Elektrizität half dabei, unglaublich leistungsstarke und schnelle Lokomotiven ohne ätzende Abgase herzustellen. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts trugen sie zur Steigerung des Fracht- und Personenverkehrs bei, den archaische Dampflokomotiven nicht bewältigen konnten. Jetzt haben elektrische Lokomotiven ihre Nische besetzt und die Verantwortlichkeiten und Eisenbahnstrecken organisch mit Diesellokomotiven geteilt. Für diejenigen, die etwas mehr über Lokomotiven als nichts wissen, haben wir diesen Beitrag vorbereitet. Darin werden wir über die ersten elektrischen Lokomotiven des 19. Jahrhunderts sprechen, den Ursprung elektrifizierter Straßen in der UdSSR und in Japan.
Erste elektrische Züge
Im 19. Jahrhundert versuchten die Erfinder, neue Anwendungsbereiche für Elektrizität zu finden. 1837 schuf der Schotte Robert Davidson ein Modell eines elektrischen Schienenfahrzeugs und stellte 1842 die erste elektrische Galvani-Lokomotive mit galvanischen Zellen vor. Galvani wurde in Schottland auf einem Abschnitt der Strecke Glasgow-Edinburgh getestet, wo er mit einer Last von 6 Tonnen mehr als zwei Kilometer mit einer Geschwindigkeit von 6 km / h unterwegs war. Aufgrund seiner geringen Leistung und hohen Kosten (die Wartung von Batterien war viermal teurer als das Verbrennen von Kohle) hat Davidson die Verbesserung seiner Erfindung eingestellt.
1851 startete Charles Page, Professor an der Smithsonian Institution, seinen elektrischen Zug mit einer Geschwindigkeit von 30 km / h auf der Straße zwischen dem amerikanischen Washington und Bladesburg.
Zeichnen - das ist alles, was zu unseren Tagen vom Elektroauto Charles Page kam. Quelle: Wikimedia
Seit mehreren Jahrzehnten schlagen Erfinder Ideen zur Verbesserung von Elektrofahrzeugen vor. Michael Faraday hat einen elektrischen Generator entwickelt, mit dem Sie ständig einen großen Strom erzeugen können (im Gegensatz zu stromsparenden und teuren galvanischen Zellen). Infolgedessen baute Werner von Siemens 1879 auf der Berliner Ausstellung eine dreihundert Meter lange Ringbahn, entlang derer ein Personenzug einer elektrischen Lokomotive und drei Wagen mit Bänken von der dritten Schiene einen konstanten Strom von 150 V erhielten. Strom wurde durch einen Dampfdynamo erzeugt, der in einem nahe gelegenen Pavillon installiert war. Der Elektrolokomotor entwickelte eine Leistung von 2,2 kW (3 PS) und erreichte eine Geschwindigkeit von 13 km / h. Während der Ausstellung beförderte die Komposition vier Monate lang 86.000 Passagiere, von denen jeder 20 Pfennig für ein Ticket für wohltätige Zwecke bezahlte. Die Berliner Ausstellung und der Siemens-Zug können als erstes Beispiel für den gewerblichen Verkehr mit der elektrischen Schiene angesehen werden.
Das Aufkommen von elektrischen Hochgeschwindigkeitszügen ebnete die Eisenbahnschienen an die Stelle, an der der Eingang zur Dampfmaschine mit Rauch und Dampf bestellt wurde - unterirdisch. Eine U-Bahnlinie mit einer Länge von 5,6 km wurde 1890 in London eröffnet, und 16 elektrische Lokomotiven mit einer Leistung von 36,7 kW wurden von Mather & Platt und Siemens Bros. geliefert. Es war die Londoner U-Bahn.
1895 erschien eine elektrifizierte Strecke von 11 km auf der amerikanischen Eisenbahnstrecke Baltimore-Ohio, von der ein Teil unterirdisch in der Stadt lag. Die Elektrifizierung der Eisenbahnen in den Vereinigten Staaten ging jedoch nur langsam voran.
Die erste russische elektrische Eisenbahn wurde 1913 zwischen St. Petersburg und Krasnaya Gorka gebaut, aber der Ausbruch des Ersten Weltkriegs stoppte das Projekt - der gebaute Abschnitt nach St. Petersburg Strelna ist jetzt für den Straßenbahnverkehr vorgesehen (Route Nr. 36). Nach der Revolution begann nach dem Elektrifizierungsplan des Landes der aktive Bau von Eisenbahnen für elektrische Lokomotiven, von denen der erste 1926 von Baku nach Sabunchi verlegt wurde. Dann tauchten auf Straßen aus Moskau elektrische Züge auf.
Eine eigene Produktion von Elektrolokomotiven in der UdSSR gab es zu diesem Zeitpunkt noch nicht. Daher wurden 1932 8 Lokomotiven für neue Straßen von General Electric gekauft und nur zwei davon mit Elektromotoren versorgt, und die restlichen sechs sollten Haushaltsmotoren verwenden.
SI ist eine der ersten importierten elektrischen Lokomotiven in der UdSSR. Quelle: Wikimedia
Zwei voll ausgestattete Modelle hießen C10, und sechs Werkstücke und später von Lokomotiven hergestellte elektrische Lokomotiven, für die das Dynamo-Werk 340-kW-Motoren baute, wurden ungewöhnlich SS-Suramsky-Sowjet genannt, benannt nach dem Suramsky-Pass, für den sie ursprünglich gekauft wurden. Die modifizierten Elektrolokomotiven der Familie C wurden erst 1979 endgültig außer Betrieb genommen.
Formal war die SS keine sowjetische Elektrolokomotive, da das importierte Modell als Grundlage diente. Daher sollte die erste inländische elektrische Lokomotive als VL19 von 1932 betrachtet werden, die wirklich in der UdSSR entworfen wurde.
VL19, die erste sowjetische Elektrolokomotive. Quelle: Wikimedia
Es gibt keinen Platz für elektrische Lokomotiven
Überraschenderweise haben leistungsstarke und effiziente Lokomotiven für elektrifizierte Eisenbahnen nicht überall Fuß gefasst. Aufgrund der Notwendigkeit eines kostspieligen Baus der Infrastruktur ist die elektrische Traktion in kleinen Ländern, Fernleitungen und an Orten mit schwierigem Gelände populär geworden. Die Geschichte der Elektrolokomotiven in den USA ist jedoch etwas dramatisch.
Die Vereinigten Staaten waren das erste Land, das mit der Elektrifizierung der Eisenbahnen begann. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Ostküste des Landes auf elektrische Traktion umgestellt. Die Elektrifizierung aller Hauptzweige mit einem Schlag war fantastisch teuer, so dass der Personenverkehr zwischen den Nachbarstaaten mit elektrischen Lokomotiven durchgeführt wurde. Mit der Popularisierung der Dieselmotoren und der Erfindung der Diesellokomotive begannen die Elektrolokomotiven allmählich die Kontrolle zu übernehmen. Diesellokomotiven fahren auf jedem Weg ohne Kabel und Umspannwerke, und bei seltenen Fahrten war Diesel billiger als Strom. Wenn die Elektrifizierung der UdSSR aufgrund des Baus eines Wasserkraftwerks in Amerika einen Stromüberschuss erzeugte, wurde Strom hauptsächlich durch Verbrennung von Kohle erzeugt.
Handsome A (GE-750) verließ American Railways in den frühen 1980er Jahren. Übrigens war die elektrische Lokomotive ursprünglich für die UdSSR konzipiert, aber wegen des Kalten Krieges hat sie uns nie erreicht. Quelle: Wikimedia / Drew Jacksich
Der Zweite Weltkrieg beeinflusste kurzzeitig die Präferenzen der Eisenbahnarbeiter - Benzin und Diesel, die als Treibstoff für militärische Ausrüstung dienten, wurden an die Bedürfnisse der Armee geschickt, so dass elektrische Lokomotiven wieder zu einem rentableren Lokomotiventyp wurden. Die Elektrifizierung der Eisenbahnen dauerte bis in die frühen 1950er Jahre und genauer gesagt bis zur wirtschaftlichen Erholung nach dem Krieg. Flugzeuge, der aktive Bau von Asphaltgleisen und die Motorisierung des Landes verlangsamten nicht nur die Elektrifizierung, sondern auch die Entwicklung des Schienenverkehrs im Prinzip. Bis zum 21. Jahrhundert blieben nur 220.000 von 409.000 Kilometern Gleisen übrig, und 80% von ihnen haben keine Passagierkommunikation. Die Realität ist hart: Flugzeuge und Lastwagen fahren schneller und billiger.
In den USA gibt es elektrifizierte Eisenbahnen nur noch auf Vorortstrecken und mehreren Abzweigungen zwischen den östlichen Bundesstaaten, und Diesellokomotiven fahren auf den verbleibenden, noch nicht abgebauten Gleisen.
Spezielle japanische Art
In Japan sind Eisenbahnen zur Hauptform des Personenverkehrs geworden und haben buchstäblich die nationale DNA in sich aufgenommen. In keinem anderen Land der Welt befördern Züge so viele Passagiere wie in Japan. Wenn in Russland die Eisenbahnen etwa 1,15 Milliarden Passagiere pro Jahr befördern (ohne die U-Bahn), dann in Japan mit einem dreimal kürzeren Netz mehr als 9 Milliarden. Und das bei 122 Millionen Einwohnern des Landes! In China (1,386 Milliarden Einwohner) und Indien (1,399 Milliarden Menschen) befördern Züge 3 Milliarden bzw. 8,26 Milliarden Passagiere pro Jahr.
Die Eisenbahnen Japans sind insofern einzigartig, als das Land vier Arten von Spurweiten gleichzeitig verwendet, von denen die beliebteste die schmale Kapspur mit einer Breite von 1067 mm (22.300 km, 13.200 km elektrifiziert) ist. Die europäische Spurweite (1435 mm) hat 3978 km Gleis, die seltene schottische Spurweite (1372 mm) - 96 km und schließlich 48 km Schmalspur (762 mm). Zum Vergleich: Die Spurweite in Russland beträgt 1520 mm.
Der Abschnitt der Straße nach Sachalin, wo das Kap in die russische fließt. Quelle: Wikimedia
Die erste Eisenbahnlinie wurde 1872 in Japan eröffnet. Von diesem Moment an wurden die Gleise von Cape Gauge im Land gebaut. Jetzt gibt es keine eindeutige Meinung, warum Japan die Schmalspur als Grundlage für seine Straßen genommen hat. Es wird angenommen, dass dies der Wille eines gewissenhaften Beamten war, der die Kap-Brunft nur wegen der Billigkeit ihres Aufbaus und der Kosteneffizienz der entsprechenden Züge bevorzugte. In der Folge wurde dieses Merkmal zu einem Problem für die Entwicklung des Hochgeschwindigkeits-Schienenverkehrs, was zur Entstehung einer alternativen europäischen Brunft führte.
Die erste erfolgreiche Erfahrung Japans mit der europäischen Spurweite fand 1934 statt, als der Asia-Express-Zug zwischen den Städten Dalian und Changchun in der Südmandschurei gestartet wurde, der zu dieser Zeit eine damals enorme Geschwindigkeit von 130 km / h entwickelte. Dank der großen Spurweite verfügte Asia Express über geräumige, komfortable, klimatisierte Wagen mit Aussichtsplattform.
Die Lokomotive desselben Asia-Express ist jetzt im Shenyang Railway Museum zu sehen. Quelle: Wikimedia / Arnie97
Kurz vor dem Krieg bereiteten sich die japanischen Behörden angesichts der wirtschaftlichen Aussichten der europäischen Spurweite auf das Projekt eines Eisenbahntunnels zur koreanischen Halbinsel vor, mussten jedoch 1943 die Idee sowie den Asia Express aufgeben.
Nach dem Krieg baute Japan sein bestehendes Schmalspurnetz weiter aus, aber die europäische Spur wurde nicht vergessen. Das Wirtschaftswachstum erforderte den Bau von Hochgeschwindigkeitsstrecken, aber die bestehenden Gleisstrecken am Kap waren nicht für Fahrten mit einer Geschwindigkeit von mehr als 110 km / h geeignet. So entstand das Shinkansen-Projekt, dessen Kern der Bau neuer Strecken für Hochgeschwindigkeits-Personenzüge war, die die größten Städte des Landes verbinden. Es basierte auf der europäischen Strecke.
Die Eröffnung von Shinkansen führte in Japan zu einem Hochgeschwindigkeits-Passagierverkehr. Abgebildet ist die Zusammensetzung der Shinkansen-Serie 0. Quelle: KYODO
1964 wurde Shinkansen offiziell gestartet, die erste Etappe zwischen Osaka und Tokio. Der elektrische Zug der Serie 0 von Shinkansen arbeitete mit Wechselstrom 25 kV, 60 Hz, hatte eine Leistung von 15877 kW und beschleunigte auf 210 km / h. Seitdem hat sich das Shinkansen-Streckennetz vom äußersten Süden des Landes bis zur Nordinsel Hokkaido erstreckt - die gleichen 3989 km, die bereits erwähnt wurden. Die modernen elektrischen Züge von Shinkansen fahren aus Sicherheitsgründen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 260 km / h.
Überraschenderweise machen die japanischen Eisenbahnen auf dem Höhepunkt der Rekordzahl des Personenverkehrs einen verschwindend geringen Anteil der Fracht aus - etwa 1% des Verkehrs im ganzen Land. Dies hatte jedoch keinen Einfluss auf die Entwicklung der Lokomotivenindustrie. Mehrere große japanische Unternehmen, darunter Toshiba, stellen sehr interessante und wirtschaftliche Elektrolokomotiven her, von denen die meisten exportiert werden. Beispielsweise fahren Industriebahnen in Südafrika mit elektrischen Lokomotiven von Toshiba und werden auch nach China, Indien, in die Türkei und nach Neuseeland geliefert.
Toshiba-Beitrag
1926 erblickte die erste elektrische Lokomotive von Shibaura das Licht. Es war ein AB10-Batteriemodell, das vom japanischen Armeearsenal in Auftrag gegeben wurde. Shibaura stand vor der Aufgabe, eine Lokomotive zu entwickeln, die keine Funken erzeugte. Ein Munitionsdepot oder eine Chemiefabrik ist nicht der beste Ort, um mit Stromabnehmern oder einem Feuerraum zu funken. Im Jahr 1931 wurde der AB10 für den weit verbreiteten Einsatz überarbeitet, wobei die Batterien durch Stromabnehmer für die Stromversorgung aus dem Kontaktnetzwerk ersetzt wurden, und der Index EB10 angegeben.
Übrigens kehrten die japanischen Eisenbahnen im 21. Jahrhundert wieder zur Idee einer Batterielokomotive zurück. Toshiba hat den ersten japanischen Hybrid aus einer Diesellokomotive und einer Elektrolokomotive mit Lithium-Ionen-Batterien vom Typ HD300 entwickelt. Der Hybrid erfüllt die Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit: Während des Betriebs arbeitet der Typ HD300 mit einem Dieselmotor, der auch Batterien auflädt. Aber in der Stadt oder beim Manövrieren schaltet der Hybrid auf autonome elektrische Energie um, die Dieselabgase vollständig ausschließt. Die Leistung des Typs HD300 ist zwar sehr bescheiden - nur 500 kW.
Typ HD300 - die erste japanische Hybrid-Elektro- / Diesellokomotive. Nicht sehr drehmomentstark, aber vielseitig und umweltfreundlich. Quelle: Toshiba
Die Baureihe EH800, die stärkste japanische Elektrolokomotive, hat 4000 kW.
Der Typ EH800 von Toshiba ist die bislang leistungsstärkste japanische Elektrolokomotive - 4.000 kW Nettoleistung. Quelle: Toshiba
Toshiba sammelt nicht nur elektrische Lokomotiven, sondern arbeitet auch ständig an Innovationen. Jetzt verwenden die Lokomotiven des Unternehmens hermetische Synchronmotoren mit Permanentmagneten, die leise sind und aufgrund des Schutzes vor Staub und Schmutz, die sich unweigerlich in drucklosen luftgekühlten Motoren absetzen, eine hohe Ressource aufweisen. Nach den Ergebnissen der russischen Forschung sind solche Motoren wirtschaftlich und effizient.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor von Toshiba macht elektrische Züge leise, langlebig und wirtschaftlich. Quelle: Toshiba
Die meisten ...
- Was ist die stärkste Lokomotive der Welt? Unter den einteiligen Modellen gilt der chinesische HXD3B als solcher mit einem Gewicht von 150 Tonnen und einer Leistung von 9600 kW. Unter den mehrteiligen Elektrolokomotiven steht die russische 4ES5K, die aus vier Abschnitten besteht, zu Recht auf einem Podest. Die Leistung von 3.120 kW übertraf formal nur 3ES10S (13.200 kW), was jedoch nicht als ein einziges Produkt betrachtet werden kann.
Die russische 4ES5K ist die leistungsstärkste Elektrolokomotive, die ein einziges Produkt ist. Quelle: Wikimedia / Xenotron
- Der bisher schnellste Zug ist das japanische Magnetkissen der L0-Serie (MagLev), das 2015 auf 603 km / h beschleunigte. Wenn wir jedoch von traditionellen Eisenbahnzügen sprechen, hält der französische Passagier TGV V150 einen Rekord von 574 km / h.
Die japanische L0-Serie ist der schnellste Zug der Welt. Quelle: Wikimedia / Maryland GovPics
- Unter den Zügen mit einer elektrischen Lokomotive stellte sich heraus, dass der längste Zug nach einer Wohltätigkeitsreise in Belgien 1733 m lang war. Der längste Zug war jedoch im Prinzip ein kanadisches Containerschiff mit Diesellokomotiven. Seine Länge betrug unglaubliche 4,2 km.
Als Teil des längsten Zuges der Welt - von der ersten Diesellokomotive bis zum letzten Wagen - erstreckt sich der Zug über 4,2 km