A eletricidade ajudou a criar locomotivas incrivelmente poderosas e rápidas, sem exaustão cáustica. Na primeira metade do século XX, foram eles que ajudaram a aumentar o transporte de carga e passageiros, com os quais as locomotivas a vapor arcaicas não conseguiram lidar. Agora, as locomotivas elétricas ocupam seu nicho, dividindo organicamente tarefas e linhas ferroviárias com locomotivas a diesel. Para quem sabe um pouco mais sobre locomotivas do que nada, preparamos este post. Nele falaremos das primeiras locomotivas elétricas do século XIX, a origem das estradas eletrificadas na URSS e no Japão.
Primeiros trens elétricos
No século XIX, os inventores tentaram encontrar novas áreas de aplicação de eletricidade. Em 1837, o escocês Robert Davidson criou um modelo de veículo ferroviário elétrico e, em 1842, introduziu a primeira locomotiva elétrica Galvani com células galvânicas. Galvani foi testado na Escócia em um trecho da rota Glasgow-Edimburgo, onde viajou com uma carga de 6 toneladas por mais de dois quilômetros a uma velocidade de 6 km / h. Devido à sua baixa potência e alto custo (era quatro vezes mais caro manter baterias do que queimar carvão), Davidson parou de melhorar sua invenção.
Em 1851, Charles Page, professor da Smithsonian Institution, lançou seu trem elétrico a uma velocidade de 30 km / h na estrada entre o americano Washington e Bladesburg.
Desenho - foi tudo o que aconteceu nos dias de hoje com o carro elétrico Charles Page. Fonte: Wikimedia
Por várias décadas, os inventores propuseram idéias para melhorar os veículos elétricos. Michael Faraday desenvolveu um gerador elétrico que permite gerar constantemente uma grande corrente (diferente das células galvânicas de baixa potência e caras). Como resultado, em 1879, na exposição de Berlim, Werner von Siemens construiu uma ferrovia circular de trezentos metros, ao longo da qual um trem de passageiros de uma locomotiva elétrica e três troles com bancos recebiam uma corrente constante de 150 V do terceiro trilho. A eletricidade foi gerada por um dínamo de vapor instalado em um pavilhão próximo. O motor da locomotiva elétrica desenvolveu 2,2 kW (3 hp) de potência e atingiu uma velocidade de 13 km / h. Durante a exposição, durante quatro meses, a composição transportou 86 mil passageiros, cada um pagando 20 pfennigs por uma passagem para caridade. A exposição de Berlim e o trem da Siemens podem ser considerados o primeiro exemplo de transporte comercial por trem elétrico.
O advento dos trens elétricos de alta velocidade pavimentou os trilhos do trem até o local onde foi ordenada a entrada do motor a vapor com fumaça e vapor - no subsolo. Uma linha ferroviária subterrânea de 5,6 km foi aberta em Londres em 1890 e 16 locomotivas elétricas com capacidade de 36,7 kW foram entregues pela Mather & Platt e Siemens Bros. Era o metrô de Londres.
Em 1895, um trecho eletrificado de 11 km apareceu na rota ferroviária americana de Baltimore-Ohio, parte da qual ficava subterrânea na cidade. No entanto, ainda mais a eletrificação das ferrovias nos Estados Unidos se moveu lentamente.
A primeira ferrovia elétrica russa começou a ser construída entre São Petersburgo e Krasnaya Gorka em 1913, mas o início da Primeira Guerra Mundial interrompeu o projeto - a seção construída para São Petersburgo Strelna agora é destinada ao tráfego de bonde (rota 36). Após a revolução, de acordo com o plano de eletrificação do país, iniciou-se a construção ativa de ferrovias para locomotivas elétricas, a primeira delas em 1926, de Baku a Sabunchi. Então, trens elétricos começaram a aparecer nas estradas vindas de Moscou.
A produção própria de locomotivas elétricas na URSS ainda não existia, portanto, em 1932, 8 locomotivas para novas estradas foram compradas da General Electric, e apenas duas delas foram fornecidas com motores elétricos, e as seis restantes deveriam usar motores domésticos.
O SI é uma das primeiras locomotivas elétricas importadas na URSS. Fonte: Wikimedia
Dois modelos totalmente equipados foram chamados C10 e seis peças de trabalho e, posteriormente, locomotivas elétricas fabricadas em locomotivas, para as quais a fábrica da Dynamo construiu motores de 340 kW, foram chamadas de SS - Suramsky Soviético, em homenagem ao passe Suramsky, para o qual foram originalmente compradas. As locomotivas elétricas modificadas da família C foram finalmente desativadas apenas em 1979.
Formalmente, a SS não era uma locomotiva elétrica soviética, porque o modelo importado foi tomado como base. Portanto, a primeira locomotiva elétrica doméstica deve ser considerada VL19 de 1932, que foi realmente projetada na URSS.
VL19, a primeira locomotiva elétrica de fabricação soviética. Fonte: Wikimedia
Não há lugar para locomotivas elétricas
Surpreendentemente, locomotivas poderosas e eficientes para ferrovias eletrificadas não se enraizaram em todos os lugares. Devido à necessidade de construção dispendiosa de infraestrutura, a tração elétrica tornou-se popular em pequenos países, linhas de troncos e em locais com terreno difícil. Mas a história das locomotivas elétricas nos Estados Unidos é um tanto dramática.
Os Estados Unidos foram o primeiro país a começar a eletrificar as ferrovias. No início do século 20, a costa leste do país mudou para a tração elétrica - eletrificar todos os principais galhos com uma investida era incrivelmente caro, de modo que o transporte de passageiros entre estados vizinhos era dado a locomotivas elétricas. Mas com a popularização dos motores a diesel e a invenção da locomotiva a diesel, as locomotivas elétricas começaram a assumir gradualmente o controle. As locomotivas a diesel operam em qualquer caminho sem fios e subestações de tração e, com viagens pouco frequentes, o diesel sai mais barato que a eletricidade. Se a eletrificação da URSS gerou excesso de eletricidade devido à construção de uma usina hidrelétrica, na América, a eletricidade era produzida principalmente pela queima de carvão.
Handsome A (GE-750) deixou a American Railways no início dos anos 80. A propósito, a locomotiva elétrica foi originalmente projetada para a URSS, mas por causa da Guerra Fria, nunca chegou a nós. Fonte: Wikimedia / Drew Jacksich
A Segunda Guerra Mundial influenciou brevemente as preferências dos trabalhadores ferroviários - gasolina e diesel, que se tornaram combustível para equipamentos militares, foram enviados às necessidades do exército, de modo que as locomotivas elétricas novamente se tornaram um tipo de locomotiva mais lucrativa. A eletrificação das ferrovias continuou até o início dos anos 50 e, mais precisamente, até a recuperação econômica do pós-guerra. Aviões, construção ativa de faixas de asfalto e motorização do país desaceleraram não apenas a eletrificação, mas também o desenvolvimento do transporte ferroviário em princípio. No século XXI, apenas 220.000 permaneciam em 409 mil quilômetros de trilhos e 80% deles não têm comunicação com os passageiros. A realidade é dura: aviões e caminhões vão mais rápido e mais barato.
Agora, nos Estados Unidos, as ferrovias eletrificadas são encontradas apenas nas linhas suburbanas e em várias filiais entre os estados do leste, e as locomotivas a diesel se movem ao longo dos trilhos restantes, ainda não desmontados.
Maneira japonesa especial
No Japão, as ferrovias se tornaram a principal forma de transporte de passageiros, literalmente imersas no DNA nacional. Em nenhum outro país do mundo, os trens transportam tantos passageiros quanto no Japão. Se na Rússia, as ferrovias transportam cerca de 1,15 bilhão de passageiros por ano (excluindo o metrô), então no Japão, com uma rede três vezes menor, mais de 9 bilhões, e isso é com 122 milhões de habitantes! E na enorme China (1,386 bilhão de habitantes) e Índia (1,399 bilhão de pessoas), os trens transportam 3 bilhões e 8,26 bilhões de passageiros por ano, respectivamente.
As ferrovias do Japão são únicas, pois o país usa quatro tipos de bitola de uma só vez, o mais popular é o bitola estreita do Cabo, com 1067 mm de largura (22.300 km, 13.200 km eletrificados). A bitola européia (1435 mm) possui 3978 km de trilhos, a bitola escocesa rara (1372 mm) - 96 km e, finalmente, 48 km de bitola estreita (762 mm). Para comparação, a bitola na Rússia é de 1520 mm.
O trecho da estrada para Sakhalin, onde o Cabo flui para o russo. Fonte: Wikimedia
A primeira linha ferroviária foi inaugurada no Japão em 1872, a partir deste momento as linhas do Cape Gauge foram construídas no país. Agora, não há opinião inequívoca sobre o motivo pelo qual o Japão tomou a bitola estreita como base de suas estradas. Acredita-se que essa fosse a vontade de um funcionário escrupuloso que preferisse a rotina do Cabo apenas por causa do preço baixo de sua construção e da eficiência dos trens correspondentes. Posteriormente, esse recurso se tornou um problema para o desenvolvimento do transporte ferroviário de alta velocidade, o que deu origem ao surgimento de uma rotina européia alternativa.
A primeira experiência bem-sucedida do Japão com o medidor europeu ocorreu em 1934, quando o trem Asia-Express foi lançado entre as cidades de Dalian e Changchun, no sul da Manchúria, que desenvolveu na época uma velocidade de 130 km / h, que era enorme na época. Graças à ampla bitola, a Asia Express possuía vagões espaçosos e confortáveis com ar-condicionado e uma plataforma de observação.
A locomotiva do mesmo Asia-Express agora pode ser vista no Museu Ferroviário de Shenyang. Fonte: Wikimedia / Arnie97
Pouco antes da guerra, as autoridades japonesas, vendo as perspectivas econômicas da bitola européia, estavam se preparando para o projeto de um túnel ferroviário na Península Coreana, mas em 1943 tiveram que abandonar a idéia, assim como o Asia Express.
Após a guerra, o Japão continuou a expandir sua rede de bitola estreita existente, mas a bitola européia não foi esquecida. O crescimento econômico exigiu a construção de linhas de alta velocidade, mas as linhas de trilhos existentes no Cabo não foram adaptadas para viajar a velocidades superiores a 110 km / h. Assim nasceu o projeto Shinkansen, cuja essência foi a construção de novas linhas para trens de passageiros de alta velocidade, conectando as maiores cidades do país. Foi baseado na faixa européia.
A abertura de Shinkansen deu origem ao tráfego de passageiros em alta velocidade no Japão. Na foto é a composição da série 0. Shinkansen. Fonte: KYODO
Em 1964, Shinkansen foi lançado oficialmente, a primeira etapa que liga Osaka e Tóquio. O trem elétrico Shinkansen Série 0 trabalhava em corrente alternada de 25 kV, 60 Hz, tinha uma potência de 15877 kW e acelerava para 210 km / h. Desde então, a rede de rotas Shinkansen se estendeu do sul do país até a ilha norte de Hokkaido - os mesmos 3989 km mencionados anteriormente. Os trens elétricos modernos de Shinkansen viajam a velocidades de até 260 km / h por razões de segurança.
Surpreendentemente, até o pico do número recorde de tráfego de passageiros, as ferrovias japonesas representam uma parcela extremamente pequena de carga - cerca de 1% do tráfego em todo o país. O que, no entanto, não afetou o desenvolvimento da indústria de locomotivas. Várias grandes empresas japonesas, incluindo a Toshiba, produzem locomotivas elétricas muito interessantes e econômicas, a maioria exportada. Por exemplo, as ferrovias industriais na África do Sul operam nas locomotivas elétricas da Toshiba e também são entregues na China, Índia, Turquia e Nova Zelândia.
Contribuição Toshiba
Em 1926, a primeira locomotiva elétrica Shibaura viu a luz. Era um modelo de bateria AB10, encomendado pelo Arsenal do Exército Japonês. Shibaura enfrentou a tarefa de desenvolver uma locomotiva que não produzisse faíscas. Um depósito de munição ou uma fábrica de produtos químicos não é o melhor lugar para acender com pantógrafos ou uma fornalha. Em 1931, o AB10 foi refeito para uso amplo, substituindo as baterias por pantógrafos por energia da rede de contatos e fornecendo o índice EB10.
A propósito, as ferrovias japonesas voltaram novamente à idéia de uma locomotiva a bateria no século XXI. A Toshiba criou o primeiro híbrido japonês de uma locomotiva a diesel e uma locomotiva elétrica alimentada por baterias de íon de lítio Tipo HD300. O híbrido atende aos requisitos de economia e respeito ao meio ambiente: durante a operação, o Tipo HD300 opera com um motor diesel que também recarrega as baterias. Mas na cidade ou durante as manobras, o híbrido muda para energia elétrica autônoma, que exclui completamente o escapamento do diesel. É verdade que a potência do modelo HD300 é muito modesta - apenas 500 kW.
Tipo HD300 - a primeira locomotiva híbrida elétrica / diesel japonesa. Não é um torque muito alto, mas versátil e ecológico. Fonte: Toshiba
Mas a Classe EH800, a locomotiva elétrica japonesa mais poderosa, tem 4000 kW.
O Tipo EH800 da Toshiba é a locomotiva elétrica japonesa mais poderosa até hoje - 4.000 kW de potência líquida. Fonte: Toshiba
A Toshiba não apenas coleta locomotivas elétricas, mas também trabalha constantemente em inovações. Agora, as locomotivas da empresa usam motores síncronos herméticos com ímãs permanentes, silenciosos e com alto recurso devido à proteção contra poeira e sujeira, que inevitavelmente se instalam em motores refrigerados a ar não pressurizados. De acordo com os resultados da pesquisa russa, esses motores são econômicos e eficientes.
O motor síncrono de ímã permanente da Toshiba torna os trens elétricos silenciosos, duráveis e econômicos. Fonte: Toshiba
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- Qual é a locomotiva mais poderosa do mundo? Entre os modelos de seção única, o HXD3B chinês é considerado como tal, pesando 150 toneladas e emitindo 9600 kW. Mas entre as locomotivas elétricas de várias seções, o russo 4ES5K, composto de quatro seções, ocupa merecidamente um pedestal. Seus 3.120 kW de potência ultrapassaram formalmente apenas 3ES10S (13.200 kW), que, no entanto, não podem ser considerados um único produto.
A russa 4ES5K é a locomotiva elétrica mais poderosa, que é um único produto. Fonte: Wikimedia / Xenotron
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A série L0 japonesa é o trem mais rápido do mundo. Fonte: Wikimedia / Maryland GovPics
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Parte do trem mais longo do mundo - da primeira locomotiva a diesel ao último vagão, o trem se estende por 4,2 km