространственную ферму, включающую в себя и нижнюю главную раму. Тележки электровоза трехосные. Тормозное и тяговое усилие от тележек к кузову передается через шкворни, жестко укрепленные в раме кузова, взаимодействующие с шаровыми сочленениями, помещенными в балках тележек. Предусмотрено свободное поперечное перемещение тележек относительно кузова на 60 мм. Вес кузова передается на тележки через четыре боковых опоры. От рамы тележки на колёсные пары вес передается через резиновые сайлентблоки, установленные по концам листовых подбуксовых рессор. Буксы электровоза имеют по одному сферическому двухрядному подшипнику, в отверстия букс входят стержни (цапфы), запрессованные в раму тележки - через них передаются горизонтальные усилия. Рессоры второй и третьей колесных пар первой тележки были соединены между собой продольными балансирами; на второй тележке соединены балансирами четвертая, пятая и шестая колесные пары. Между собой тележки соединяются сочленением с пружинным возвращающим устройством, не препятствующим продольному перемещению тележек. Для лучшего вписывания в кривые толщина гребней 2-й и 5-й колесных пар была уменьшена на 10 мм.

Тяговые электродвигатели электровоза могут соединяться последовательно, последовательно-параллельно, и параллельно. На ходовых позициях каждого соединения было предусмотрено 5 ступеней ослабления возбуждения: 80 %, 65 %, 50 %, 40 %, 35 %. Переход с одного соединения ТЭД на другое осуществляется методом шунтирования электродвигателей резисторами.

Главный переключатель электровоза имеет 39 контакторных элементов, расположенных в два ряда, по обе стороны от кулачковых валов. Привод главного переключателя — пневмодвигателем системы Skoda. Переключатель имеет нулевую, подготовительную (X), 40 рабочих и 6 переходных позиций. Ходовые позиции (то есть позиции, на которых допускается длительная езда) - 22, 33, 40. Ослабление возбуждения осуществляется с помощью отдельного шестипозиционного переключателя с 20 контакторными элементами, похожего по конструкции на главный переключатель, но имеющим лишь один ряд контакторных элементов.

Защиту силовых цепей от токов короткого замыкания и перегрузок осуществляют быстродействующий выключатель, дифференциальные реле, реле перегрузки.

На электровозе было установлено четыре мотор-вентилятора, соединяемые по два последовательно, и два мотор-компрессора с электродвигателями на напряжение 2600 в, которые включаются последовательно с резисторами.

При диаметре колёс 1250 мм, передаточном числе 1,951 и напряжении на ТЭД 1500 в, электровозы развивали в часовом режиме силу тяги 17,3 тс и скорость 72,4 км/ч; в продолжительном режиме силу тяги 14,3 тс и скорость 76,1 км/ч. Максимальная допустимая скорость для опытных электровозов была установлена 140 км/ч, при конструкционной скорости 160 км/ч.

Испытания опытных электровозов

Электровозы ЧС2-001 и ЧС2-002 были направлены в депо Москва-Пассажирская-Курская для эксплуатационных испытаний на участке Москва — Скуратово Московско-Курско-Донбасской железной дороги. Электровоз ЧС2-002 прошел тяговые испытания на участках Серпухов — Орёл Московско-Курско-Донбасской дороги и на участке Клин — Калинин Октябрьской дороги, где он водил специально сформированный состав массой до 1060 т, состоявший из 19 цельнометаллических пассажирских вагонов. На подъемах в 8-9 тысячных установившаяся скорость была 100—110 км/ч, при силе тяги 30 — 33 тс. Максимальная скорость с составом достигала 140 км/ч.

Слабым узлом электровозов ЧС2-001 и ЧС2-002 оказались рамы тележек, в них образовывались трещины. Были выявлены и другие недостатки. Опытные электровозы просуществовали менее 10 лет и были исключены из инвентаря в 1967—1968 годах.

Серийные электровозы ЧС2

С учетом опыта испытаний и эксплуатации электровозов ЧС3, ЧС2-001, ЧС2-002 заводы Шкода спроектировали и изготовили в 1961 году первые электровозы заводской серии 34E0. Первые электровозы типа 34E0 начали поступать в Советский Союз в середине 1962 года.

Кузов и дизайн у этих электровозов был значительно изменен. Рамы тележек были выполнены из сваренных по горизонтальной плоскости корытообразных профилей, что позволило избежать образования трещин.

Для определения влияния на тяговые качества электровоза разных систем рессорного подвешивания у электровоза ЧС2-004 продольные балансиры расположили между второй и третьей колесными парами, а у ЧС2-003 между первой и второй. На электровоз был применен тяговый привод по типу примененного на электровозе ЧС3 (привод системы Шкода), но с передаточным числом 1,75. Тяговые двигатели были заменены на AL-4846eT с часовой мощностью 700 кВт.

На электровозах изменилось расположение оборудования, изменены применяемые типы вспомогательных машин. Вместо четырех мотор-вентиляторов были установлены два, двигатели этих вентиляторов были рассчитаны на полное напряжение контактной сети — 3000 в. От этих вентиляторов через клиноременную передачу приводились также и генераторы цепей управления. Мотор-компрессоры состояли из электродвигателя постоянного тока мощностью 17 кВт и компрессора К2 (трехцилиндровый двухступенчатый) производительностью 2,5 — 2,7 м3/мин при частоте вращения вала электродвигателя 1350 об/мин. Чугунные пусковые резисторы были заменены на более легкие фехралевые.

Изменения коснулись и силовой схемы электровоза. Для уменьшения числа контактов была изменена схема включения ТЭД (якорь и обмотка возбуждения соседних ТЭД включались последовательно). Изменились ходовые позиции главного переключателя, ими стали 20, 33, 42-я. На электровозе был применен новый контроллер машиниста. Была изменена конструкция токоприемников.

Для удобства ремонта отдельных электроаппаратов, к которым подводилось много проводов цепей управления, соединение жгутов проводов стало выполняться с помощью малогабаритных штепсельных разъемов по типу применяемых в самолетостроении.

Для подъема токоприемника был установлен небольшой мотор-компрессор с электродвигателем, работающим от аккумуляторной батареи.

При диаметре колеc 1250 мм и напряжении на зажимах ТЭД 1500 в, новые электровозы 34E0 имели следующие параметры: часовой режим — сила тяги 16,5 тс и скорость 91,5 км/ч; продолжительный режим — сила тяги 13,7 тс и скорость 96,9 км/ч. На максимальной скорости 160 км/ч сила тяги составила 8,7 тс при ослаблении возбуждения 40 %.

Электровозы ЧС2-003 и ЧС2-004 испытывались на участке Ленинград — Малая Вишера, где развивали скорость 160 км/ч. В 1965 году электровозы были переданы на Куйбышевскую дорогу. В январе 1975 года эти электровозы были исключены из инвентаря.

С 1962 года начались поставки электровозов заводской серии 34E1, в конструкцию этих электровозов внесены следующие изменения: перенесена из кузова в подкузовные ящики аккумуляторная батарея, изменено расположение сигнальных ламп на пульте, заменен кран вспомогательного тормоза (применен кран условный номер 254), заменен воздухораспределитель (применен 292 — типовой для железных дорог СССР). Система рессорного подвешивания осталась такой как на электровозе ЧС2-004.

С 1963 года начались поставки электровозов заводской серии 34E2. На этих электровозах при неизменном диаметре бандажа (1250 мм) изменена с 75 до 90 мм толщина бандажа (за счет уменьшения диаметра центра колесной пары). С 205 электровоза начата заводская серия 34E3, с 244 — 34E4.

Электровозы ЧС2 и ЧС2Т серии 53E

Электровоз ЧС2-232 начал заводскую серию 53E0. На этом электровозе был смонтирован реостатный тормоз. Схема реостатного тормоза предусматривала при торможении работу на реостаты двух групп попарно соединенных двигателей с подпиткой их обмоток возбуждения от аккумуляторной батареи. Кроме того, на электровозе были заменены некоторые электроаппараты и контроллер машиниста. Использование только четырех колесных пар из шести для торможения и ограничение по тепловой мощности тормозных резисторов (всего 1200—1300 кВт) сделали этот вид торможения малоэффективным. Это подтвердилось при испытании опытного электровоза летом 1964 года на Октябрьской железной дороге. Однако в силу того, что завод Шкода провел подготовку производства, электровозы с номера 305 (заводская серия 53E1) выпускались с реостатным торможением. Эти электровозы получили наименование серии ЧС2Т и производились с 1964 по 1965 гг.

Позже все новые ЧС2, а также переоборудованные старые, были без реостатного тормоза. 53E - самая массовая серия электровозов, поставленных в СССР фирмой Skoda. Внешне отличить 53E от старых электровозо серии 34E можно разве что по крышевому оборудованию. Внутри же имеются значительные отличия в расположении оборудования и электрических схемах. Заменены мотор-вентиляторы, зигзагообразный проход машинного отделения заменен двумя прямыми проходами. В силовой схеме электровоза применен мостовой переход с последовательного соединения двигателей на последовательно-параллельное, что позволило избежать провала силы тяги при переходе, сопровождающегося ударными нагрузками на карданные муфты и редукторы. Также на пультах машиниста установлены амперметры для отдельного контроля тока каждой ветви тяговой цепи и лампа сигнализации боксования.

С 1972 по 1976 гг строилась новая версия электровоза ЧС2Т с кузовом по типу электровозов ЧС4Т, получившая обозначение 63Е. Недостатки ранней серии ЧС2Т были устранены. По сути, 63Е - совершенно новый электровоз, имеющий лишь некоторые общие элементы с 53Е, например, тележки и вспомогательные машины. Полностью перестроена силовая схема - главный переключатель заменён двумя контроллерами (промежуточным ПК 303 и главным ГК 045) и индивидуальными реостатными контакторами. Промежуточный контроллер - управляемый контроллером машиниста низковольтный групповой переключатель, управляющий вентилями пневмодвигателя ГК 045 и реостатных контакторов, а ГК 045 - высоковольтный контроллер, переключающий соединения тяговых двигателей. Переключатель ослабления поля также заменён на индивидуальные контакторы. Изменена и кабина машиниста, она выполнена по типу кабины электровоза ЧС4Т.

На 2007 год все электровозы ЧС2Т приписаны к ТЧ-8 Санкт-Петербург-Московский Октябрьской дороги и водят поезда в основном с Московского и Ладожского вокзалов Санкт-Петербурга.

Высокоскоростные электровозы

С целью проведения опытных поездок с высокими скоростями на двух последних электровозах заводской серии 53E3 (№№ 565 и 566) выпущенных в 1965 году был установлен привод с передаточным числом 1,52, что позволило поднять максимальную скорость со 160 до 180 км/ч. На этих электровозах большие зубчатые колеса были посажены на ось колесной пары, а не на ступицу центра, как на серийных электровозах. Опытным электровозам было присвоена серия ЧС2м.

Электровозы имели следующие параметры: часовой режим — сила тяги 14,3 тс и скорость 105,3 км/ч; продолжительный режим — сила тяги 12,0 тс и скорость 111,5 км/ч. На максимальной скорости 180 км/ч сила тяги составила 8,5 тс при ослаблении возбуждения 40 %.

Оба электровоза поступили для испытаний на Октябрьскую железную дорогу, где в марте 1966 года одним из них была достигнута скорость 205 км/ч, а в феврале 1971 — 220 км/ч.

Выпуск и распространение электровозов

Всего до 1973 года заводы Шкода произвели и поставили в СССР 942 электровоза серии ЧС2. В конструкцию электровозов продолжали вносить изменения, но они не носили революционного характера.

Два электровоза ЧС2 стали для заводов Шкода юбилейными: ЧС2-718 стал тысячным электровозом ЧС, а электровоз ЧС2-888 стал трёхтысячным электровозом заводов Шкода.

Поступившие на железные дороги СССР электровозы ЧС2 первоначально начали обслуживать пассажирские поезда на линиях Москва — Харьков — Иловайск (Московская, Южная и Донецкая дороги), Москва — Ленинград (Октябрьская железная дорога), а после насыщения электровозами этих направлений электровозы появились и на других направлениях. Электровозы стали обслуживать направления: Москва — Рязань — Куйбышев — Курган (Московская, Куйбышевская, Южно-Уральская дороги), Москва — Александров — Ярославль — Данилов (Московская и Северная дороги), Москва — Сухиничи, Москва — Вязьма, Москва — Владимир (Московская и Горьковская дороги).

Электровозы ЧС2 также поступали на Свердловскую, Приднепровскую, Западно-Сибирскую железные дороги.

Благодаря очень широкому распространению на всех столичных вокзалах, многих железнодорожных линиях, а также в популярных кинофильмах 70—90-х годов XX века (например, "Невероятные приключения итальянцев в России") электровоз ЧС2 стал весьма узнаваемым. Из-за характерного дизайна и низкого роста у железнодорожников электровоз получил прозвище «Чебурашка» (оно не относится к электровозам ЧС2Т с новым кузовом выпуска позднее 1972 года).

Электровозы ЧС2 различных модификаций до настоящего времени остаются основными пассажирскими электровозами на линиях, электрифицированных на постоянном токе. В 2006 году был изготовлен первый электровоз ЭП2К, который должен прийти на смену ЧС2, но до этого электровозу предстоит пройти долгий путь испытаний и доводок.

Для поддержания технического состояния электровозов ЧС2 организован капитальный ремонт на Новосибирском ЭРЗ. После КРП электровозам присваивается индекс «к» (то есть электровоз получает наименование ЧС2К). Схема электровоза и его внешний вид практически не меняются.

В настоящее время много электровозов приписаны к депо Ожерелье и Москва-Сортировочная Московской дороги, Самара Куйбышевской, Барабинск Западно-Сибирской дороги. Кроме того, электровозы ЧС2 имеются на железных дорогах Украины.

Известные переделки электровозов

На базе электровозов ЧС2-540 и ЧС2-549 были изготовлена электромотриса А-ЧС2-540 и А-ЧС2-549 с пассажирским салоном для перевозки инженерного и начальствующего состава железных дорог при инспекционных поездках. По состоянию на 2004 год данная электромотриса находилась в депо Москва-Курская. А-ЧС2 сделаны на Запорожском электровозоремонтном заводе по заказу ОАО «РЖД» как самоходное транспортное средство для перевозки работников железной дороги разного ранга в оборудованном вместо машинного отделения пассажирском салоне. Кабина эаменена на новую, по типу кабины электровоза ЧС7. Также известна электромотриса А-ЧС2-552, приписанная к ТЧ-6 Москва-Сортировочная Московской ж. д.

Ярославский электровозоремонтный завод проводит глубокую модернизацию электровозов серии 53E, программа модернизации 34E не разработана, кроме того, она нецелесообразна из-за большого возраста электровозов. В процессе модернизации заменяется кузов, электроаппараты (на аппараты электровозов ВЛ10, ВЛ11), старые мотор-компрессоры заменяются новыми ВУ-3,5. В силовой схеме вместо групповых контроллеров переключения выполняют индивидуальные контакторы, управляемые микропроцессорной системой управления и диагностики (МСУД). Обновленный электровоз получает обозначение ЧС2К.

Запорожский электровозоремонтный завод также модернизирует ЧС2 с заменой кузова, но оставляет при этом прежними схему, машины и аппараты.

В депо Курган также имеется переделанный в электромотрису электровоз ЧС2-053. При переделке сохранен оригинальный кузов.

Технические данные

Годы постройки                     1958—1976
Страна постройки         Чехословакия
Заводы                                 Шкода
Страны эксплуатации         СССР, Россия, Украина
Всего построено         1062
Система тока                     постоянный, 3 кВ
Осевая формула         3о−3о
Данные для ЧС2Т:
Часовая мощность ТЭД                 6x770 кВт
Скорость часового режима     86,4 км/ч
Длительная мощность ТЭД     6x680 кВт
Скорость длительного режима     91,5 км/ч
Конструкционная скорость     160 км/ч

Электровоз ЧС7 — восьмиосный магистральный пассажирский электровоз постоянного тока.
Выпускался в 1983–2000 гг. на заводе Шкода в городе Пльзень (Чехия). Заводское обозначение серии — 82E. Существует 9 модификаций: 82E1–82E9. Осевая формула — 2(2O-2O). Всего был построен 321 локомотив. Выпускался электровоз только для СССР и России, в самой ЧССР и Чехии не использовался.

Некоторые технические характеристики

Длина по осям автосцепок — 34040 мм.
Ширина кузова — 3000 мм.
Высота от головки рельс до рабочей поверхности полоза токоприёмника
в опущенном состоянии — 5120 мм.
в рабочем положении 5400÷6900 мм.
Мощность на валах ТЭД — 6160 кВт.
Скорость длительного режима — 87,8 км/ч.
Конструкционная скорость — 160 км/ч.
Максимальная скорость — 200 км/ч.
Диапазон скоростей эффективного применения реостатного тормоза — 50÷160 км/ч при выключенном блоке 750, при включённом - 20÷160 км/ч.

История

В начале 80-х годов XX века на скоростной магистрали Москва — Ленинград (ныне Санкт-Петербург) несли службу выпущенные незначительной серией (менее 50 ед.) восьмиосные скоростные электровозы ЧС6 (Skoda 50E) и ЧС200 (Skoda 66E), приписанные к локомотивному депо Ленинград-Московский, и с поставленной задачей — тяга поездов средней и малой массы с высокими скоростями — справлялись. На остальной сети, электрифицированной постоянным током, несли тяговую службу шестиосные электровозы ЧС2, опять-таки завода Skoda, серий 34E и 53E. Малые мощность и сила тяги этих локомотивов, архаичная конструкция с главным силовым переключателем, доставляющим массу хлопот, не вписывались в планы Советских железных дорог по увеличению массы и скорости пассажирских поездов. Была произведена глубокая модернизация ЧС2 с заменой кузова и кабины, полной переработкой силовой схемы, в результате чего увидел свет электровоз ЧС2Т, он же Skoda 63E. Но, как быстро выяснилось, с поставленными задачами он не справлялся все равно, в результате чего ЧС2Т было построено немного (около 100 машин), и все они оказались в том же депо Ленинград-Московский.

ЧС6 и ЧС200 тоже проблему решить не могли. Малый сцепной вес при избыточной мощности не позволял развить большую силу тяги, а сжатость сроков проектирования заставила инженеров Skoda просто объединить два четырёхосных локомотива, из-за чего электровозы не получили возможности последовательного (сериесного) соединения всех тяговых двигателей и поэтому не могли ездить с малыми скоростями — экономичная езда на сериес-параллельном соединении возможна на скоростях не менее 80-100 км/ч. Поэтому было решено произвести модернизацию ЧС6, приспособив его для широкого диапазона скоростей.

В результате в 1983 году без создания опытных машин (так как многие технические решения уже успешно работали на ЧС6, ЧС200 и их предшественниках) завод Skoda выпустил 20 электровозов 82E (серия 1, 82E1), а Министерство путей сообщения СССР дало им обозначение ЧС7. Машины поровну поделились между двумя депо — Челябинск Южно-Уральской железной дороги и Москва-Киевская Московской железной дороги. Конечно, после ЧС2 эксплуатация «семёрок» не могла начаться гладко, ибо от «двойки» она отличалась очень сильно, имея совершенно другие тележки, многие новые электроаппараты и электромашины, а также гораздо более сложную электросхему (это — обратная сторона гибкости и надёжности новой схемы без главного переключателя).

Но постепенно машины были освоены, и выпуск стабильно продолжался вплоть до распада СССР. Машины попали в депо Москва-Киевская, Москва-III и Москва-Курская Московской ж.д., Челябинск Южно-Уральской ж.д., Свердловск-Пассажирский Свердловской ж.д., Харьков (депо Октябрь Южной ж.д., Днепропетровск и Мелитополь Приднепровской ж.д. В процессе выпуска электровоз модернизировался. Через несколько лет после распада СССР, Украина для нужд Приднепровской ж.д., ОАО «РЖД» для нужд Свердловской ж.д. закупили последние небольшие партии ЧС7, серии E9. На Приднепровской железной дороге электровозы (номера с 287 по 316) попали в депо Днепропетровск, в России — в Свердловск-Пассажирский, №№ 317—321.

Механическая часть

Кузов и тележки

Электровоз ЧС7 состоит из двух одинаковых секций. Основа каждой секции — кузов вагонного (то есть не капотного) типа с несущей рамой. Через шкворни для передачи тягово-тормозных усилий и люлечную пружинную подвеску для передачи веса рама связана с двумя двухосными тележками. С рамы тележки на буксы вес передается через винтовые пружины (винтовые рессоры), опирающиеся на крылья (приливы) букс, а тягово-тормозные усилия через цилиндрические цапфы, проходящие внутри пружин и входящие в отверстия приливов букс. Так как имевшие место на ЧС2 листовые рессоры, одновременно с рессорной функцией выполняющие функцию гашения колебаний, из конструкции ходовой части ЧС7 исключены, то параллельно пружинам и в люлечном, и в буксовом подвешивании установлены гидрогасители. В первые годы эксплуатации это нововведение проявляло себя не с лучшей стороны — в локомотивных депо не было оснастки, персонала и даже технологии ремонта гидрогасителей, но позже проблемы прекратились.

Каждая колёсная пара имеет двухстороннее торможение, силой тормозных цилиндров (по два на тележку) с двух сторон к каждому колесу прижимаются по две тормозные колодки. Также на электровозе имеются пневматические песочницы, подсыпающие под переднюю по ходу движения колёсную пару каждой тележки песок для улучшения сцепления. Управляются они правой педалью машиниста или автоматически при срабатывании реле боксования, а также при экстренном торможении. Для догружения первой и пятой по ходу движения колёсных пар каждой секции установлены противоразгрузочные устройства (ПРУ) — цилиндры, через рычаги и тросы поднимающие заднюю часть передней тележки. Включаются ПРУ нажатием кнопки в правой части пульта машиниста. На некоторых электровозах кнопка заменена переключателем для длительного включения ПРУ.

Тяговый привод

Тяговые электродвигатели (ТЭД), индивидуальные для каждой колёсной пары (то есть — два двигателя на тележку), имеют опорно-рамную подвеску (ОРП) — закреплены на раме тележки жёстко, якорь двигателя параллелен оси колесной пары. Передача крутящего момента от якоря двигателя к ведушей шестерне закрепленного на оси колесной пары возле одного из колёс тягового редуктора системы Skoda, аналогичная передаче ЧС2. На противоположной тяговому редуктору стороне якоря закреплена одна карданная муфта, вал от которой проходит внутри полого якоря двигателя к закреплённой на редукторе второй карданной муфте. Такая система уменьшает угловые отклонения вала и облегчает работу карданных муфт. Редукторы имеют датчики перегрева, подающие сигнал на расположенные в кабине лампы, но впоследствии на многих электровозах эта система была упразднена, и на части машин лампы перегрева редукторов показывают наполнение тормозных цилиндров.

Оборудование секций

Между собой секции соединены обычной автосцепкой, что предъявляет требования к мастерству машинистов — плавно вести поезд из-за зазоров в автосцепках и рывках при их изменениях может не каждый. Кабина, расположенная в передней части секции, имеет два лобовых стекла, на первых сериях электровоза имевших внутренний электрообогрев, который на старших сериях (с электровоза ЧС7-241, которым началась серия E8) был заменён обогревом тёплым воздухом. Также имеются два боковых треугольных окна и две расположенные за ними открывающие сдвиганием вниз прямоугольные форточки.

Под кабиной расположен кондиционер, жалюзи конденсаторов которого можно видеть на боках электровоза под кабиной, если кондиционер не снят — в этом случае жалюзи закрываются металлическим листом. На крыше каждой секции установлены токоприемник и высоковольтные шины на изоляторах, главные воздушные резервуары. В середине крыши установлен блок пуско-тормозных резисторов (ПТР), закрываемый с двух сторон жалюзи с пневмоприводом. Спереди и сзади от блока ПТР установлены лабиринтные жалюзи для забора воздуха для вентиляторов охлаждения тяговых двигателей. По левой стороне крыши за жалюзи вентиляторов двигателей над пятым окном располагаются небольшие жалюзи забора воздуха для мотор-компрессора.

Внутри кузова оборудование расположено следующим образом. За кабиной находится тамбур, имеющий пять дверей — одну в кабину, две на улицу и две в машинное отделение. Также в тамбуре установлены различные электронные приборы безопасности и шкаф с автоматическими защитными выключателями, блоком 750 обнаружения проскальзывания колёс и аварийными сигнализаторами и переключателями. За тамбуром находится мотор-вентилятор тяговых двигателей передней тележки, за ним ПБК 330, следом — высоковольтная камера, ограждённая металлическими сетками. За высоковольтной камерой — шкаф 100 (возбудитель), мотор-вентилятор задней тележки, пневматическая панель и мотор-компрессор.

Электрическая часть

Главные высоковольтные цепи

При подаче воздуха в цилиндр токоприёмника он поднимается, и ток с контактной сети, пройдя дроссель подавления радиопомех, разъединитель (отключатель неисправного токоприёмника, имеет пневматический привод) и проходной керамический изолятор, поступает в кузов электровоза. Отсюда — две параллельные цепи, через добавочный резистор к установленному на пульте машиниста вольтметру сети (на пульте обычно имеется надпись об опасности открытия пульта при поднятом токоприёмнике), и к быстродействующему выключателю 021 — главному защитному аппарату. После быстродействущего выключателя — три параллельных цепи. Первая — тяговая цепь, то есть цепь тяговых двигателей, вторая — цепь вспомогательных машин и отопления кабин. Эти две цепи имеют общий электросчетчик. Третья — цепь отопления поезда, очень простая, реле перегрузки, контактор включения отопления, электросчетчик отопления и высоковольтный штекер, расположенный на буферном брусе.

Для обеспечения безопасности работ в высоковольтной камере в высоковольтной цепи установлены заземлители — по конструкции аналогичные разъединителям. После отключения разъединителя они заземляют участок между разъединителем и проходным изолятором на корпус электровоза. Управление разъединителем, заземлителем и токоприемником производится одним переключателем на пульте машиниста, отдельным для каждой секции.

Цепи тяговых двигателей и вспомогательных машин весьма сложны. Все двигатели — коллекторные постоянного тока.

Тяговые цепи

Всего на электровозе имеются восемь тяговых электродвигателей, питающихся напрямую от контактной сети. Двигатели рассчитаны на номинальное напряжение 1500 В и поэтому постоянно соединены в пары последовательно - всего четыре пары. Для получения различных скоростей есть три варианта соединения групп двигателей — все четыре пары последовательно (сериесное соединение, сокращённо С, при котором на каждый двигатель приходится 3000/8=375 вольт), две пары каждой секции последовательно, между собой секции параллельно (сериес-параллельное соединение, СП, по 750 В на двигатель) либо все четыре пары параллельно (параллельное соединение — П, 1500 В на двигатель). Для переключения соединений используются линейные контакторы (ЛК).

Для ограничения тока двигателей, более плавного трогания и разгона в их цепь могут вводиться пуско-тормозные резисторы (ПТР). Переключаются резисторы реостатными контакторами. Для охлаждения ПТР блок каждой секции имеет два установленных в нем вентилятора, подключённых к отпайке самих резисторов. Скорость вращения вентиляторов зависит от падения напряжения на резисторах, то есть от тока через них. Благодаря наличию вентиляторов нет опасности пережога резисторов даже при длительном движении с введёнными ПТР. Для повышения скорости на выбранном соединении используется ослабление возбуждения тяговых двигателей — параллельно обмоткам возбуждения подключаются резисторы малого сопротивления (шунты), в результате падает магнитный поток двигателя, а с ним и противоЭДС, в результате возрастает ток. Изменение направления движения электровоза производится изменением полярности включения обмоток возбуждения с помощью реверсоров — ножевых переключателей с пневматическим приводом. При неисправности одного из тяговых двигателей (пробой изоляции, обрыв карданного тягового привода) пару двигателей можно вывести из работы ручным ножевым отключателем.

Все переключения соединений, ПТР и шунтов тяговых двигателей ведутся электропневматическими контакторами, управляемыми контроллером машиниста. Он состоит из двух частей — одна, стандартный контроллер машиниста 21KR, установлена в кабине, её реверсивный вал 303 и вал ослабления возбуждения 306 управляют напрямую соответственно реверсорами и контакторами ослабления возбуждения, а главный вал 305 управляет четырехцилиндровым пневмодвигателем промежуточного барабана контроллера (ПБК) 330, установленного в машинном отделении.

ПБК 330 — низковольтный групповой переключатель, имеющий 54 контакторных элемента — по числу управляемых ПБК контакторов. ПБК имеется в каждой секции (в отличие от ЧС6 и ЧС200, где ПБК один на обе секции) и управляет контакторами обеих секций сразу. При выходе из строя ПБК передней по ходу секции можно перейти на управление от ПБК задней секции. При сгорании какого-либо контактора можно переключением кабелей собрать аварийную схему. Этим обеспечивается высокая надежность электровоза.

ПБК имеет 57 фиксированных позиций — нулевую, на которой все контакторы выключены, и 56 рабочих. На первой позиции открываются жалюзи блока ПТР и собирается цепь сериесного соединения с полностью введёнными ПТР. При перемещении ПБК 330 до 20-й позиции поочерёдно выводятся ступени резисторов, и на 20-й ПТР выводятся полностью — это безреостатная позиция С соединения. Далее следует переходная позиция 21, на которой в цепь вновь вводятся ПТР и переключается соединение двигателей (по так называемой схеме моста, исключающей провал силы тяги), и первая реостатная позиция СП соединения — 22. Безреостатная позиция СП соединения — 38, далее следует 39-я переходная (также с мостовым переходом) и первая реостатная параллельного соединения, 40. На режим безреостатного параллельного соединения электровоз выходит на 56-й позиции ПБК.

Управление пневмодвигателем ПБК 330 с помощью контроллера машиниста 21KR вполне обычное, ослабление возбуждения возможно на любой позиции ПБК. Есть одна дополнительная кнопка «СП-С», установленная слева от контроллера машиниста. С любой позиции П соединения она сбрасывает ПБК на позицию 38, с любой позиции сериес-параллельного соединения на 20-ю, с любой позиции сериесного соединения — на нулевую. Этой кнопкой весьма удобно пользоваться для более плавного ведения поезда, при переходе с высшего соединения на низшее с ослабленным возбуждением (например, с П без шунтов на СП со всеми шунтами; разгон на «голой параллели» обычно применяют для набора скорости 110—140 км/ч, после чего хватает режима «СП5» — СП и все шунты). Нажимается кнопка «СП-С», и пока ПБК 330 движется до безреостатной позиции — плавно поочерёдно включаются ступени шунтов. Переход получается плавнее, чем он был бы при сбросе позиций ПБК и последующем включении шунтов только штурвалом, без сильного провала силы тяги.

Вспомогательные цепи

На каждой секции электровоза ЧС7 установлены три высоковольтные вспомогательные машины (не считая входящих в тяговую цепь вентиляторов ПТР) — два мотор-вентилятора (МВ) тяговых двигателей и один мотор-компрессор (МК). Каждый из мотор-вентиляторов установлен вертикально и состоит из высоковольтного двигателя, двух вентиляторных колес (одно закреплено на верхнем конце вала двигателя, другое на нижнем) и расположенного сбоку на корпусе вентилятора коллекторного генератора управления. Генератор управления приводится от двигателя вентилятора через ременную передачу и вырабатывает постоянный ток напряжением 50 В для питания цепей управления и освещения электровоза.

Двигатели вентиляторов рассчитаны на напряжение 1500 В и поэтому вентиляторы каждой секции электровоза постоянно соединены последовательно. Между собой вентиляторы секций могут соединяться последовательно (режим низкой скорости) и параллельно (режим высокой скорости) с помощью расположенных в каждой из секций переключателей вентиляторов с пневматическим приводом. В цепи вентиляторов имеются добавочные резисторы. При включении в цепь введён резистор сопротивлением 160 Ом, это обеспечивает плавный разгон двигателей. Через 3 секунды срабатывает реле времени и значительная часть сопротивления выводится, в цепи остаётся лишь 25 Ом. Включается та или иная скорость переключателем на пульте машиниста.

Мотор-компрессор предназначенный для нагнетания запаса воздуха в главных резервуарах, используемого для работы тормозов, звуковых сигналов, песочниц, стеклоочистителей, электроаппаратов с пневматическим приводом. Он расположен горизонтально, состоит из высоковольтного двигателя и трехцилиндрового компрессора K2-Lok1. Забор воздуха для компрессора — из-за борта. Пуск компрессора может быть как автоматический, по сигналу реле давления, срабатывающего при определённом давлении в главных резервуарах, так и ручной — это выбирается переключателем на пульте машиниста. Также в картере компрессора установлен электронагреватель для обогрева масла после длительной стоянки зимой, от включается тем же переключателем в кабине. Запуск компрессора, как и вентиляторов, реостатный. При включении в цепь введён добавочный резистор сопротивлением 69 Ом, и по прошествии 2 секунд, если давление в главных резервуарах более 3 атмосфер (при меньшем давлении нагрузка на компрессор мала и частота вращения может повыситься сверх предела) почти весь резистор закорачивается.

Для отопления в каждой кабине установлено два калорифера. Сами калориферы питаются высоким напряжением, а двигатели их вентиляторов — напряжением 50 В.

Низковольтные цепи

Напряжение в низковольтных цепях — 50 В. Оно вырабатывается генераторами управления (по два в секции), а при их остановке — аккумуляторной батареей, одной на каждую секцию. Делятся низковольтные цепи на две основные группы — цепи управления и освещения. Цепи управления очень обширны и включают различные реле, контроллеры, катушки вентилей и контакторов. Цепи освещения проще, по сути, они состоят из осветительных приборов и их выключателей. На лобовой части каждой кабины находится один прожектор и два двухцветных буферных фонаря (каждый прибор управляется своим переключателем на пульте машиниста), над тележками — светильники освещения ходовых частей (также включаются отдельным переключателем в кабине), в машинном отделении — светильники освещения машинного отделения (переключатели — в тамбуре).

В кабине имеются обычные и зелёные светильники, а также лампы освещения приборов (под козырьком приборов) — все они управляются одним пятипозиционным переключателем с положениями «Выключено», «Белый яркий», «Белый тусклый и приборы», «Приборы», «Зелёный и приборы». Яркость свечения освещения приборов регулируется плавно отдельным резистором.

От сети 50 В питаются различные преобразователи — питания приборов безопасности, электропневматического тормоза. Также в каждой секции есть вспомогательный компрессор, используемый для подъема токоприемника и включения быстродействующего выключателя и отсутствии воздуха в главных резервуарах. Он имеет, как и на ЧС2, ручной привод, но дополнительно установлен и электропривод.

Реостатное торможение

Как и электровозы постоянного тока ЧС2Т, ЧС6 и ЧС200 и переменного тока ЧС4Т, ЧС8, электровоз ЧС7 тоже оснащён реостатным тормозом, он же электродинамический, ЭДТ, или реостатный, так как ток гасится на резисторах — реостате. В этом режиме тяговые двигатели переводятся в режим генераторов и вырабатываемый ими ток «сжигается» на пуско-тормозных резисторах.

При переводе электровоза в режим реостатного торможения при помощи тормозных переключателей (два в каждой секции), по конструкции аналогичных реверсорам, якорь каждого тягового двигателя подключается к своей секции ПТР, а обмотки возбуждения двигателей каждой секции соединяются последовательно и подключаются к тиристорному возбудителю 100. Возбудитель 100 питается первоначально от аккумуляторной батареи секции. После подачи напряжения на обмотки возбуждения в якорях наводится ток, протекающий через ПТР. Возбудитель переходит на питание от одной из секций ПТР.

Для работы ЭДТ должны быть включены его выключатели на пультах в обеих кабинах. Управляется ЭДТ задатчиком тормозной силы, задается тормозная сила давлением воздуха. При давлении воздуха в задатчике около 0,08 атмосферы происходит разбор схемы тяги (на любой позиции контроллера машиниста) и собирается схема реостатного торможения и при дальнейшем повышении давления нарастает тормозная сила. Давление в задатчике можно создать вручную — небольшим специальным рычагом в правой части пульта машиниста, с положениями «Отпуск» (сброс давления), «Перекрыша» (удержание) и нефиксированным положением «Торможение» (повышение давления).

Также воздух в задатчик подаётся при обычном пневматическом торможении поезда краном машиниста, при этом воздух подаётся только в задатчик, а от тормозных цилиндров отсекается — происходит комбинированное торможение, пневматическое в составе и реостатное на электровозе. Но на практике ЭДТ применяется редко, так как оно сжимает состав, что не благоприятствует комфорту пассажиров, а также есть риск неисправности схемы реостатного тормоза. Исправность ЭДТ является обязательной по Правилам технической эксплуатации, но фактически этот пункт не соблюдается, и случается всё — и выход из строя шкафа 100, и неразбор тормозной схемы, и невключение ЛК.

Современность ЧС7

По прошествии четверти века эксплуатации электровозы девяти серий — от 82E1 до 82E9, — объединённые общим именем ЧС7, продолжают работать на дорогах России и Украины (эпизодически заезжая даже в Казахстан, а именно — в Северо-Казахстанскую область, проходя по линии Курган — Петропавловск — Омск). Машины с номерами от № 001 до № 009 по-прежнему находятся в ТЧ Челябинск, сейчас все они эксплуатируются.

Развитие железных дорог, запуск различных скоростных поездов (например Москва — Киев, Киев — Днепропетровск, Киев — Харьков) повлекли за собой различные изменения в устройстве, графике работы и даже внешнем виде электровозов. Все российские ЧС7 оснащены системой КЛУБ-У. Часть электровозов депо Москва-Киевская, Днепропетровск и Харьков-Октябрь подготовлены для эксплуатации в скоростном графике со скоростями до 140 км/ч (хоть ЧС7 и предназначен для скорости 160 км/ч, но реальные скорости в эксплуатации обычно не превышают 120 км/ч).

В различных локомотивных депо разработали собственные схемы окраски машин. В депо Ильича (Москва-Белорусская и Москва-Киевская) применяется окраска в сине-бело-голубую схему. Москва-Курская применяет сложную зелёно-жёлтую схему (за сложность которой начальник депо получил выговоры). Челябинск покрасил несколько электровозов в красный цвет для вождения фирменного поезда Челябинск — Москва «Южный Урал». В депо Днепропетровск имеются электровозы самых разных окрасок, среди которых стоит выделить покрашенные в бело-розовую схему машины, предназначенные для скоростного поезда Днепропетровск — Киев. В депо Харьков-Октябрь преобладают машины синего цвета с белыми полосами — это цвета экспресса Харьков — Киев.

Тепловоз ТЭ3 — грузовой магистральный тепловоз, массово выпускавшийся в СССР с 1956 по 1973 годы.

Предыстория появления тепловоза

Тепловозы ТЭ1 и ТЭ2 имели хорошо приспособленный для тяги поездов дизель, но и дизель и тяговый генератор и сами тепловозы были достаточно габаритны, тяжелы и не заменяли ввиду малой мощности такие мощные паровозы как ФД, ИС, П36, ЛВ. Поэтому в 1947 году ВНИИЖТ подготовил техническое задание на проектирование 12-осного двухсекционного тепловоза с более мощным и быстроходным дизелем.

В 1950 году на Харьковском заводе имени Малышева была начата работа по проектированию магистрального грузового тепловоза, способного в полной мере заменить на железных дорогах паровозы. Работа выполнялась под руководством главного конструктора завода по локомотивостроению А. А. Кирнарского. 13 марта 1952 года научно-технический совет МПС рассмотрел технический проект тепловоза и рекомендовал провести рабочее проектирование и постройку опытной секции. Первая секция тепловоза была построена в конце 1953 года, в начале 1954 года была изготовлена вторая секция. Тепловоз получил наименование серии ТЭ3. Первый серийный тепловоз был выпущен в Харькове в 1955 г.

Постройка тепловоза

Тепловоз строился на основе широкой кооперации Коломенского, Харьковского и Ворошиловградского локомотивостроительных заводов, а также Харьковского завода «Электротяжмаш».
В июне 1956 года свой первый тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-1001) строит Коломенский завод, окончательно перейдя от парово- к тепловозостроению. В том же году первый тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-2001) выпустил Ворошиловградский завод.

Конструкция тепловоза

Кузов каждой секции тепловоза состоял из главной рамы, через которую передавались тяговые и тормозные усилия, и каркаса вагонного типа, несущие боковые и лобовые стенки и крышу. На концах рамы каждой секции были установлены автосцепки типа СА-3 с фрикционными аппаратами. Главная рама опиралась на две трёхосные тележки через роликовые опоры. Рама каждой тележки через листовые рессоры и цилиндрические пружины, расположенные у концов тележки, была подвешена к балансирам, которые опирались на буксы колёсных пар. Диаметр колёсных пар по кругу катания при новых бандажах составлял 1050 мм Тяговые электродвигатели имели опорно-осевое подвешивание. Тяговая передача односторонняя прямозубая с жёстким венцом зубчатого колеса. Передаточное число тяговой передачи — 4,41. В каждой буксе находилось по два подшипника с цилиндрическими роликами.

На каждой секции был установлен десятицилиндровый дизель 2Д100 с вертикальным расположением встречно движущихся поршней. Дизель имел два коленчатых вала: верхний и нижний, между собой валы были связаны вертикальной передачей. Отбор мощности осуществлялся от нижнего коленвала. Номинальная мощность дизеля составляла 2000 л.с. Прототипом дизеля 2Д100 служил дизель фирмы Фербенкс-Морзе типа 38D8⅛″.

Охлаждение дизеля водяное. Вода циркулировала между дизелем и секциями водяного холодильника принудительно, с помощью центробежного насоса. Для охлаждения масла также использовались однотипные с водяными секции. На каждой секции тепловоза в холодильнике было установлено 36 масляных и 24 водяных секции. Секции холодильника охлаждались воздухом, прогонявшимся осевым вентилятором. Температура воды и масла регулировалась периодическим включением вентилятора или открытием верхних и боковых жалюзи, управление которыми осуществлялось с пульта машиниста через электропневматический привод.

Тяговый генератор МПТ-99/47 номинальной мощностью 1350 кВт, (V=550 В, I=2455 А, max V=820 В) питал 6 тяговых двигателей ЭДТ-200А номинальной мощностью 206 кВт, (V=275 В, I=815 А, максимальная частота вращения якоря 2200 об/мин). Электродвигатели были соединены последовательно по два в три параллельные группы.

Управление тепловозом осуществлялось контроллером КВ-16А-12 имевшем реверсивную рукоятку и главную рукоятку. Главная рукоятка имела нулевую и 16 рабочих позиций соответствовавших разным режимам работы дизеля от 400 об/мин на 1-й позиции и 850 об/мин на 16-й.

Для обеспечения сжатым воздухом на каждой секции был установлен двухступенчатый трёхцилиндровый компрессор КТ-6 с производительностью 5,3 — 5,7 м³/час при максимальных оборотах дизеля. Сжатый воздух нагнетаемый в главные резервуары компрессорами используется для обеспечения работы тормозов на локомотиве и в поезде, обеспечения работы пневмоконтакторов, привода реверсоров, подачи звуковых сигналов свистком (тихий) и тифоном (громкий), работы пневмопривода стеклоочистителей.

В 1957 году тепловозы стали выпускать с новой кабиной (до этого тепловозы выпускались с кабиной как у тепловоза ТЭ2). Первоначально новая кабина была применена на тепловозах ТЭ7 — пассажирском варианте ТЭ3 — а затем пошла в серию и на «трёшках». Коломенский завод перешёл на новую кабину с тепловоза ТЭ3-1030, Харьковский с ТЭ3-098, Ворошиловградский с ТЭ3-2011 или 2012.

С середины 1959 года на тепловозах перестали ставить буфера.

Технические характеристики

Тепловоз ТЭ3 имел запас топлива 2*5440 кг, масла 2*1400 кг, воды 2*800 л, песка 2*400 кг. Полная масса тепловоза 2*126 т.

Длительная сила тяги при скорости 20 км/ч 2*20200 кгс, конструкционная скорость 100 км/ч, сила тяги при конструкционной скорости 2*2600 кгс.

Распространение тепловоза

Поскольку тепловозы ТЭ3 строили сразу три завода, эти тепловозы быстро появились во всех уголках СССР. Тепловоз ТЭ3 стал самой массовой серией на сети дорог Советского Союза. Тепловозы продолжали строиться вплоть до 1973 года, всего было выпущено 6797 тепловозов (Харьковским заводом построено 599 тепловозов, Коломенским 404, Ворошиловградским 5805). Это позволило в короткие сроки завершить переход на тепло- и электровозную тягу на всей сети железных дорог.

Первые тепловозы ТЭ3, построенные Харьковским заводом, поступили на участки Оренбургской и Омской железных дорог, в локомотивные депо Орска и Петропавловска. Местность, по которой пролегали линии, была степной и отличалась плохим водоснабжением.

В 1956 году третьим по сети депо получившим тепловозы ТЭ3 стало депо Ртищево Приволжской дороги. Первым в депо прибыл тепловоз ТЭ3-021 постройки Харьковского завода, затем туда же поступили тепловозы ТЭ3 постройки Коломенского завода (начиная с номера 1001). В депо Аткарск тепловозы поступили в 1960 году, первым был ТЭ3-1250 постройки Коломенского завода, который прибыл в депо 12 марта. На Волгоградском отделении Приволжской дороги первый ТЭ3 (№ 1034) поступил в 1961 году. Первый тепловоз серии ТЭ3 Ворошиловградского завода (№ 2001) был направлен в депо Родаково, где в начале февраля 1956 года совершил свой первый рейс на участке Ворошиловград — Сентяновка. Многие тепловозы ТЭ3 первых выпусков Ворошиловградского завода направлялись на работу на Ташкентскую дорогу.

В 1957—1958 годах тепловозами ТЭ3 комплектовались депо Лиски Юго-Восточной и Пенза-3 Куйбышевской дорог.

История тепловоза

На 1 января 1976 года на сети железных дорог насчитывалось 12 283 секции тепловозов ТЭ3. Массовое списание тепловозов данной серии происходило с 1970-х годов. На Приволжской дороге последние тепловозы ТЭ3 были списаны только в середине 1980-х годов. До настоящего времени на сети железных дорог России и стран СНГ (в частности на Азербайджанской железной дороге) в некоторых локомотивных депо используются для хозяйственной работы тепловозы серии ТЭ3. Также они используются и на промышленных предприятиях, карьерах.