Поезд | |
Привод | |
---|---|
Период | |
Скорость |
безрельсовые: до 581 км/ч |
Область применения | |
Инфраструктура |
По́езд — в современном понятии сформированный и сцепленный состав, состоящий из нескольких вагонов, с одним или несколькими действующими локомотивами или моторными вагонами, приводящими его в движение, и имеющий установленные сигналы (звуковые и видимые), которые обозначают его голову и хвост. Помимо этого, на многих (в том числе и российских) железных дорогах каждый поезд получает определённый номер, позволяющий отличать его от остальных поездов. К поездам также относят локомотивы без вагонов, моторные вагоны и специальный самоходный подвижной состав (например, автомотрисы и дрезины несъёмного типа), отправляемые на перегон и имеющие установленные сигналы.[2] Наука, изучающая поезда и вопросы, связанные с их движением, называется тяга поездов.
Хотя традиционно слово «поезд» и связывают с железнодорожным транспортом, появилось оно значительно раньше первых паровозов (1804 год). Так, согласно словарю Даля слово «поезд» происходит от слова «поездка» и изначально обозначало ряд повозок, следующих друг за другом — в этом значении слово сохранилось, в частности, в словосочетании «свадебный поезд»[3].
В дальнейшем с развитием железнодорожного транспорта слово «поезд» стало применяться и к нему. В том же словаре Даля можно встретить и такое определение:
Поезд железной дороги — сколько везет паровоз, или что сцеплено вместе, в одно целое.
Под это определение попадает и группа сцепленных между собой вагонов — железнодорожный состав.
Определение, данное в словаре Брокгауза и Ефрона, уже оговаривает обязательное наличие в составе тяговых единиц:
Состав сцепленных железнодорожных вагонов, приводимых в движение локомотивом или моторным вагоном.
По мере сокращения использования гужевого транспорта слово «поезд» постепенно утратило своё первоначальное значение («ряд повозок») и стало ассоциироваться исключительно с железной дорогой.
Поезд железнодорожный, сформированный и сцепленный состав из вагонов с одним или несколькими действующими локомотивами или моторными вагонами, имеющий световые и др. опознавательные сигналы[4]
Наконец, Правила технической эксплуатации железных дорог дают аналогичное официальное определение слова «поезд», но со следующей оговоркой:
Локомотивы без вагонов, моторные вагоны, автомотрисы и дрезины несъёмного типа, отправляемые на перегон, рассматриваются как поезд.
Таким образом, в официальном понятии не каждый состав может называться поездом; в свою очередь, наличие вагонов не является обязательным условием поезда.
История поездов напрямую связана с историей рельсовых дорог и локомотивов. Первые поезда появились в Европе на рубеже XVII—XVIII веков и представляли собой вагонетку, приводимую в движение лошадью. Существовали такие дороги и в России. Так, в 1842 году в ходе изысканий трассы для будущей железной дороги Санкт-Петербург — Москва были обнаружены элементы «полосовой» деревянной железной дороги, проложенной по указу Петра I в начале XVIII века[5]. В 1806 году под руководством инженера Петра Фролова была разработана, а в 1809 году сдана в эксплуатацию Змеиногорская железная дорога. Поезда на ней состояли уже из 3—4 вагонеток, соединённых железными кольцами[6].
В 1804 году английский изобретатель Тревитик создаёт первый паровоз, который использовался только как аттракцион для развлечения публики. Для этого к паровозу прицепили пассажирский вагон, создав таким образом первый поезд с локомотивной тягой. Первый грузовой поезд с локомотивной тягой появился в 1820 году в Англии и использовался для транспортировки угля от шахты Хэттон до Сандерленда. 27 сентября 1825 года на открытии первой общественной железной дороги Стоктон — Дарлингтон локомотив «Локомоушн» провёл первый магистральный грузовой поезд массой 80 тонн. 15 сентября 1830 года на открытии магистрали Ливерпуль — Манчестер был проведён первый магистральный пассажирский поезд, в составе которого находился и вагон, загруженный почтой — первый в мире почтовый вагон[7].
В России первый поезд с локомотивной тягой был пущен на Нижнетагильском металлургическом комбинате в 1834 году. Он приводился в движение паровозом, построенным Ефимом Александровичем и Мироном Ефимовичем Черепановыми. 30 октября (11 ноября) 1837 года была открыта Царскосельская железная дорога. Пассажирские поезда на ней состояли из вагонов четырёх классов: кареты («дилижансы») с отделениями первого класса, кареты с отделениями второго класса, открытые повозки с крышей («шарабаны») и открытые повозки без крыши («ваггоны»). Средняя скорость поездов составляла 32,8 км/ч, а к концу 1860-х возросла до 42,7 км/ч; интервал между поездами составлял 3—4 часа[8]. 1 ноября 1851 года было открыто движение на магистрали Санкт-Петербург — Москва. Средние скорости пассажирских и грузовых поездов составляли 32 и 16 км/ч соответственно, также курсировал почтовый поезд со средней скоростью 37 км/ч. Пассажирские вагоны подразделялись на следующие типы: I и II классов — спальные и обыкновенные; III класса — обыкновенные и служебные. Грузовые вагоны были четырёхосными (на двух двухосных тележках) и имели грузоподъёмность не более 10 тонн. Для тяги пассажирских поездов использовались паровозы типа 2-2-0[9] массой около 30 тонн, для товарных — типа 0-3-0[10] массой 30 тонн. Для организации перевозок на дороге впервые был применён график движения поездов[11].
Вес поезда является одним из важнейших параметров, так как определяет провозную способность участков, то есть какое количество пассажиров или грузов будет перевезено между станциями за определённое время (чаще всего — 1 сутки). Увеличение массы поезда позволяет не только поднять этот параметр, но и снизить себестоимость перевозок. В то же время, излишнее увеличение веса поезда приводит к перегрузке локомотивов и к преждевременному выходу их оборудования из строя. Также в результате проектирования можно определить длину поезда, число вагонов и локомотивов в нём и их распределение по составу, а также режимы ведения поезда по различным участкам пути.
Масса поезда зависит от достаточно большого количества параметров, и прежде всего от уклонов пути и параметров локомотивов. К примеру, расчётная масса поезда для восьмиосного электровоза ВЛ80 на подъёме в 5 ‰ (0,5 %) составляет около 8000 т, а на подъёме в 10 ‰ (1 %) — 4100 т. В данном случае массу поезда увеличивают за счёт смягчения профиля пути и увеличения числа локомотивов. Далее массу поезда проверяют по таким условиям, как прочность сцепных устройств (на дорогах СНГ им является автосцепка СА-3) и на возможность трогания поезда с места. После этого, зная примерную долю каждого типа вагонов в составе, определяют число вагонов в поезде. Зная длины вагонов и локомотивов, определяется длина всего поезда, которая уже проверяется на допускаемую по условиям размещения на приёмных путях станции, так как в случае превышения этого показателя, поезд попросту частично окажется на другом пути (достаточно вспомнить фильм «Магистраль», где приёмка поезда повышенной длины на более короткий путь привела к трагедии).
Как понятно из определения, поезд формируется из тяговых (локомотивы, моторные вагоны) и нетяговых (грузовые и пассажирские вагоны) единиц подвижного состава. В настоящее время можно выделить несколько основных вариантов компоновки поездов:
Формирование поездов производится в основном на сортировочных станциях (а моторвагонного подвижного состава — в оборотных депо) в полном соответствии с установленными для дорог правилами (для российских железных дорог ими являются правила технической эксплуатации железных дорог, график движения и планом формирования поездов). Формированием поездов занимаются составители поездов.[12]
Порядок формирования и пропуска длинносоставных, тяжеловесных, соединённых, повышенного веса и длины грузовых поездов устанавливается дежурным железной дороги. Формирование производится без подборки вагонов по числу осей и весу, но при формировании длинносоставных и тяжеловесных поездов порожние вагоны должны ставиться в последнюю треть поезда. Моторвагонный подвижной состав при следовании в ремонт или из ремонта ставятся в хвост грузового поезда одной группой. Действующие в России правила технической эксплуатации железных дорог запрещают ставить в состав следующие вагоны:
Нормы веса и длины дальних и местных пассажирских поездов и порядок размещения вагонов в них указываются в книжках расписания движения поездов. В переднем и последнем вагонах крайние торцевые двери запираются, а переходные площадки закрепляются в поднятом положении. Порядок прицепки к пассажирским поездам вагонов сверх нормы и следования длинносоставных пассажирских поездов определяется соответствующими инструкциями. На российских железных дорогах допускается прицеплять к пассажирским поездам (кроме пригородных) нецельнометаллические вагоны служебно-технического назначения.
Запрещается ставить в пассажирские и почтово-багажные поезда:
В пассажирские (кроме скоростных и скорых) и почтово-багажные поезда могут быть также поставлены несколько грузовых вагонов.
Скорость пассажирских и почтово-багажных поездов, в которые включены вагоны других конструкций и типов, ограничены скоростями, установленными для этих вагонов.[12][13]
Основой организации движения поездов на магистральных железных дорогах является график движения, нарушение которого не допускается. Благодаря ему обеспечивается безопасность движения и рациональное использование подвижного состава. В соответствии с графиком каждому поезду присваивается определённый номер. Поездам определённого направления присваиваются чётные номера, а поездам обратного направления — нечётные. Кроме номера, каждому грузовому поезду на станции формирования присваивается определённый индекс, который не изменяется до станции расформирования. Если поезд не предусмотрен графиком движения, то номер ему присваивается при его назначении.[13] В соответствии с правилами технической эксплуатации российских железных дорог, поезда делятся на следующие категории:
Каждый поезд обслуживает локомотивная бригада, состоящая из машиниста, который непосредственно управляет поездом и следит за безопасностью пути, и его помощника, который совместно с машинистом ведёт наблюдение за безопасностью пути, а также периодически, по указанию машиниста, визуально проверяет работу некоторого оборудования локомотива или МВПС. При кратной тяге, а также при использовании толкача, число локомотивных бригад равно числу локомотивов, при этом машинисты вспомогательных локомотивов непосредственно подчиняются машинисту ведущего (первого по ходу движения) локомотива. При паровой тяге в состав локомотивной бригады также включался кочегар, а на пассажирских моторвагонных поездах — кондуктор.[14] Пассажирский поезд, кроме того, обслуживается проводниками вагонов и начальником поезда, а вагоны-рестораны и почтовые вагоны — соответствующими работниками. На хозяйственные поезда назначается руководитель работ или его уполномоченный. Также на поезда, с которыми проводятся манёвры, может назначаться составитель поездов. В настоящее время ряд пассажирских поездов обслуживаются машинистом без помощника («работа в одно лицо»).[13]
Для контроля за движением всех поездов, железнодорожный путь делят на определённые отрезки (обычно 100—150 км), называемые участками. Движением всех поездов на каждом участке руководит поездной диспетчер (ДНЦ). В его обязанности входит обеспечение выполнения графика движения поездов, поэтому приказы диспетчера подлежат безоговорочному выполнению. Помимо этого машинисты и другие работники, обслуживающие поезда, подчиняются указаниям дежурных по станциям, которые в свою очередь также подчиняются поездному диспетчеру. Под контролем одного диспетчера может находиться до нескольких участков.[12]
Поезда различаются по характеру груза, скоростям движения, размерам, массе и т. д. На железных дорогах России встречаются следующие разновидности поездов[2][15][16].
Помимо этого, слово «поезд» является составной частью следующих названий[21]:
В настоящее время на поездах применят самые различные типы тормозов: пневматические и электрические, автоматические и неавтоматические, грузовые и пассажирские, нежёсткие и полужёсткие и т. д.[22][23]
Самыми распространёнными являются пневматические тормоза, которые приводятся в действие сжатым воздухом. Первый пневматический тормоз был предложен в 1869 году Вестингаузом и с тех пор постоянно совершенствовался. Тормоз Вестингаузена имеет только два режима — торможение и отпуск, в настоящее время он ещё используется в поездах метрополитена. В отличие от него, современные пневматические тормоза позволяют ещё и регулировать тормозную силу, меняя давление воздуха в тормозных цилиндрах. Машинист управляет тормозами с помощью специального устройства — крана машиниста. С его помощью машинист может добавлять воздух в тормозные цилиндры (служебное торможение) для получения определённой тормозной силы, поддерживать там это давление (перекрыша) и выпускать воздух (отпуск) для отпуска тормозов или некоторого снижения тормозной силы. В тормозные цилиндры воздух поступает из запасных резервуаров, находящихся на каждой единице подвижного состава (вагон, локомотив, дрезина и т. д.). В свою очередь в запасные резервуары воздух поступает из тормозной магистрали, протянутой вдоль всего состава, которую питает компрессор. Давление в тормозной магистрали зависит от типа поезда, так для пассажирского поезда оно составляет 4,5—5,2 кг/см². Управляет воздушными потоками устройство под названием воздухораспределитель, которое также находится на каждой единице подвижного состава. В случае повреждения тормозной магистрали (в том числе при разрыве поезда) и выходе воздуха из неё в атмосферу, воздухораспределитель напрямую соединяет запасной резервуар с тормозным цилиндром. В этом случае происходит экстренное торможение — воздух поступает в цилиндры под максимальным давлением, благодаря чему реализуется максимальная тормозная сила. Экстренное торможение можно вызвать и принудительно — открытием стоп-крана, либо постановкой ручки крана машиниста в соответствующее положение — в этом случае тормозная магистраль также напрямую соединяется с атмосферой.[22][23]
Основной недостаток пневматического тормоза заключается в том, что скорость распространения воздушной волны, а следовательно и срабатывания тормозов по составу, равна скорости звука (331 м/с). Неодновременность срабатывания тормозов может привести к продольным толчкам, что в пассажирских поездах приводит к дискомфорту пассажиров, а в длинных грузовых — к разрыву поезда. Поэтому на пассажирских, а также грузовых длинносоставных поездах используют электропневматические тормоза. В этом случае параллельно тормозной магистрали идёт электрический провод, по которому и передаются сигналы на воздухораспределители (последний при этом называется электровоздухораспределителем, из-за наличия в конструкции электрической части). Преимущество такого типа тормоза заключается в практически одновременном срабатывании тормозов по всей длине состава, что также позволяет сократить тормозной путь.[22]
Кроме тормоза Вестингауза используется тормозная система Матросова. В бывшем СССР на поездах, на грузовых автомобилях и на некоторых типах автобусов. Особенность этой системы в том, что торможение производится при падении давления в тормозной системе. Имеется два вида тормозных систем Матросова: с торможением пружиной, и с торможением воздушным клапаном. В отличие от системы Вестингауза заключается в том, что движение при отсутствии давления в тормозной системе невозможно.
В случае применения тяговых электрических двигателей (ТЭД), помимо пневматических тормозов используют и электрические, которые преобразуют механическую энергию поезда в электрическую. В этом случае используют обратимость электродвигателя, то есть его возможность работы генератором. Полученная электроэнергия либо преобразуется в тепловую в реостатах (реостатное торможение), либо возвращается в контактную сеть (рекуперативное торможение), также возможно их сочетание (рекуперативно-реостатное торможение). Электрическими тормозами оборудовано большинство электроподвижного состава (трамвай, метрополитен, электровозы, электропоезда), а также многие тепловозы.[24][25][26]
Также существует магниторельсовый тормоз. Он состоит из двух (реже — четырёх) башмаков, каждый из которых подвешен между колёсами и по конструкции представляет собой электромагнит. При торможении башмаки опускаются на рельсы, а на их катушки подаётся электрический ток. Возникшая магнитная сила прижимает башмаки к рельсам, тем самым увеличивая тормозную силу, тормозной путь при этом сокращается на 30—35 %. Применяется данный тормоз на трамваях, высокоскоростных поездах и тяговых агрегатах. Их основное преимущество — компактность, что позволяет вместе с ними использовать дисковые тормоза, которые занимают относительно большой объём от подвагонного пространства.[27]
Для повышения безопасности поезда оборудуют различными приборами и устройствами, большинство из которых размещены в кабине машиниста. Для контроля за сигналами светофоров поезд оборудуется АЛС — автоматической локомотивной сигнализацией. Она считывает с пути специальные сигналы, поступающие от находящегося впереди светофора, расшифровывает их и на мини-светофоре (локомотивный светофор), находящегося в кабине, дублирует сигналы впереди стоящего светофора. Для проверки бдительности машиниста служит так называемая рукоятка бдительности (РБ, конструктивно она выполнена в виде кнопки, либо педали). При смене показания на локомотивном светофоре, а также в случае, если машинист длительное время не менял положения органов управления тягой и тормозами, раздаётся звуковой сигнал, который нередко дублируется световым (в ряде случаев световой сигнал загорается перед звуковым). Услышав звуковой сигнал (либо увидев световой), машинист должен сразу же нажать на РБ, в противном случае, по истечении некоторого времени (5—10 с), автоматически будет применено экстренное торможение. Периодическая проверка бдительности также осуществляется при подъезде поезда к светофору с запрещающим показанием . Зачастую для контроля за бдительностью машиниста используют датчики, которые измеряют его физиологические данные (пульс, давление, наклон головы).[13][28][29]
Для контроля за скоростью в кабине установлен механический скоростемер. АЛС и скоростемер постоянно взаимодействуют друг с другом. Так в случае проезда светофора с красным огнём со скоростью выше 20 км/ч сработает экстренное торможение. Помимо этого локомотивный скоростемер выполняет функцию чёрного ящика[30]. В его верхней части устанавливается бумажная лента, на которую записывается ряд параметров: время, скорость, пройденное расстояние, давление в напорной и тормозной магистралях, а также в тормозном цилиндре, показания локомотивного светофора. В настоящее время на российском подвижном составе происходит замена АЛС и скоростемера на КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности). Он выполняет функции скоростемера и АЛС, а также ведёт контроль за скоростью.[29][31]
Для контроля за состоянием оборудования предназначены различные датчики и реле (реле боксования, реле перегрузки), сигнальные лампы от которых выведены на пульт машиниста. Пассажирские поезда оборудуют пожарной сигнализацией, извещатели которой располагают в салонах и тамбурах. Для контроля за ходовой частью вагонов и локомотивов, на железнодорожном пути располагают различные датчики. Они позволяют обнаружить многие дефекты, среди них: перегрев букс, повреждение ходовой части, нарушение габарита. Безопасность движения, за счёт уменьшения нагрузки на машиниста, повышает и САВП — система автоведения поезда (автомашинист). В настоящее время большинство поездов метрополитена управляется автоматикой, на пригородных электропоездах её, в основном, используют для подсказок (предупреждает об ограничениях скорости, показаниях светофоров, а также объявляет остановки).[31][32]
Свисток паровоза | |
|
|
Помощь по воспроизведению |
Тифон тепловоза | |
|
|
Помощь по воспроизведению |
Как понятно из определения, одно из свойств поезда — наличие сигналов. Сигналы поезда входят в общую систему сигнализации железнодорожного транспорта, включающую в себя также и путевые сигналы — светофоры, сигнальные знаки, указатели и т. д. Сигналы разделяют на звуковые и видимые.
Для подачи звуковых сигналов служат специальные устройства, устанавливаемые на подвижном составе — свистки, тифоны, колокола. Они предназначены для повышения безопасности, за счёт предупреждения о приближении поезда, а также для подачи команд составителям поездов и осмотрщикам вагонов. Звуковые сигналы в свою очередь разделяются на сигналы большой громкости и сигналы малой громкости. Сигнал большой громкости должен иметь надёжную слышимость в пределах тормозного пути и используется крайне редко, особенно в черте городов и населённых пунктов. Для его подачи служит тифон. На железнодорожных локомотивах уровень громкости звука сигнала тифона на расстоянии 5 метров составляет около 120 дБ[33] при частоте тона в 360—380 Гц. Для подачи сигналов малой громкости на ранних локомотивах использовали колокола, в настоящее время их сменили свистки. Сигнал свистка на расстоянии 5 метров имеет уровень звука 105 дБ при частоте основного тона около 1200 Гц.[34] Для привода свистка и тифона на паровозах используется пар из котла, на остальных локомотивах — сжатый воздух. На трамваях сигналы подаются с помощью электрического звонка.
Сигнал | Значение | Когда подаётся |
---|---|---|
3 коротких | «Стой» | При подъезде к запрещающему сигналу. |
Сигнал полной остановки | Подаётся после полной остановки поезда. | |
Один длинный | «Отправиться поезду» | При отправлении поезда. |
Оповестительный сигнал | При приближении к переездам, тоннелям, пассажирским платформам, кривым, местам проведения путевых работ. При следовании в условиях пониженной видимости (метель, туман и т. д.). Для предупреждения наезда на людей. При встрече поездов на двухпутных участках: первый сигнал — при приближении к встречному поезду, второй — при приближении к его хвостовой части. | |
Один длинный, один короткий, один длинный | Оповестительный при следовании по неправильному пути[36] | В тех же случаях, что и обычный оповестительный. |
Сигнал бдительности | При приёме поезда на станцию по неправильному пути. При приближении к светофору с запрещающим показанием, при наличии разрешения на его проследование. При проследовании светофора с запрещающим, либо непонятным показанием. |
Видимые сигналы поездов предназначены для обозначения головы и хвоста состава, что повышает безопасность для путевых работников. К видимым сигналам также относится и прожектор. Примеры некоторых видимых сигналов, используемых на российских железных дорогах[37]:
Для обмена информации машинистов поездов с дежурными по станциям, поездными диспетчерами, составителями поездов, а также между собой, поезда оборудуются устройствами радиосвязи. В зависимости от типа работ, на метрополитене и магистральных железных дорогах используют два типа радиосвязи — поездная и маневровая. Первая используется для обмена информацией машинистов поездов с поездными диспетчерами, а также между собой, вторая — для обмена информацией дежурного по посту централизации с машинистом поезда и составителями поездов при проведении манёвров.[38][39]
Радиосвязь работает в симплексном режиме с групповым вызовом в наиболее распространённом гектометровом (~ 2 МГц) и метровом (~ 151—156 МГц) диапазонах. Так как в гектометровом диапазоне уровень помех довольно высок, то для получения хорошего сигнала вдоль железнодорожного пути протягивают направляющие провода, которые могут быть размещены на опорах контактной сети, либо на опорах воздушных линий связи. На магистральных железных дорогах радиосвязь машинистов поездов с поездными диспетчерами осуществляется по диспетчерской поездной радиосвязи на дециметровом диапазоне (330 МГЦ, за рубежом — до 450 МГц), поездная же служит для связи машинистов поездов между собой, с дежурными по станциями, а также с начальником поезда (на пассажирских поездах). Локомотивные радиостанции устанавливаются в кабине управления, нередко с двумя пультами (отдельно для машиниста и для его помощника).[38][40]
На пассажирских моторвагонных поездах устанавливается система внутренней связи, которая осуществляется по проводной линии. Данная система предназначена для передачи сообщений пассажирам в салоне, а также для обмена информации между членами локомотивной бригады (машиниста с помощником или кондуктором), находящихся в разных кабинах. Для экстренной связи пассажиров с машинистом предназначена система связи «пассажир-машинист», переговорные устройства которой расположены в пассажирских салонах. Часто системы связи «машинист-пассажир» и «пассажир-машинист» объединяют в одну.[41]
Для приведения поезда в движение на первых рельсовых дорогах использовали мускульную силу животных, в основном лошадей. В первой половине XIX века им на смену пришёл локомотив — передвигающееся по рельсам тяговое транспортное средство. Принцип его работы заключается на взаимодействии колеса и рельса — от двигателя на колесо передаётся тяговое усилие, а колесо, за счёт силы трения о рельс, приводит локомотив, а с ним и весь поезд, в движение. Первым типом локомотивов был паровоз — транспортное средство, двигателем которого являлась паровая машина. Пар в паровую машину поступал из парового котла, который находился на локомотиве. Несмотря на такое преимущество, как «всеядность» (топливом для паровоза могли служить нефть, уголь, дрова, торф), у таких локомотивов был весьма существенный недостаток — очень низкий КПД, который составлял порядка 5—7 %. Поэтому в настоящее время паровозы почти не используются в поездной работе.[42]
У современных локомотивов в качестве первичного двигателя используются двигатели внутреннего сгорания — дизель (тепловозы) либо газовая турбина (газотурбовозы). Так как такие двигатели могут работать в ограниченном диапазоне частот вращения, то для передачи вращения на движущие колёса требуется промежуточная передача — электрическая, либо гидравлическая. Электрическая передача состоит из генератора и электродвигателей, гидравлическая — из гидромуфт, гидротрансформаторов и гидронасосов. Гидравлическая передача легче и более дешёвая, но электрическая передача более надёжна и экономичней. На маломощных тепловозах иногда используется механическая передача. Из автономных локомотивов наибольшее распространение получили тепловозы с электрической передачей.[43][44]
Первичный двигатель можно и вовсе убрать с локомотива, а энергию на локомотив передавать извне — по контактной сети. Именно на таком принципе работает электровоз — неавтономный локомотив, приводимый в движение электродвигателями. Электровоз через токоприёмник получает из контактной сети электроэнергию, которая затем передаётся на тяговые электродвигатели, которые через зубчатую передачу приводят во вращение движущие оси. Основным преимущество электровоза, перед автономными локомотивами, заключается в практическом отсутствии вредных выбросов в атмосферу (если конечно не считать выбросов от электростанций), что позволило перевести на электрическую тягу весь городской рельсовый транспорт — трамвай и метрополитен, а также монорельсовые поезда. Помимо причисленных типов локомотивов, встречаются и их сочетания: электротепловоз, электропаровоз, теплопаровоз и так далее.[45]
Поезд может приводиться в движение и без передачи тяги от двигателя на колесо и далее на рельс. Так в линейном двигателе электроэнергия напрямую преобразуется в энергию поступательного движения — поезд движется за счёт взаимодействия магнитных полей индуктора и металлической полосы. Индуктор может располагаться, как в путепроводе, так и на подвижном составе. Такой двигатель применяется на поездах на магнитном подвешивании (маглев), а также в монорельсовом транспорте.[46] Помимо этого, в двадцатом веке проводились опыты с применением для тяги поездов авиационных двигателей (воздушный винт, реактивный двигатель), но они, в основном, предназначались для исследования взаимодействия подвижного состава и рельсов при высоких скоростях.[47]
В пассажирских поездах есть множество вспомогательных систем, предназначенных для обеспечения комфорта пассажиров. Для работы большинства из них (освещение, отопление, вентиляция, приготовление пищи в вагонах-ресторанах) используется электричество. Одним из её источников является система автономного электроснабжения, которая включает в себя генератор и аккумуляторную батарею. Генератор постоянного тока приводится во вращение от оси колёсной пары через ременную либо карданную передачу. Напряжение на генераторе составляет 50 В, а его мощность — около 10 кВт.
В случае, если вагон оборудован системой кондиционирования, напряжение на генераторе составляет 110 В, а его мощность может достигать 30 кВт. В этом случае чаще применяют генератор переменного тока и выпрямитель. Для получения переменного тока (для питания ламп дневного света, радиоаппаратуры, розеток для подключения электробритв и других маломощных приборов) применяют машинные, либо полупроводниковые преобразователи постоянного тока в переменный. Аккумуляторная батарея предназначена для резервирования генератора при малых скоростях движения, а также воспринимает пики нагрузки. Основной недостаток такой системы — увеличение сопротивления движению до 10 %.[48]
На скоростных и высокоскоростных поездах для электроснабжения поезда используется вагон-электростанция. Он оборудован дизель-генераторной установкой и, в основном, устанавливается в передней части поезда, сразу за локомотивом (на скоростных поездах «Аврора» и «Невский экспресс» он установлен в хвосте поезда). На дизель-поездах для получения низкого напряжения используются вспомогательные генераторы, которые приводятся во вращение от дизельной установки. На электропоездах постоянного тока генератор находится на одном валу с динамотором, расположенного под вагоном, также нередко применяют высоковольтные полупроводниковые преобразователи. На электропоездах переменного тока низкое напряжение получают от тягового трансформатора, где напряжение контактной сети снижается до необходимого уровня (порядка 220 В). Далее однофазный ток в машинном преобразователе преобразуется в трёхфазный. Для получения из переменного тока постоянного, используются выпрямители. На вагонах метрополитена цепи управления и освещения получают питание от аккумуляторной батареи (она же заряжается от контактного рельса через набор резисторов), либо от статического преобразователя.[48]
Для питания цепей отопления требуется высокое напряжение (на магистральных железных дорогах — порядка 3000 В) которое поступает от локомотива. На электровозе постоянного тока питание в цепи отопления поезда поступает напрямую из контактной сети, на электровозе переменного тока — напряжение контактной сети (25 кВ), при помощи специальной обмотки на тяговом трансформаторе, снижается до 3 кВ, после чего поступает в цепи отопления. На тепловозе может располагаться специальный генератор, вырабатывающий напряжение в 3 кВ, в противном случае — на пассажирских вагонах предусмотрено отопление с помощью топлива (уголь, дрова, торф). В вагонах метрополитена, работающих на открытых участках (например Филёвская линия московского метрополитена), а также в вагонах трамвая электрические печи подключаются напрямую к контактной сети (либо к контактному рельсу). Высокое напряжение также может поступать не только от локомотива, но и от вагона-электростанции. Зачастую от локомотива на вагоны может подаваться и низкое напряжение — для питания цепей освещения, вентиляции и т. д., что позволяет не использовать систему автономного электроснабжения.[25][48]
На рефрижераторных вагонах для работы холодильных установок также необходима электроэнергия. Для её получения используются дизель-генераторные установки, которые располагаются либо на самом вагоне, либо на отдельном вагоне-электростанции, причём зачастую на вагон-электростанцию переносят и холодильные установки.[48]
Одной из первых картин, где изображён поезд, по праву можно считать картину художника Тюмлинга на которой изображён поезд Царскосельской железной дороги (см. выше). В 1915 году Джино Северини написал картину «Санитарный поезд, мчащийся через город». Также в залах многих музеев можно встретить немало других картин с изображением поездов («Турксиб», «Победители» и другие). Поезда на своих картинах писали Владимир Гаврилович Казанцев[49], Исаак Ильич Левитан[50].
Поезда фигурируют в большом количестве литературных произведений, причём в ряде из них поездам отведена немаловажная роль. Так в поездах разворачивалось действие некоторых романов Агаты Кристи про Эркюля Пуаро: «Тайна Голубого поезда» и «Убийство в Восточном экспрессе». Под поезд бросается главная героиня романа Льва Толстого «Анна Каренина». В одном из первых романов Жюля Верна «Париж в двадцатом веке» описывается поезд, который приводится в движение с помощью цилиндра, движущегося внутри трубы и связанного с составом магнитной связью — прототип линейного двигателя[51], а другом романе «Клодиус Бомбарнак» герой совершает путешествие на поезде по Транссибирской магистрали. Посвящена поездке в поезде и книга «Жёлтая стрела» В. Пелевина. В 1943 году Борис Пастернак издал сборник стихов под названием «На ранних поездах». В 1952 году Джанни Родари издал сборник детских стихов под названием «Поезд стихов». В серии романов Дж. К. Роулинг «Гарри Поттер» поезд «Хогвартс-Экспресс» в начале каждого учебного года отвозит студентов в школу Хогвартс. В повести В. Крапивина «Застава на якорном поле» футуристический поезд-маглев является одним из ключевых элементов сюжета, иногда посещая секретную станцию, которая находится в параллельном мире
Сюжет книги Данила Корецкого «Атомный поезд» развивается вокруг мобильного комплекса для запуска ядерных баллистических ракет, замаскированного под пассажирский поезд.[52] Прототипом такого поезда являлся БЖРК «Молодец».
Сюжет книги И. Штемлера «Поезд» также развивается в поезде.
Как представители железнодорожного транспорта, поезда появляются в огромном количестве фильмов, начиная с наиболее ранних — «Прибытие поезда на вокзал Ла-Сьота» (его также можно увидеть в фильме «Человек с бульвара Капуцинов»). Так именно в поездах познакомились герои таких фильмов, как «В джазе только девушки», «Москва слезам не верит», «Вор», «Сибирский цирюльник». Также нередко в поездах разворачивается основное действие фильмов («В осаде 2: Территория тьмы», «Золотой эшелон», «Магистраль», Неуправляемый").
Одним из самых известных мультфильмов, связанных с поездами, является английский мультсериал «Томас и друзья» (с 1984 года), а также его советский предшественник — «Паровозик из Ромашкова». Во многих американских мультфильмах довольно часто можно увидеть эпизод, когда стоящего на рельсах персонажа сбивает поезд (этот эпизод даже обыгрывается в фильме «Кто подставил кролика Роджера»). Также поезда можно увидеть в таких мультфильмах, как:
Одна из самых известных советских песен о поезде является детская песня «Голубой вагон», звучащая в мультфильме «Шапокляк»:
Голубой вагон бежит качается,
Скорый поезд набирает ход…
Немало песен о поездах звучат в кинофильмах, либо на музыкальных сценах:
Также к песням про поезда можно отнести любую песню, где упоминается движущийся рельсовый подвижной состав:
В техно-опере Виктора Аргонова 2032: Легенда о несбывшемся грядущем генеральный секретарь ЦК КПСС А. С. Милиневский на маглеве посещает тайный город Зеленодольск-26, о чём упоминается в песнях «200 минут» и «Несбыточный свой путь». Даётся скорость поезда, немного превышающая 300 км/ч.
Ввиду огромного количества компьютерных игр самых разных жанров, поезда встречаются в немалом числе игр. Существует даже целый жанр игр посвящённый поездам — симулятор поезда. Из игр этого жанра наиболее известны следующие: Southern Belle и её сиквел Evening Star, Train Simulator, Densha de GO!, Microsoft Train Simulator, Trainz, Rail Simulator. В этих играх игроку даётся возможность управлять поездами самых разных стран мира по разнообразным вариантам трасс при различных вариантах формирования составов.
В играх других жанров поездам отведена значительно меньшая роль и они выступают там, в основном, лишь как средство доставки . В таких играх игрок может просто наблюдать за движением поезда по заранее созданному железнодорожному пути (Commandos 3: Destination Berlin, Блицкриг), но может и создать инфраструктуру железной дороги, задать маршруты для поездов и даже подобрать число вагонов в составе и тип груза. Последнее особенно выражено в экономических симуляторах, например как в Transport Tycoon, Railroad Tycoon и их сиквелах (Transport Tycoon Deluxe, Transport Giant, Railroad Tycoon 3, Пионеры железных дорог и так далее). В некоторых играх даже есть возможность примитивно управлять поездом (GTA: San Andreas, SimCity 4: Rush hour).
В российской практике существуют некоторые профессионализмы из железнодорожного сленга, непосредственно связанные с поездами[53]:
Поезд метрополитена
Транспортировка космического корабля Союз ТМА-11
В кабине электровоза ЭП1
Товарный поезд с кратной тягой на перевале Big Hill («Большой подъём») в Канаде
Наливной поезд вблизи Батуми
Пригородный электропоезд ЭР2 близ станции Лигово
Пассажирский поезд в Польше
Портал «Железнодорожный транспорт» | |
Поезд в Викисловаре? | |
Проект «Железнодорожный транспорт» |
Категории поездов | |
---|---|
Очередные | |
Внеочередные | |
По особым требованиям |