Locomotivă
Locomotiva este materialul rulant feroviar echipat cu un motor care este utilizat, în transportul feroviar , pentru tractarea unui convoi (tren sau manevră) pe o cale ferată .
Istorie
Originile
Se crede că primele încercări de a aplica forța aburului pe dispozitivele capabile să tragă vehicule și să înlocuiască forța oamenilor și animalelor au avut loc în minele de cărbune după așa-numita revoluție industrială . Aceste încercări marchează certificatul de naștere al locomotivei cu aburi și momentul în care rezistența mecanică a început să o înlocuiască pe cea a animalelor în munca grea.
La sfârșitul secolului al XVIII-lea , motorul cu aburi a început să se răspândească în domeniul industrial și au existat primele încercări de a aplica cazanele la mijloacele de transport.
Primul care a pus un vehicul feroviar în mișcare datorită puterii aburului a fost inventatorul englez Richard Trevithick , care în februarie 1804 a construit prima locomotivă cu aburi funcțională pentru mina Penydarren din Țara Galilor . Mașina lui Trevithick era simplă și spartană, un cazan simplu de fier cu un coș de fum plasat lângă gura de încărcare a cărbunelui . Aburul produs a fost transportat către un cilindru orizontal de pe partea opusă a coșului de fum, care a transmis mișcarea către o axă motrice printr-o simplă legătură . Cazanul a atins o presiune de aproximativ 2,8 bari și a fost echipat cu o supapă de suprapresiune. În 1808 Trevithick a construit o a doua mașină, similară, numită ironic Prinde-mă cine poate (mă prinde cine poate); acesta era un cilindru vertical.
În 1812 , inginerul Matthew Murray și industriașul John Blenkinsop au construit prima mașină cu doi cilindri, cu diametrul de 203 mm fiecare. De asemenea, în acest caz, cilindrii erau verticali și conectați cu un mecanism similar cu cel al lui Trevithick. Axa motrice era echipată cu roți dințate rudimentare care acționau pe un rack pentru a prinde pista și a deplasa vehiculul. Această mașină cu trei axe, numită Salamanca , era mai mare decât cea a lui Trevithick și s-a dovedit adecvată pentru transportul cărbunelui din mina Middleton (deținută de Blenkinsop). Au fost produse alte trei exemplare care au fost utilizate continuu până în anii treizeci ai secolului al XIX-lea, în ciuda costurilor ridicate de întreținere și a defecțiunilor frecvente ale pinionului. [1]
În 1813 , inginerul William Hedley , inginerul Jonathan Forster și fierarul Timothy Hackworth au construit o nouă locomotivă pentru Christopher Blackett , proprietarul minei Wylam Colliery lângă Newcastle upon Tyne . Această mașină, numită Puffing Billy , împărțea structura pe trei axe cu Salamanca , dar era lipsită de axe dințate; tracțiunea a fost dată de frecare simplă roată-șină, ca în locomotiva Pennydarren a lui Trevithick. Transmisia, pe de altă parte, a fost mult mai complexă, cu o pereche de basculante conectate la cilindrii care mișcau un angrenaj care rotea roțile.
George Stephenson a construit prima sa locomotivă în 1814 : un inginer de motoare la mina Killingworth a construit o mașină inspirată de cele anterioare, numită Blucher . Cazanul, lung de 2430 mm și diametru exterior de 863 mm (507 intern) a alimentat doi cilindri cu diametrul de 203 mm și cursa de 609 mm. Blucher, în timp ce era din mecanica tradițională, a avut câteva inovații semnificative: pentru prima dată roțile au fost echipate cu nervuri interne pentru a menține mașina pe cale (în loc să folosească pista în sine ca ghid) și, pentru prima dată, cilindrii (din nou verticale) au fost conectate direct la roțile motoare. În 1821, Stephenson a construit Locomotion pentru Stockton și Darlington Railway : a reușit să parcurgă 15 km cu 39 km / h, transportând 80 de tone de marfă. Până atunci, însă, principala problemă era producția redusă de abur a cazanului.
Nașterea cazanului tubular
Prima locomotivă care poate fi definită ca modernă a fost, în 1829, Racheta proiectată de George Stephenson în colaborare cu fiul său Robert. Pentru prima dată, a fost utilizat un cazan cu o structură multitubulară care a crescut foarte mult suprafața de încălzire, menținând în același timp o suprafață de grătar destul de mică. Invenția de a încorpora multe tuburi de flacără într-un cazan (numită multi-tubulare) a fost patentată de Marc Seguin, în 1827, un inventator francez care a colaborat cu Stephenson și a fost primul constructor de locomotive cu aburi din Franța. Mai mult, pentru prima dată evacuarea fumului a fost forțată printr-un ejector alimentat de vaporii epuizați ai cilindrilor, ceea ce a îmbunătățit performanța generală a mașinii. Locomotiva a câștigat probele Rainhill în octombrie 1829, apoi a intrat în serviciu pe Liverpool-Manchester .
Tot în 1829 Delaware & Hudson Canal Company a cumpărat Stourbridge Lemon din Anglia, care a fost prima locomotivă în serviciu pe continentul american, destinată transportului cărbunelui între Carbondale și Hones ( Pennsylvania ). Cu toate acestea, experimentul a eșuat din cauza șinelor prea slabe.
Experimente în Statele Unite ale Americii
Chiar și în Statele Unite ale Americii, unii inventatori și-au încercat mâna la întreprinderea de a construi locomotive cu aburi: Peter Cooper a construit o locomotivă rudimentară care urma să servească între Baltimore și Ohio al cărei cazan a fost construit cu țevi fabricate din butoaie, dar mașina pe care a dezvoltat-o doar 1,43 cai putere. Din 1830 experimentele au început să dea câteva rezultate odată cu construirea celui mai bun prieten , care avea un cazan vertical rudimentar, și Punctul de Vest din ( 1831 ), mai tradițional și caracterizat printr-un cazan lung și cilindri înclinați. În 1831 a fost prezentată Carolina de Sud , o mașină simetrică ciudată și foarte lungă, cu două corpuri de cazan opuse, două roți centrale mari și două coșuri de fum la capete; poziția de conducere era în centru, cu șoferul cocoțat deasupra celor două cazane. În 1832 a fost construit Atlanticul , Phineas Davis , o altă mașină cu o formă ciudată datorită cazanului și coșurilor de fum situate în centrul etajului mare.
În 1832 Matthias W. Baldwin a prezentat prima sa mașină, Old Ironsides ; mai târziu avea să fondeze Baldwin Locomotive Works, uriașul industriei construcțiilor feroviare.
Cu toate acestea, mașinile americane, chiar dacă inovatoare și neobișnuite, erau încă ineficiente. Britanicii, pe de altă parte, au continuat dezvoltarea pe o linie mai tradițională în căutarea unei eficiențe și a unei puteri mai mari.
Evoluție și dezvoltare
Construcția locomotivelor cu abur a continuat fără întrerupere până în a doua jumătate a secolului al XX-lea , cu o evoluție continuă în mărime, putere și număr de osii până la performanțe de invidiat chiar și astăzi. În 1938 a fost stabilit recordul de viteză de 202 km / oră pentru locomotivele cu abur, în timp ce încă din 1908 s-a încercat aplicarea motorului cu turbină pe un motor cu abur . Cu toate acestea, a existat o nevoie din ce în ce mai mare de a înlocui motorul cu aburi cu unul de alt tip, care să permită o reducere substanțială a costurilor de funcționare, crescând din ce în ce mai mult odată cu costul cărbunelui și datorită nevoii, intrinseci în sistemul de abur , de o atenție constantă. și timp îndelungat de pregătire pentru service.
Soluția a fost găsită în utilizarea motoarelor electrice deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, în timp ce pentru utilizarea motoarelor termice a fost necesar să se aștepte obținerea fiabilității și performanțelor mai bune și, în același timp, mai puțin costisitoare în ceea ce privește managementul și deci dincolo de primul deceniu al secolului XX. În 1912 a existat prima locomotivă diesel și, în 1914 , prima motorină cu acționare electrică.
Se naște locomotiva electrică
Prima locomotivă electrică reală, adică potrivită pentru tractarea vehiculelor, datează din 1879 . Acesta, construit de Ernst Werner von Siemens , folosea curent continuu la o tensiune destul de mică, prin urmare a dezvoltat o putere destul de modestă. Limita maximă de tensiune care putea fi atinsă era, la acel moment, limitată de materialele de izolație disponibile, astfel încât sistemul s-a dezvoltat mai presus de toate pentru sectorul tramvaielor și pentru căile ferate de extensie limitată.
Locomotiva feroviară reală, capabilă să înlocuiască pe deplin cea cu abur, a fost cea de curent alternativ trifazată , la 3600 volți și la 15 Hz, și s-a născut în Italia pe linia Valtellina a cărei locomotivă FS E.430 reprezintă prima o reală exemplu de motor de tren la nivel mondial [2] . Acesta a fost construit, în numele companiei italiene care operează rețeaua Adriatică , de către atelierele de construcții feroviare maghiare Ganz (pentru partea electrică) și de Fabrica Regală de Mașini de Stat din Ungaria (pentru partea mecanică), la momentul respectiv una dintre puținele și cele mai avansate fabrici ale lumii în sectorul electric feroviar.
Locomotivele electrice au fost construite câțiva ani mai târziu, de asemenea, cu curent continuu la tensiuni cuprinse între 1500 și 4000 de volți și au înlocuit progresiv cele cu tracțiune trifazată datorită complicației mai puține a liniilor electrice și a versatilității mai mari a motorului de curent continuu.
În 1955 o locomotivă electrică franceză, cu curent continuu, a atins recordul de 315 km / oră.
Orientările moderne în alegerea utilizării locomotivelor preferă în general, pentru trenurile de călători, locomotivele electrice, în timp ce alegerea celor diesel este pentru liniile în care electrificarea nu este prezentă sau convenabilă. Această regulă nu este unică, deoarece este legată și de costurile și disponibilitatea energiei locale. Liniile obișnuite de tracțiune cu abur sunt acum puține în lume și, în multe cazuri, numai în scopuri turistice și amatorii. Aproape toate liniile de mare viteză folosesc locomotive electrice.
Caracteristici generale
Locomotiva cu abur
Locomotiva cu aburi este mașina utilizată pentru tractarea vehiculelor pentru transportul de mărfuri sau pasageri pe căile ferate care folosește un motor cu aburi pentru propulsie [3] . Baza teoretică a funcționării motorului cu aburi este termodinamica, care a avut ca principal obiect de studiu motorul cu abur în diferitele sale aplicații; timp de multe decenii, acest motor a fost motorul de tracțiune prin excelență. Structura de bază este formată dintr-un cadru rigid sau articulat pe care sunt montate un cazan , un cuptor și echipamentul conectat. Cadrul este așezat pe un anumit număr de axe ale căror roți sunt acționate de un motor cu aburi cu 2 sau mai mulți cilindri ale căror pistoane acționează tijele de acționare care activează roțile de acționare cu un mecanism de bielă-manivelă . Un accesoriu important este licitația care poate fi totuși integrată în corpul locomotivei, care în acest caz poartă numele de locotender .
Locomotiva cu turbina cu abur
O locomotivă cu turbină cu abur este o locomotivă cu abur echipată cu un cazan similar cu cea a locomotivei normale, dar în care aburul acționează roțile printr-o turbină. De la primul prototip din 1908, s-au făcut diverse încercări, dintre care niciuna nu a avut succes. În anii treizeci și urmând acest tip de locomotivă a fost considerată o posibilă alternativă la locomotiva diesel , care devenea pe atunci răspândită.
Locomotivă electrică
Locomotiva electrică (denumită și, în mod necorespunzător, locomotivă electrică ) este în general compusă dintr-un cadru rigid sau articulat care se sprijină pe un anumit număr de axe sau boghiuri și o cutie în care se află echipamentele electrice, sistemele de reglare și control. viteza, sistemele accesorii pentru echipamentele de răcire și motoare, pentru pomparea aerului comprimat pentru frâne, precum și mijloacele de captare a curentului electric ( pantograf , cărucioare cu tije , pantofi glisante). Motoarele de tracțiune pot fi montate în interiorul cutiei sau pe trăsuri; astăzi se găsesc aproape exclusiv pe cărucioare.
Locomotiva electrică are mai multe avantaje față de strămoșul său cu abur:
- eficiența motoarelor este mai mare ceea ce înseamnă că pentru același traseu locomotiva electrică consumă mai puțină energie și, prin urmare, permite economii economice mai mari;
- o ușurință mai mare în obținerea de performanțe ridicate în viteză, dar mai ales în putere;
- confort mai mare pentru personalul mașinii ;
- nedependența de combustibilii fosili (principalul motiv al adoptării sale timpurii în state fără sau cu rezerve reduse de cărbune, cum ar fi Elveția sau Italia);
- întreținere și perioade de nefuncționare mai mici (operațiunile de punere în funcțiune a unei locomotive cu abur necesită câteva ore între aprindere și punerea cazanului sub presiune; alimentarea cu apă și combustibil și lubrifierea pieselor mecanice sunt, de asemenea, necesare, cu toate acestea, acestea pot apărea în timpul încălzirii).
Locomotiva diesel
Acest tip de locomotivă este echipat cu unul sau mai multe motoare diesel cu cilindree mare și de mare putere montate în general în compartimentul central al caroseriei sau într-o parte anterioară a mașinii; transmiterea mișcării către roți poate fi mecanică, electrică sau hidraulică.
Locomotivă diesel cu transmisie mecanică
Transmiterea mișcării către roți are loc prin schimbarea treptelor de viteză și a reductorilor, a arborilor elice sau a tijelor de antrenare sau a lanțurilor de transmisie; este utilizat în principal pentru locomotive cu putere nu foarte mare.
Locomotivă diesel-electrică
Motorul diesel nu este conectat la roți prin intermediul unei transmisii mecanice, ci la un generator de curent care, la rândul său, furnizează energie electrică motoarelor electrice montate pe roți sau pe cărucioarele motorului. Sistemul are avantajul de a simplifica transmiterea puterii către roți. Acest tip de locomotivă a avut o mare dezvoltare în special în SUA și a caracterizat aproape întreaga flotă a Căilor Ferate de Stat din Italia.
În unele cazuri au fost construite sisteme bivalente în care atunci când este disponibilă o sursă de alimentare electrică externă (de la linia aeriană de contact ), sursa de alimentare Diesel este deconectată.
Locomotivă diesel-hidraulică
Locomotiva diesel-hidraulică este o mașină în esență aceeași, în partea motorului, cu celelalte tipuri de locomotive diesel, dar diferă în transmisia care este încredințată convertoarelor de cuplu și cuplajelor de transmisie a fluidului. Acestea sunt în esență alcătuite dintr-un sistem de rotoare cu aripioare secundare, care sunt trase de fluidul pus în mișcare de cele primare , care sunt în schimb deplasate de motoare. Transmisia hidraulică este deosebit de tipică pentru școala nord-europeană , în special cea germană .
Locomotivă cu turbină
Acesta este un sistem de tracțiune care a rămas la nivel experimental și nu a avut prea mult succes. Prima locomotivă cu turbină cu gaz a fost construită în 1933 de atelierele suedeze Gotaverken-Nohab. Motorul acestui tip de tren este constituit dintr-o turbină acționată de un gaz, de tipul celor aeronautice. În 1972 o locomotivă cu turbină a atins 318 km / oră.
Surse de alimentare alternative
În 2005, prima linie Linköping - Västervik ( Suedia ) a intrat în funcțiune prima vagon cu motor cu biogaz. Are o autonomie de 600 km și atinge o viteză maximă de 130 km / h. Prima autoturism este de tip Y1, derivat din tipul ALn 668 produs de Fiat Ferroviaria în Savigliano și reproiectat cu un motor Volvo ; al doilea este de tip Kustpilen de la firma Scania AB . Cele două vagoane de pe linie consumă biogaz produs prin descompunerea substanțelor organice și emit mai puțin dioxid de carbon decât cel emis de alte tipuri de motoare.
În mai 2006 , alimentarea unei vagoane diesel tradiționale (663 906 ST) cu ulei de floarea-soarelui a fost testată cu succes pe linia Mestre-Adria. Motorul nu a suferit modificări, s-au adăugat un rezervor suplimentar pentru ulei de floarea-soarelui și o bobină de încălzire pentru a-l aduce la vâscozitatea optimă.
Utilizările locomotivei
În anul curent, unele locomotive au fost proiectate și cu funcția de vagoane de călători ; aceste vagoane exploatează tehnica puterii distribuite (motoare amplasate pe cărucioare) și sunt utilizate și în metrou și în multe tipuri de trenuri electrice.
Printre motivele care conduc la alegerea locomotivei de remorcare de tip tradițional putem include:
- viteză mai mare în înlocuirea acesteia în caz de avarie, fără implicarea pasagerilor în problemă;
- siguranță mai mare în a avea partea motorului independentă de compartimentele pentru pasageri;
- o ușurință mai mare de întreținere în urma unei amenajări mai raționale a componentelor;
- posibilitatea înlocuirii acestuia în fruntea unui convoi în funcție de necesitățile traseului sau de numărul de vagoane conectate.
Locomotiva are printre particularitățile sale faptul că nu numai că poate remorca un convoi, ci și faptul că este capabil să-l împingă. Dacă este deosebit de lungă și grea, este posibilă dublarea sau triplarea locomotivelor plasându-le la cap, intercalate sau una situată la capul trenului și una la capăt.
În domeniul transportului de călători nu este neobișnuit să întâlnești așa - numitul push-pull , adică o locomotivă care împinge trenul, dar este controlată de un vagon de conducere specific, fără motor , în capul trenului , cunoscută sub numele de mașină semipilot .
Notă
- ^(EN) Biografia lui John Blenkinsop Arhivat la 10 martie 2009 în Internet Archive .
- ^ Cornolò , p. 19 .
- ^ Ferrovie dello Stato, Locomotiva cu aburi Vol. VI, la p.3
Bibliografie
- Giovanni Cornolò, Locomotive trifazate, volumul 1 , în All Train , Ponte San Nicolò, Duegi Editrice, octombrie 2017, ISBN 9 771724 264009 .
Alte proiecte
-
Wikicitatul conține citate din sau despre locomotive -
Wikționarul conține dicționarul lemă « locomotivă » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre locomotivă
linkuri externe
- Locomotiva , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
- ( EN ) Locomotiva , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Locomotiva , în Treccani.it - Enciclopedii on-line , Institutul Enciclopediei Italiene.
| Controlul autorității | Tesauro BNCF 34077 · LCCN (EN) sh85077999 · GND (DE) 4036283-8 · BNF (FR) cb119323014 (dată) · NDL (EN, JA) 00.565.772 |
|---|
