Локомотив

Локомотив
Производитель	производство железнодорожного подвижного состава[вд]
Медиафайлы на Викискладе

Локомоти́в — железнодорожный тяговый подвижной состав, предназначенный для ведения по железнодорожным путям поездов и отдельных вагонов.^[1]

Этимология слова происходит — от фр. locomotive^[2], происходящий от лат. loco moveo «сдвигать с места»^[3][2]. Либо от англ. locomotive, происходящий также от лат. lосō movēre «двигаться с места»^[4].

Но тут следует учесть историю возникновения и развития железных дорог в мире.

В русском языке слово «локомотивъ» фиксируется в словаре В. И. Далем как заимствованное из французского «паровоз, паровая впряжная повозка» в конце XIX века (1881)^[5]. В свою очередь, слово «паровозъ» им же фиксируется в 1865 году как производное от слова пар: «Парни́к, парови́к, паровоз»^[6]. В 1882 году им же более подробно описывается: «Парова́я повозка (парово́з), бегущая силой паров; обычно к ней прицепляется тендер с топливом и ваго́ны, кареты для путников, или платформы, роспуски для клади и пр. ... Парово́зный поезд. Паровозный котел. Паровозничество, езда на пара́х и все к ней относящееся. Паробежная повозка, паровоз.»^[7].

В Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона (1896) «локомотивъ» обозначается как «машина, сама себя передвигающая и при этом могущая тянуть за собою груз. Самая употребительная и наиболее в настоящее время важная из этих машин — паровоз, применяемый на железных дорогах для тяги поездов. Но в современной технике начинают приобретать значение многие другие типы локомотивов для передвижения по рельсовым путям, отличающиеся от паровозов... Локомотивы могут быть названы керосиновозами, электровозами и т. д. ... К настоящим же локомотивам принадлежат, кроме паровозов, так называемые локомотивы без топок, керосиновые и бензиновые, натровые, аммиачные и электрические. Локомотив без топки системы Ламм-Франка назначен для городских трамваев, для подземных железных дорог и вообще для всех тех случаев, когда желательно иметь двигатель, работа которого не сопровождалась бы выделением дыма и выбрасыванием искр и угольков.»^[8].

Первое в мире самодвижимое паром транспортное средство было изобретено в 1769 году Н. Ж. Кюньо во Франции и называлась «паровая повозка» (фр. fardier à vapeur)^[9]. Прообраз же железных дорог существовал ещё в Древних Египте, Греции и Риме в виде каменных колейных дорог с жёлобками для колёс тележек. В средневековых рудниках уже использовалось подобие деревянных рельсов и колёс тележек в виде клинового шкива, позднее для долговечности обшиваемые металлическими листами^[10][11]. Около 1738 года начали использовать чугунные рельсы, в 1767 году Ричардом Рейнольдсом^[англ.] были применены стальные U-образные рельсы закрепляемые на деревянных брусках. В дальнейшем рельсы стали делать из углового профиля, а колёса тележек снабжать ребордами. Но в качестве тягловой силы применялись лошади, а позже и стационарные паровые лебёдки с тросами. В 1803 году в Южном Уэльсе, Ричард Тревитик придуманную им в 1801 году паровую повозку ставит на рельсы, тем самым создав первый в мире паровоз «Колбрукдейл», которым впервые 21 февраля 1804 года перевёз на 15 км в 5 вагонах 10 тонн железа и 70 пассажиров (из-за частой поломки чугунных рельсов просуществовало движение несколько месяцев всего)^[11]. С этого момента разные изобретатели с переменным успехом создают кустарно разные модели паровозов в единичных экземплярах, называемые тогда именами собственными. Среди них оказывается и Джордж Стефенсон^[12], создавший свой первый «Блюхер» в 1814 году, внёсший в дальнейшем немало новшеств в тогдашнее паровозостроение, в частности им были введены конус и многотрубный котёл для усиления мощности котла, прямой дышловой привод на колёса вместо зубчатых и цепных. В 1823 году он начинает участвовать в строительстве первой в мире железной дороги общего назначения Стоктон — Дарлингтон длиной 21 км, одновременно открывает первый в мире завод по производству паровозов. Первый произведённый на заводе паровоз носил название «Locomotion № 1»^[10]. 27 сентября 1825 года по ней проследовал первый поезд из 34 вагонов, из которых 28 были пассажирскими, ведомый паровозом «Локомотив». В 1830 году открывается железная дорога Ливерпуль — Манчестер длиной 50 км^[13]. С этого периода начинаются бурно развиваться железные дороги. В 1831 году в Америке был построен первый паровозный завод, в 1832 году открывается железная дорога во Франции, в 1835 году в Германии и Бельгии, в 1853 году — в Британской Ост-Индии, в 1854 году — в Австралии, в 1856 году в Египте^[10]. К тому времени, из паровых транспортных средств уже вовсю были развиты пароходы, во Франции речные пароходы начали строиться с 1803 года, в России с 1815 года^[13].

В России первый паровоз был изобретён и построен для нужд рудника Нижнетагильского завода отцом и сыном Черепановыми в 1834 году и сооружена чугунная дорога длиной 834 м. Слово «паровоз» тогда ещё не употреблялось, а использовалось название «сухопутный пароход». Заводчиками она не была тогда оценена и впоследствии возвращена конная тяга^[10]. В 1820 году между Санкт-Петербургом и Москвой было открыто регулярное пассажирское конное дилижансное сообщение. Первая железная дорога общественного назначения на паровой тяге в России, Царскосельская железная дорога, строилась по инициативе и частично на средства Франца Антона риттера фон Герстнера. Движение поезда на участке ещё недостроенной дороги было осуществлено 27 сентября 1836 году, а открытие дороги состоялось 30 октября (11 ноября) 1837 года. Рельсы, скрепления, подвижный состав покупались для неё вначале за границей. Паровозы — на заводах Стефенсона в Англии и Кокериля в Бельгии. Вагоны стали называть, в зависимости от класса «берлинами», «дилижансами», «шарабанами» и «ваггонами». Также в печати и народе употреблялись выражения «ходуны-самовары», «сухопутный пароход на торцовой дороге», «пароходный дилижанец»^[13].

Таким образом, вероятно, слово «локомотив» в современном значении в русском языке возникло путем заимствования из английского или французского языков, где в свою очередь возникло став нарицательным именем от названия модели паровоза созданного Джорджем Стефенсоном и впервые в 1825 году представленного широкой публике и использованного для движения в течение нескольких лет на первой в мире паровой железной дороге общего пользования. Появление же в дальнейшем других видов, отличных от паровозов (электровозы, тепловозы, газотурбовозы и т. д.), тягового подвижного состава, только способствовало закреплению его употребления для их общего обозначения.

Локомотив не предназначен для непосредственной перевозки пассажиров, груза и выполнения какой-либо иной работы, кроме тяговой. Однако в начальный период развития железнодорожного транспорта к разновидности локомотива относили также моторные вагоны, но впоследствии моторвагонный подвижной состав перестал классифицироваться как локомотив^[14]. Кроме функции тяги, некоторые локомотивы также могут использоваться для электроснабжения вагонов в составе поезда.

Локомотивы могут быть автономными и неавтономными. Автономные локомотивы имеют первичный двигатель, который так или иначе преобразует энергию запасённого топлива в механическую работу. Неавтономные локомотивы получаются энергию для работы от внешнего источника — электрической контактной сети. Основными типами локомотивов являются:

• Паровоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является паровая машина, получающая энергию за счёт сгорания топлива, с непосредственным приводом движущих колёсных пар.^[15] Во второй половине XX века на подавляющем большинстве железных дорог мира паровозы были выведены из регулярной эксплуатации и заменены на другие типы локомотивов, и в XXI веке используются главным образом для вождения экскурсионных ретро-поездов.
• Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, как правило, дизельный.^[16] На 2022 год наиболее распространённый тип локомотива для неэлектрифицированных железных дорог во всём мире.
• Электровоз — неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нём тяговыми электродвигателями, получающими энергию от внешней энергосистемы через тяговые подстанции и контактную сеть, либо от собственных бортовых аккумуляторов, подзаряжаемых на стоянках.^[17] Единственный распространённый тип локомотива для электрифицированных железных дорог во всём мире.

• 
  № 60163 «Tornado» — паровоз XXI века
• 
  EMD SD40-2 — основной тепловоз североамериканских дорог
• 
  Siemens ES64U4 — самый быстрейший электровоз в мире (357 км/ч)

Кроме вышеперечисленных, существуют и другие типы локомотивов, получившие гораздо меньшую распространённость:

• Газотурбовоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является газотурбинный двигатель. В остальном по конструкции схож с тепловозом.^[18]
• Электропаровоз — неавтономная разновидность паровоза, получающая энергию от внешней энергосистемы через тяговые подстанции и контактную сеть и передаваемая котлу через электронагреватель. Не получили распространения и переделывались из паровозов для временной эксплуатации на электрифицированных железных дорогах в условиях дефицита электровозов.
• Паротурбовоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является паровая турбина.
• Гибридный локомотив — локомотив, имеющий не менее двух различных источников энергии.^[19] Таковыми являются: электротепловоз, электропаровоз (при наличии топки наряду с электронагревателем), теплопаровоз, теплогазотурбовоз.
• Гировоз — локомотив, не имеющий собственного двигателя, но запасающий энергию в виде кинетической энергии вращающегося маховика. Применяются, главным образом, на шахтном или внутрицеховом транспорте, где недопустим выхлоп и электрические искры.
• Бестопочный паровоз — локомотив, запасающий энергию в виде потенциальной энергии сжатого воздуха в резервуаре высокого давления. По конструкции машины похожи на паровозы. Применяются в условиях повышенной взрывоопасности, где исключено использование электрификации, двигателей внутреннего сгорания и паровых двигателей.

Формально не являются локомотивами, но могут выполнять их функции:

• Мотовоз — самоходное автономное рельсовое транспортное средство с двигателем небольшой мощности (до 220 кВт) для вспомогательных работ на магистральных, станционных и подъездных железнодорожных путях.
• Локомобиль — машина на комбинированном ходу, которая может использоваться как на автомобильной дороге, так и на рельсовом пути.

Локомотивы, предназначенные для поездной работы — работы по ведению составов между станциями. В свою очередь подразделяются на грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Внешний вид и компоновка магистральных локомотивов могут сильно различаться в разных странах и общего вида не имеют. Могут быть одно-, двух- и многосекционными.

Грузовые и пассажирские локомотивы имеют свою конструктивную специфику, делающую их более пригодными для выполнения грузовой или пассажирской поездной работы. Общий смысл: грузовые более медленные, но могут больше тянуть; пассажирские более быстрые, но менее тяговитые. Данное деление на типы исторически идёт с первых серийных паровозов.

Локомотивы, предназначенные для маневровой и вывозной работы — работы по перемещению вагонов внутри станций и вывозу вагонов с мест загрузки и экипировки на станции. В общем случае обычно имеют одну кабину с одним постом управления для движения в обоих направлениях. Подразделяются на маневровые и промышленные. Для маневровой работы одинаково могут использоваться как тепловозы, так и электровозы, а ранее для маневровой работы использовались также паровозы. Используемые в настоящее время в России маневровые локомотивы в основном являются тепловозами. Маневровые тепловозы все односекционные, но могут работать в «сплотках» по СМЕ, в том числе с бустерными секциями.

На ведомственных путях (территория предприятий, портов и складских терминалов) в последнее время и в Европе, и в России начали активно использовать более экономичные и дешёвые локомобили, которые представляют собой грузовые транспортные средства, которые могут перемещаться как по дорогам, так и по рельсам.

• Разделение производства. Экономически выгоднее изготавливать сложные, но немногочисленные по сравнению с вагонами, локомотивы и их сложное оборудование на небольшом количестве специальных высокооснащённых заводов, а вагоны — на многочисленных заводах массового производства.
• Удобство технического обслуживания. Проще обслуживать один локомотив, чем много самоходных вагонов или секции МВПС. Кроме того, вагоны локомотивной тяги требуют гораздо более редкого деповского обслуживания, нежели моторные вагоны или локомотивы.
• Безопасность. Технические системы локомотива могут представлять опасность для пассажиров (это в первую очередь относится к паровым котлам паровозов и высоковольтному оборудованию электровозов), поэтому безопаснее оборудовать ими не сам вагон, а отдельный локомотив.
• Комфорт для пассажиров. Тяговое оборудование является источниками повышенного шума (особенно дизельные двигатели и компрессоры), вибраций, удушливых и зловонных газов, тепла. Вынос тягового оборудования на локомотив существенно повышает комфорт пассажиров. В поездах локомотивной тяги при движении по бесстыковому пути шум почти незаметен, тогда как в моторвагонных поездах даже с асинхронным тяговым приводом хорошо прослушивается работа тяговых двигателей и компрессоров, а в дизель-поездах вообще достаточно шумно.
• Простота замены. В случае поломки локомотив проще заменить другим, чем заменять целый поезд или группу вагонов при использовании моторвагонного подвижного состава. В случае протяжённых линий железных дорог с различными системами электрификации или её отсутствием возможно беспересадочное следование вагонов с заменой локомотивов на станциях стыкования, а также переприцепка вагонов к другому поезду или формирование сборных поездов. В случае использованием МВПС необходима или пересадка пассажиров в другой поезд или использованием сложных многосистемных поездов. Грузовые перевозки на МВПС и вовсе были бы связаны с большим количеством перевалок груза. Поэтому грузовой МВПС применяется только в карьерах (см. Тяговый агрегат).
• Эффективность. При простое вагонов в случае использования моторвагонного подвижного состава их энергетические установки тоже простаивают. Локомотив же можно перебрасывать с одного участка на другой, использовать для ведения другого поезда и таким образом наиболее эффективно использовать его энергетическую установку.
• Цикл устаревания. Разделение вагонов и приводящей их в движение энергетической установки позволяет просто заменять один из элементов в случае морального устаревания или прихода в негодность.

• Тяговооружённость. Более выгодное соотношение мощности установленных двигателей к массе подвижного состава позволяет получить более высокие ускорения при разгоне поезда, а также преодолевать значительно большие уклоны.
• Оперативность освобождения перегона при неисправностях подвижного состава. Наличие в составе МВПС нескольких тяговых единиц позволяет вывести поезд с перегона или даже довести его до конечной станции в случае неисправности одной или нескольких (но не всех) тяговых единиц (моторных вагонов). Применение вспомогательного локомотива при этом не требуется.
• Не требуется перецепка локомотива — вместо разворота состава машинист переходит в противоположную кабину (движение осуществляется на манер ткацкого челнока).
• Меньшая нагрузка на полотно. Для вождения тяжёлых длинносоставных поездов локомотив должен иметь большую массу и силу тяги. По этой причине основное разрушающее действие на путь создают именно локомотивы. В местах применения тяжёлых локомотивов часто встречаются такие дефекты пути как угон. При использовании МВПС масса и тяга распределены равномерно по длине поезда и негативное воздействие на путь многократно снижено. Поэтому в метрополитене, где используется только моторвагонный подвижной состав, несмотря на значительно большую, чем на железных дорогах, интенсивность движения, износ пути существенно ниже.

Основным преимуществом электрической тяги является высокая экономичность (вследствие более высокого КПД) работы электровоза.^[20]. Дополнительными преимуществами являются: возможность экономии углеводородного сырья, угля, газа;^[20]. Кроме того, нет потребности в хранилищах для топлива — энергия берётся извне. Именно это обусловливает главный недостаток электровозов: они могут работать только на электрифицированных участках. Большие затраты на электрификацию окупаются всего за несколько лет там, где имеется или планируется большой грузо- и/или пассажиропоток. Учитывая ограничения по весу на ведущую ось (23—25 т) электровоз позволяет обеспечить бóльшую тяговую мощность.

• ГОСТ 55056-2012. Транспорт железнодорожный. Основные понятия; термины и определения. — Москва: Стандартинформ, 2013. — 50 с.
• ГОСТ 56046-2014. Показатели использования локомотивов. Термины и определения. — Москва: Стандартинформ, 2019. — 22 с.

• Локомотивы с гибридным электродизельным приводом (рус.) dwelle.de-2007
• «Локомотив-информ» — международный информационный научно-технический журнал Архивная копия от 28 апреля 2009 на Wayback Machine
• Этапы развития тепловозной тяги