В данной небольшой заметке мы узнаем, какие сейчас на планете Земля существуют гибридные тепловозы для железных дорог.
Если вы ещё не знаете, что такое гибридные тепловозы, то настало время для просвещения. Человеческая цивилизация уже научилась производить транспортные средства, использующие силовую установку гибридного типа. Если говорить о железнодорожных тепловозах, то гибридные тепловозы – это такие тепловозы, которые умеют хранить (аккумулировать) энергию, производимую силовой установкой.
Поскольку большая часть тепловозов в данный момент используют электрический привод, то есть колёса тепловозов вращаются силой электрических двигателей, то хранение (аккумулирование) энергии силовой установки происходит также электрическим способом, то есть – в аккумуляторах электрической энергии.
Схема работы гибридного тепловоза очень сильно похожа на схему работы первого в мире коммерчески успешного гибридного легкового автомобиля Prius компании Toyota. В подобных системах двигатель внутреннего сгорания (ДВС) сжигает топливо и вращает генератор электрической энергии. Получаемая электроэнергия запасается в аккумуляторе. По мере надобности, аккумулятор предоставляет электрическую энергию для электрических двигателей, вращающих колёса транспортного средства.
Данная схема работы позволяет достичь как минимум следующих целей:
- Повышение общего коэффициента полезного действия (КПД) транспортного средства.
- Снижение количества вредных выбросов от транспортного средства (ТС) в атмосферу.
- Возможность передвижения ТС без включения ДВС на время питания от аккумулятора.
- Рекуперация (возврат и хранение) энергии во время торможения ТС.
- Возможность вывода электрической энергии во внешний мир на дополнительные нужды.
- Возможность кратковременного повышения пиковой мощности ТС.
Оказывается, что несмотря на все преимущества гибридных тепловозов, человечество до сих пор не начало активное использование этой полезной технологии. В тех местах, где старт и остановка транспортного средства происходят часто, например, в городских заторах или при маневрировании на железнодорожных путях станций, гибридные технологии являются очень выгодными. Поэтому, удивителен факт того, что до сих пор гибридные тепловозы появились только в двух государствах планеты – в США и в Японии.
Рассмотрим подробнее самые известные гибридные тепловозы США и Японии.
Railpower GG20B
Производитель: Railpower Technologies Corp.
Модель: GG20B.
Начало производства: 2004 год.
Назначение: Маневровый (Switcher).
ДВС: Caterpillar C9.
Мощность: от 300 до 2'000 л.с. (224 .. 1490 kW).
Топливо: Дизель.
Привод колёс: Электрический.
Накопитель энергии: Электрическая батарея.
Рекуперация: Есть.
Вес локомотива: 130 тонн.
Скорость максимальная: 97 км/ч (60 mph).
Колея: 1435 мм (4 ft. 8 1⁄2 in.).
Количество произведено: более 50 (на неизвестный момент времени).
Описание: https://en.wikipedia.org/wiki/Railpower_GG20B
Toshiba HD300
Производитель: Toshiba Corporation.
Модель: HD300.
Начало производства: 2010 год.
Назначение: Маневровый (Switcher).
ДВС: Toshiba.
Мощность: 670 л.с. (500 kW).
Топливо: Дизель.
Привод колёс: Электрический.
Накопитель энергии: Электрическая батарея.
Рекуперация: Есть.
Вес локомотива: 60 тонн.
Скорость максимальная: 110 км/ч (70 mph).
Колея: 1067 мм (3 ft. 6 in.).
Количество произведено: более 30 (на декабрь 2014 года).
Описание: https://en.wikipedia.org/wiki/JR_Freight_Class_HD300
https://ja.wikipedia.org/wiki/JR%E8%B2%A8%E7%89%A9HD300%E5%BD%A2%E3%83%8F%E3%82%A4%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%89%E6%A9%9F%E9%96%A2%E8%BB%8A
Следует заметить, что основными государствами, производящими сейчас тепловозы, являются следующие:
- РФ
- США
- Германия
- UK
В РФ и США тепловозы до сих пор составляют большую часть парка подвижного состава на железной дороге. И тем более удивительным становится факт, что гибридные технологии до сих пор слабо развиты в мире.
Электрическая инфраструктура железных дорог планеты, поддерживающая электропоезда и локомотивы на чисто электрической тяге, стоит огромных денег. В отличие от не электрифицированных железных дорог, электрифицированные Ж.Д. требуют следующих вложений:
- Расширение дороги из-за требования установки столбов и опор электрической инфраструктуры.
- Строительство электрических станций и иных узлов для распределения энергии.
- Контроль за перепадами напряжения (AC/DC) и перекосами фазы (AC).
- Контроль за целостностью опор и проводов сети во время природных катаклизмов.
- Расходы (огромные) по поддержанию всей инфраструктуры в рабочем состоянии.
В добавление можно ещё сказать, что в государстве РФ вообще происходит полный хаос и анархия с точки зрения электрификации железных дорог – часть путей используют старый стандарт постоянного тока DC 3 kV, а часть путей перешла на переменный ток AC 25 kV 50 Hz. Подобное сочетание разных видов электрических систем создаёт путаницу, усложняет процессы перевозки грузов, увеличивает время простоя груза и ТС, удлиняет время перевозки грузов. Глядя на всё это недоразумение кажется, что Соединённые Штаты Америки (США) поступили правильно, сделав акцент на дизельные тепловозы и слабую электрификацию грузовых путей – это позволяет экономить средства и делает перевозку грузов более надёжной. Впрочем, о надёжности и безопасности железных дорог мы напишем позже, потому что эта тема очень сложна.