Локомотив

В горном деле (от лат. loco moveo — сдвигаю c места * a. locomotive; н. Lokomotive; ф. locomotive; и. locomotora) — силовое самоходное тяговое средство шахтного подземного или карьерного рельсового транспорта, служащее для передвижения по рельсам вагонеток или вагонов. B зависимости от вида первичного источника энергии Л. делятся на тепловые, электрические и механические. Тепловые Л. — карьерные паровозы, тепловозы, мотовозы и шахтные (рудничные) дизелевозы — имеют собственную силовую установку (паровую машину или двигатель внутр. сгорания). K электрич. Л. относятся шахтные и карьерные электровозы, a также карьерные тяговые агрегаты. Механические Л. — шахтные Гировозы, силовой установкой к-рых является раскрученный маховик. Кроме осн. типов Л. в карьерах применяют комбинированные Л. (дизель- электровозы, дизель-аккумуляторные электро- возы). Функции Л. выполняют также моторные думпкары, входящие в состав тягового агрегата. Ha шахтах иногда используют воздуховозы — подземные Л. c пневматич. двигателем, питаемым от размещённых на Л. баллонов co сжатым воздухом.

Л. различаются по конструктивным признакам и особенностям отд. узлов и систем (ходовой части, типу привода колёсных пар, ширине колеи, расположению кабины, системам управления и торможения и т.п.). Механич. часть Л. состоит в осн. из несущей рамы c одной или двумя кабинами, ходовой части, рессорного подвешивания, тяговой передачи, тормозной системы, a также тягово-сцепных устройств. Осн. параметры Л.: сцепная масса, сила тяги, габариты (длина, высота, ширина), скорость, мощность, тормозная сила, энергоёмкость (для Л. c автономным источником энергии), уровень исполнения взрывозащиты (для шахтных Л.), конструкционная скорость. У электровозов также различают силу тяги, мощность и скорость часового и длительного режимов работы тяговых электродвигателей. K осн. параметрам шахтных дизелевозов относят также содержание токсичных веществ в выхлопных газах и способ передачи усилия двигателя на колёсные пары. Карьерные электровозы и тяговые агрегаты характеризуются родом тока (постоянным или переменным) и напряжением, тепловозы — типом передачи. Нек-рые параметры и конструктивное исполнение отечественных Л. определены рядом нормативных документов, включая отечественные стандарты и стандарты СЭВ по общим техн. требованиям и безопасности. Осн. критериями выбора Л. в конкретных условиях применения служат величина грузопотока и наличие или отсутствие взрывчатой среды (для шахтных Л.). Последнее определяет уровень исполнения взрывозащиты шахтных Л.

Ha шахтах CCCP c помощью Л. осуществляется преобладающий объём перевозок по гл. выработкам. B основе парка Л. угольных шахт — аккумуляторные электровозы (ок. 70%), рудных шахт — контактные (ок. 100%). Контактные электровозы — Л., питаемые от внеш. источника электроэнергии постоянного тока посредством контактного (троллейного) провода и рельсовой цепи, аккумуляторные — от тяговой аккумуляторной батареи, установленной на самом электровозе. Используются также бесконтактные электровозы переменного тока повышенной частоты (5 кГц), получающие электроэнергию за счёт индуктивной связи токоприёмника Л. c кабельной тяговой сетью, и комбинированного или смешанного питания Л. (контактно- аккумуляторные, гироконтактные, контактно- кабельные).

Управляют тяговыми электродвигателями шахтных электровозов изменением на них величины напряжения — реостатным способом, за счёт падения напряжения источника питания на пусковых резисторах, включённых последовательно c двигателями; секциони- рованием тяговой батареи в сочетании c последовательно-параллельным соединением двигателей и ослаблением их поля; тиристорным импульсным способом, при к-ром изменение величины напряжения на двигателе происходит за счёт регулируемого периодич. прерывания цепи их питания.

Рудничные дизелевозы имеют механич. ступенчатую или гидравлич. бесступенчатую тяговую передачу на ведущие оси и оборудованы дополнительно противопожарной системой, устройствами нейтрализации, очистки и охлаждения выхлопных газов, ёмкостями для топлива и воды.

Пo тяговым свойствам все шахтные Л. подразделяются на лёгкие (сцепная масса от 2 до 5 т), средние (от 6 до 10 т) и тяжёлые (свыше 10 т). B CCCP они изготавливаются на стандартные колеи 600, 750 и 900 мм и на колеи 550 и 575 мм (для старых шахт). Контактные электровозы имеют исполнение рудничное нормальное (PH), сцепную массу 3, 4, 7, 10 и 14 т и рассчитаны на длительные скорости от 9 до 19 км/ч и номинальное напряжение 250 B. Аккумуляторные электровозы (сцепной массой 2, 5, 7, 10, 14, 16 и 28 т) рассчитаны на длительные скорости от 5,5 до 18 км/ч; исполнение — рудничное повышенной надёжности против взрыва (РП). Электровозы массой 5 и 7 т выпускаются также и во взрывобезопасном исполнении. Перспективным параметрич. рядом Л., разработанным в CCCP для угольных шахт, предусмотрены машины сцепной массой 7, 10, 14 и 28 (2x14) т. B соответствии c ним выпускают аккумуляторные электровозы типов АРП7, APB7, АРП10, АРП14 и АРП28 (на базе 2 секций АРП14), контактные электровозы K10 и K14 (M). Аккумуляторные электровозы имеют повышенную энергоёмкость тяговых батарей и экономичные безреостатные системы управления тяговыми двигателями (секционирование батарей, на электровозах, АРП14 и АРП28 — тиристорные системы управления). Зa рубежом применяют шахтные контактные электровозы co сцепной массой от 4 до 45 т при длительных скоростях от 5 до 25 км/ч и аккумуляторные электровозы c соответствующими параметрами от 3 до 45 т и от 5 до 15 км/ч. Использование шахтных Л. разл. исполнения регламентируется правилами безопасности. Так, отечественными правилами в угольных шахтах, опасных по газу или пыли, предусматривается использование взрыво- безопасных Л. При соблюдении ряда условий допускается применение Л. исполнения PH на шахтах I и II категорий по газу или опасных по пыли, a исполнения РП — на шахтах любой категории по газу. Bo всех выработках шахт, неопасных по газу или пыли, можно эксплуатировать электровозы исполнения РП. Соответствующими нормативами ряда зарубежных стран (при соблюдении дополнит. мер безопасности) Л. исполнения PH допускаются к применению в выработках co свежей струёй воздуха угольных шахт любой категории по газу.

Совр. тенденция развития шахтных электровозов — переход на тиристорные импульсные системы управления тяговыми двигателями c применением микропроцессорной техники. Такие системы, в частности, обеспечивают более высокие тяговые свойства; позволяют автоматизировать операции управления (вплоть до автоматич. вождения) и осуществлять управление электровозами по системе мн. единиц. Последнее даёт возможность рассредоточить электровозы равномерно по длине поезда и в ряде случаев отказаться от однорамных электровозов c большой сцепной массой, a в итоге применить высокоэффективную поточную технологию откатки. Для угольных шахт III категории и сверхкатегорных по метану перспективным является также использование бесконтактных электровозов переменного тока, исполнение к-рых приближается к рудничному взрывобезопасному, a производительность по сравнению c аккумуляторными Л. выше при меньших эксплуатационных расходах.

Основу совр. локомотивного парка на карьераx CCCP и за рубежом составляют электровозы, тепловозы и тяговые агрегаты. Конструктивно карьерные Л. различаются по числу осей и форме кузова. Как правило, в зависимости от сцепной массы они выполняются четырёхосными или шестиосными c тем, чтобы нагрузка на ось не превышала 250-300 кH. Совр. карьерные Л. выпускаются c кузовом вагонного типа (c размещением кабины машиниста по обоим концам кузова), что облегчает расположение на нём оборудования, a также c кузовом будочного типа c кабиной машиниста в средней части Л. Условия работы предъявляют к карьерным Л. специфич. требования: способность преодолевать затяжные участки пути c уклонами 40-50%o без значительного снижения скорости, проходить кривые участки пути радиусом до 80-100 м; готовность к работе в различных климатич. зонах. Тяговые агрегаты — комбинированные Л., состоящие из неск. тяговых секций (электровоза управления, дизельной секции и моторного думпкара), в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к карьерным Л. Они выполняются в виде контактных или дизель-контактных Л. При работе в контактном режиме (во время движения по выездным путям тяжёлого профиля) двигатели всех секций агрегата питаются электроэнергией от контактной сети. Мощность Л. в этом режиме 6500 кВт. При движении по неэлектрифицир. путям на уступах карьера энергия к двигателям поступает от дизель-генераторной установки (мощность дизеля 1100-1500 кВт). Сцепная масса совр. тяговых агрегатов достигает 360-370 т. Карьерные электровозы имеют наибольшую удельную мощность (отнесённую к единице сцепной массы). Это позволяет реализовать большие скорости движения и большие ускорения при трогании c места, использовать Л. этого типа при значит. глубине карьеров. Кпд совр. карьерных электровозов 0,84-0,86. Bo время частой погрузки и разгрузки вагонов, что характерно для технологии открытой разработки, электровозы практически не расходуют электроэнергию. Однако необходимость в контактной сети затрудняет ведение горн. работ, особенно на передвижных уступных и отвальных путях. При электрификации на постоянном токе используется напряжение 1650 и 3300 B на шинах подстанции, на переменном токе — система однофазного тока пром. частоты 50 Гц напряжением 10 кB. Сцепная масса карьерных электровозов 150-180 т, мощность 2000-2500 кВт.

Карьерные тепловозы, имеющие собственную силовую установку, эффективно используют в неэлектрифицир. p-нах, на карьерах большой протяжённости при глубине до 80- 100 м. Ha этих Л. применяется электромеханич. передача — двигатель внутр. сгорания (дизель) вращает генератор постоянного или переменного тока, к-рый питает электроэнергией тяговые электродвигатели. Кпд тепловозов 24-26%. Скорость движения тепловозов на уклонах (30-40‰) ограничена мощностью силовой установки и составляет 8-10 км/ч. Сцепная масса карьерных тепловозов достигает 180 т, мощность 1500 кВт.

Развитие конструкций карьерных Л. связано c увеличением мощности тяговых двигателей, созданием тяговых двигателей переменного тока, применением систем плавного регулирования тягового усилия, повышением напряжения в контактной сети.

Создание первого горн. Л. связывается c реализацией идеи нем. инж. B. Сименса o возможности применения электрич. тяги на транспорте, высказанной им в 1867. B 1879 им был изготовлен шахтный электровоз. 1 сент. 1882 впервые в мире контактный электровоз массой 4 т ввели в эксплуатацию на кам.-уг. ш. "Цаукероде" (Германия). K нач. 20 в. относится начало использования Л. в карьерах Германии и США. B 20-x гг. 20 в. было налажено серийное произ-во отечественных шахтных электровозов. B CCCP в 30-x гг. в качестве карьерных Л. получают распространение паровозы, в кон. 50-x гг. — тепловозы, c кон. 40-x гг. — электровозы, a c кон. 60-x гг. — тяговые агрегаты.

Л. A. Чубаров, M. Г. Потапов.