Электрификация железных дорог СССР

До Великой Октябрьской социалистической революции, несмотря на ряд предложений и проектов, разработанных передовыми русскими инженерами, почти никаких работ по переводу железных дорог нашей страны на электрическую тягу не велось.

В первые же годы Советской власти в плане ГОЭЛРО, который В. И. Ленин назвал второй программой партии, было предусмотрено перевести на электрическую тягу около 3 500 верст железных дорог.

В настоящее время наша страна по длине электрифицированных линий и по темпам перевода на электрическую тягу находится на первом месте в мире. К 50-летию Великой Октябрьской социалистической революции протяженность электрифицированных линий превысила 28 тыс. км, что составляет четверть длины электрических дорог мира.

Электрифицированы магистрали Москва — Байкал, Ленинград — Ленинакан, Донбасс — Львов, Москва — Свердловск, Москва — Киев — Львов — Чоп — Прага, не имеющие себе равных в мире по протяжению.

Электрической тягой в 1968 г. было выполнено 48% общего объема перевозок. В крупнейших центрах страны электропоездами перевозится 69% пригородных пассажиров.

C 1959 г. в соответствии с решениями ЦК КПСС и Совета Министров Союза CCP «О генеральном плане электрификации железных дорог» на электрическую тягу ежегодно переводится свыше 2 000 км наиболее грузонапряженных линий, или примерно 50% ежегодного прироста электрифицированных линий во всем мире.

Электрическая тяга позволила резко увеличить провозные и пропускные способности дорог, привела к значительной экономии эксплуатационных расходов и сокращению парка вагонов.

На магистралях общим протяжением свыше 11 тыс. км электрификация осуществлена на переменном токе.

К 1971 г. протяженность электрифицированных линий составит около 34 тыс. км, на которых будет выполняться более 50% объема общих перевозок.

Первые пригородные участки Москвы, Ленинграда, Киева и линия Минеральные Воды — Кисловодск были электрифицированы по системе постоянного тока с напряжением в контактном проводе 1 500 в.

В дальнейшем электрификация проводилась по системе постоянного тока с напряжением в контактном проводе 3 000 в, позволившей значительно уменьшить расход цветных металлов, сократить количество подстанций и снизить стоимость строительства.

Наличие электрифицированных участков с различными напряжениями в контактном проводе создавало значительные трудности, вызванные необходимостью организации сквозного движения на смежных участках, особенно для электровозной тяги. В связи с этим участки, ранее электрифицированные на напряжении 1 500 в, постепенно переводились на напряжение контактной сети 3 000 в. Для движения электропоездов на смежных участках с напряжением 1 500 и 3 000 в и для последующего перевода всех участков на напряжение 3 000 в некоторое время применялись моторвагонные секции С^P, специально оборудованные для работы на двух напряжениях.

В 1959 г. в Советском Союзе началось широкое внедрение для электрической тяги системы однофазного переменного тока промышленной частоты с напряжением в контактном проводе 25 000 в. Эта система дала большой народнохозяйственный эффект, так как по сравнению с постоянным током она позволила сократить число тяговых подстанций, уменьшить расход цветных металлов на контактную сеть и повысить тяговые свойства электрических локомотивов. Кроме того, при системе переменного тока легко осуществлялось питание линейных потребителей.

Электросекции и электропоезда

Вагоны, оборудованные электрическими тяговыми двигателями, называют моторными. Энергия для питания тяговых двигателей передается от электрических станций через линии высоковольтной передачи, тяговые подстанции и контактные провода контактной сети электрифицированных участков. Вагоны, не имеющие электрических тяговых двигателей, но снабженные необходимым электрооборудованием для совместной работы с моторными вагонами, называют прицепными.

Электропоезда С^P₃ и ЭР22 формируют из нескольких моторвагонных секций. Каждая моторвагонная секция состоит из моторных и прицепных вагонов. Крайние вагоны каждой секции оборудованы постами управления.

Электропоезда ЭР1, ЭР2, ЭР9 и ЭР9П состоят из пяти моторных и пяти прицепных вагонов и имеют всего два поста управления. Управление электропоездом осуществляется из одного головного поста управления.

Число и взаимное расположение моторных и прицепных вагонов секции (поезда) определяют собой составность секции (поезда) и обозначаются буквенной формулой. Буквой M обозначается моторный вагон, а буквой П — прицепной. Так, четырехвагонная секция (ЭР22), состоящая из двух моторных и двух прицепных вагонов обозначается M+П+П+М. Соответственно двухвагонная секция, состоящая из моторного и прицепного вагонов, обозначается M+П. Прицепные головные вагоны обозначаются Г.

Моторный и прицепной вагоны состоят из механической части, электрического и пневматического оборудования.

Механическая часть включает в себя кузов, ходовые части, зубчатые приводы и тяговые приборы.

Электрическое оборудование состоит из токоприемника, пуско-регулирующей аппаратуры, тяговых двигателей, аппаратуры защиты, вспомогательных машин и другого необходимого электрооборудования.

К пневматическому оборудованию относятся пневматические аппараты и приборы тормозной системы, звуковые сигналы, стеклоочистители, резервуары, краны, трубопроводы и т. д.

Электропоезда, как правило, используются для обслуживания пригородного движения. Короткие перегоны и большая интенсивность движения в пригородных зонах требуют, чтобы моторвагонный подвижной состав обеспечивал высокие ускорения и замедления для реализации высоких участковых скоростей на коротких перегонах; высокие конструкционные скорости для реализации высоких участковых скоростей при длинных перегонах и безостановочном движении на дальних зонах, а также возможно малый расход электроэнергии и тормозных колодок.

В скором времени будет организовано высокоскоростное движение электропоездов ЭР200 на линии Москва — Ленинград. Основные технические данные пригородных электропоездов приведены в табл. 1.

Таблица 1

* Данные приведены для одной секции.

*2 В числителе — длина переднего салона, в знаменателе — заднего.

*3 В числителе — вес передней тележки; в знаменателе — задней.

В 1959—1961 гг. промышленностью были построены четыре опытных десятивагонных электропоезда ЭР7 с игнитронами для участков переменного тока. Начало внедрения кремниевых полупроводниковых вентилей на железнодорожном транспорте СССР было положено Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС), которым совместно с Химико-металлургическим заводом (ХМЗ) в 1961 г. был создан первый моторный вагон с кремниевыми выпрямителями на базе механической части и электрооборудования игнитронной секции ЭР7.

В дальнейшем все электропоезда ЭР7 были переоборудованы по типу первой полупроводниковой секции ЦНИИ. Модернизированным поездам было присвоено обозначение ЭР7^К.

На моторных вагонах ЭР7^К проводились исследования, направленные на дальнейшее усовершенствование электроподвижного состава с полупроводниковыми выпрямителями. На них были проведены первые испытания алюминиевых охладителей, новой более простой и надежной защиты с быстродействующими выключателями вместо разъединителей, различных средств защиты от перенапряжений и др.

Промышленный выпуск электропоездов переменного тока типа ЭР9 с полупроводниковыми выпрямительными установками начался в 1962 г. Начиная с 1964 г., заводы РВЗ, РЭЗ и КВЗ выпускают электропоезда переменного тока типа ЭР9П с подвагонным расположением выпрямительных установок.

В 1964 г. на моторных вагонах ЭР7^К ЦНИИ МПС совместно с ХМЗ были начаты исследования по применению лавинных вентилей. C середины 1968 г. выпрямительные установки с лавинными вентилями начали применяться на всех вновь выпускаемых электровозах и электропоездах.

В период 1929—1941 гг. выпускались трехвагонные секции (П+М+П) С_Д и С^В, предназначавшиеся для работы на участках постоянного тока с напряжением в контактном проводе 1 500 в и оборудованных высокими платформами. В период 1946—1952 гг. выпускались трехвагонные секции (П+M+П) C^Р, предназначавшиеся для работы на двух напряжениях (1 500 и 3 000 в). Эти секции выпускались с вагонами двух типов: с выходом на высокие (без подножек) и низкие (с подножками) платформы.

C 1952 г. выпускались трехвагонные секции (П+M+П) С^Р₃, предназначавшиеся для участков с напряжением в контактном проводе 3000 в. Моторвагонные секции С_Д и С^В, переоборудованные для работы на напряжение 3 000 в постоянного тока, получили обозначение С^М₃.

C 1957 г. начался выпуск электропоездов ЭР1, сформированных из десяти вагонов (пяти моторных, трех промежуточных прицепных и двух головных вагонов обтекаемой формы) и предназначавшихся для участков, электрифицированных на постоянном токе с напряжением в контактном проводе 3 000 в.

C 1962 г. начали выпускаться электропоезда постоянного тока типа ЭР2, оборудованные специальными подножками для выхода на низкие платформы.

В 1959 г. был построен опытный десятивагонный электропоезд постоянного тока с рекуперативно-реостатным торможением ЭР6.

В 1961 г. было построено еще три опытных поезда ЭР10 с рекуперативно-реостатным торможением. Каждый из этих поездов состоял из двух секций M+П+П+М с вагонами длиной 24,5 м.

Начиная с 1967 г., заводы РВЗ, РЭЗ и КВЗ выпускают электропоезда постоянного тока ЭР22 с рекуперативно-реостатным торможением.

Широкое внедрение электрической тяги на переменном токе потребовало применения электропоездов переменного тока.