L'électricité a aidé à créer des locomotives incroyablement puissantes et rapides sans échappement caustique. Dans la première moitié du XXe siècle, ce sont eux qui ont contribué à augmenter le transport de marchandises et de passagers, auquel les locomotives à vapeur archaïques ne pouvaient pas faire face. Maintenant, les locomotives électriques ont occupé leur créneau, divisant organiquement les tâches et les lignes ferroviaires par des locomotives diesel. Pour ceux qui en savent un peu plus sur les locomotives que rien, nous avons préparé ce billet. Nous y parlerons des toutes premières locomotives électriques du XIXe siècle, à l'origine des routes électrifiées en URSS et au Japon.
Premiers trains électriques
Au XIXe siècle, les inventeurs ont tenté de trouver de nouveaux domaines d'application de l'électricité. En 1837, l'écossais Robert Davidson a créé un modèle de véhicule ferroviaire électrique et, en 1842, a présenté la première locomotive électrique Galvani à cellules galvaniques. Galvani a été testé en Écosse sur une section de la route Glasgow-Édimbourg, où il a parcouru plus de deux kilomètres avec une charge de 6 tonnes à une vitesse de 6 km / h. En raison de sa faible puissance et de son coût élevé (il était quatre fois plus cher d'entretenir des batteries que de brûler du charbon), Davidson a cessé d'améliorer son invention.
En 1851, Charles Page, professeur à la Smithsonian Institution, lance son train électrique à une vitesse de 30 km / h sur la route entre Washington américain et Bladesburg.
Dessin - c'est tout ce qui nous est arrivé de nos jours avec la voiture électrique Charles Page. Source: Wikimedia
Depuis plusieurs décennies, les inventeurs proposent des idées pour améliorer les véhicules électriques. Michael Faraday a développé un générateur électrique qui vous permet de générer en permanence un courant important (contrairement aux cellules galvaniques de faible puissance et coûteuses). En conséquence, en 1879, à l'exposition de Berlin, Werner von Siemens a construit une rocade de trois cents mètres, le long de laquelle un train de voyageurs d'une locomotive électrique et trois chariots avec des bancs ont reçu un courant constant de 150 V du troisième rail. L'électricité a été générée par une dynamo à vapeur installée dans un pavillon voisin. Le moteur de la locomotive électrique a développé 2,2 kW (3 ch) de puissance et atteint une vitesse de 13 km / h. Pendant l'exposition, pendant quatre mois, la composition a transporté 86 000 passagers, chacun ayant payé 20 pfennigs pour un billet pour aller à la charité. L'exposition de Berlin et le train Siemens peuvent être considérés comme le premier exemple de transport commercial par train électrique.
L'arrivée des trains électriques à grande vitesse a pavé les voies ferrées à l'endroit où l'entrée de la machine à vapeur avec leur fumée et leur vapeur a été commandée - souterraine. Une ligne de métro souterraine d'une longueur de 5,6 km a été ouverte à Londres en 1890, et 16 locomotives électriques d'une capacité de 36,7 kW ont été livrées par Mather & Platt et Siemens Bros. C'était le métro de Londres.
En 1895, un tronçon électrifié de 11 km est apparu sur la route ferroviaire américaine de Baltimore-Ohio, dont une partie était souterraine dans la ville. Cependant, l'électrification des chemins de fer aux États-Unis a progressé lentement.
Le premier chemin de fer électrique russe a commencé à être construit entre Saint-Pétersbourg et Krasnaya Gorka en 1913, mais le déclenchement de la Première Guerre mondiale a stoppé le projet - le tronçon construit vers Saint-Pétersbourg Strelna est désormais réservé au trafic de tramway (route n ° 36). Après la révolution, selon le plan d'électrification du pays, la construction active de voies ferrées pour les locomotives électriques a commencé, dont la première a été posée en 1926 de Bakou à Sabunchi. Puis des trains électriques ont commencé à apparaître sur les routes en provenance de Moscou.
À l'époque, la production propre de locomotives électriques en URSS n'existait pas. Par conséquent, en 1932, 8 locomotives pour les nouvelles routes ont été achetées à General Electric, et seulement deux d'entre elles ont été alimentées par des moteurs électriques et les six autres étaient censées utiliser des moteurs domestiques.
SI est l'une des premières locomotives électriques importées en URSS. Source: Wikimedia
Deux modèles entièrement équipés ont été appelés C10, et six pièces et plus tard des locomotives électriques fabriquées par locomotives, pour lesquelles l'usine Dynamo a construit des moteurs de 340 kW, ont été inhabituellement appelées SS - Suramsky Soviet, du nom du col Suramsky, pour lequel elles ont été initialement achetées. Les locomotives électriques modifiées de la famille C n'ont finalement été mises hors service qu'en 1979.
Formellement, la SS n'était pas une locomotive électrique soviétique, car le modèle importé a été pris comme base. La première locomotive électrique domestique devrait donc être considérée comme la VL19 de 1932, qui a vraiment été conçue en URSS.
VL19, la première locomotive électrique de fabrication soviétique. Source: Wikimedia
Il n'y a pas de place pour les locomotives électriques
Étonnamment, des locomotives puissantes et efficaces pour les chemins de fer électrifiés n'ont pas pris racine partout. En raison de la nécessité d'une construction coûteuse des infrastructures, la traction électrique est devenue populaire dans les petits pays, les lignes principales et dans les endroits avec un terrain difficile. Mais l'histoire des locomotives électriques aux États-Unis est quelque peu dramatique.
Les États-Unis ont été le premier pays à commencer l'électrification des chemins de fer. Au tout début du 20e siècle, la côte orientale du pays est passée à la traction électrique - l'électrification de toutes les branches principales avec un coup de fouet était extrêmement coûteuse, de sorte que le transport de passagers entre les États voisins a été confié à des locomotives électriques. Mais avec la popularisation des moteurs diesel et l'invention de la locomotive diesel, les locomotives électriques ont progressivement pris le relais. Les locomotives diesel fonctionnent sur n'importe quel chemin sans fils et sous-stations de traction, et avec des déplacements peu fréquents, le diesel est sorti moins cher que l'électricité. Si l'électrification de l'URSS a généré un excès d'électricité en raison de la construction d'une centrale hydroélectrique, en Amérique, l'électricité a été produite principalement par la combustion de charbon.
Le beau A (GE-750) a quitté American Railways au début des années 1980. Soit dit en passant, la locomotive électrique a été initialement conçue pour l'URSS, mais à cause de la guerre froide, elle ne nous est jamais parvenue. Source: Wikimedia / Drew Jacksich
La Seconde Guerre mondiale a brièvement influencé les préférences des cheminots - l'essence et le diesel, qui sont devenus le carburant des équipements militaires, ont été envoyés aux besoins de l'armée, de sorte que les locomotives électriques sont redevenues un type de locomotive plus rentable. L'électrification des chemins de fer s'est poursuivie jusqu'au début des années 1950, et plus précisément jusqu'à la reprise économique d'après-guerre. Les avions, la construction active de voies asphaltées et la motorisation du pays ont ralenti non seulement l'électrification, mais aussi le développement du transport ferroviaire en principe. Au 21e siècle, il n'en restait que 220 000 sur 409 000 kilomètres de voies, et 80% d'entre elles manquaient de communication avec les passagers. La réalité est dure: les avions et les camions vont plus vite et moins cher.
Aux États-Unis, les chemins de fer électrifiés ne se trouvent que sur les lignes de banlieue et plusieurs branches entre les États de l'Est, et des locomotives diesel se déplacent le long des voies restantes, non encore démontées.
Façon spéciale japonaise
Au Japon, les chemins de fer sont devenus la principale forme de transport de passagers, s'imprégnant littéralement de l'ADN national. Dans aucun autre pays au monde, les trains ne transportent autant de passagers qu'au Japon. Si en Russie les chemins de fer transportent environ 1,15 milliard de passagers par an (hors métro), alors au Japon, avec un réseau trois fois plus court, plus de 9 milliards. Et c'est avec la population du pays de 122 millions! Et dans l'immense Chine (1,386 milliard d'habitants) et en Inde (1,399 milliard d'habitants), les trains transportent respectivement 3 milliards et 8,26 milliards de passagers par an.
Les chemins de fer du Japon sont uniques en ce que le pays utilise quatre types d'écartement à la fois, le plus populaire étant l'écartement étroit du Cap de 1067 mm de large (22300 km, 13200 km électrifiés). Le gabarit européen (1435 mm) compte 3978 km de voie, le rare gabarit écossais (1372 mm) - 96 km et enfin 48 km de gabarit étroit (762 mm). A titre de comparaison, l'écartement des voies en Russie est de 1520 mm.
Le tronçon de la route de Sakhaline, où le cap se jette dans le russe. Source: Wikimedia
La première ligne de chemin de fer a ouvert ses portes au Japon en 1872, à partir de ce moment, les voies de Cape Gauge ont été construites dans le pays. Maintenant, il n'y a aucune opinion sans équivoque sur la raison pour laquelle le Japon a pris la voie étroite comme base de ses routes. On pense que c'était la volonté d'un fonctionnaire scrupuleux qui a préféré l'ornière du Cap uniquement en raison du faible coût de sa construction et de la rentabilité des trains correspondants. Par la suite, cette caractéristique s'est transformée en un problème pour le développement du transport ferroviaire à grande vitesse, qui a donné naissance à l'émergence d'une ornière européenne alternative.
La première expérience réussie du Japon avec l'écartement européen a eu lieu en 1934, lorsque le train Asia-Express a été lancé entre les villes de Dalian et Changchun dans le sud de la Mandchourie, qui développait à cette époque une vitesse de 130 km / h, ce qui était énorme à l'époque. Grâce au gabarit large, Asia Express disposait de wagons climatisés spacieux et confortables avec une plate-forme d'observation.
La locomotive du même Asia-Express est désormais visible au Shenyang Railway Museum. Source: Wikimedia / Arnie97
Peu avant la guerre, les autorités japonaises, voyant les perspectives économiques de l'écartement européen, se préparaient au projet de tunnel ferroviaire vers la péninsule coréenne, mais en 1943, elles ont dû abandonner l'idée, ainsi que l'Asia Express.
Après la guerre, le Japon a continué d'étendre son réseau existant à voie étroite, mais la jauge européenne n'a pas été oubliée. La croissance économique a nécessité la construction de lignes à grande vitesse, mais les lignes de voie existantes du Cap n'étaient pas adaptées pour rouler à des vitesses supérieures à 110 km / h. C'est ainsi qu'est né le projet Shinkansen, dont l'essentiel était la construction de nouvelles lignes de trains de voyageurs à grande vitesse reliant les plus grandes villes du pays. Il était basé sur la piste européenne.
L'ouverture de Shinkansen a donné lieu à un trafic de passagers à grande vitesse au Japon. Sur la photo, la composition de Shinkansen série 0. Source: KYODO
En 1964, Shinkansen a été officiellement lancé, la première étape reliant Osaka et Tokyo. Le train électrique Shinkansen série 0 fonctionnait au courant alternatif 25 kV, 60 Hz, avait une puissance de 15877 kW et accélérait à 210 km / h. Depuis lors, le réseau de routes Shinkansen s'étend de l'extrême sud du pays à l'île septentrionale de Hokkaido - les mêmes 3989 km mentionnés précédemment. Les trains électriques modernes Shinkansen circulent à des vitesses allant jusqu'à 260 km / h pour des raisons de sécurité.
Étonnamment, au sommet du nombre record de trafic de passagers, les chemins de fer japonais représentent une part du fret extrêmement faible - environ 1% du trafic dans tout le pays. Mais cela n'a pas affecté le développement de l'industrie des locomotives. Plusieurs grandes sociétés japonaises, dont Toshiba, produisent des locomotives électriques très intéressantes et économiques, dont la plupart sont exportées. Par exemple, les chemins de fer industriels en Afrique du Sud fonctionnent sur des locomotives électriques Toshiba, et ils sont également livrés en Chine, en Inde, en Turquie et en Nouvelle-Zélande.
Toshiba Contribution
En 1926, la première locomotive électrique Shibaura voit le jour. C'était un modèle de batterie AB10, commandé par l'Arsenal de l'armée japonaise. Shibaura a été confrontée à la tâche de développer une locomotive qui ne produisait pas d'étincelles. Un dépôt de munitions ou une usine de produits chimiques n'est pas le meilleur endroit pour allumer des pantographes ou un foyer. En 1931, l'AB10 a été refait pour une utilisation généralisée, en remplaçant les batteries par des pantographes pour l'alimentation du réseau de contact, et a donné l'indice EB10.
Au fait, les chemins de fer japonais sont revenus à l'idée d'une locomotive à batterie au 21e siècle. Toshiba a créé le premier hybride japonais d'une locomotive diesel et d'une locomotive électrique propulsée par des batteries lithium-ion de type HD300. L'hybride répond aux exigences d'économie et de respect de l'environnement: en fonctionnement, le Type HD300 fonctionne avec un moteur diesel qui recharge également les batteries. Mais en ville ou en manœuvre, l'hybride passe à une alimentation électrique autonome, ce qui exclut complètement les gaz d'échappement diesel. Certes, la puissance du Type HD300 est très modeste - seulement 500 kW.
Type HD300 - la première locomotive hybride électrique / diesel japonaise. Pas très couple, mais polyvalent et respectueux de l'environnement. Source: Toshiba
Mais la Classe EH800, la locomotive électrique japonaise la plus puissante, a 4000 kW.
Le Type EH800 de Toshiba est la locomotive électrique japonaise la plus puissante à ce jour - 4 000 kW de puissance nette. Source: Toshiba
Toshiba collecte non seulement des locomotives électriques, mais travaille également en permanence sur les innovations. Désormais, les locomotives de la société utilisent des moteurs hermétiques synchrones à aimants permanents, silencieux et dotés de ressources élevées en raison de la protection contre la poussière et la saleté, qui se déposent inévitablement à l'intérieur des moteurs refroidis par air sans pression. Selon les résultats de recherches russes, ces moteurs sont économiques et efficaces.
Le moteur synchrone à aimant permanent de Toshiba rend les trains électriques silencieux, durables et économiques. Source: Toshiba
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