Электровоз ЧС4
Электровоз ЧС4 (заводское обозначение — 52Е) — пассажирский магистральный электровоз переменного тока.
В 1962 году, по заказу совнархоза СССР, народное предприятие Škoda им. В. И. Ленина в городе Пльзень (Чехословакия) приступило к разработке и проектированию шестиосного электровоза переменного тока для железных дорог СССР. В 1963 году был построен первый опытный электровоз S699 001 (32E) ставший основой строительства электровозов переменного тока ЧС4 (52Е). В конце 1965 года в Советский Союз для испытаний в депо Кавказская прибыл первый шестиосный пассажирский электровоз серии ЧС4-001, с заводским обозначением индекса (52 Е0). Так же электровозы этой серии поступили в депо Киров, Ростов-Гл., Брянск-2, Россошь, Киев-пасс., позднее были переданы в депо Саратов, Балашов. В депо Киев-Пассажирский, за панорамное остекление, электровоз получил прозвище «Аквариум», а на Приволжской дороге, за стеклопластиковый кузов, прозвище «Мыльница».
В 1971 году на дороги вышла глубокая модернизация ЧС4, — электровоз ЧС4т, заводское обозначение (62Е). Машина оказалась настолько удачна, что число выпущенных ЧС4т значительно превысило число ЧС4. Всего электровозов серии ЧС4т было выпущено более 500 машин.
Основные характеристики[править]
Пассажирский магистральный электровоз серии ЧС4 рассчитан на напряжение контактной сети 25 кВ, имеет мощность 5100 кВт, скорость часового режима — 101,5 км/ч, сила тяги электровоза составляет 17900 кгс. Конструкционная скорость электровоза — 160 км/ч. Собственный вес электровоза с 2/3 запаса песка — 123 тонны.
Конструкция[править]
Электровоз имел значительные отличия в конструкции от выпускавшихся в то время электровозов постоянного тока серии ЧС2 и был совершенно не похож по конструктивным решениям на электровозы, выпускавшиеся в СССР.
Механическая часть[править]
Рама электровоза ферменно-раскосной конструкции. Обшивка кузова и кабины машиниста выполнена из стеклопластика. Значительные размеры лобовых стекол, характерные очертания стекол прожектора и буферных фонарей, округлые обводы стеклопластиковой обшивки создавали неповторимый облик электровоза. Автор дизайна — чешский дизайнер Отакар Диблик (Otakar Diblík).
Кузов опирался на две трёхосные тележки имевшие сварные рамы. Диаметр колёс при новых бандажах равнялся 1250 мм, тяговый редуктор односторонний с передаточным отношением 2,187, тяговый привод системы Шкода с карданными муфтами и проходящим через полый якорь двигателя валом (это сделано для уменьшения углового отклонения вала при перемещении его конца), как и на электровозах серии ЧС2. Для сцепления с вагонами поезда и другим подвижным составом по концам кузова установлена автосцепка СА-3.
Электрическая часть[править]
Для обеспечения токосъёма с контактной сети использованы два токоприёмника типа пантограф, расположенные по концам секции.
Силовая схема электровоза выполнена с регулировкой напряжения по высокой стороне, то есть с переключениями в цепи первичной обмотки трансформатора, а не вторичной, как на электровозах серии ВЛ. Переключение выполняются с помощью переключателя ступеней (ПС) TPPL, имеющего 32 позиции. Благодаря данному конструктивному решению достигались значительно меньшие токи на контактах, выполняющих коммутацию, это позволило значительно облегчить конструкцию ПС и использовать в качестве материала контактов не серебро, а медь, но изоляцию всех элементов переключателя ступеней приходилось выполнять на полное напряжение контактной сети. Управление пневмодвигателем ПС производится стандартным контроллером 21KR. Трансформатор также имеет обмотку отопления поезда на 3000 в, мощность обмотки отопления позволяла подключать на электроотопление 17 пассажирских вагонов. Цепи управления питаются напряжением 50 В от стабилизатора ASL2, находящегося за второй кабиной под пневматической панелью: переменный ток регулируется магнитным усилителем, понижается трансформатором и выпрямляется диодным выпрямителем.
Для охлаждения электрооборудования на электровозе установлены восемь осевых (аксиальных) мотор-вентиляторов, приводимых, как и мотор-компрессоры, коллекторными двигателями, питающимися постоянным током напряжением 210 В. Выпрямительные установки питания вспомогательных машин размещены в общем шкафу с тяговыми выпрямительными установками. Четыре мотор-вентилятора с диаметром рабочих колёс 425 мм охлаждают выпрямительные установки, два мотор-вентилятора с диаметром рабочих колёс 710 мм — тяговые двигатели, ещё два с диаметром колёс 650 мм продувают блоки охлаждения, включающие в себя маслоохладители тягового трансформатора, сопротивления ослабления поля тяговых двигателей (шунты) и сглаживающие реакторы тяговых и вспомогательных двигателей. На первой позиции ПС включаются мотор-вентиляторы выпрямительных установок и блоков охлаждения, на второй — тяговых двигателей. При работе мотор-вентиляторы издают довольно громкий многоголосый свист, похожий на звук работающих реактивных двигателей.
Сжатый воздух нагнетаемый в главные резервуары компрессором используется для обеспечения работы тормозов на локомотиве и в поезде, обеспечения работы пневмоконтакторов, пневмодвигателя переключателя ступеней, привода реверсоров, подачи звуковых сигналов свистком и тифоном, работы пневмопривода стеклоочистителей, а так же для выдува электрической дуги при разъединении главного выключателя (ГВ), расположенного на крыше электровоза.
История создания и выпуска электровоза ЧС4[править]
S699 001[править]
Создание электровоза[править]
Первым электровозом этой серии стал экспериментальный шестиосный электровоз S699 001 (32Eo) зав.№ 4804, с шириной колеи 1435 мм, построенный на заводе Škoda 28 декабря 1963 года.
Это был концептуально новый проект в разработке и постройке электровозов переменного тока не только для СССР, но и для других социалистических стран. Главным отличием его от своих предшественников стал блочный лёгкий стеклопластиковый кузов, созданный чехословацким дизайнером Отакаром Дибликом, который значительно мог снизить вес электровоза, а значит и нагрузку на ось, что позволяло строить новые, более мощные односекционные электровозы, не снижая вес оборудования. Экономическая выгода была от этого колоссальной, отпала необходимость строить мощные электровозы в двухсекционном исполнении, а тормозные испытания показали прекрасные результаты.
После завершения тяговых испытаний, с применением электродинамического тормоза на экспериментальном кольце ŽZO Cerhenicích, (пригород города Velim), электровоз обкатывался с пригородными поездами на линии Plzeň-Horažďovice(ČSD). В сентябре 1965 года электровоз S699 001 участвовал в международной ярмарке-выставке в Брно, где получил приз за лучший дизайн и внедрение новых технологий.
Аналог электровоза был заказан экспериментальной партией для железных дорог Болгарии в четырехосном исполнении, в количестве восьми штук, с индексом Е42, на линию Рус-Горно-Orjachovica (БДЖ). Позднее для Болгарии было построено ещё тридцать электровозов этой серии, а 699 001 поступил для дальнейших испытаний и эксплуатации в депо Brnо-Maloměřicе (ČSD). К 12 декабря 1965 года общий испытательный пробег электровоза, включая обкатку на э/кольце ŽZO Cerhenicích составил 57 822 км, из расчетных 300 000.
Но если тяговые характеристики удовлетворяли стандартам эксплуатации, то расчётная скорость 132 км/ч была недостаточна, что потребовало внесения некоторых изменений и доработок в конструкцию электровоза.
Усовершенствование[править]
В 1966 году электровоз S699 001 был реконструирован на заводе Škoda, а именно была изменена принципиальная схема, ходовая часть, и передаточное число (оно стало 1:2.18), что позволило достичь скорости 160 км/ч. Кроме этого была увеличена общая мощность электровоза, она стала составлять 4800 кВт. Такой электровоз заинтересовал МПС СССР, которое уже имело опыт в эксплуатации и обслуживании чехословацких электровозов серий ЧС1 (24E), ЧС3 (29E) и ЧС2 (34E), тем более что опытный образец второго электровоза (переменного тока, построенный для железных дорог СССР — 52Е0) был готов и обкатан на экспериментальном кольце.
Для проведения прочностных, скоростных и тормозных испытаний электровоз S699 001 был отправлен на новый полигон в Моравию, где установил новый рекорд скорости 203 км/ч. К сожалению этот результат нельзя было назвать удачным. При такой скорости была нарушена кристаллическая текстура стеклопластика кабины электровоза, а так же потоком воздуха были выдавлены огромные лобовые стёкла. Этот факт заставил прервать испытания электровоза для реконструкции кузова на заводе изготовителе.
Учёными Пражского института полимерных сплавов была разработана новая кристаллическая текстура пластика на нейлоновой основе специально для скоростных испытаний, а толщина лобовых стёкол электровоза была увеличена до трёх сантиметров. Так же на э/кольце был усилен крепёж стёкол и установлены предохранительные решётки для защиты от посторонних предметов и птиц.
После четырёхмесячной доработки испытания были продолжены, но только со скоростью не превышающей 180 км/ч.
Следующим этапом, стали испытания электровоза на динамику торможения и воздействия на контактную сеть при высоких скоростях.
Электровоз S699 001 переделывался и перестраивался множество раз. Все рекламации, нововведения и изменения в проектах и чертежах электровозов других серий отрабатывались и обкатывались именно на нём.
В 1968 году электровоз S699 001 был отремонтирован и модернизирован в Германской Демократической Республике, в городе Кёльн, где была усилена дополнительными балками экипажная часть, усилен буферный брус, установлен кондиционер и холодильник, переделана и усовершенствована схема реостатного тормоза с вводом принудительной вентиляции охлаждения через жалюзи (а не мотор-вентилятором, как это было ранее). Также для плавности хода и мягкого прохода в кривых были установлены немецкие гасители колебаний Bogi и Koni, впервые электровоз был оборудован блоками электроники электродинамического тормоза и цепей управления фирмы TESLA. Совместно с немецкой IFA и чехословацкой фирмой JAWA были разработаны и сконструированы новые кресла для машиниста и помощника.
Окраска электровоза тоже была изменена, ввиду внедренных новшеств. Вместо рыже-бело-чёрного, он стал красно-жёлто-серым. После ремонта электровоз был обкатан на э/кольце в Велиме и вернулся в свое родное депо Brnо-Maloměřicе, а позднее и на участок Plzeň-Horažďovice (ČSD).
В 1973—1974 году вместе с электровозом S699 1001 (ЧС4-001), бустером электровоза E479 102 и вагоном-лабораторией обкатывал новый электровоз переменного тока ES499 0001 на скорость 200 км/ч.
ЧС4-001[править]
Создание электровоза[править]
Вторым электровозом этого типа стал электровоз ЧС4-001 (52Е0) зав. № 4805, построенный для железных дорог Советского Союза с шириной колеи 1524 мм. Электровоз ЧС4-001 также был опытным и испытывался на экспериментальном кольце ŽZO Cerhenicích (Velim). В 1965—1966 годах, вместе с электровозами ВЛ60П, он поступил в депо Кавказская Северо-Кавказской железной дороги для испытаний и обкатки с пассажирскими поездами на территории СССР.
Испытания в СССР[править]
После первой же опытной поездки до ст. Армавир выявилась недоработка электрических схем. До Ростова ЧС4-001 с вагоном лабораторией и двумя электровозами ВЛ60к на обкатке так и не доехал.
Через три месяца после испытаний электровоз ЧС4-001 с бригадой чехословацких испытателей был направлен на ремонт и доработку на Новочеркасский электровозостроительный завод. После чего испытания были продолжены в скоростном и тяговом режимах на испытательном полигоне Белореченская-Майкоп.
На участке Хасанская-Майкоп электровоз развил скорость 145 км/ч, но при испытаниях в условиях горной местности, в режиме тяги, на электровозе было сорвано сразу четыре муфты электродвигателей из шести, и разбита ходовая часть. Электровоз оказался не готов к эксплуатации на железных дорогах Советского Союза, к тому же его мощность 4800 кВт не отвечала потребностям в эксплуатации. С такими поломками и недоработками электровоз на условиях рекламации был отправлен обратно в Чехословакию для собственной доработки и усовершенствования узлов и механизмов на последующих электровозах этой серии.
Доработка[править]
После доработки на заводе Škoda ходовой части, электродинамического тормоза и увеличения мощности электровоза до 5100 кВт, электровоз так и остался на экспериментальном кольце Velim как испытательная единица, сменив ширину колеи с 1524 мм на 1435 мм. Как и S699 001, ЧС4-001 долгое время «обкатывал» новые технологии и разработки для электровозов переменного тока на экспериментальном кольце ŽZO Cerhenicích(Velim) в Чехословакии. Он стал основой в разработке и строительстве двух опытных электровозов переменно-постоянного тока серии ЧС5. В отличие от S699 001, никогда не эксплуатировался на железных дорогах Чехословакии (ČSD) ввиду его негабаритности.
В 1972 году был переделан в испытательную лабораторию и эксплуатировался по системе многих единиц с бустером электровоза E479 102 на экспериментальном кольце, получив новое название S699 1001. В 1990 г. был списан.
Работа электровозов[править]
Электровозы ЧС4 с номерами с 002(Е1) по 011, изготовленные в 1965 году с учётом внесения необходимых изменений в конструкцию по результатам эксплуатации опытного электровоза, поступили на работу в депо Кавказская. На данных электровозах было предусмотрено электрическое реостатное торможение, рассчитанное на максимальную мощность 3000 кВт. На электровозе ЧС4-002 в 1966 году были проведены прочностные испытания, на ЧС4-003 — тягово-энергетические испытания, на ЧС4-004 — испытания по воздействию на путь.
Электровозы с номерами с 012(Е2) изготавливались уже без оказавшегося неэффективным реостатного тормоза. Кроме того, на электровозах была изменена планировка, система вентиляции, конструкция шкворневых узлов и отдельных деталей механической части.
Электровозы серии ЧС4(52Е) изготавливались в Чехословакии на заводе Шкода, в период с 1965 по 1972 год. Всего был выпущен 230 электровозов этой серии (№ 001—160, 162—231).
Электровоз ЧС4т[править]
Электровоз ЧС4 имеет некоторые недостатки (в частности, пластиковый кузов, который пропускает электромагнитное излучение от контактного провода), неблагоприятно влияющее на локомотивную бригаду. С целью их устранения в 1971 году была выпущена модернизированная версия, получившая советское обозначение ЧС4т и чешское 62Е. Первым прототипом электровоза этой серии стал ЧС4т-161. Помимо смены кузова на стальной, были добавлены люки в боковых стенках для выемки мотор-компрессоров, изменены опоры кузова, а также произведено множество изменений в электрической части.
Работа, перемещения и ремонт электровозов[править]
Электровозы ЧС4 первоначально поступали для работы в локомотивные депо Кавказская и Брянск-2, затем в депо Киев-Пассажирский, Киров, Балашов, Россошь. После электрификации участка Саратов-Ртищево в 1989 году — в депо Саратов.
В локомотивных депо электровозы проходили модернизации, в частности устанавливались приборы безопасности: скоростемеры КПД-3 и системы САУТ.
Капитальный ремонт электровозов ЧС4 в объеме КР-1 и КР-2 выполнялся на Запорожском ЭРЗ. В период с 1999 по 2007 год на заводе был выполнен капитальный ремонт с продлением срока службы (КРП) 48 электровозам этой серии, принадлежащим железным дорогам Украины. При этом ремонте менялся внешний вид электровозов: кабина машиниста и кузов изготавливались новые, по образцу электровоза ЧС7, стеклопластиковая обшивка кузова менялась на металлическую, взамен изношенных узлов ставились новые, подкатывались новые колёсные пары и рамы тележек.
В 2004 году из депо Саратов, к тому времени уже начавшему эксплуатацию электровоза серии ЭП1, три электровоза ЧС4 были переданы в музеи железнодорожного транспорта: ЧС4-012 в Санкт-Петербург, ЧС4-025 в Москву, на Рижский вокзал, и ЧС4-029 в Ростов-на-Дону.
На 2011 год электровозы ЧС4 эксплуатируются в депо: Киев-Пассажирский, Балашов. В депо Киров они заменены на ЧС4т, а в Саратове на ЭП1 и ЭП1М.
За все годы эксплуатации в результате крушений, пожаров а также в связи с полным износом списаны по меньшей мере 16 электровозов ЧС4: 001, 002, 003, 005, 007, 010, 015, 024, 030, 032, 051, 057, 062, 071, 087, 093, 120, 151. Электровозы ЧС4-005 и ЧС4-071 повреждены и списаны в результате крушения на станции Користовка в 1986 году.