Министерство транспорта Российской Федерации
(МИНТРАНС РОССИИ)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
(РОСАВИАЦИЯ)
ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации»
Дисциплина «Техника транспорта»
Реферат на тему
«Нетрадиционные виды транспорта»
Выполнила:
ст. уч. гр. 311
Гроховская О.В.
Проверил:
Шидловский В.И.
Санкт-Петербург
2013
Содержание
Введение
Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На современном этапе значение его неизмеримо выросло. Сегодня существование любого государства немыслимо без мощного транспорта.
В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях. Наряду с ростом протяженности сети путей сообщения традиционные виды транспорта подверглись коренной реконструкции: значительно увеличился парк подвижного состава, во много раз поднялась его провозная способность, повысилась скорость движения. В то же время на первый план вышли транспортные проблемы. Эти проблемы по преимуществу относятся к городам и обусловлены чрезмерным развитие автомобилестроения. Гипертрофированный автомобильный парк крупных городов Европы, Азии и Америки вызывает постоянные пробки на улицах и лишает себя преимуществ быстрого и маневренного транспорта. Он же серьезно ухудшает экологическую обстановку.
Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В не меньшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики. В свою очередь некоторые открытия и достижения, полученные в рамках собственно транспортных наук, обогащают другие науки и широко используются во многих нетранспортных сферах народного хозяйства.
Дальнейший прогресс транспорта требует использования последних, постоянно обновляемых результатов науки и передовой техники и технологии. Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления транспортных единиц, необходимость улучшения комфорта и снижения себестоимости перевозок – все это требует совершенствования не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые могли бы более полно удовлетворить поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.
Следует иметь в виду, что большинство так называемых новых видов транспорта в принципе предложены много лет назад, но они не получили применения и ныне повторно предлагаются или возрождаются на современной технической основе.
Причины появления нетрадиционного вида транспорта
К специализированным относятся те виды транспорта, которые ориентированы на определенную номенклатуру грузов или особые условия перевозки грузов или пассажиров.
За рубежом употребляются термин «нетрадиционные виды транспорта», под которым подразумевают виды транспорта, не имеющие широкого распространения или появившиеся сравнительно недавно, хотя идея об их создании могла появиться давно, но ее техническая реализация проходила достаточно долгий путь.
Появление нетрадиционных (или новых) видов транспорта связано с развитием технического прогресса, позволяющего постепенно устранять такие недостатки традиционных видов транспорта, как низкая скорость движения, недостаточная экологическая чистота, значительные издержки, малая провозная способность, недостаточный комфорт и др. А также реализовывать новые достижения науки и техники в условиях растущих транспортных потребностей, связанных с ростом производства, городов, повышенной подвижностью населения, развивающимся туризмом и т.п. Развитие новых видов транспорта было вызвано, в частности в России, необходимостью освоения районов Крайнего Севера и Западной Сибири с суровым климатом и сложными условиями эксплуатации известных видов транспорта.
Основными признаками специализированных видов транспорта являются модернизации или принципиальное изменение двигателя, движителя и способа взаимодействия с опорной поверхностью.
Основные признаки нетрадиционного вида транспорта и основные виды
Новые принципы движения – с помощью воздушной подушки и электромагнитного подвешивания – в настоящее время на различных видах транспорта, в том числе на промышленном.
Конструкция электромагнитного пути :
1 - управляющий электромагнит; 2 - рельс;
3 - опорный электромагнит
Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства таких систем:
отсутствие трения между подвижным составом и путевым полотном, что позволяет повысить скорость, уменьшить мощность тяги и решить некоторые вопросы экологии. Максимальная скорость при использовании воздушной подушки – 422 км/ч, средняя скорость – 100 – 200 км/ч, а с турбореактивным двигателем – до 360 км/ч. Провозная способность – от 3 до 20 тыс.чел./час в каждом направлении. Проекты с применением магнитного подвешивания позволяют поезду проделать путь от Москвы до Санкт – Петербурга за 0,5 час (сейчас скоростной отечественный поезд проходит это расстояние за 4,5 часа).
Самоходные и несамоходные транспортные средства на воздушной подушке при перевозке тяжеловесных грузов из-за частичной разгрузки колес не разрушают слабые дорожные покрытия и искусственные сооружения (прежде всего мосты) и не требуют их укрепления. Подъемно-транспортные средства на воздушной подушке широко применяются в цехах и на строительных площадках, особенно за рубежом, для перемещения тяжеловесного крупногабаритного оборудования.
На морском транспорте эксплуатируются причалы на воздушной подушке, например в порту Архангельска работает причал грузоподъемностью 40т.
Наибольшее распространение в России получили суда на воздушной подушке на реках небольшой глубины, в том числе снеговые суда – с частичным отрывом от водной поверхности и суда амфибийного типа, которые могут перемещаться по воде (с полным отрывом корпуса), болотистой местности, надо льдом со скоростью 90 – 125 км/ч. Снеговые суда не полностью отрываются от водной поверхности из-за погружения бортовых ограждений воздушной подушки в воду. Амфибийные суда благодаря возможности выхода на пологий берег и старта с него могут использоваться для транспортировки грузов на побережье, не оборудованное причалами. Амфибии существуют на автомобильном, водном и воздушном (гидросамолет, аэросани) видах транспорта.
Судно амфибийного типа на воздушной подушке
Сконструированное в России надводное транспортное средство на воздушной подушке – экраноплан («летающее крыло») развивает скорость до 300 км/ч. Экраноплан – это экспериментальный летательный аппарат, который на малой высоте использует эффект близости к крылу самолета поверхности земли или роды (экран), заключающийся в уплотнении воздуха – образовании воздушной подушки. В результате возникает дополнительная подъемная сила, которая и поддерживает аппарат в воздухе. Это явление назвали экранным эффектом. В ближайшем будущем экранопланы будут выполнять регулярные коммерческие рейсы в труднодоступных районах земного шара.
Экраноплан - самолет будущего
Относительные недостатки воздушной подушки: производит значительный шум (до 130 дБ), требует ровного дорожного полотна, ее создание достаточно дорогостоящее.
Специализированный пневмотранспорт и гидротранспорт необходим при перевозке твердых и жидких не нефтяных грузов. Есть проекты транспортировки руды, железорудных концентратов и других грузов на значительные расстояния в США, Канаде, и других странах. В городах этот вид транспорта используется для транспортировки бытовых отходов, а также для транспортировки книг в крупных библиотеках. На железной дороге также используется пневмотранспорт для транспортировки документов на станции.
Пневмотранспортировка зерна:
1 – загрузка зерна; 2 – сетка; 3 – циклон;
4 – шлюзовой затвор; 5 – выгрузка зерна;
6 – вентилятор; 7 - пульт
Более 100 лет назад В.И. Шуберский выдвинул идею о кинетической энергии маховика, на основе которой в Швейцарии в конце 1960-х гг. были сконструированы аналоги автобуса – жиробусы (гиробусы) – вид аккумуляторного безрельсового транспорта, движущегося за счет кинетической энергии, накопленной в маховике. Зарядка осуществляется на остановках при поднятии специальной штанги. Жиробус используется для перевозки пассажиров на короткие расстояния. Получил некоторое распространение электрожиробус, оборудованный маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя-генератора, сочлененного с маховиком, и тяговых электродвигателей.
Гиробус G3 — единственный в мире сохранившийся гиробус. Хранится во Фламандском музее трамваев и автобусов в Антверпене.
Интересные проекты существуют в мире по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров. Прообразом такой технологии является метрополитен.
Метро - артерия больших городов
Этот скоростной пассажиро-трубопровод называется FTS (Fast Tube System). Придумали его англичане. FTS представляет собой сеть труб с проложенными в них обычными железнодорожными рельсами, а также N-ное количество станций для приёма пассажиропотока, который по этим трубам и планируется направить.
Само собой, как и в описании любого, транспортного проекта ХХI века, в первую очередь, любопытствующим представляются глобальные достоинства проекта. Они обычно одинаковые, но в этот раз некоторые назовём: во-первых, экология, пробки на дорогах и подобное, во-вторых, это альтернатива всему общественному транспорту и, наконец, в-третьих, FTS — дёшево и совсем не сердито. Быстро, удобно, никаких проблем.
Изобретатели пишут, что самым затратным в FTS будет возведение станций. Всё остальное ерунда: прокладка труб — тот же водопровод, капсулы — дешевле автомобилей. Действовать система будет целиком и полностью автоматически, так что и на персонал особо тратиться не надо. Стартовые инвестиции и вперёд к фантастическим прибылям и экологически чистому миру.
Проектировщики придумали, что в трубах, которых должно быть две (туда и обратно), будет вакуум — он-то и обеспечит скорость, бесшумность и отсутствие воздушного сопротивления. Внутри же, по замыслу британских разработчиков, капсула — это система жизнеобеспечения и беззаботного времяпрепровождения с диваном, телевизором и, что немаловажно, системой подачи воздуха. Никаких средств управления в капсуле нет — незачем.
Конструкция пассажирского трубопровода
Все капсулы Fast Tube System движутся с одинаковой скоростью и в унисон. Как быть с питанием — разработчики до конца не определились: решено, что это будет электричество, а вот как подвести энергию пока не ясно.
Каждая станция хранит в вакуумном отстойнике некоторое количество капсул.
И вообще, капсулы (пустые и полные) циркулируют по FTS удивительно чётко - автоматически. Для трубопровода авторы проекта придумали "Автоматическую систему управления". Это царь и Бог FTS, его надо принять как должное и двигаться дальше.
Отважившиеся стать пассажирами подходят к компьютеру, выбирают маршрут, оплачивают поездку и ждут. Вокзал есть вокзал. Вскоре голос из репродуктора под потолком объявляет, к какому выходу должны подойти отъезжающие — так же, как в переговорном пункте называют номер телефонной кабины.
"Карета" подана, пассажир заходит в неё, как в лифт, после чего вакуумная "упаковка" автоматически закрывается, капсула принимает горизонтальное положение, выезжает из станционного "аппендицита" во "вторую трубу", где происходит первое ускорение, а затем — в Главную трубу. 420 км/час.
Хотя авторы проекта и пишут, что в прямой трубе скорость выше, им известно о том, что труба должна изгибаться — разработали 12 вариантов изгиба.
Да, есть ещё несколько "мелочей" и "главных проблем": как ни крути, но капсулам иногда придётся двигаться с разной скоростью — ускоряться, замедляться перед станциями — это, как пишут конструкторы — "существенные технические препятствия".
Теперь о комфорте и сервисе для пассажиров. Начнём с того, что при входе в капсулу "они будут испытывать не больший психологический дискомфорт, чем при входе в лифт". Не будет дискомфорта и внутри: здесь идеальный искусственный климат, а на всякий случай — кислородные маски.
Ещё рассматривается вариант с подушкой безопасности — такой же, как в автомобилях: "воздушная подушка должна быть достаточно большой, чтобы фактически заполнить капсулу, таким образом, зафиксировав пассажира на поверхности уютной кровати в безопасном, но сильно ограниченном положении. Однако поставка воздуха после развёртывания подушки могла бы быть связана с некоторыми специфическими трудностями".
myunivercity.ru
Нетрадиционные виды транспорта
Нетрадиционные виды транспорта часто привлекают внимание благодаря своему новаторскому имиджу и экзотическим характеристикам. Требуются определенные познания в сфере транспортных систем, чтобы отличить их выигрышные стороны от характеристик, по которым они уступают традиционным видам транспорта, или даже (как в случае персонализированного скоростного транспорта– PRT) становятся функционально неосуществимыми. Еще встречаются концептуально заведомо ошибочные воззрения, тем не менее привлекающие внимание публики.
Рекламные усилия некоторых изобретателей, равно как и наивные представления оторванных от жизни теоретиков, часто порождают недоразумения и дорогостоящие задержки в развитии городов, связанные с попытками внедрения «новых транспортных систем». Укажем некоторые из этих ошибочных утверждений.
«Монорельс, AGT и PRT – транспорт будущего». Распространенное мнение, что решение современных проблем городского транспорта лежит в области новых технологий, по большей части некорректно, поскольку эти проблемы возникли скорее вследствие неправильной политики, нежели применения неадекватных технологий. Вот краткие характеристики каждой из этих систем.
Идея монорельсовой железной дороги получила известность и снискала популярность с момента ее упоминания в научно-фантастической литературе в самом начале 1900-х гг. Сегодня во всем мире насчитывается несколько десятков монорельсовых дорог, дюжина из которых функционирует в качестве регулярных транспортных линий. Большинство из них находится в Японии. Монорельс обладает некоторыми привлекательными чертами, о чем свидетельствует неизменный общественный интерес, и все же обычно он намного менее эффективен и практичен, чем любая из традиционных рельсовых систем.
Автоматизированные транспортные системы с движущимися путевыми конструкциями (Automated guide way transit – AGT). Наиболее распространенная разновидность таких систем – это движущиеся тротуары или траволаторы, широко используемые для транспортировки людей на небольшие расстояния, особенно в аэропортах, крупных деловых центрах, университетских кампусах, выставочных павильонах и т. д.
Начиная с 1980-х гг. были спроектированы и внедрены небольшие системы скоростного транспорта, основанные на том же принципе движущихся путевых конструкций. В их числе автоматизированные рельсовые линии в Ванкувере, лондонском Докланде и в Детройте, а также аналогичные системы на резиновом ходу в Кобе, Осаке, Лилле, Майами, Тайбее и Тулузе. Хотя их применение, скорее всего, будет расширяться, особого распространения они не получат из-за существенных инвестиционных расходов.
Персонализированный скоростной транспорт – PRT, как утверждают его сторонники (в том числе президент корпорации Taxi 2000 Д. Э. Андерсон и Д. Шнейдер из Университета Вашингтона), сочетает в себе преимущества скоростного общественного транспорта и личного автомобиля.
На самом деле PRT—сугубо воображаемая технология, основанная на несостоятельной в технологическом и экономическом плане концепции, в которой сочетается сложность инфраструктуры и низкие провозные возможности. Технология PRT не имеет реального потенциала для применения в городских транспортных системах[174].
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
culture.wikireading.ru
Ремни безопасности — дело сугубо добровольное: "в случае механической поломки (колёса, рельсы, тормоза) система безопасна, но если такая поломка случится, то последствия будут очень серьёзными, как несчастный случай в воздухе".
Перегрузки при ускорении и замедлении предлагается минимизировать за счёт эргономики пассажирского места. В случае проблем пассажир сможет сообщить о них посредством видеосвязи, оплата производится кредитной карточкой. С помощью всё той же видеосвязи можно заказать себе такси к станции следования.
Идея монорельсового транспорта с использованием автоматизированного и полуавтоматизированного управления находит все большее применение на локальных территориях (например, аэропорты для перемещения пассажиров, багажа, почты). Системы могут быть с фиксированными остановками или по вызову, т.е. индивидуального пользования. Примером является система Аиртранс в аэропорту Далласа (США), где работают 10 маршрутов с провозной способностью 9 тыс. чел./ч, 6 тыс. единиц багажа и 32 т почтовых отправлений. Аналогичные системы распространяются в Англии, Франции, Японии и других странах. Наибольшие удобства создают системы кабинного типа, позволяющие пассажирам сидеть. Системы эксплуатируются с 1973 г. (первой была система РОР в США).
Первая русская монорельсовая дорога с конной тягой была сооружена у села Мячково в 1820 г. В основном для перевозки леса. Действующую электрическую модель подобной дороги построил в Петербурге инженер И.В.Романов в 1897 г.
Современная монорельсовая дорога – это железобетонная или металлическая балка (рельс), поднятая на эстакаду, и подвижной состав (вагоны) на тележках с пневматическими шинами. Различают навесные дороги, где вагоны имеют нижнюю точку опоры и как бы сидят верхом на несущей балке, и подвесные системы, где вагоны подвешиваются к тележкам, опирающимся на балку. Каждый из названных типов дорог имеет свои преимущества и недостатки. Навесная дорога требует более сложной системы ходовых частей для обеспечения устойчивости вагонов. Кроме того, в неблагоприятных метеоусловиях монорельс (балка) покрывается льдом или снегом и практически выводит систему из строя или требует трудоемкой работы по ее очистке. Наряду с этим данный тип дороги позволяет иметь значительно (на 2-3 м) меньшую высоту опор эстакады и, следовательно, меньшую строительную стоимость. Для подвесных дорог необходимы, наоборот, более высокие опоры, чтобы обеспечить надлежащий подъем пола (дна) кузова вагона над поверхностью земли (4,0-5,0 м), но ходовые части вагонов существенно упрощаются.
Внешний вид монорельсовой навесной дороги – Германия.
Действующие ныне монорельсовые дороги имеют в основном электрическую тягу, получая энергию от контактного провода. Они малошумны и не загрязняют воздушного бассейна. Поезд монорельсовой дороги, как и поезд метрополитена, может состоять из одного или нескольких вагонов. Максимальная скорость движения на действующих дорогах составляет 70-125 км/ч, провозная способность – до 40 тыс. пасс/ч. Стоимость сооружения монорельсовых дорог примерно в 2 раза ниже стоимости подземного метрополитена. При наличии свободных пространств для установки эстакады они признаются эффективными в качестве средств городского и пригородного транспорта, а также в сильно пересеченной и горной местности.
В восьмидесятых годах учеными Физико - энергетического института АН Латвийской ССР был создан весьма оригинальный проект монорельса на магнитной подушке для перевозок со скоростью 500 километров в час.
Вагон предполагалось создать на базе уже проверенного в эксплуатации фюзеляжа транспортного самолета Ил-18. Длина такого вагона, по проекту вмещавшего 100 пассажиров, составляла 36 метров, ширина 3,5 метра, высота 3, 85 метра, а масса - 40 тонн. Под полом вагона размещались криостаты со сверхпроводящими магнитами, которые соединялись с кузовом через рессорное подвешивание (т.к. при скорости 500 километров в час возмущения от пути невозможно гасить только за счет зазора в магнитной подвеске, принятого равным 22 миллиметра). Преобразователи частоты управлялись бортовым компьютером.
Во время стоянки и перемещения в депо и на экипировочные участки вагон должен был двигаться на колесах по рельсам с колеей 3 метра, при движении на перегоне колеса убирались. На эти колеса экипаж также должен был "приземляться" при аварии системы магнитной подвески.
Была построена экспериментальная модель с вагоном массой 3,2 килограмма. В 90-е годы сведений о продолжении работ по данному проекту не поступало.
Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый путь и сложен в устройстве, и трудоемок в постройке. Несущая балка (собственно монорельс) на навесных дорогах изготавливается из монолитного или сборного железобетона, а на всех подвесных - из высокопрочной стали. Этот элемент конструкции должен выдерживать очень большие нагрузки во время разгона и торможения поездов, а также при прохождении поездами криволинейных участков пути. Таковые, в частности, для компенсации центробежных сил, изогнуты в двух плоскостях, что приводит к удорожанию всей постройки. Например, для строительства пути монорельсовой дороги в Диснейленде пришлось заказывать сложную сборную опалубку, состоящую из пятидесяти элементов. Кроме того, монорельсовые дороги сложны в обслуживании пути и подвижного состава, а также требуют подъема пассажиров на эстакаду и спуска с нее.
Указанные недостатки привели к тому, что мире на данный момент построено несколько десятков отдельных линий монорельсовых дорог протяженностью от сотен метров до нескольких километров главным образом в качестве аттракционов в парках, на выставках и т.п.
Вместе с тем монорельсовые дороги могут иметь свою экономически целесообразную сферу применения как полноценный вид городского и междугороднего транспорта.
Начальный этап развития железных дорог характеризовался использованием пассажирских поездов исключительно на локомотивной тяге. С широким распространением электрической тяги появилась альтернатива этому решению в виде поезда, в котором тяговая мощность распределена по всей его длине. До сих пор в этом отношении не определилась единая тенденция, хотя в пригородных пассажирских перевозках практически везде используется принцип распределенной тяги.
На линиях облегченных городских железных дорог и трамвая гибкая и хорошо зарекомендовавшая себя концепция «моторный вагон + прицепной вагон» в конце 1950-х годов из-за больших расходов на персонал была заменена более современной, предусматривающей использование моторвагонных поездов из сочлененных вагонов с общим салоном.
На метрополитене и городских железных дорогах (S-Bahn), имеющих выход на магистральные линии, относительно высокая скорость движения и короткие расстояния между остановками требуют применения поездов с большим числом моторных осей. Еще в 1970 г. при разработке электропоезда серии 420 для городской железной дороги Мюнхена исходили из максимальной мощности системы тягового электроснабжения. Девятивагонный поезд с приводом на все оси имеет мощность продолжительного режима 7,6 МВт, развивает максимальную скорость 120 км/ч и ускорение при разгоне 1 м/с2.
Для пригородных и региональных пассажирских перевозок используют поезда на локомотивной тяге. Депо, осуществляющие техническое обслуживание пассажирских вагонов и локомотивов, были исторически разделены в системе железных дорог. Поезда на локомотивной тяге позволяли гибко реагировать на изменения пассажиропотока путем увеличения или уменьшения числа вагонов. К сожалению, станции многих больших городов являются тупиковыми на ответвлениях от магистральных линий. С введением уплотненных графиков движения время стоянки поездов S-Bahn и региональных необходимо было сокращать из-за недостаточной пропускной способности станций. Все указанные факторы говорили о том, что вместо смены локомотивов речь могла идти только об использовании челночных поездов с локомотивом в одном конце и вагоном с кабиной управления в другом. В качестве альтернативного варианта могут рассматриваться моторвагонные поезда.
В состав пассажирских поездов дальнего сообщения долгое время включались беспересадочные вагоны, которые на маршрутах большой протяженности, в том числе и международных, входили в состав разных поездов. В период развития системы междугородных поездов InterCity (IC) беспересадочные вагоны в международных сообщениях заменили поезда EuroCity (EC). Здесь для электроподвижного состава серьезным препятствием стали места стыкования разных систем тягового тока, а для поездов с тяговым приводом любого типа — различие систем СЦБ.
После того как на границах между европейскими странами были отменены остановки для паспортного и таможенного контроля, смена локомотивов стала тормозом для повышения маршрутной скорости поездов. Современная силовая электроника позволяет с допустимыми расходами строить многосистемные электровозы и электропоезда. Примером могут служить поезда Thalys Национального общества железных дорог Франции (SNCF) с концевыми моторными вагонами и ICE3 железных дорог Германии (DBAG) с распределенной тягой.
Высокоскоростной поезд Thalys с концевыми моторными вагонами
Поезд ICE3 с распределенной тягой
Из-за большого числа тупиковых станций в Германии DBAG широко используют в междугородных сообщениях челночные поезда. Логичным шагом был бы переход от них к моторвагонным поездам с организацией технического обслуживания по системе, принятой для высокоскоростных поездов ICE.
Высокоскоростные новые линии с мощными и комфортабельными поездами оправдывают себя только в том случае, если капитальные и эксплуатационные затраты находятся в разумном соотношении с доходами. Анализ затрат жизненного цикла (LCC) показывает, что расходы на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (включая финансовые потери от простоя во время ремонта) являются важной статьей LCC.
Традиционная концепция раздельного технического обслуживания тягового подвижного состава и пассажирских вагонов с разными интервалами проведения профилактических и ремонтных работ оказывается несостоятельной при расчетах соотношения между LCC и экономической эффективностью. В связи с этим в Гамбурге, Мюнхене и Берлине для технического обслуживания поездов ICE были построены специализированные депо, в которых внедрена автоматическая система диагностики. Благодаря этому поезда ICE имеют годовой пробег 550 тыс. км, в то время как для традиционных поездов на локомотивной тяге он составляет 300 тыс. км.
В этих депо обслуживают поезда с концевыми моторными вагонами (ICE1, ICE2) и поезда с распределенной тягой (ICE3, ICE-T). Длина ремонтного цеха составляет 400 м, что соответствует максимальной длине поезда и стандартной в Европе длине платформы.
Коммерческим аргументом в пользу применения моторвагонных поездов с распределенной тягой является увеличенная полезная длина. Если бы поезд ICE3 длиной 200 м и мощностью 8 МВт не был с распределенной тягой, ему потребовалось бы два моторных вагона по концам. При этом полезная длина уменьшилась бы на 30 м (15 %), что означает потерю полезной длины пассажирской платформы и уменьшение числа продаваемых пассажирских мест. Даже при одном моторном вагоне в головной части и ограничении максимальной мощности поезда 6 МВт была бы значительная потеря пассажирских мест по сравнению с моторвагонным той же длины.
myunivercity.ru
Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта
Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения
Реферат по основам теории электрической тяги:
«Нетрадиционные виды тяги»
Выполнил: студент группы ЭНС-07-2-1
Горшков В.К.
Проверил: Дмитриева М.Л.
г. Иркутск 2009 г.
Введение
Исторически на железных дорогах сложилось два вида тяги. При одном из них на локомотивах располагается тепловой двигатель с запасом топлива и воды, расходуемые на выработку энергии, необходимой для движения поезда. Запасы топлива, воды и смазки по мере их расходования пополняют обслуживающие бригады в специальных заправочных (экипировочных) пунктах.
Локомотивы другого вида тяги – это электровозы и моторные вагоны, на которых для питания тяговых электродвигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях (источник электрической энергии) и передаваемая по линиям электропередачи через тяговые подстанции и тяговую сеть. Благодаря отсутствию теплового двигателя и запаса топлива мощность локомотивов данного достаточно высока.
Отсюда и получили свое название эти виды тяги: первая – автономная, вторая -неавтономная.
Локомотивы автономной тяги подразделяют по наиболее характерному признаку – принципу действия их тепловых машин; неавтономной тяги – также на основе ее наиболее характерного признака – по роду тока и значению напряжения в контактной сети.
Рассмотрим наименее распространенные виды тяги – автономную и комбинированную.
1. Автономная тяга
1.1 Паровая тяга
Локомотивы, использующие в качестве энергетической установки машину, носят названия паровозов. Паровозы были первым и долгое время господствующим типом локомотивов, сыграв, таким образом, огромную роль в становлении железнодорожного сообщения. Лишь начиная с середины XX столетия их вытеснили тепловозы и электровозы. Однако паровозы всё ещё активно используются в различных странах, например, в Китае, на Кубе, в Таиланде и Африканском континенте (в основном там, где дешёвое паровозное топливо).
Происхождение названия.
Изобретение слова «паровоз» приписывается Н.И. Гречу, который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли «самокатная паровая машина», «паровая фура», «паровая телега», «пароходка» — у Черепановых и В.А. Жуковского, и даже «пароход». В первых отчётах строителя Царскосельской железной дороги Ф.А. Герстнера встречается: «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». С 1837 года Герстнер уже использует слово «паровоз».
История паровоза.
Самый первый паровоз был построен Ричардом Тревитиком в 1804 году, однако первый по-настоящему работоспособный паровоз, «Ракета» (Rocket) был создан Джорджем Стефенсоном в 1830 году. В течение XIX века паровозы совершенствовались, например, был изобретён пароперегреватель, вводились новые типы паровых машин (например, компаунд-машины). К началу XX века сложилась устоявшаяся конструкция паровоза. Тогда же у паровоза появились конкуренты — электровозы и тепловозы. После Второй мировой войны в Европе и Северной Америке паровозы перестали строить. Сохранившиеся машины ещё проработали до шестидесятых-восьмидесятых годов, после чего были выведены из эксплуатации.
Дольше паровозы продержались в странах Азии. Так, в Индии на железных дорогах широкой колеи паровозы использовались до 1996 года. В Китае паровозы строились вплоть до восьмидесятых годов, они широко используются и в начале XXI века.
На Кубе сохранилось большое число очень старых (средним возрастом в 70-80 лет) паровозов производства США. Дело в том, что после прихода к власти на Кубе Ф. Кастро США ввели против Кубы торговое эмбарго, и, таким образом, Куба не могла закупать более современные локомотивы.
В Европе, России и Северной Америке в наши дни паровозы используются на музейных железных дорогах, также поддерживается паровозная инфраструктура (депо, запасы угля, водонапорные башни и др.): паровоз является стратегическим транспортным средством на случай войны.
Отличия пассажирского и грузового паровозов.
Пассажирские и грузовые паровозы внешне заметно отличаются друг от друга, что объясняется следующими причинами:
Пассажирскому паровозу не нужен большой сцепной вес, поэтому может быть уменьшено количество движущих или «сцепных» колёс, осуществляющих сцепление с рельсами за счёт сил трения;
Скорость пассажирских паровозов должна быть выше, для этого увеличивают диаметр сцепных колёс и устраивают перед ними «бегунковые» колёса меньшего диаметра. Бегунковые колёса образуют в плане отдельную тележку и помогают паровозу вписываться в кривые, а также подготавливают путь к прохождению сцепных колёс.
Принцип действия паровоза
Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части. Кроме того, в состав паровоза включается тендер — специальный вагон, где хранятся запасы воды и топлива. Если же вода и топливо хранятся на самом паровозе, то тогда его называют танк-паровозом.
Топливо сжигается в топке котла. Дно топки представляет собой колосниковую решётку, на которой и происходит горение. Зола и шлак ссыпаются через решётку в зольник. Топка закреплена внутри котла на связях и полностью покрыта водой, чтобы максимально полно использовать теплоту сгорания топлива.
Котёл пронизан множеством труб, называемых дымогарными и жаровыми, окружённых наполняющей котёл водой, по которым дым из топки проходит через весь котёл, попадает в дымовую коробку и затем выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Дымогарные и жаровые трубы являются, таким образом, теплообменником, который передаёт тепло сгоревшего топлива воде в котле.
Вода в котле нагревается и закипает. Образующийся пар собирается в расположенном в верхней части котла сухопарнике, который по своей форме несколько напоминает колокол или купол. В большинстве паровозов пар затем проходит через пароперегреватель.
Из пароперегревателя пар через трубы поступает в паровую машину. Золотник (золотниковый клапан) направляет пар попеременно в переднюю и заднюю части парового цилиндра, приводя расположенный в цилиндре поршень в возвратно-поступательное движение. Это движение посредством кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное и передаётся колёсам паровоза.
Отработанный пар через конусное устройство (форсовый конус) направляется в дымовую трубу, где таким образом создаётся тяга, необходимая для горения топлива в топке.
Следует заметить, что проектирование паровозов было очень сложным процессом, во многом выбор основных параметров каждого элемента основывался на интуиции инженеров, а не на строгих расчётах.
Топливо.
В основном на паровозах в качестве топлива использовался уголь. В тех районах, где нефть была доступнее угля, паровозы также эксплуатировались на нефти (мазуте), также использовались дрова, но в начале 1920-х годов от дров отказались в связи с повышением мощности паровозов, так как теплотворной способности дров уже не хватало. Но в годы разрухи и в период Великой Отечественной войны использовались дрова и торф.
Автоматическая подача топлива.
Когда объёмы топок мощных паровозов достигли предела возможности их отопления вручную, возникла насущная потребность в создании механического углеподатчика. Первые попытки создания механического углеподатчика — стокера — были предприняты в США в 1889 году, но они оказались неудовлетворительными. После многолетних исследований мощные паровозы стали оснащаться стокерами двух видов: с верхней и нижней подачей топлива. Паровозы с большой площадью колосниковой решётки оснащались также стокером «Дуплекс» — с двусторонней верхней подачей угля в топку. В СССР стокеры впервые были установлены на паровозах ФД и ИС.
Тендеры некоторых мощных американских паровозов оснащались пушером — механическим устройством, разрыхляющим смёрзшийся уголь и продвигающим его к транспортёру стокера.
Скорость паровозов
| Год | Страна / дорога | Название паровоза | Скорость (км/ч) |
| 1769 | Франция / Париж | Паромобиль Кюньо | 3,5-4 |
| 1825 | Англия / Стоктон-Дарлингтон | Паровоз Стефенсона | 24 |
| 1830 | Англия / Ливерпуль-Манчестер | «Ракета» Стефенсона | 48 |
| 1835 | Англия / Ливерпуль-Манчестер | Локомотив Sharp & Roberts | свыше 100 |
| 1890 | Франция | «Crampton No. 604» | 144 |
| 1893 | США / Нью-Йоркская центральная железная дорога | No. 999 | 181 |
| 1935 | Франция / Северная | 3.1174 | 174 |
| 1935 | США / Тихоокеанская железная дорога | Класс А Nr. 1 | 181 |
| 1936 | Германия / Немецкий Рейхсбан | 05 002 | 200,4 |
| 1938 | Англия / LNER | Класс А4 Nr. 4468 «Mallard» | 201,2 |
Недостатки паровоза
Недостатки паровоза, предопределившие его замену электровозами и тепловозами следующие:
1). Крайне низкий КПД — максимальный до 5-10 %. В настоящее время существуют разработки, позволяющие поднять КПД паровоза до 50-60 %, на то есть практические примеры в Швейцарии. Но в данный момент слишком дорого перепрофилировать производство.
2). Невозможность использования по системе многих единиц (когда один машинист управляет несколькими сцепленными локомотивами).
3). Тяжёлые условия труда локомотивной бригады.
1 .2 Дизельная тяга
Дизелевоз — подземный локомотив, оснащенный дизельным двигателем, снабженный специальными катализаторами и фильтрами для очистки выхлопных газов от окиси углерода и токсических продуктов сгорания рабочей смеси, предназначенный для рельсовой транспортировки людей и грузов в шахтах, а также при строительстве метрополитенов.
Основные сведения.
Впервые дизелевозы применены на горных выработках в начале XX века. Как правило на дизелевозах применяется четырёхтактный дизельный двигатель с водяным охлаждением. Применяется механическая или (при большой мощности дизелевоза) гидромеханическая коробка передач позволяющая регулировать скорость перемещения от 3 до 14 км/час.
Дизелевоз состоит из рамы, механической части, дизельного двигателя, механической или гидравлической коробки передач, системы охлаждения дизеля, устройства для очищения выхлопных газов. Запуск дизельного двигателя производится от пневматических или гидравлических пусковых двигателей. Дизельный двигатель работает на дизельном топливе с пониженным содержанием серы. Производится такая регулировка топливной аппаратуры при которой происходит полное сгорание дизельного топлива в цилиндрах. Ширина колеи дизелевоза — 750 или 900 мм.
Дизелевозы выгодно отличаются от аккумуляторных электровозов большей мощностью, что позволяет перемешать составы на значительных уклонах.
Несмотря на установленные системы очистки выхлопных газов дизелевозы всё равно загрязняют атмосферу шахты и требуют дополнительной подачи свежего воздуха из расчёта 2 кубометра в минуту на 1 л. с. мощности.
Дизелевозы применяются на шахтах в Великобритании, Бельгии, России («Воркутауголь», «Южкузбассуголь»).
Кроме дизелевозов традиционной схемы с опорой колёсных пар на рельсовый путь имеются дизелевозы монорельсовые.
Дизелевозы не следует путать с тепловозами. Основные отличия: дизелевоз применяется в стеснённых условиях горных выработок и поэтому жёстко ограничен в габаритах, ввиду использования в замкнутом пространстве на дизелевозе установлена система по очистке выхлопных газов.
Производители дизелевозов .
CzMT (Чехия)
Александровский машиностроительный завод (Пермь).
Дружковский машиностроительный завод (Дружковка).
1 .3 Газотурбинная тяга
Газотурбово́з — локомотив с газотурбинным двигателем (ГТД). На газотурбовозах практически всегда используется электрическая передача: газотурбинный двигатель соединён с генератором, а вырабатываемый таким образом ток подаётся на электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение.
Первый газотурбовоз был построен швейцарской фирмой Броун, Бовери унд компани (Brown, Boveri und Cie) в 1941 году.
В СССР работы над созданием газотурбовоза начались в 1954 году.
Газотурбовоз Г-1 .
В 1959 году на Коломенском заводе был построен единственный экземпляр секции двухсекционного грузового газотурбовоза Г1-01 (3500 л. с., с электрической передачей). На газотурбовозе была применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение две группы генераторов: первая группа из двух тяговых генераторов МПТ-74/23, вторая группа из тягового генератора МПТ-74/23, возбудителя ВТ-275/120А и вспомогательного генератора ВГГ-49/14. Каждый тяговый генератор был рассчитан на номинальную мощность 733 кВт при частоте вращения 1800 об/мин. Каждый тяговый генератор питал два параллельно подключенных тяговых электродвигателя ЭДТ-340 мощностью по 340 кВт. Газотурбинная установка использовалась только при следовании под нагрузкой. Для маневровых передвижений и следования резервом служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д6 и маневровый генератор МПТ-49/16. Основным недостатком созданной модели был большой расход топлива и сложность конструкции.
Газотурбовоз ГП-1.
Затем, там же, был построены два пассажирских газотурбовоза ГП-1. На газотурбовозе применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение три тяговых генератора МПТ-74/23Б. Для маневровых передвижений служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д12 Барнаульского завода и маневровый генератор МПТ-49/25-3К мощностью 195 кВт.
В начале 1965 года ГП1-0002 испытывался на экспериментальном кольце ВНИИЖТа. В конце 1965 года оба локомотива поступили в депо Льгов. Если газотурбовоз Г1-01 работал с грузовыми поездами эпизодически, то пассажирские газотурбовозы эксплуатировались регулярно, наравне с приписанными к депо тепловозами ТЭП60, в результате пробег у ГП1-0001 и ГП1-0002 оказался в 3-4 раза выше, чем у Г1-01. Газотурбовозы имели недостатки: большой расход топлива, высокий уровень шума.
Газотурбовоз ГТ101.
Луганским тепловозостроительным заводом в 1960 году также был создан газотурбовоз ГТ101-001.
Продолжение работ.
В 1970-х проекты по созданию газотурбовозов были прекращены, так как они не могли конкурировать с электровозами.
В 2007 году по инициативе ОАО «РЖД» изготовлен опытный газотурбовоз ГТ1-001 на базе электровоза ВЛ15-008. Турбины изготовлены в Самаре, сборка локомотива осуществлена на Воронежском тепловозоремонтном заводе имени Ф.Э.Дзержинского.
4 июля 2008 года ГТ1 впервые провел грузовой состав. Вес состава был равен 3 тыс. т, а испытание проходили на участке «Кинель-Жигулевское море» Куйбышевской железной дороги.
РЖД приводит следующие характеристики испытанной модели: скорость до 100 км/ч, мощность 8300 кВт, одной заправки хватает на 750 км, топливо — сжиженный природный газ. Газотурбовоз был продемонстрирован на выставке «Иннотранс-2008» в Берлине. Предполагается, что он будет использоваться в Сибири, богатой запасами природного газа.
Преимущества и недостатки.
Главным преимуществом газотурбинных двигателей является возможность развивать большую мощность при относительно небольших размерах и массе. Преимуществом является также возможность работы на более дешёвом топливе и существенно меньший расход смазочного масла.
Недостатком же является повышенный, по сравнению с дизелем, расход топлива, а также резкое снижение КПД при неполной нагрузке и высокий расход топлива на холостом ходу, что вызывает необходимость иметь вспомогательную энергетическую установку на локомотиве.
2. Комбинированный вид тяги
2.1 Контактно-аккумуляторная тяга
Суть данного вида тяги: локомотив (конта́ктно-аккумуля́торный электровоз) снабжается электродвигателями, которые могут питаться как от аккумуляторов, так и от контактной сети. Аккумуляторы подзаряжаются от контактной сети через преобразователи.
В СССР в 1970 г. на Днепропетровском заводе была построена опытная партия маневровых контактно-аккумуляторных электровозов постоянного тока ВЛ26 (10 экземпляров). 6 электровозов работали в Риге, 2 — на Свердловской железной дороге, 2 — на Приднепровской. ВЛ26-002 был переоборудован на Днепропетровском заводе в ВЛ26 м.
Существовал ещё маневровый электровоз Т-01, не сохранившийся до наших дней и эксплуатировавшийся в депо Москва-3.
На данный момент в одном из депо Москвы эксплуатируется аккумуляторный локомотив ЛАМ-01, переоборудованный из тепловоза серии ЧМЭ3. Такому переоборудованию подвергся всего один тепловоз.
Контактно-аккумуляторные электровозы используются и в метро для служебных работ в ночное время. Отличие их от обычных метровагонов состоит в том, что они имеют 2 кабины машиниста, а в салоне стоят аккумуляторы с электрооборудованием. Старые электровозы серий ЭД, ЭКа и некоторые номерные (не получившие серии и сохранившие первоначальные номера) переоборудовались из пассажирских вагонов А, В4, Д, Е, Еи и Еж3. Более новые (ВЭКА 81-580.1, 81-581, 81-582) изготавливались сразу на заводе. Раздвижные двери по бокам кузовов есть и у них (но они раздвигаются вручную).
Контактно-аккумуляторные электровозы (серия Л) используются также на линиях секретного метро Д-6, более известного как «Метро-2», в котором на большинстве участков нет контактного рельса (см. Московское метро). В отличие от других метроэлектровозов, раздвижных дверей по бокам кузовов у них нет, а крыша над машинным отделением отсутствует (есть лишь небольшое арочное перекрытие в середине салона). Максимальная скорость на аккумуляторах — всего 15 км/ч.
В настоящее время электровозы № 5710, 5712, 0087, 0088 и 0089 эксплуатируются в Метро-2 с пассажирскими вагонами Еж6 по схеме Еж6-Л-Еж6 или Еж6-Л-Л-Еж6, а электровоз 5686 стоит разбитый в депо «Выхино».
Помимо контактно аккумуляторных локомотивов ещё бывают контактно-аккумуляторные электропоезда: Ср3А6, Ср3А6М, Ср3А6МТ (на базе Ср3), ЭР2А6 (на базе ЭР2Б — опытного электропоезда на базе ЭР2) и узкоколейный электропоезд «Турист», эксплуатирующийся в Новоафонской пещере.
2.2 Дизель-контактная тяга
При электрификации магистральных и промышленных железных дорог не всегда экономически целесообразна и технически выполнима подвеска контактного провода над всеми путями станции, примыкающими к ней ветками и отдельными парками. Подвеска контактного провода над путями погрузки и выгрузки, а также путями, заходящими в производственные помещения, может привести к затруднениям технологических процессов погрузочно-разгрузочных работ и не позволяет использовать некоторые средства механизации. Поэтому одновременно с введением электрической тяги обычно на маневровой работе сохранятся автономные локомотивы в виде тепловозов и паровозов. Если эти локомотивы загружены полностью, то основным недостатком сочетания электровозов и автономных локомотивов является необходимость организации ремонта и обслуживания разнородного оборудования, ведущая к повышению эксплуатационных расходов. Если же работа автономных локомотивов невелика, то к этому недостатку добавляется низкое их использование. Поэтому в ряде случаев оказывается целесообразным применять на маневровой работе и особенно в условиях электрифицированных подъездных путей локомотивы с двумя источниками энергии и, в частности, дизель-контактные локомотивы. Эти локомотивы обычно представляют собой электровозы, на которых установлены дизель-генераторные агрегаты, приводимые во вращение дизелем. От них питаются тяговые электродвигатели при движении локомотива по неэлектрифицированным путям. Скорость вращения вала дизеля почти не меняется, а скорость локомотива регулируется изменением тока возбуждения генератора путем изменения включенных в цепь пусковых сопротивлений.
Как правило, мощность дизель-генераторной группы значительно меньше суммарной мощности тяговых электродвигателей и поэтому скорость движения локомотива при движении по неэлектрифицированным путям и максимальной силе тяги также меньше, чем при работе локомотива под контактным проводом.
Примерные характеристики дизель-контактных электровозов:
Максимальная скорость — 40-60 км/ч. При работе от дизель-генераторной установки локомотив развивает силу тяги 5000-20000 кГ и скорость соответственно 18-5 км/ч. Мощность при реостатном торможении составляет 3 200 кет. Дизель-электровоз с моторными думпкарами рассчитан на работу на линиях с подъемами до 60-70°/оо
Заключение
Развитие видов тяги определялось ростом объема перевозок на железнодорожном транспорте и связанным с ним изменением эффективности
каждого вида тяги. Например, железные дороги нашей страны на паровой тяге расходовали до 30% каменного угля. добываемого в стране; перевозка его на базе снабжения паровозов топливом занимала огромное число вагонов, что существенно снижало показатели работы железной дороги. Поэтому не исключено, что в ближайшем будущем будет разработан новый, еще более эффективный вид тяги.
Список литературы
1. Кисляков В.А., Плакс А.В. и др. «Электрические железные дороги», учебник, изд. «Транспорт».
2. Исаев И.П., Фрайфельд А.В. «Беседы об электрической железной дороге», изд. «Транспорт».
3. Сидоров Н.И., Сидорова Н.Н… «Как устроен и работает электровоз», изд. «Транспорт».
4. Http//: ru.wikipedia.org.
5. Http//: www.1520mm.ru/locomotives/lok56-65/20.
www.ronl.ru
Содержание
| Введение | 3 |
| Причины появления нетрадиционного вида транспорта | 5 |
| Основные признаки нетрадиционного вида транспорта и основные виды | 6 |
| Заключение | 22 |
| Список литературы | 23 |
Введение
Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На современном этапе значение его неизмеримо выросло. Сегодня существование любого государства немыслимо без мощного транспорта.
В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях. Наряду с ростом протяженности сети путей сообщения традиционные виды транспорта подверглись коренной реконструкции: значительно увеличился парк подвижного состава, во много раз поднялась его провозная способность, повысилась скорость движения. В то же время на первый план вышли транспортные проблемы. Эти проблемы по преимуществу относятся к городам и обусловлены чрезмерным развитие автомобилестроения. Гипертрофированный автомобильный парк крупных городов Европы, Азии и Америки вызывает постоянные пробки на улицах и лишает себя преимуществ быстрого и маневренного транспорта. Он же серьезно ухудшает экологическую обстановку.
Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В не меньшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики. В свою очередь некоторые открытия и достижения, полученные в рамках собственно транспортных наук, обогащают другие науки и широко используются во многих нетранспортных сферах народного хозяйства.
Дальнейший прогресс транспорта требует использования последних, постоянно обновляемых результатов науки и передовой техники и технологии. Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления транспортных единиц, необходимость улучшения комфорта и снижения себестоимости перевозок – все это требует совершенствования не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые могли бы более полно удовлетворить поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.
Следует иметь в виду, что большинство так называемых новых видов транспорта в принципе предложены много лет назад, но они не получили применения и ныне повторно предлагаются или возрождаются на современной технической основе.
Причины появления нетрадиционного вида транспорта
К специализированным относятся те виды транспорта, которые ориентированы на определенную номенклатуру грузов или особые условия перевозки грузов или пассажиров.
За рубежом употребляются термин «нетрадиционные виды транспорта», под которым подразумевают виды транспорта, не имеющие широкого распространения или появившиеся сравнительно недавно, хотя идея об их создании могла появиться давно, но ее техническая реализация проходила достаточно долгий путь.
Появление нетрадиционных (или новых) видов транспорта связано с развитием технического прогресса, позволяющего постепенно устранять такие недостатки традиционных видов транспорта, как низкая скорость движения, недостаточная экологическая чистота, значительные издержки, малая провозная способность, недостаточный комфорт и др. А также реализовывать новые достижения науки и техники в условиях растущих транспортных потребностей, связанных с ростом производства, городов, повышенной подвижностью населения, развивающимся туризмом и т.п. Развитие новых видов транспорта было вызвано, в частности в России, необходимостью освоения районов Крайнего Севера и Западной Сибири с суровым климатом и сложными условиями эксплуатации известных видов транспорта.
Основными признаками специализированных видов транспорта являются модернизации или принципиальное изменение двигателя, движителя и способа взаимодействия с опорной поверхностью.
Основные признаки нетрадиционного вида транспорта и основные виды
Новые принципы движения – с помощью воздушной подушки и электромагнитного подвешивания – в настоящее время на различных видах транспорта, в том числе на промышленном.
Конструкция электромагнитного пути :
1 - управляющий электромагнит; 2 - рельс;
3 - опорный электромагнит
Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства таких систем:
♦ отсутствие трения между подвижным составом и путевым полотном, что позволяет повысить скорость, уменьшить мощность тяги и решить некоторые вопросы экологии. Максимальная скорость при использовании воздушной подушки – 422 км/ч, средняя скорость – 100 – 200 км/ч, а с турбореактивным двигателем – до 360 км/ч. Провозная способность – от 3 до 20 тыс.чел./час в каждом направлении. Проекты с применением магнитного подвешивания позволяют поезду проделать путь от Москвы до Санкт – Петербурга за 0,5 час (сейчас скоростной отечественный поезд проходит это расстояние за 4,5 часа).
Самоходные и несамоходные транспортные средства на воздушной подушке при перевозке тяжеловесных грузов из-за частичной разгрузки колес не разрушают слабые дорожные покрытия и искусственные сооружения (прежде всего мосты) и не требуют их укрепления. Подъемно-транспортные средства на воздушной подушке широко применяются в цехах и на строительных площадках, особенно за рубежом, для перемещения тяжеловесного крупногабаритного оборудования.
На морском транспорте эксплуатируются причалы на воздушной подушке, например в порту Архангельска работает причал грузоподъемностью 40т.
Наибольшее распространение в России получили суда на воздушной подушке на реках небольшой глубины, в том числе снеговые суда – с частичным отрывом от водной поверхности и суда амфибийного типа, которые могут перемещаться по воде (с полным отрывом корпуса), болотистой местности, надо льдом со скоростью 90 – 125 км/ч. Снеговые суда не полностью отрываются от водной поверхности из-за погружения бортовых ограждений воздушной подушки в воду. Амфибийные суда благодаря возможности выхода на пологий берег и старта с него могут использоваться для транспортировки грузов на побережье, не оборудованное причалами. Амфибии существуют на автомобильном, водном и воздушном (гидросамолет, аэросани) видах транспорта.
Судно амфибийного типа на воздушной подушке
Сконструированное в России надводное транспортное средство на воздушной подушке – экраноплан («летающее крыло») развивает скорость до 300 км/ч. Экраноплан – это экспериментальный летательный аппарат, который на малой высоте использует эффект близости к крылу самолета поверхности земли или роды (экран), заключающийся в уплотнении воздуха – образовании воздушной подушки. В результате возникает дополнительная подъемная сила, которая и поддерживает аппарат в воздухе. Это явление назвали экранным эффектом. В ближайшем будущем экранопланы будут выполнять регулярные коммерческие рейсы в труднодоступных районах земного шара.
Экраноплан - самолет будущего
Относительные недостатки воздушной подушки: производит значительный шум (до 130 дБ), требует ровного дорожного полотна, ее создание достаточно дорогостоящее.
Специализированный пневмотранспорт и гидротранспорт необходим при перевозке твердых и жидких не нефтяных грузов. Есть проекты транспортировки руды, железорудных концентратов и других грузов на значительные расстояния в США, Канаде, и других странах. В городах этот вид транспорта используется для транспортировки бытовых отходов, а также для транспортировки книг в крупных библиотеках. На железной дороге также используется пневмотранспорт для транспортировки документов на станции.
Пневмотранспортировка зерна:
1 – загрузка зерна; 2 – сетка; 3 – циклон;
4 – шлюзовой затвор; 5 – выгрузка зерна;
6 – вентилятор; 7 - пульт
Более 100 лет назад В.И. Шуберский выдвинул идею о кинетической энергии маховика, на основе которой в Швейцарии в конце 1960-х гг. были сконструированы аналоги автобуса – жиробусы (гиробусы) – вид аккумуляторного безрельсового транспорта, движущегося за счет кинетической энергии, накопленной в маховике. Зарядка осуществляется на остановках при поднятии специальной штанги. Жиробус используется для перевозки пассажиров на короткие расстояния. Получил некоторое распространение электрожиробус, оборудованный маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя-генератора, сочлененного с маховиком, и тяговых электродвигателей.
Гиробус G3 — единственный в мире сохранившийся гиробус. Хранится во Фламандском музее трамваев и автобусов в Антверпене.
Интересные проекты существуют в мире по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров. Прообразом такой технологии является метрополитен.
Метро - артерия больших городов
Этот скоростной пассажиро-трубопровод называется FTS (Fast Tube System). Придумали его англичане. FTS представляет собой сеть труб с проложенными в них обычными железнодорожными рельсами, а также N-ное количество станций для приёма пассажиропотока, который по этим трубам и планируется направить.
Само собой, как и в описании любого, транспортного проекта ХХI века, в первую очередь, любопытствующим представляются глобальные достоинства проекта. Они обычно одинаковые, но в этот раз некоторые назовём: во-первых, экология, пробки на дорогах и подобное, во-вторых, это альтернатива всему общественному транспорту и, наконец, в-третьих, FTS — дёшево и совсем не сердито. Быстро, удобно, никаких проблем.
Изобретатели пишут, что самым затратным в FTS будет возведение станций. Всё остальное ерунда: прокладка труб — тот же водопровод, капсулы — дешевле автомобилей. Действовать система будет целиком и полностью автоматически, так что и на персонал особо тратиться не надо. Стартовые инвестиции и вперёд к фантастическим прибылям и экологически чистому миру.
Проектировщики придумали, что в трубах, которых должно быть две (туда и обратно), будет вакуум — он-то и обеспечит скорость, бесшумность и отсутствие воздушного сопротивления. Внутри же, по замыслу британских разработчиков, капсула — это система жизнеобеспечения и беззаботного времяпрепровождения с диваном, телевизором и, что немаловажно, системой подачи воздуха. Никаких средств управления в капсуле нет — незачем.
Конструкция пассажирского трубопровода
Все капсулы Fast Tube System движутся с одинаковой скоростью и в унисон. Как быть с питанием — разработчики до конца не определились: решено, что это будет электричество, а вот как подвести энергию пока не ясно.
Каждая станция хранит в вакуумном отстойнике некоторое количество капсул.
turboreferat.ru
Специализированные и нетрадиционные виды транспорта, их характеристика.
Транспорт (от лат. transporto — перемешаю) представляет собой отрасль производства, обеспечивающую жизненно необходимую потребность общества в перевозке грузов и пассажиров.
К специализированным (от лат. specialis — особый и species — разновидность) относятся те виды транспорта, которые ориентированы на определенную номенклатуру грузов или особые условия перевозки грузов или пассажиров.
За рубежом употребляется термин «нетрадиционные виды транспорта», под которым подразумевают виды транспорта, не имеющие широкого распространения или появившиеся сравнительно недавно, хотя идея об их создании могла появиться давно, но ее техническая реализация проходила достаточно долгий путь.
Появление нетрадиционных (или новых) видов транспорта связано с развитием технического прогресса, позволяющего постепенно устранять такие недостатки традиционных видов транспорта, как низкая скорость движения, недостаточная экологическая чистота, значительные издержки, малая провозная способность, недостаточный комфорт и др., а также реализовывать новые достижения науки и техники в условиях растущих транспортных потребностей, связанных с ростом производства, городов, повышенной подвижностью населения, развивающимся туризмом и т. п. Развитие новых видов транспорта было вызвано, в частности в России, необходимостью освоения районов Крайнего Севера и Западной Сибири с суровым климатом и сложными условиями эксплуатации известных видов транспорта.
Основными признаками специализированных видов транспорта являются модернизация или принципиальное изменение двигателя, движителя и способа взаимодействия с опорной поверхностью.
Из имеющегося разнообразия нетрадиционных видов транспорта нужно отметить транспорт энергии, гидро- и пневмотранспорт, дирижабли, суда на подводных крыльях, на воздушной подушке и магнитном подвесе, электромобили, транспортные системы непрерывного действия, солнцемобили, монорельс, конвейерный и космический транспорт.
Новые принципы движения— с помощью воздушной подушки и электромагнитного подвешивания — в настоящее время используются на различных видах транспорта, в том числе на промышленном.
Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства таких систем: отсутствие трения между подвижным составом и путевым полотном, что позволяет повысить скорость, уменьшить мощность тяги и решить некоторые вопросы экологии. Максимальная скорость при использовании воздушной подушки — 422 км/ч, средняя скорость — 100—200 км/ч, а с турбореактивным двигателем — до 360 км/ч. Провозная способность — от 3 до 20 тыс.чел./ч в каждом направлении. Проекты с применением магнитного подвешивания позволят поезду проделать путь от Москвы до Санкт-Петербурга за 0,5 ч (сейчас скоростной отечественный поезд проходит это расстояние за 4,5 ч).
Самоходные и несамоходные транспортные средства на воздушной подушке при перевозке тяжеловесных грузов из-за частичной разгрузки колес не разрушают слабые дорожные покрытия и искусственные сооружения (прежде всего мосты) и не требуют их укрепления. Подъемно-транспортные средства на воздушной подушке широко применяются в цехах и на строительных площадках, особенно за рубежом, для перемещения тяжеловесного крупногабаритного оборудования.
На морском транспорте эксплуатируются причалы на воздушной подушке, например в порту Архангельска работает причал грузоподъемностью 40 т.
Наибольшее распространение в России получили суда на воздушной подушке на реках небольшой глубины, в том числе скеговые суда1 и суда амфибийного типа, которые могут перемещаться по воде (с полным отрывом корпуса), болотистой местности, надо льдом со скоростью 90—125 км/ч. Скеговые суда не полностью отрываются от водной поверхности из-за погружения бортовых ограждений воздушной подушки в воду. Амфибийные суда благодаря возможности выхода на пологий берег и старта с него могут использоваться для транспортировки грузов на побережье, не оборудованное причалами. Амфибии существуют на автомобильном, водном и воздушном (гидросамолет, аэросани) видах транспорта.
Относительные недостатки воздушной подушки: производит значительный шум (до 130 дБ), требует ровного дорожного полотна, ее создание достаточно дорогостоящее.
Специализированный пневмо- и гидротранспорт необходим при перевозке твердых и жидких не нефтяных грузов. Есть проекты транспортировки руды, железорудных концентратов и других грузов на значительные расстояния в США, Канаде и других странах. В городах этот вид транспорта используется для транспортировки бытовых отходов, а также для транспортировки книг в крупных библиотеках.
Передача с железной дороги 120 млн. т угля и рудных концентратов на эти виды транспорта позволит высвободить до 100 тыс. вагонов и соответственно 65— 70 тыс. чел. обслуживающего персонала в год.
В настоящее время перекачка угля по трубам осуществляется на Западно-Сибирском металлургическом комбинате, на Анжерской и Магнитогорской ТЭЦ. Углепровод Кузбасс—Новосибирск длиной 250 км будет перекачивать до 4 млн. т угля в виде водно-угольной суспензии. Рудные концентраты перевозятся таким образом на Норильском металлургическом заводе, известняк — на Николаевском цементном заводе.
Транспортировка угля по трубам в 4 раза дешевле, чем по железной дороге (уголь в структуре грузов на железнодорожном транспорте занимает одно из первых мест). В США существуют углепроводы протяженностью 500 км, а проекты рудопровода длиной 1500 км и более есть в США, Канаде и других странах.
Планируется транспортировка по трубам железорудных концентратов, мергеля, свинцово-цинковой руды и других грузов. Трубопроводы в городах используются для транспортировки бытовых отходов до мест переработки (например, в районе Северное Чертаново г. Москвы), книг в крупных библиотеках и т. п.
Разработан проект контейнерного пневмотранспорта по трубам для транспортировки зерна на расстояние 650 км для связи токов с элеваторами, что в пять раз может уменьшить стоимость его перевозки. Особая роль отводится проекту по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров.
Интересные проекты существуют в мире по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров. Прообразом такой технологии является метрополитен.
Идея монорельсового транспорта с использованием автоматизированного и полуавтоматизированного управления находит все большее применение на локальных территориях (например, аэропорты для перемещения пассажиров, багажа, почты). Системы могут быть с фиксированными остановками или по вызову, т.е. индивидуального пользования. Примером является система Аиртранс в аэропорту Далласа (США), где работают 10 маршрутов с провозной способностью 9 тыс. чел./ч, 6 тыс. единиц багажа и 32 т почтовых отправлений. Аналогичные системы распространяются в Англии, Франции, Японии и других странах. Наибольшие удобства создают системы кабинного типа, позволяющие пассажирам сидеть. Системы эксплуатируются с 1973 г. (первой была система POP в США).
Экологические проблемы, связанные с экономией топливных ресурсов, привели к созданию парусных судов, использующих энергию ветра для движения. Так, в Японии в 1980 г. стали строить суда каботажного плавания дедвейтом 1 800т и скоростью 12 узлов с двумя парусами площадью по 100м2, высотой 12,5м при ширине 8 м. Такая конструкция позволяет экономить до 38% топлива. При площади паруса 320 м2, дедвейте 26 тыс. т и компьютерном управлении расход топлива был сокращен наполовину. В нашей стране построены учебные парусные суда, например парусник «Мир».
Одновременно с парусом может применяться двигатель для повышения скорости или маневренности при безветрии, для прохода сложных участков, при швартовке.
Транспорт энергии
Отличительная особенность технического оснащения транспорта энергии, как и трубопроводного, состоит в том, что кабели или линии электропередачи (ЛЭП) являются и подвижным составом, и путями, по которым проходит груз (в данном случае энергия). Энергия передается по линиям электропередач; в городах она поступает на специальные распределительные устройства.
Такое большое количество энергии передать с помощью существующих воздушных линий практически невозможно. Проблему будут решать ЛЭП повышенного напряжения (1000 кВ и более). Так, Экибастуз должен передавать энергию под напряжением 1250 кВ.
Линии электропередач с повышенным напряжением и постоянным током (постоянный ток дает возможность передавать энергию с большей скоростью, а при переменном токе возникает больше потерь) должны проходить вне городов, где происходит преобразование постоянного тока в переменный. С точки зрения экологии, ЛЭП требуют полосу отчуждения до 100 м. Подземные силовые кабели при высокой концентрации энергии из-за неизбежных потерь нагревают почву вплоть до высыхания; при проведении параллельных линий возможно их нежелательное взаимное влияние из-за тепловых потерь.
Проблемы и тенденции развития транспорта энергии: увеличение мощности передачи (объема транспортировки) благодаря поиску новых способов, прежде всего охлаждения, при котором параллельно кабелю прокладывают трубопровод с водой или располагают трубку внутри кабеля, помешенного в трубу большего диаметра с охлаждающей жидкостью. Такой способ увеличивает объем транспортировки в 4 раза. Кроме того, рассматриваются вопросы замены материала для изготовления кабелей, повышения напряжения в сетях.
Линии электропередач напряжением 2250—2500 кВ заменят перевозку 26 — 80 т топлива в год и будут конкурировать с железной дорогой для расстояния 2—4 тыс. км. Несмотря на многочисленные гидро- и теплоэлектростанции (Красноярскую, Саяно-Шушенскую, Братскую и др.), в нашей стране ощущается нехватка энергии, так как в ней нуждаются все отрасли промышленного производства и население для обеспечения нормальной жизнедеятельности.
2. Задача
Условие:
Автомобиль доставил груз со станции назначения на склад за 2 ездки. Расстояние от гаража до станции назначения составляет 16 км. От склада до гаража 10 км, а до станции 5 км. Определить общий пробег автомобиля за день, коэффициент использования пробега автомобиля за каждую ездку и за весь день.
Решение:
L – общий пробег за день
lгр – пробег с грузом,
lгр = 5 + 5 = 10 км.
lх – холостой пробег,
lх = 5 км.
lн – нулевой пробег,
lн = 16 + 10 = 26 км.
L = lег + lх + lн = 10 + 5 + 26 = 41 км.
Кпр – коэффициент использование пробега
Кпр = пробег с грузом / общее расстояние
за 1 ездку: Кпр = 5 / (16 + 5 + 5) = 0,19
за 2 ездку: Кпр = 5 / (5 + 10) = 0,33
за весь день: Кпр = (5 + 5) / 41 = 0,24
Список использованной литературы:
1. Шевченко О.В., Волохов И.М. Транспортное обеспечение коммерческой деятельности: Учебное пособие. - Волгоград: ООО «Волгоградское научное издательство», 2006, 152 с.
2. Зайцев Е.Н., Общий курс транспорта: Учебное пособие. – Спб: Университет гражданской авиации, 2008, 608 с.
3. Сайт цифровых учебно-методических материалов ВГУЭС // abc.vvsu.ru: Организация перевозочных услуг и безопасность транспортного процесса (примеры и расчеты). Автор: Клюшин А.И., редактор: Александрова Л.И.
4. Словари и энциклопедии на Академике// http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/1098
1 Судно на воздушной подушке с неполным отрывом корпуса от воды и жёсткими бортовыми погружёнными в воду ограждениями (скегами)
myunivercity.ru
Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта
Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения
Реферат по основам теории электрической тяги:
«Нетрадиционные виды тяги»
Выполнил: студент группы ЭНС-07-2-1
Горшков В.К.
Проверил: Дмитриева М.Л.
г. Иркутск 2009 г.
Введение
Исторически на железных дорогах сложилось два вида тяги. При одном из них на локомотивах располагается тепловой двигатель с запасом топлива и воды, расходуемые на выработку энергии, необходимой для движения поезда. Запасы топлива, воды и смазки по мере их расходования пополняют обслуживающие бригады в специальных заправочных (экипировочных) пунктах.
Локомотивы другого вида тяги – это электровозы и моторные вагоны, на которых для питания тяговых электродвигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях (источник электрической энергии) и передаваемая по линиям электропередачи через тяговые подстанции и тяговую сеть. Благодаря отсутствию теплового двигателя и запаса топлива мощность локомотивов данного достаточно высока.
Отсюда и получили свое название эти виды тяги: первая – автономная, вторая -неавтономная.
Локомотивы автономной тяги подразделяют по наиболее характерному признаку – принципу действия их тепловых машин; неавтономной тяги – также на основе ее наиболее характерного признака – по роду тока и значению напряжения в контактной сети.
Рассмотрим наименее распространенные виды тяги – автономную и комбинированную.
1. Автономная тяга
1.1 Паровая тяга
Локомотивы, использующие в качестве энергетической установки машину, носят названия паровозов. Паровозы были первым и долгое время господствующим типом локомотивов, сыграв, таким образом, огромную роль в становлении железнодорожного сообщения. Лишь начиная с середины XX столетия их вытеснили тепловозы и электровозы. Однако паровозы всё ещё активно используются в различных странах, например, в Китае, на Кубе, в Таиланде и Африканском континенте (в основном там, где дешёвое паровозное топливо).
Происхождение названия.
Изобретение слова «паровоз» приписывается Н.И. Гречу, который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли «самокатная паровая машина», «паровая фура», «паровая телега», «пароходка» — у Черепановых и В.А. Жуковского, и даже «пароход». В первых отчётах строителя Царскосельской железной дороги Ф.А. Герстнера встречается: «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». С 1837 года Герстнер уже использует слово «паровоз».
История паровоза.
Самый первый паровоз был построен Ричардом Тревитиком в 1804 году, однако первый по-настоящему работоспособный паровоз, «Ракета» (Rocket) был создан Джорджем Стефенсоном в 1830 году. В течение XIX века паровозы совершенствовались, например, был изобретён пароперегреватель, вводились новые типы паровых машин (например, компаунд-машины). К началу XX века сложилась устоявшаяся конструкция паровоза. Тогда же у паровоза появились конкуренты — электровозы и тепловозы. После Второй мировой войны в Европе и Северной Америке паровозы перестали строить. Сохранившиеся машины ещё проработали до шестидесятых-восьмидесятых годов, после чего были выведены из эксплуатации.
Дольше паровозы продержались в странах Азии. Так, в Индии на железных дорогах широкой колеи паровозы использовались до 1996 года. В Китае паровозы строились вплоть до восьмидесятых годов, они широко используются и в начале XXI века.
На Кубе сохранилось большое число очень старых (средним возрастом в 70-80 лет) паровозов производства США. Дело в том, что после прихода к власти на Кубе Ф. Кастро США ввели против Кубы торговое эмбарго, и, таким образом, Куба не могла закупать более современные локомотивы.
В Европе, России и Северной Америке в наши дни паровозы используются на музейных железных дорогах, также поддерживается паровозная инфраструктура (депо, запасы угля, водонапорные башни и др.): паровоз является стратегическим транспортным средством на случай войны.
Отличия пассажирского и грузового паровозов.
Пассажирские и грузовые паровозы внешне заметно отличаются друг от друга, что объясняется следующими причинами:
Пассажирскому паровозу не нужен большой сцепной вес, поэтому может быть уменьшено количество движущих или «сцепных» колёс, осуществляющих сцепление с рельсами за счёт сил трения;
Скорость пассажирских паровозов должна быть выше, для этого увеличивают диаметр сцепных колёс и устраивают перед ними «бегунковые» колёса меньшего диаметра. Бегунковые колёса образуют в плане отдельную тележку и помогают паровозу вписываться в кривые, а также подготавливают путь к прохождению сцепных колёс.
Принцип действия паровоза
Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части. Кроме того, в состав паровоза включается тендер — специальный вагон, где хранятся запасы воды и топлива. Если же вода и топливо хранятся на самом паровозе, то тогда его называют танк-паровозом.
Топливо сжигается в топке котла. Дно топки представляет собой колосниковую решётку, на которой и происходит горение. Зола и шлак ссыпаются через решётку в зольник. Топка закреплена внутри котла на связях и полностью покрыта водой, чтобы максимально полно использовать теплоту сгорания топлива.
Котёл пронизан множеством труб, называемых дымогарными и жаровыми, окружённых наполняющей котёл водой, по которым дым из топки проходит через весь котёл, попадает в дымовую коробку и затем выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Дымогарные и жаровые трубы являются, таким образом, теплообменником, который передаёт тепло сгоревшего топлива воде в котле.
Вода в котле нагревается и закипает. Образующийся пар собирается в расположенном в верхней части котла сухопарнике, который по своей форме несколько напоминает колокол или купол. В большинстве паровозов пар затем проходит через пароперегреватель.
Из пароперегревателя пар через трубы поступает в паровую машину. Золотник (золотниковый клапан) направляет пар попеременно в переднюю и заднюю части парового цилиндра, приводя расположенный в цилиндре поршень в возвратно-поступательное движение. Это движение посредством кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное и передаётся колёсам паровоза.
Отработанный пар через конусное устройство (форсовый конус) направляется в дымовую трубу, где таким образом создаётся тяга, необходимая для горения топлива в топке.
Следует заметить, что проектирование паровозов было очень сложным процессом, во многом выбор основных параметров каждого элемента основывался на интуиции инженеров, а не на строгих расчётах.
Топливо.
В основном на паровозах в качестве топлива использовался уголь. В тех районах, где нефть была доступнее угля, паровозы также эксплуатировались на нефти (мазуте), также использовались дрова, но в начале 1920-х годов от дров отказались в связи с повышением мощности паровозов, так как теплотворной способности дров уже не хватало. Но в годы разрухи и в период Великой Отечественной войны использовались дрова и торф.
Автоматическая подача топлива.
Когда объёмы топок мощных паровозов достигли предела возможности их отопления вручную, возникла насущная потребность в создании механического углеподатчика. Первые попытки создания механического углеподатчика — стокера — были предприняты в США в 1889 году, но они оказались неудовлетворительными. После многолетних исследований мощные паровозы стали оснащаться стокерами двух видов: с верхней и нижней подачей топлива. Паровозы с большой площадью колосниковой решётки оснащались также стокером «Дуплекс» — с двусторонней верхней подачей угля в топку. В СССР стокеры впервые были установлены на паровозах ФД и ИС.
Тендеры некоторых мощных американских паровозов оснащались пушером — механическим устройством, разрыхляющим смёрзшийся уголь и продвигающим его к транспортёру стокера.
Скорость паровозов
| Год | Страна / дорога | Название паровоза | Скорость (км/ч) |
| 1769 | Франция / Париж | Паромобиль Кюньо | 3,5-4 |
| 1825 | Англия / Стоктон-Дарлингтон | Паровоз Стефенсона | 24 |
| 1830 | Англия / Ливерпуль-Манчестер | «Ракета» Стефенсона | 48 |
| 1835 | Англия / Ливерпуль-Манчестер | Локомотив Sharp & Roberts | свыше 100 |
| 1890 | Франция | «Crampton No. 604» | 144 |
| 1893 | США / Нью-Йоркская центральная железная дорога | No. 999 | 181 |
| 1935 | Франция / Северная | 3.1174 | 174 |
| 1935 | США / Тихоокеанская железная дорога | Класс А Nr. 1 | 181 |
| 1936 | Германия / Немецкий Рейхсбан | 05 002 | 200,4 |
| 1938 | Англия / LNER | Класс А4 Nr. 4468 «Mallard» | 201,2 |
Недостатки паровоза
Недостатки паровоза, предопределившие его замену электровозами и тепловозами следующие:
1). Крайне низкий КПД — максимальный до 5-10 %. В настоящее время существуют разработки, позволяющие поднять КПД паровоза до 50-60 %, на то есть практические примеры в Швейцарии. Но в данный момент слишком дорого перепрофилировать производство.
2). Невозможность использования по системе многих единиц (когда один машинист управляет несколькими сцепленными локомотивами).
3). Тяжёлые условия труда локомотивной бригады.
1 .2 Дизельная тяга
Дизелевоз — подземный локомотив, оснащенный дизельным двигателем, снабженный специальными катализаторами и фильтрами для очистки выхлопных газов от окиси углерода и токсических продуктов сгорания рабочей смеси, предназначенный для рельсовой транспортировки людей и грузов в шахтах, а также при строительстве метрополитенов.
Основные сведения.
Впервые дизелевозы применены на горных выработках в начале XX века. Как правило на дизелевозах применяется четырёхтактный дизельный двигатель с водяным охлаждением. Применяется механическая или (при большой мощности дизелевоза) гидромеханическая коробка передач позволяющая регулировать скорость перемещения от 3 до 14 км/час.
Дизелевоз состоит из рамы, механической части, дизельного двигателя, механической или гидравлической коробки передач, системы охлаждения дизеля, устройства для очищения выхлопных газов. Запуск дизельного двигателя производится от пневматических или гидравлических пусковых двигателей. Дизельный двигатель работает на дизельном топливе с пониженным содержанием серы. Производится такая регулировка топливной аппаратуры при которой происходит полное сгорание дизельного топлива в цилиндрах. Ширина колеи дизелевоза — 750 или 900 мм.
Дизелевозы выгодно отличаются от аккумуляторных электровозов большей мощностью, что позволяет перемешать составы на значительных уклонах.
Несмотря на установленные системы очистки выхлопных газов дизелевозы всё равно загрязняют атмосферу шахты и требуют дополнительной подачи свежего воздуха из расчёта 2 кубометра в минуту на 1 л. с. мощности.
Дизелевозы применяются на шахтах в Великобритании, Бельгии, России («Воркутауголь», «Южкузбассуголь»).
Кроме дизелевозов традиционной схемы с опорой колёсных пар на рельсовый путь имеются дизелевозы монорельсовые.
Дизелевозы не следует путать с тепловозами. Основные отличия: дизелевоз применяется в стеснённых условиях горных выработок и поэтому жёстко ограничен в габаритах, ввиду использования в замкнутом пространстве на дизелевозе установлена система по очистке выхлопных газов.
Производители дизелевозов .
CzMT (Чехия)
Александровский машиностроительный завод (Пермь).
Дружковский машиностроительный завод (Дружковка).
1 .3 Газотурбинная тяга
Газотурбово́з — локомотив с газотурбинным двигателем (ГТД). На газотурбовозах практически всегда используется электрическая передача: газотурбинный двигатель соединён с генератором, а вырабатываемый таким образом ток подаётся на электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение.
Первый газотурбовоз был построен швейцарской фирмой Броун, Бовери унд компани (Brown, Boveri und Cie) в 1941 году.
В СССР работы над созданием газотурбовоза начались в 1954 году.
Газотурбовоз Г-1 .
В 1959 году на Коломенском заводе был построен единственный экземпляр секции двухсекционного грузового газотурбовоза Г1-01 (3500 л. с., с электрической передачей). На газотурбовозе была применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение две группы генераторов: первая группа из двух тяговых генераторов МПТ-74/23, вторая группа из тягового генератора МПТ-74/23, возбудителя ВТ-275/120А и вспомогательного генератора ВГГ-49/14. Каждый тяговый генератор был рассчитан на номинальную мощность 733 кВт при частоте вращения 1800 об/мин. Каждый тяговый генератор питал два параллельно подключенных тяговых электродвигателя ЭДТ-340 мощностью по 340 кВт. Газотурбинная установка использовалась только при следовании под нагрузкой. Для маневровых передвижений и следования резервом служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д6 и маневровый генератор МПТ-49/16. Основным недостатком созданной модели был большой расход топлива и сложность конструкции.
Газотурбовоз ГП-1.
Затем, там же, был построены два пассажирских газотурбовоза ГП-1. На газотурбовозе применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение три тяговых генератора МПТ-74/23Б. Для маневровых передвижений служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д12 Барнаульского завода и маневровый генератор МПТ-49/25-3К мощностью 195 кВт.
В начале 1965 года ГП1-0002 испытывался на экспериментальном кольце ВНИИЖТа. В конце 1965 года оба локомотива поступили в депо Льгов. Если газотурбовоз Г1-01 работал с грузовыми поездами эпизодически, то пассажирские газотурбовозы эксплуатировались регулярно, наравне с приписанными к депо тепловозами ТЭП60, в результате пробег у ГП1-0001 и ГП1-0002 оказался в 3-4 раза выше, чем у Г1-01. Газотурбовозы имели недостатки: большой расход топлива, высокий уровень шума.
Газотурбовоз ГТ101.
Луганским тепловозостроительным заводом в 1960 году также был создан газотурбовоз ГТ101-001.
Продолжение работ.
В 1970-х проекты по созданию газотурбовозов были прекращены, так как они не могли конкурировать с электровозами.
В 2007 году по инициативе ОАО «РЖД» изготовлен опытный газотурбовоз ГТ1-001 на базе электровоза ВЛ15-008. Турбины изготовлены в Самаре, сборка локомотива осуществлена на Воронежском тепловозоремонтном заводе имени Ф.Э.Дзержинского.
4 июля 2008 года ГТ1 впервые провел грузовой состав. Вес состава был равен 3 тыс. т, а испытание проходили на участке «Кинель-Жигулевское море» Куйбышевской железной дороги.
РЖД приводит следующие характеристики испытанной модели: скорость до 100 км/ч, мощность 8300 кВт, одной заправки хватает на 750 км, топливо — сжиженный природный газ. Газотурбовоз был продемонстрирован на выставке «Иннотранс-2008» в Берлине. Предполагается, что он будет использоваться в Сибири, богатой запасами природного газа.
Преимущества и недостатки.
Главным преимуществом газотурбинных двигателей является возможность развивать большую мощность при относительно небольших размерах и массе. Преимуществом является также возможность работы на более дешёвом топливе и существенно меньший расход смазочного масла.
Недостатком же является повышенный, по сравнению с дизелем, расход топлива, а также резкое снижение КПД при неполной нагрузке и высокий расход топлива на холостом ходу, что вызывает необходимость иметь вспомогательную энергетическую установку на локомотиве.
2. Комбинированный вид тяги
2.1 Контактно-аккумуляторная тяга
Суть данного вида тяги: локомотив (конта́ктно-аккумуля́торный электровоз) снабжается электродвигателями, которые могут питаться как от аккумуляторов, так и от контактной сети. Аккумуляторы подзаряжаются от контактной сети через преобразователи.
В СССР в 1970 г. на Днепропетровском заводе была построена опытная партия маневровых контактно-аккумуляторных электровозов постоянного тока ВЛ26 (10 экземпляров). 6 электровозов работали в Риге, 2 — на Свердловской железной дороге, 2 — на Приднепровской. ВЛ26-002 был переоборудован на Днепропетровском заводе в ВЛ26 м.
Существовал ещё маневровый электровоз Т-01, не сохранившийся до наших дней и эксплуатировавшийся в депо Москва-3.
На данный момент в одном из депо Москвы эксплуатируется аккумуляторный локомотив ЛАМ-01, переоборудованный из тепловоза серии ЧМЭ3. Такому переоборудованию подвергся всего один тепловоз.
Контактно-аккумуляторные электровозы используются и в метро для служебных работ в ночное время. Отличие их от обычных метровагонов состоит в том, что они имеют 2 кабины машиниста, а в салоне стоят аккумуляторы с электрооборудованием. Старые электровозы серий ЭД, ЭКа и некоторые номерные (не получившие серии и сохранившие первоначальные номера) переоборудовались из пассажирских вагонов А, В4, Д, Е, Еи и Еж3. Более новые (ВЭКА 81-580.1, 81-581, 81-582) изготавливались сразу на заводе. Раздвижные двери по бокам кузовов есть и у них (но они раздвигаются вручную).
Контактно-аккумуляторные электровозы (серия Л) используются также на линиях секретного метро Д-6, более известного как «Метро-2», в котором на большинстве участков нет контактного рельса (см. Московское метро). В отличие от других метроэлектровозов, раздвижных дверей по бокам кузовов у них нет, а крыша над машинным отделением отсутствует (есть лишь небольшое арочное перекрытие в середине салона). Максимальная скорость на аккумуляторах — всего 15 км/ч.
В настоящее время электровозы № 5710, 5712, 0087, 0088 и 0089 эксплуатируются в Метро-2 с пассажирскими вагонами Еж6 по схеме Еж6-Л-Еж6 или Еж6-Л-Л-Еж6, а электровоз 5686 стоит разбитый в депо «Выхино».
Помимо контактно аккумуляторных локомотивов ещё бывают контактно-аккумуляторные электропоезда: Ср3А6, Ср3А6М, Ср3А6МТ (на базе Ср3), ЭР2А6 (на базе ЭР2Б — опытного электропоезда на базе ЭР2) и узкоколейный электропоезд «Турист», эксплуатирующийся в Новоафонской пещере.
2.2 Дизель-контактная тяга
При электрификации магистральных и промышленных железных дорог не всегда экономически целесообразна и технически выполнима подвеска контактного провода над всеми путями станции, примыкающими к ней ветками и отдельными парками. Подвеска контактного провода над путями погрузки и выгрузки, а также путями, заходящими в производственные помещения, может привести к затруднениям технологических процессов погрузочно-разгрузочных работ и не позволяет использовать некоторые средства механизации. Поэтому одновременно с введением электрической тяги обычно на маневровой работе сохранятся автономные локомотивы в виде тепловозов и паровозов. Если эти локомотивы загружены полностью, то основным недостатком сочетания электровозов и автономных локомотивов является необходимость организации ремонта и обслуживания разнородного оборудования, ведущая к повышению эксплуатационных расходов. Если же работа автономных локомотивов невелика, то к этому недостатку добавляется низкое их использование. Поэтому в ряде случаев оказывается целесообразным применять на маневровой работе и особенно в условиях электрифицированных подъездных путей локомотивы с двумя источниками энергии и, в частности, дизель-контактные локомотивы. Эти локомотивы обычно представляют собой электровозы, на которых установлены дизель-генераторные агрегаты, приводимые во вращение дизелем. От них питаются тяговые электродвигатели при движении локомотива по неэлектрифицированным путям. Скорость вращения вала дизеля почти не меняется, а скорость локомотива регулируется изменением тока возбуждения генератора путем изменения включенных в цепь пусковых сопротивлений.
Как правило, мощность дизель-генераторной группы значительно меньше суммарной мощности тяговых электродвигателей и поэтому скорость движения локомотива при движении по неэлектрифицированным путям и максимальной силе тяги также меньше, чем при работе локомотива под контактным проводом.
Примерные характеристики дизель-контактных электровозов:
Максимальная скорость — 40-60 км/ч. При работе от дизель-генераторной установки локомотив развивает силу тяги 5000-20000 кГ и скорость соответственно 18-5 км/ч. Мощность при реостатном торможении составляет 3 200 кет. Дизель-электровоз с моторными думпкарами рассчитан на работу на линиях с подъемами до 60-70°/оо
Заключение
Развитие видов тяги определялось ростом объема перевозок на железнодорожном транспорте и связанным с ним изменением эффективности
каждого вида тяги. Например, железные дороги нашей страны на паровой тяге расходовали до 30% каменного угля. добываемого в стране; перевозка его на базе снабжения паровозов топливом занимала огромное число вагонов, что существенно снижало показатели работы железной дороги. Поэтому не исключено, что в ближайшем будущем будет разработан новый, еще более эффективный вид тяги.
Список литературы
1. Кисляков В.А., Плакс А.В. и др. «Электрические железные дороги», учебник, изд. «Транспорт».
2. Исаев И.П., Фрайфельд А.В. «Беседы об электрической железной дороге», изд. «Транспорт».
3. Сидоров Н.И., Сидорова Н.Н… «Как устроен и работает электровоз», изд. «Транспорт».
4. Http//: ru.wikipedia.org.
5. Http//: www.1520mm.ru/locomotives/lok56-65/20.
www.ronl.ru
