Главная / Статьи / Сурамские электровозы

Сурамские электровозы

Первые магистральные электровозы на железных дорогах Советского Союза начали эксплуатироваться на Сурамском перевальном участке Закавказской железной дороги между станциями Хашури и Зестафони. Этот участок, вошедший в состав Поти-Тифлисской железной дороги, был построен в 1872 г. по облегченным техническим условиям и имел подъемы до 46 %» В конце 80-х годов XIX в., когда резервы повышения пропускной и провозной способности перевального участка оказались полностью исчерпанными, были проведены работы по частичному "смягчению" профиля пути, в том числе за счет сооружения Сурамского тоннеля длиной около 4 км. В результате этих работ, завершившихся в 1890 г., предельный подъем был снижен до 29 %о, аминимальный радиус кривых увеличен со 100 до 150 м.

До конца 1924 г. поезда на участке Хашури — Зестафони обслуживались шестиосными танк-паровозами серии Ф системы Ферли со сцепной массой 73 — 90 т. Имея две трехосные тележки с жесткой базой 2440 — 2590 мм, эти локомотивы легко вписывались в кривые малого радиуса.

В дальнейшем рост перевозок и необходимость постепенного исключения из инвентаря паровозов системы Ферли, находившихся в эксплуатации более 50 лет, потребовали перехода к новым, более мощным паровозам.

Отсутствие в паровозном парке железнодорожной сети Советского Союза паровозов, сцепной вес, мощность и ходовые части которых соответствовали бы условиям работы на тяжелом горном профиле, заставило Закавказскую железную дорогу временно допустить к обращению на перевальном участке паровозы типа 0-5-0 серии Э с жесткой базой 4320 мм. Эти локомотивы водили поезда двойной и тройной тягой, причем в первое время их эксплуатации на перевальном участке в качестве толкачей применялись паровозы серий Ф и Ч. Тяжелый горный профиль, отсутствие специальных типов паровозов, находящиеся в непосредственной близости от перевального участка реки Кура и Риони как потенциальные источники энергии, быстрый рост потребности в грузовых и пассажирских перевозках — все эти факторы обусловили принятие единственно правильного технико-экономического решения об электрификации участка Хашури — Зестафони. В 1928 г. были начаты работы по сооружению высоковольтных линий передачи трехфазного тока, контактной сети и тяговых подстанций.

В качестве системы тока была принята рекомендованная еще в 1921 г. Всероссийским электротехническим съездом система постоянного тока с номинальным напряжением в контактной сети 3000 В, которая к этому времени получила значительное распространение в странах Европы и Америки и особенно хорошо зарекомендовала себя на горных участках, где целесообразно применять рекуперативное торможение. Это торможение позволяет превращать энергию движущегося поезда в электрическую, а последнюю отдавать в контактную сеть для питания других электровозов, а также передавать через тяговую подстанцию и высоковольтные линии электропередачи различным потребителям.

Для Сурамского перевального участка с целью ускорения перевода его на электрическую тягу и использования опыта зарубежных фирм, изготовлявших магистральные электровозы, было решено заказать основную часть электрических локомотивов за рубежом, а пополнение парка электровозов и обеспечение ими других, намечавшихся для электрификации участков, производить электровозами отечественной постройки. Предварительные расчеты показывали, что для Сурамского перевала нужны шестиосные электровозы со сцепной массой около 132 т. Намеченное одновременно с электрификацией участка усиление верхнего строения пути (укладка рельсов типа 1 А массой 43 кг/м, увеличение числа шпал, применение щебеночного балласта) позволяло поднять нагрузку от колесных пар на рельсы до 22тс.

Через внешнеторговые организации НКПС обратился к ряду фирм, имевших достаточный опыт постройки магистральных электровозов, с целью получения от них предложений поставлять локомотивы для Сурамского перевала. Были получены предложения немецких фирм AEG и Сименс — Шукерт, американских ДЖИИ и Ве-стингауза, итальянской Итальяно Техномазио Броун Бовери и английской Метрополитен Вик-керс. Фирмы предлагали различные конструктивные и схемные решения, в том числе по тяговому приводу, системам вспомогательных машин, защите от токов короткого замыкания, применению тех или иных электрических аппаратов. Например, фирма Метрополитен Виккерс предложила как вариант электровоз капотного типа (с кабиной машиниста в серединекузова) на двух трехосных тележках с групповым шатунным приводом. Изучение и сравнение полученных материалов привели специалистов НКПС к решению остановиться на предложениях фирм ДЖИИ и Техномазио Броун Бовери. Дело в то»-что фирма ДЖИИ имела несравненно большии опыт по постройке электровозов постоянного тока напряжением 3000В, в частности дляПаули-стской железной дороги (Бразилия), строила электровозы с шестью движущими осями типа 1-З0-0--0-30-1, рекуперативным торможением и тяговыми электродвигателями часовой мощностью 340 кВт, т. е. с параметрами, близкими к параметрам нужного для Сурамского перевала электровоза. Другаяже американская фирма — Вестингауза—больше специализировалась на постройке электровозов однофазного тока пониженной частоты (25 Гц). Из европейских фирм наибольший опыт по выпуску электровозов постоянного тока напряжением 3000 В имела итальянская фирма Техномазио Броун Бовери, которая строила различные типы электровозов для государственных железных дорог Италии, принявших у себя в то время эту систему тока и решивших постепенно перевести на нее участки, электрифицированные на трехфазном токе частотой 16 2/з ГЦ-

С фирмой ДЖИИ был заключен договор на поставку восьми электровозов, а также предоставление комплекта рабочих чертежей и необходимой документации дляпостройкиподобных электровозов на отечественных заводах. Предусматривалось, что фирма ДЖИИ поставит два электровоза со своими тяговыми электродвигателями, а на остальных будут установлены на Закавказской железной дороге такие же по конструкции и параметрам электродвигатели Московского электромашиностроительного завода "Динамо". Итальянской фирме было заказано семь электровозов.

Электровозы, построенные фирмой ДЖИИ, получили обозначение С10-01 — С10-08 и первоначально зачастую назывались электровозами серии С10. Они поступили в депо Хашури Закавказской железной дороги в 1932 г. Первые два электровоза (С10-01 и С10-03), оборудованные американскими тяговыми электродвигателями, прибыли в депо в июне 1932 г., а остальные шесть без тяговых электродвигателей — в конце года.
Летом 1932 г. были закончены работы по электрификации перевального участка Хашури — Зестафони, и 2 августа 1932г. на нем прошла первая в стране обкатка магистрального электровоза. Это был двухтележечный шестиосный Электровоз сурамского типа, обозначенный серией С (рис. 11.1 и 11.2). Электровоз серии С с двумя пассажирскими вагонами совершил испытательный пробег от станции Хашури до станции Лихи и обратно, пробыв в пробной поездке 1 ч 10 мин. 1 6 августа 1932 г. состоялось торжественное открытие электрифицированного участка Хашури — Зестафони, по которому прошел пассажирский поезд с делегацией трудящихся Тбилиси и работниками, осуществлявшими электрификацию участка. Поезд вел электровоз С10-03. Далее начались опытные поездки, а затем и нормальная эксплуатация электровозов с поездами.

В 1929 г. на заводах "Динамо" и Коломенском машиностроительном начались работы по подготовке производства соответственно электрического оборудования и механической части электровозов, а также изготовление необходимой для этого производства технической документации. Поступавшая на заводы от фирмы ДЖИИ документация первоначально содержала сведения о конструкции некоторых аппаратов и электрических схемах электровозов Паулист-ской железной дороги, а затем уже и о заново разработанных аппаратах и схемах электровозов серии С. К 1 мая 1932 г. завод "Динамо" выпустил два первых тяговых электродвигателя ДПЭ-340 (Д — завод "Динамо", П — постоянного тока, Э — электровозный, 340 —мощность часового режима, кВт).

В июне 1932г. цех пробных конструкций завода "Динамо" выпустил первый комплект электровозной аппаратуры; в августе с Коломенского машиностроительного завода на завод "Динамо" поступила механическая часть электровоза сурамского типа (тип Коломенского завода 1Э), и начался монтаж электрооборудования. Ответственным за монтаж оборудования и выпуск электровоза был инженер X. Я. Быстрицкий. В ноябре 1932 г. электровоз Сс11 -01 поступил для обкатки на электрифицированный участок Северных железных дорог, а в начале 1933 г. был отправлен на Сурамский перевал Закавказской железной дороги. Буквы Сс означали: сурамского типа советского изготовления.

В 1933 г. заводы Коломенский и "Динамо" изготовили еще 17 электровозов серии Сс, или, как их в то время называли, серии Сс1 1 (Сс11 -02 — Сс11 -18), а в 1934 г.— последние 3 электровоза этой серии (Сс11-1 9—Сс1 1-21), после чего их выпуск был заменен выпуском электровозов серии ВЛ19. Электровозы серии С с № 02 и 03 поступили в депо Хашури Закавказской железной дороги, а электровозы № 04 — 21 были сосредоточены в депо Чусовская Пермской железной дороги и работали на электрифицированном в 1933 г. однопутном горном участке Чусовская — Кизел, имеющем подъемы до 15 %.

Кузова электровозов серий С и Сс были вагонного типа. С каждой стороны кузова имелись площадки, затем шли кабины машиниста, помещения для вспомогательных машин, и в середине размещалась высоковольтная камера. Кабины машиниста соединялись между собой боковыми коридорами. На электровозах серии С вход в кузов осуществлялся через площадки или боковые двери, на электровозах серии Сс только через площадки. Кузова состоял и из рамы, боковых стенок и крыши со съемными люками. Рамы кузовов были выполнены из двух продольных хребтовых балок, наружных обвязочных угольников и связывающих их поперечных балок. Хребтовые балки состояли из двух швеллеров (№ 30 на электровозах серии Сс), связанных верхними и нижними накладками из листовой стали. Пространство между швеллерами использовалось для размещения балласта, представлявшего собой чугунные чушки, прикрепленные болтами к нижним накладкам. Две поперечных балки рамы выполняли роль шкворневых. Стенки кузова состояли из каркаса, изготовленного из стальных уголков и швеллеров, и обшивки из листовой стали. Все соединения деталей кузова были выполнены с помощью заклепок. Плоские пяты кузова опирались на продольные балки, имевшие подпятники. Эти балки укреплялись на двух поперечных балках рам трехосных тележек. Рамы тележек состояли из стальных брусковых боковин и литых поперечных креплений. Одна из тележек имела трехточечное статически определимое рессорное подвешивание, вторая — подвешивание в двух точках, а третьей точкой служило междутележечное сочленение

Движущие колеса при новых бандажах толщиной 90 мм имели диаметр 1 200 мм. Бандажи колесных пар электровозов серии С были поставлены на центрах без укрепляющих колец. Каждая колесная пара через прямозубую двустороннюю передачу (с упругими пластинами между венцами и центрами больших зубчатых колес) приводилась тяговым электродвигателем. Последние опирались с одной стороны на ось колесной пары через моторно-осевые под шипники скольжения, а с другой — через пружинные подвески на межрамные крепления. Такое подвешивание в те годы называлось "трамвайным", а уже позже получило наименование опорно-осевого. Передаточное число зубчатых редукторов составляло 89 : 20 = 4,45, модуль зубчатых колес равнялся 10. Буксы колесных пар были выполнены с подшипниками скольжения, рассчитанными на применение жидкой смазки. Моторно-осевые подшипники имели камеры с постоянным уровнем смазки. В буферных брусьях тележек были установлены пружинно-фрикционные аппараты, с которыми соединялись крюки винтовых стяжек, а впоследствии хвостовики автосцепок. На тележках было установлено по два тормозных цилиндра диаметром 14", тормозные колодки располагались с одной стороны колес.


Электровозы серии С имели тормозное оборудование Вестингауза типа EL-14, рассчитанное на два поста управления, с набором приборов тормозного оборудования типа ЕТ-6, в дальнейшем примененного на паровозах серий ША, ЕА, Ем и Ев (см. § 8.7,8.8). Краны машиниста 6ЕТ имели 6 положений, краны локомотивного тормоза S6 — 5 положений. По прибытии электровозов в депо Хашури на них были дополнительно установлены краны машиниста Ne 183 системы Казанцева, с помощью которых было более удобно управлять тормозами грузовых поездов.

На электровозах серии Сс устанавливались по два воздухораспределителя АП-1 системы Казанцева и краны машиниста № 183.

Схемы электрических цепей электровозов серии С были выполнены в соответствии с чертежами ДЖИИ РР-2743404, а электровозов серии Сс № 01 — 10 и № 11 — 21 — с чертежами завода "Динамо" соответственно ОА-141 и РТ-130.

Тяговые электродвигатели GE-707 и ДПЭ-340 электровозов серии С и ДПЭ-340 электровозов серии Сс были выполнены с корпусной изоляцией на номинальное напряжение 3000 В и номинальное напряжение на зажимах 1500 В. Электродвигатели имели по четыре главных и добавочных полюса, волновую обмотку якоря с транспозицией стержней, якорные подшипники скольжения с камерами постоянного уровня смазки и независимую вентиляцию с подводом воздуха со стороны коллекторов.

Максимальная частота вращения якоря была 1380 об/мин, масса электродвигателя без шестерен составляла 4300 кг, расчетное количество охлаждающего воздуха равнялось 78 м3/мин.

Для получения различных экономических (без включения пусковых резисторов) скоростей тяговые электродвигатели соединялись либо все последовательно (3000 : 6 = 500 В на зажимах), либо последовательно-параллельно (3000 : 3 = 1000 В), либо параллельно (3000 : 2 = — 1500 В), причем при каждом из этих соединений возможно было получить две ступени ослабления возбуждения — 67 и 50 %. При рекуперативном торможении якори тяговых электродвигателей электровозов имели также три соединения. Изменение направления движения электровозов осуществлялось изменением тока в обмотках возбуждения электродвигателей. Ступенчатое повышение напряжения при разгоне достигалось на электровозе серии Сс за счет уменьшения сопротивления пусковых резисторов путем закорачивания их отдельных секций, а на электровозе серии С вдобавок еще и за счет параллельного их соединения. Последнее позволило уменьшить число секций резисторов и контакторов, их закорачивающих, с 15 до 11.

Электрическая связь с контактным проводом цепей тяговых электродвигателей, электродвигателей вспомогательных машин и отопления кабин машиниста осуществлялась токоприемниками пантографного типа, называвшимися первоначально просто пантографами. На крыше электровоза было установлено по два пантографа S-538A (электровозы серии С) или ДЖ-4 (электровозы серии Сс), рассчитанных каждый на ток 800 А; в нормальных условиях обычно работал только один пантограф.

Все переключения в цепях пусковых и балластных (стабилизирующих при рекуперативном торможении) резисторов осуществлялись индивидуальными электропневматическими контакторами МЕ-401 А (электровозы серии С) или ПК-301 А (электровозы серии Сс), одинаковыми по конструкции и рассчитанными на ток продолжительного режима 350 А и часовой ток 525 А. Для включения и выключения резисторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей применялись несколько измененные по сравнению с контакторалли МЕ-401 А и ПК-301 А контакторы МЕ-401 В, МЕ-403А, МЕ-406А, МЕ-407А и ПК-301 Б, ПК-302, ПК-303, ПК-304.

ДЛЯ переключения тяговых электродвигателей с одного соединения на другое служили трехпозиционные групповые переключатели с электропневматическим приводом, имевшие по 1 8 контакторных элементов (МЕ-354А2 на электровозах серии С и ПКГ-305на электровозах серии Сс) одинаковой конструкции. В цепях вспомогательных машин были установлены электромагнитные контакторы DB-654A (электровозы серии С) и МК-300 (электровозы серии Сс), значительно отличавшиеся по конструкции. Реверсоры для изменения направления тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей и тормозные переключатели для перехода с режима тяги на режим рекуперативного торможения были барабанного типа и не имели устройств дугога-шения, так как производили переключения при обесточенных цепях.

Для пусковых и стабилизирующих резисторов использовались чугунные пластинчатые элементы, укрепленные на изолированных шпильках и собранные в виде ящиков. Последние подвешивались на изоляторах к каркасу кузова.

Защита цепей тяговых электродвигателей осуществлялась с помощью трех реле перегрузки, воздействовавших на быстродействующий выключатель, а цепей электродвигателей вспомогательных машин — с помощью плавких предохранителей. Установленные на электровозах быстродействующие выключатели (IR-15E6 на электровозах серии С и БВП-1А на электровозах серии Сс, одинаковые по конструкции) имели ту особенность, что чем скорей увеличивался ток короткого замыкания, тем при меньшем его значении происходил разрыв их контактов. Быстро-
действующие выключатели были рассчитаны на продолжительный ток 660 А и позволяли регулировать ток отключения в пределах 900 — 1 500 А.

На электровозах серий С и Сс в каждой кабине был установлен контроллер машиниста соответственно С195А и КМЭ-2А. Эти контроллеры имели по четыре рукоятки (реверсивную, главную, тормозную и селективную) с одинаковым количеством и назначением их позиций. Контроллеры указанных типов значительно отличались между собой по конструкции.

Контроллеры КМЭ-2А были выполнены с использованием чертежей контроллеров бразильских электровозов, а на электровозах серии С применялись контроллеры, изготовленные по более поздним чертежам, переданным заводу "Динамо" уже в период изготовления электрического оборудования для электровозов серии Сс.

Реверсивная съемная рукоятка, запиравшая в положении 0 (ноль) главную и тормозную рукоятки, имела 3 положения: "вперед", 0, "назад". Главная рукоятка имела положения: 0, 1 — 16 (последовательное включение тяговых электродвигателей), 17 — 27 (последовательно-параллельное) и 28 — 36 (параллельное). Ходовыми позициями были 16-я, 27-я и 36-я, остальные — реостатными. Тормозная рукоятка имела позиции: 0,1 — 15 (тормозные, обеспечивавшие разный ток возбуждения тяговых электродвигателей) и две позиции в другую от 0сторону, дававшие две ступени ослабления возбуждения. Селективная (избирательная) рукоятка имела три положения: последовательное, последовательно-параллельное и параллельное соединение тяговых электродвигателей в режиме рекуперативного торможения.

Основными отличиями контроллеров С195А от контроллеров КМЭ-2А являлись применение у первых вместо пальчиковых контактов главного и реверсивного барабанов контакторных элементов, управлявшихся кулачковыми шайбами, и расположение тормозного барабана ниже уровня рукояток; у контроллеров же КМЭ-2А тормозной барабан был как бы перевернут и располагался "на втором этаже".

Для питания цепей управления, сигнализации и освещения, имевших номинальное напряжение 50 В, при неработавших генераторах тока управления на электровозах серии С использовалась первоначально свинцовая аккумуляторная батарея DMT-7, состоявшая из 22 элементов, а на электровозах серии Сс — также свинцовая батарея ЭТП-63 (ГО-39-111) завода "Ленинская искра" (Ленинград), имевшая 22 — 24 элемента емкостью 63 А - ч при пятичасовом разряде. В качестве регуляторов напряжения генераторов использовались апп араты со столбиками угольных дисков — регуляторы С-1 50ЕА (электровозы серии С) или системы Пинч (электровозы серии Сс).

На всех электровозах серий С и Сс были установлены следующие вспомогательные машины: по два мотор-компрессора производительностью 2200 л/мин воздуха при противодавлении

 

Классификация моделей паровозов по странам