История развития системы вождения тяжеловесных поездов при различных вариантах соединения локомотивов и вагонов

Совершенствованием эксплуатации локомотивов занимались передовые коллективы депо и новаторы производства. Машинист депо Славянск П.Ф. Кривонос (1935 г.) первым начал водить тяжеловесные поезда, применяя высокие форсировки паровозного котла и максимально используя кинетическую энергию. В результате значительно возросла не только масса поезда, но и скорость движения. Передовые машинисты А.П. Папавин и Н.А. Лунин явились инициаторами новых прогрессивных методов ухода за локомотивами и повышения их эксплуатационной надежности, получивших признание и широкое распространение на транспорте [63].

Еще в 50-х годах в связи с электрификацией главного хода Кропачево - Похвистнево началась полная реконструкция инфраструктуры магистрали. В 1956 г. паровозы сменили электровозы серии ВЛ22 м. Благодаря увеличению веса и скорости поездов возросла провозная способность дороги. Однако из-за сложности профиля пути уже через пару лет электровозы по своей мощности и низкой конструкционной скорости перестали обеспечивать прием поездов с Южно-Уральской дороги по весу. Тогда было принято решение объединить два электровоза ВЛ22 м и водить поезда по системе многих единиц одной локомотивной бригадой. Уже в 1961 г. в локомотивных депо дороги были освоены более мощные двухсекционные электровозы ВЛ8 (Н-8) с конструкционной скоростью 100 км/ч производства Новочеркасского и Тбилисского электровозостроительных заводов. Затем им на смену пришли еще более современные ВЛ10, потом ВЛ10у - самый мощный электровоз постоянного тока. Но вес поездов, поступающих с Южно-Уральской дороги, продолжал увеличиваться, и вот уже даже новые электровозы не обеспечивали вождение поездов весом более 5 тыс. т. Такие составы приходилось водить двойной тягой и двумя локомотивными бригадами [64].

В соответствии с Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 гг. предусматривалось наращивание мощностей железных дорог.

Повышение скорости и размеров движения освоение объёмов перевозок обеспечивалось за счёт увеличения веса поездов, который в среднем по сети в 1975 г. составил 2732 т, а в 1976 г. - 2741 т [75].

Рост перевозок требовал организации регулярного движения сдвоенных, строенных и даже более тяжёлых поездов. Для этого нужно было разработать устройство, которое позволяло бы выполнять синхронное управление несколькими локомотивами из кабины ведущего локомотива независимо от самостоятельных и часто разрозненных действий нескольких локомотивных бригад.

Для освоения новой технологии использования локомотивов в 1979-1980 годы. ВНИИЖТ разработал систему телемеханического дистанционного управления локомотивами «СМЕТ». Эта система позволяет при сравнительно небольших затратах на модернизацию эксплуатируемых электровозов различных серий решить ряд важнейших задач по интенсивному использованию локомотивного парка. «СМЕТ» даёт возможность в течении короткого времени (3-5 мин.) объединять или разъединять локомотивы без подготовки и подборки по электрическим цепям, электромеханическим характеристикам и другим параметрам. Кроме того, «СМЕТ» обеспечивает автоматическое диагностирование цепей управления локомотива в пути следования и в депо. Но главное - это экономия локомотивного парка, которую даёт оперативное усиление тяги [82].

Начиная с 1983 г., внедрение системы «СМЕТ» на электровозах локомотивного депо Златоуст Южно - Уральской железной дороги позволило на участке Челябинск - Кропачево водить через Уральский хребет поезда массой до 5700 т, а с 1986 г. после реконструкции станций Челябинск, Златоуст, Кропачево и ряда других масса поезда была увеличена до 6500 т, в то время как раньше для восьмиосного электровоза ВЛ10 мощностью 5200 кВт она составляла 3300 т.

Внедрение «СМЕТ» на участке Челябинск - Кропачево за период 1982-1987 годы позволило поднять среднюю массу поезда на 340 т (13,1%). Одновременно длина поезда была увеличена на 10,9%, а размеры движения уменьшены на 23,5%. Это высвободило значительные пропускные способности и дало возможность в период 1985-1987 гг. реконструировать ряд станций, а также построить новую станцию Яхино.

Следует заметить, что, когда через год на Куйбышевской железной дороге вводилась работа электровозов по системе «СМЕТ» согласно телеграмме первого заместителя министра путей сообщения Федора Шулешко, для подсчета производительности электровозов, которые ведут тяжеловесные поезда, в расчет брали не два локомотива, а один (одна локомотивная бригада и один маршрут машиниста).

В том же 1984 г. во всех депо дороги были оснащены цеха по ремонту телемеханической аппаратуры, подготовлены кадры для монтажа электронных систем электровозов. А через год более 500 единиц электротяги были оборудованы системой «СМЕТ», что позволило без проблем забирать с Южно - Уральской дороги поезда весом до 9 тыс. т.

Вначале большегрузные поезда специально формировались и пропускались по всему участку на правах длинносоставных поездов с выделением для них специального расписания. На Октябрьской догоре для преимущественного пропуска нечётного вагонопотока на Ленинград - Финляндском отделении с 1968 г. было организовано обращение составов с двумя локомотивами в голове поезда.

Один из первых опытов по вождению большегрузных поездов с постановкой локомотивов в голове и середине состава в условиях высокой пропускной способности, когда возникла необходимость выполнения работ по капитальному ремонту пути с перерывом движения, был осуществлён в 1969 г. на участке Ртищево - Поворино Приволжской дороги. Большегрузные поезда были составлены путём соединения на станциях и перегонах нескольких составов.

Большегрузные поезда пропускались на некоторых участках Северо - Кавказкой, Южной, Северной, Южно - Уральской и других железных дорог.

Зарубежный опыт

Железная дорога Kansas Сity Southern (KCS), США, в 1999 г. получила 50 новых тепловозов серии АС4400CW c электрической передачей переменного тока постройки компании General Electric Transportation Systems (GE Transportation). Все тепловозы оснащены аппаратурой системы дистанционного (по радио) управления LLC Locotrol EB компании GE Harris Railway Electronics, что позволило KCS войти в число передовых с точки зрения применения распределенной тяги в грузовых поездах.

Объем перевозок по основной магистральной линии KCS длиной 4390 км, получившей название NAFTA Railway, за последние 10 лет вырос в 3 раза. Это побудило железную дорогу к поиску способов уменьшения числа локомотивов, используемых при вождении тяжеловесных грузовых поездов южного направления. Выход был найден в применении концепции распределенной тяги с постановкой локомотивов в нескольких местах по длине состава и дистанционным управлением ими из кабины головного. Это позволяет водить тем же числом локомотивов более длинные и тяжелые поезда (стало возможным включать в состав поездов пять дополнительных вагонов и повысить на 10 - 15 км/ч скорость движения), а за счет сокращения числа поездов, необходимых для освоения того же объема перевозок, - получить резерв пропускной способности линии, в том числе в результате отказа от применения локомотивов-толкачей, которые при обратном следовании после выполнения основной задачи занимают путь [85].

Преимущества дистанционного управления железные дороги оценили сначала как возможность вождения поездов по системе многих единиц. В 1965 г. компания Harris (после присоединения к General Electric называется GE Harris Railway Electronics) разработала метод управления на расстоянии вспомогательными локомотивами с головного. Благодаря передаче по радио управляющих сигналов и применению электронных переключателей машинист головного тепловоза получил возможность управлять тепловозами, как непосредственно сцепленными с головным, так и находящимися в других местах состава, причем в присутствии локомотивных бригад на вспомогательных тепловозах необходимости не было. Система, получившая название Locotrol, предназначалась для повышения эффективности использования локомотивных бригад и условий вождения поездов. Однако применение системы требовало наличия в составе поезда специального крытого вагона для размещения необходимого электронного оборудования, что не обеспечивало желаемой гибкости при использовании на железных дорогах, поскольку этот вагон следовало то включать в состав поезда, то удалять из него.

В 1995 г. GE Harris, стремясь получить более приемлемое для практического применения решение проблемы распределенной тяги, разработала вариант LSI системы Locotrol. Первыми внедрили эту систему железные дороги BNSF, UP и Conrail [126-130].

Компании WABCO и New York Air Brake также разработали системы дистанционного управления, выполнявшие те же функции, но требовавшие проводной связи между локомотивами по длине поезда.

В системах дистанционного управления трех указанных компаний-разработчиков предусмотрена возможность интеграции с электронными системами управления пневматическими тормозами (ЕСР).

Одной из первых железных дорог Северной Америки в практическом применении распределенной тяги была Canadian Pacific (CPR). В 1969 г. здесь ввели в обращение маршрутные поезда для перевозки угля и зерна, в составе которых находились пять тепловозов и 105 вагонов. С начала 1990-х годов железная дорога совместно с GE Harris работала над созданием систем Locotrol III и Locotrol IV. Недавно CPR приобрела 265 новых тепловозов GE Transportation серии АС44400, оснащенных аппаратурой систем Locotrol IV и электронного управления тормозами, тем же оборудованием оснащены еще 80 тепловозов, уже находившихся в эксплуатации. В конце 1999 г. дорога располагала более чем 300 тепловозами с оборудованием систем Locotrol, включая локомотивы отделения Electro Motive Division корпорации General Motors (EMD GM) серии SD990MAC. Используя это оборудование, CPR имеет в обращении маршрутные поезда с распределенной тягой для перевозки угля, зерна, серы и поташа, а также исследует возможности применения распределенной тяги в поездах смешанных сообщений, курсирующих между Монреалем и Ванкувером.

В 1993 г. руководство железной дороги Union Pacific (UP), ознакомившись с опытом CPR по применению распределенной тяги в районе Омахи, штат Небраска, заказало 106 тепловозов серий С40 и С41, оснащенных аппаратурой системы Locotrol. Локомотивы были получены в 1995 г. и первоначально использовались для работы в горах Блу-Маунтинс на линии Нампа / Бойсе (штат Айдахо) - Хинкл (штат Орегон). Затем распределенную тягу стали применять в районе месторождений угля в долине реки Паудер, а также на линиях Бейкерсфилд - Уэст-Колтон на юге Калифорнии и Солт-Лейк-Сити (штат Юта) - Лос-Анджелес (штат Калифорния) [131-138].

В настоящее время UP применяет распределенную тягу в семи основных грузовых коридорах, проходящих по сильно пересеченной местности. Всего железная дорога в конце 1999 г. имела 886 приспособленных для этого локомотивов, в том числе 719 тепловозов серии С44АС; была также партия тепловозов серий SD90FC и SD9043FC. Аппаратурой системы дистанционного управления Locotrol ЕВ оснащено 36 ед., системы Locotrol LSI - 400 ед., системы Locotrol III - 450 ед.