Электровоз ЧС2 – пассажирский шестиосный электровоз постоянного тока напряжением 3000 В, который чехословацкая фирма Škoda строила для железных дорог СССР в 1958–1973 годах. Всего поставлено 942 машины, а в обиходе за характерную «мордочку» кабины электровоз получил прозвище «Чебурашка». На протяжении десятилетий ЧС2 был основным пассажирским локомотивом линий постоянного тока, а его модификация ЧС2Т впервые в серии получила реостатное торможение.
Электровоз ЧС2: история от ЧС1 до ЧС2Т
Первые пассажирские электровозы Škoda для СССР – четырёхосные ЧС1 – поступили в 1957 году на Московско-Курско-Донбасскую дорогу и имели двигатели по 586 кВт, массу 85 т и скорость 120 км/ч. С 1961 года четырёхосные машины выпускались с двигателями 700 кВт и карданным приводом системы Škoda вместо пластинчатого; они получили серию ЧС3. Но мощности ЧС3 для дальнейшего повышения скоростей не хватило, и тогда заказали шестиосные электровозы.
Два первых шестиосных электровоза ЧС2-001 и ЧС2-002 пришли на советские дороги в конце 1958 года. Они имели двигатели по 586 кВт, пластинчатый привод по образцу ЧС1, массу около 120 т и скорость 140 км/ч. Опыт их эксплуатации и работы ЧС3 учли в переработанном проекте: кузов стал больше, кабина получила новую форму, а двигатели – мощность 700 кВт. По изменённому проекту электровозы ЧС2 строились в 1962–1966 и 1968–1973 годах.
В 1973 году Škoda изготовила первые два электровоза нового типа ЧС2Т № 875 и № 876, о которых рассказано ниже. Отличие этих машин от прежних ЧС2Т 1964–1965 годов настолько велико, что общее у них только обозначение серии.
Технические характеристики ЧС2 и ЧС2Т
| Параметр | ЧС2 | ЧС2Т (63Е) |
|---|---|---|
| Род службы | пассажирский | пассажирский |
| Род тока и напряжение | постоянный, 3000 В | постоянный, 3000 В |
| Осевая формула | 3о – 3о | 3о – 3о |
| Тяговые двигатели | 6 × AL-4846eT | 6 × AL-4846dT |
| Мощность часового режима двигателя | 700 кВт | 770 кВт |
| Мощность длительного режима двигателя | 618 кВт | 680 кВт |
| Мощность часового режима электровоза | 4200 кВт | 4620 кВт |
| Мощность длительного режима электровоза | 3708 кВт | 4080 кВт |
| Сила тяги часового режима | 16 500 кгс (около 162 кН) при 91,5 км/ч | 190 кН |
| Сила тяги длительного режима | 13 700 кгс (около 134 кН) при 96,9 км/ч | 160 кН |
| Конструкционная скорость | 160 км/ч | 160 км/ч |
| Масса в рабочем состоянии | 123 т ± 2 % (с половинным запасом песка) | 126 т |
| Нагрузка от колёсной пары на рельсы | 20,5 т ± 2 % | 21 т |
| Диаметр колёс по кругу катания | 1250 мм | 1250 мм |
| Передаточное число редуктора | 44 : 77 = 1 : 1,75 | 44 : 77 = 1 : 1,75 |
| Общая колёсная база | 13 000 мм | – |
| Ширина кузова | 3030 мм | 3100 мм |
| Высота от головки рельса до опущенного токоприёмника | 5100 мм | 5120 мм |
| Минимальный радиус кривой | 125 м (90 м при скорости 10 км/ч) | 125 м |
| Электрическое торможение | нет (реостатное – только у ЧС2Т 1964–1965 годов) | реостатное |
Всё электрооборудование рассчитано на кратковременное повышение напряжения на токоприёмнике до 4000 В и снижение до 2200 В.
Механическая часть и кузов
Механическая часть состоит из кузова и двух трёхосных тележек. Кузов опирается на тележки четырьмя боковыми опорами, установленными над хомутами продольных листовых рессор, которые наклонными подвесками соединены с рамой тележки. Усилие тяги передаётся через два центральных шкворня на раму кузова, на концах которой стоят автосцепки. Тележки связаны шаровым межтележечным соединением с пружинным возвращающим устройством. Если боковая сила превышает стабилизирующее действие люлечной подвески и кузов смещается от продольной оси более чем на 30 мм, усилие передаётся на тележки через упоры.
Рама кузова собрана из двух продольных и двух поперечных коробчатых балок из листовой стали толщиной 8 мм, боковые стенки – панели из полос толщиной 2 мм, изогнутых по форме греческой омеги, с приваренными листами 1,5 мм. На концах рамы установлены путеочистители, рассчитанные на усилие 12–14 тс. Кабина машиниста изолирована плитами сололита и несколькими слоями пропитанной бумаги общей толщиной около 30 мм, пол деревянный, покрытый линолеумом; между стёклами лобовых окон установлены нагреватели против обмерзания. Над высоковольтными камерами смонтированы воздушные фильтры, через которые идёт вентиляция тяговых двигателей.
На каждой тележке жёстко закреплены три тяговых двигателя. Вращающий момент передаётся на колёсную пару односторонней зубчатой передачей и карданным приводом системы Škoda, который помещён внутри полого вала якоря. Буксы с одним сферическим роликовым подшипником допускают небольшой поворот оси относительно корпуса. Колёсные центры имеют 12 спиц, диаметр оси в подступичной части 228 мм, у шейки 180 мм. Средние колёсные пары каждой тележки выполнены с подрезанными гребнями, что облегчает вписывание в кривые.
Тяговые двигатели и электрооборудование
Тяговый двигатель AL-4846eT при токе 495 А и напряжении 1500 В развивает часовую мощность 700 кВт при частоте вращения 680 об/мин. В длительном режиме мощность 618 кВт при токе 435 А и 720 об/мин. КПД составляет 94,3 % в часовом и 94,8 % в длительном режиме, масса двигателя 5250 кг, максимальная частота вращения якоря 1185 об/мин. Изоляцию испытывают напряжением 8750 В переменного тока относительно остова.
Скорость регулируют переключением групп двигателей: последовательное, последовательно-параллельное и параллельное соединение с выводом пусковых резисторов. Для каждого соединения предусмотрены полное возбуждение и пять ступеней ослабленного возбуждения, на которых ток в обмотках главных полюсов составляет 85; 70; 57,5; 47,5 и 40 % тока якоря. Реверс выполняется переключением обмоток якорей, а не обмоток возбуждения, а при переходе с последовательного на последовательно-параллельное соединение применена мостовая схема. Токоприёмники – однополозные 10РР5 и 10РР2 на изоляторах из стеклопластика.
Вспомогательные машины – два мотор-компрессора на 3000 В, один вспомогательный мотор-компрессор на 50 В от аккумуляторной батареи для подъёма токоприёмников и включения быстродействующего выключателя, два мотор-вентилятора на 3000 В для охлаждения двигателей и пусковых резисторов, два мотор-вентилятора калориферов кабин и два генератора тока управления на 50 В. Для отопления пассажирского поезда электровоз подаёт на вагоны напряжение 3000 В из контактной сети.
Тормоза и пневматика
Воздух вырабатывают два трёхцилиндровых двухступенчатых компрессора К2 с диаметром цилиндров низкого давления 155 мм и высокого 125 мм. Два главных резервуара общим объёмом 960 л (2 × 480 л), расположенные на крыше с 1963 года, рассчитаны на давление до 0,9 МПа, регулятор давления поддерживает 0,75–0,9 МПа. Тормозная система включает кран машиниста усл. № 328 и кран вспомогательного тормоза локомотива усл. № 254, электропневматические приборы, позволяющие управлять тормозами поезда практически мгновенно подачей или снятием напряжения с электромагнитных вентилей, а также автостоп. При снижении давления в тормозной магистрали до 0,35 МПа в ходе служебного торможения цепь питания быстродействующего выключателя разрывается.
Модификация ЧС2Т: реостатное торможение
Первый опыт с реостатным торможением на ЧС2 провели ещё в конце 1963 года: электровоз ЧС2Т-232 заводского типа 53Е0 был оборудован так, что при торможении на реостаты работали две пары последовательно включённых двигателей. Для этого потребовались тормозной переключатель, дополнительные контакторы и защитные реле, изменили контроллер машиниста и силовую схему. Из-за ограничения тепловой мощности пусковых резисторов, составлявшей 1200–1300 кВт вместо 2000 кВт по техническим условиям, и использования только четырёх колёсных пар торможение получилось малоэффективным.
Тем не менее с электровоза № 305 (тип 53Е1) в 1964 – начале 1965 года серийные машины выпускались с реостатным торможением и получили обозначение ЧС2Т; при торможении у них работали последовательно двигатели 2, 3 и 4, 5, а конструкцию рам тележек улучшили. С № 455 в 1965 году электровозы вновь стали выпускать без реостатного торможения.
Второе поколение – ЧС2Т заводского типа 63Е – появилось в 1973 году. Два первых электровоза № 875 и № 876 (тип 63Е0) оснащены новым электрооборудованием и двигателями по 770 кВт, а кузов выполнен по образцу кузова шестиосного электровоза переменного тока ЧС4. Серийные машины 63Е1 (№ 945–1024) и 63Е2 (№ 1025–1062) отличаются отсутствием прожекторных ламп под лобовыми стёклами и усовершенствованным кондиционированием кабины; всего построено 120 электровозов. По тележкам и тормозному оборудованию они соответствуют старой серии ЧС2, а общая мощность выросла до 4620 кВт. Электровозы прошли испытания на участке Ленинград – Малая Вишера. В начале 2000-х годов часть ЧС2Т модернизировали с сохранением внешнего вида.
Другие модификации и изменения в ходе выпуска
Для испытаний на высоких скоростях в 1965 году на электровозах № 565 и № 566 поставили привод с передаточным числом 48 : 73 = 1 : 1,52, что позволило поднять скорость со 160 до 180 км/ч. Эти опытные машины названы ЧС2М и работали на Октябрьской дороге. Остальные изменения по номерам видны в таблице:
- с № 105 (тип 34Е2): толщина бандажей увеличена с 75 до 90 мм, число форсунок песочниц уменьшено с 12 до 8, главные резервуары перенесены на крышу;
- с № 244 (34Е4): вторичное рессорное подвешивание сделано мягче, число листов рессор увеличено с 10 до 15;
- с № 305: редукторы с раздельной смазкой зубчатых колёс и подшипников;
- с № 567 (54Е4): усилено крепление крыши, на токоприёмниках установлены пневматические замки, исключающие самопроизвольный подъём;
- с № 877 (53Е8) и № 905 (53Е9): повышена прочность поводков у шестерни, улучшено лабиринтовое уплотнение редуктора, поставлены более совершенные блокировки высоковольтных камер.
Кроме заводских изменений, электровозы модернизировали при плановых ремонтах по проектам Проектно-конструкторского бюро Главного управления локомотивного хозяйства; больше всего работ выполнено на машинах 34Е: усилены рамы тележек, унифицированы электрические схемы, улучшены главные контроллеры и розетки цепи отопления вагонов.
Эксплуатация
Электровозы ЧС2 водили пассажирские поезда без отцепки на расстояния до 2300 км, на что уходило до 38 часов, поэтому от оборудования требовалась высокая надёжность. Для линий постоянного тока ЧС2 оставался основным пассажирским электровозом до 1980-х годов, когда его стали вытеснять новые серии ЧС6 и ЧС7. Электровозы работали на дорогах СССР, а затем и в странах бывшего Союза.
Электровоз ЧС2К: капитальный ремонт с модернизацией
В начале 2000-х годов часть парка ЧС2 прошла капитальный ремонт с глубокой модернизацией. Результатом стали машины обозначения ЧС2К — «К» означает «капитальный». Модернизация проводилась преимущественно на Октябрьском электровозоремонтном заводе (ОЭРЗ) в Санкт-Петербурге и на Улан-Удэнском локомотивовагоноремонтном заводе.
Главные отличия ЧС2К от базового ЧС2:
- Новая кабина машиниста. Кабина получила более округлую форму лобовой части, обновлённые пульты управления и улучшенную обзорность; прежнее прозвище «Чебурашка» к ЧС2К уже не относится — внешний вид принципиально иной.
- Системы безопасности нового поколения. Установлены КЛУБ-У (комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное), ТСКБМ (телемеханическая система контроля бодрствования машиниста) и САВП (система автоматического ведения поезда).
- Обновлённое вспомогательное оборудование. Статические полупроводниковые преобразователи вместо коллекторных машин для питания цепей управления и освещения; современные блоки диагностики.
- Сохранённая ходовая часть. Тяговые двигатели AL-4846eT, тележки, базовая силовая схема — оставлены без принципиальных изменений. Конструкционная скорость сохранена: 160 км/ч.
Модернизация позволила существенно продлить ресурс электровозов семейства ЧС2, обеспечить соответствие современным требованиям безопасности и упростить обслуживание за счёт унификации с другим парком. ЧС2К до сих пор эксплуатируются на Октябрьской, Горьковской и ряде других дорог России.
