История создания электровоза и электрификации железных дорог

Первые попытки использования электрической энергии для тяги поездов относятся к концу 70-х гг. XIX века. Большой вклад во внедрение электрической тяги внес Эрнст Вернер фон Сименс (1816-1892), немецкий электротехник, изобретатель и предприниматель, основатель и владелец крупных электротехнических концернов. Совершенствуя электромашины, Сименс в 1865 г. создал электрическую машину, названную вначале генератором, позже динамомашиной, которая благодаря свойству самовозбуждения могла работать как мотор и служить для электрической тяги.

В 1879 г. Вернер Сименс создал и совместно с механиком Хальске построил электрический локомотив – электровоз, напоминавший современный электрокар. На электровозе был установлен электродвигатель постоянного тока мощностью 9,6 кВт. Электрический ток напряжением 150 Вольт передавался к двигателю по контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд.

Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г. – на промышленной выставке в Берлине Сименс продемонстрировал построенную им электрическую железную дорогу длиной 300 м. Электровоз, на котором восседал машинист, вез 3 вагончика с 18 пассажирами-посетителями выставки – со скоростью 7 км/ч. Дорога пользовалась огромным успехом. За время работы выставки «Поезд Сименса» перевез 86 тыс. пассажиров, показав пригодность и эффективность электрической тяги.

Успех электровоза Сименса позволил перейти к практическому применению электрической тяги. В 1881 г. Сименс построил в Берлине первую в мире городскую электрическую дорогу, по существу трамвай, в 1889 г. – железную дорогу Берлин – Лихтерфельд. В 1882 г. фирма создала первый в мире образец безрельсового электрического транспорта – троллейбус – и построила троллейбусную линию в пригороде Берлина. В 1891 г. в Германии (г. Хале) был введен в эксплуатацию трамвай с воздушным контактным проводом. С начала 1880-х годов фирма, став мировым лидером в области электротехники и электрической тяги, построила городские электрические железные дороги в Германии и других странах.

В России идею использования электрической энергии для тяги рельсового транспорта осуществил Ф.А. Пироцкий: в 1880 г. в Петербурге на рельсовом пути был испытан вагон с электрическим приводом – прототип современного трамвая, вмещавший 40 пассажиров.

В 1880 г. в США знаменитый электротехник Томас Алва Эдисон, разработал конструкцию своего электровоза, в 1882 г. испытал его на железной дороге Нортен – Пасифик.

Электрическая тяга сначала применялась на городских трамвайных линиях, на промышленных предприятиях, особенно на рудниках и угольных копях, затем на перевальных и тоннельных участках железных дорог, а также в пригородном движении.

В 1895 году в США для электрифицированного тоннеля в Балтиморе и тоннельных подходов к Нью-Йорку был построен электровоз «Единство» мощностью 185 кВт (200 л.с.) со скоростью 90 км/ч. В начале 1900-х гг. в США на пригородных путях появились электропоезда, состоявшие из моторных и прицепных вагонов – настоящие электрички.

В конце XIX века на электрическую тягу перевели метрополитены – городские внеуличные (подземные и надземные) железные дороги: подземном метро в Лондоне (построено на паровой тяге в 1863 г.) и надземный метрополитен в Нью-Йорке. В 1896 г. был построен метрополитен в Будапеште, в 1900 г. – в Париже, в начале 1900-х гг. – в Берлине, Мадриде, Чикаго, Филадельфии, Мехико, Буэнос-Айресе и других городах. На линиях метрополитенов использовались моторные вагоны, приводившиеся в движение тяговыми двигателями.

После первой мировой войны во многих странах мира электрическая тяга получила распространение на магистральных линиях с большой плотностью движения, в странах, имевших сложный горный рельеф – в Германии, Австрии, Франции, Швейцарии и др.

Поскольку передача электрической энергии на расстояние является довольно сложной и дорогостоящей, в разные годы многие изобретатели стремились использовать для тяги аккумуляторные источники питания. Энергия поступала от аккумуляторных батарей, размещенных в специальном вагоне. В 1887 г. впервые были применены подвагонные электрические батареи. Моторвагонный подвижной состав с аккумуляторами использовался в Германии с 1890-х до 1960-х гг.

В СССР электрификация железных дорог началась в 1920-е гг. В 1926 г. было открыто движение электропоездов на участке между Баку и нефтепромыслами Сабунчи, в 1932 г. – на магистральном участке Хашури – Зестафони через Сурамский перевал на Кавказе. Выпуск отечественных электровозов и оборудования был налажен в 1930-е годы.

В 1932 г. был построен первый отечественный магистральный 6-осный электровоз ВЛ19 (ВЛ – Владимир Ленин) для равнинных дорог. Электровоз развивал скорость до 90 км/ч. Для железных дорог с горным профилем поставлялись электровозы серии СС.

В 1934 г был выпущен первый пассажирский электровоз ПБ (Политбюро), в то время самый мощный электровоз (2040 кВт), развивал скорость 85 км/ч.

В пригородном движении использовались мотор-вагонные поезда серии СЭ, состоявшие из одного моторного и 2-х прицепных вагонов.

В конце 1930-х гг. в СССР было электрифицировано более 1900 км путей.

Работы по электрификации железных дорог были продолжены после Великой Отечественной войны. Рекордными по темпам электрификации были 1960-е годы – введено в эксплуатацию 20 тыс. км электрифицированных линий. К началу 1991 г. общая протяженность электрифицированных железных дорог СССР составила 54,3 тыс. км (первое место в мире по протяженности электрифицированных линий).

В начале 2000-х гг. в России протяженность электрифицированных железных дорог составляет 40,3 тыс. км.

Общая протяженность электрифицированных линий в мире в конце 1980-х гг. составляла около 100 тыс. км, в начале 2000-х гг. – достигла 200 тыс. км. Это наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов, высокоскоростные магистрали.