Кіріспе
Темір жол локомотивінің түрі Газ турбиналы локомотив - газ турбинасы негізгі қозғалтқышы болып табылатын темір жол локомотивінің түрі. Газ турбиналы локомотивтердің бірнеше түрі әзірленді, олар негізінен механикалық қуатты қозғалтқыш дөңгелектерге (көлік жүргізушілеріне) жеткізу тәсілдерімен ерекшеленеді. Газ турбиналы пойыз әдетте екі қуатты вагондардан (пойыздың әр шетінде бір-бірден) және бір немесе бірнеше аралық жолаушылар вагондарынан тұрады. Газ турбинасы поршенді қозғалтқыштан артықшылықтар береді. Жылжымалы бөлшектер аз, майлау қажеттілігі төмендейді және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады, ал қуат пен салмақ арақатынасы әлдеқайда жоғары. Берілген қуаттылықтағы турбина да физикалық жағынан бірдей қуатты поршенді қозғалтқыштан кішірек, сондықтан локомотив өте үлкен болмай-ақ өте қуатты болуы мүмкін. Алайда, газ турбинасының қуат шығаруы мен тиімділігі, салыстырмалы түрде жалпақ қуат қисығына ие поршеньді қозғалтқыштан айырмашылығы, айналу жылдамдығымен күрт төмендейді. Бұл GTEL жүйелерін негізінен ұзақ қашықтыққа жоғары жылдамдықпен жүруге пайдалы етеді. Газ турбиналы электр локомотивтерінің қосымша проблемаларына олардың қатты шу шығаратындығы және өте ыстық тоңазытқыш газдар шығаратындығы жатады, егер локомотив асфальтталған эстакада астында тұрып қалса, ол асфальтты ерітуі мүмкін.
A gas turbine locomotive is a type of railway locomotive in which the prime mover is a gas turbine. Several types of gas turbine locomotive have been developed, differing mainly in the means by which mechanical power is conveyed to the driving wheels (drivers). A gas turbine train typically consists of two power cars (one at each end of the train), and one or more intermediate passenger cars. A gas turbine offers some advantages over a piston engine. There are few moving parts, decreasing the need for lubrication and potentially reducing maintenance costs, and the power to weight ratio is much higher. A turbine of a given power output is also physically smaller than an equally powerful piston engine, so that a locomotive can be extremely powerful without needing to be inordinately large. However, a gas turbine's power output and efficiency both drop dramatically with rotational speed, unlike a piston engine, which has a comparatively flat power curve. This makes GTEL systems useful primarily for long distance high speed runs. Additional problems with gas turbine electric locomotives include the fact that they are very noisy and produce such extremely hot exhaust gasses that, if the locomotive were parked under an overpass paved with asphalt, it could melt the asphalt.
Алғашқы дамуы
Газ турбиналы локомотивті 1861 жылы Марк Антуан Франсуа Меннонс (Британдық патент No. 1633) деген тарауда көрсетілген. Меннонның патентіндегі сызбалар 0 4 2 дөңгелекті локомотивті қазанға ұқсас цилиндрлік корпуспен көрсетеді. Алдыңғы жағында компрессор орналасқан, меннондар оны желдеткіш деп атайды. Бұл от қорабына ауа жеткізеді, ал от қорабынан шыққан ыстық газдар корпустың артқы жағындағы турбинаны қозғалтады. Турбинадан шыққан бу құбырлар арқылы ауаны қыздыру үшін алға қарай жүреді. Турбина компрессорды дөңгелекті және сыртқы білік арқылы қозғалтады. Доңғалақты жақтау арқылы қозғалтқышпен қосатын қосымша берілістер бар. Отын қатты (көккөмір, кокс немесе ағаш) және артында отын бункері бар. Локомотивтің шынымен де жасалғанына дәлел жоқ, бірақ дизайнында 20-ғасырда жасалған газ турбиналы локомотивтердің негізгі ерекшеліктері бар, соның ішінде компрессор, жану камерасы, турбина және ауа жылытқышы бар. Газ турбиналы локомотивтің пайда болуына әкелетін жұмыстар 1920 жылдары Францияда және Швецияда басталды, бірақ алғашқы локомотив 1940 жылдары ғана пайда болды. Жоғары отын тұтыну әдеттегі газ турбиналы локомотивтердің құлдырауына себеп болды және газ генераторы ретінде поршенді қозғалтқышты пайдалану, әсіресе толық жүктемеден төмен жұмыс істегенде, турбиналы компрессорға қарағанда отынның тиімділігін арттырады. Бір нұсқасы - компрессор мен шығыс білін қозғау үшін бөлек турбиналары бар екі білік машина. Тағы бір әдіс - ротациялық немесе поршеньді типтегі жеке газ генераторын пайдалану.
Газ турбиналары механикалық
Газ турбиналы механикалық локомотивтер газ турбиналарының қуатын доңғалаққа жеткізу үшін механикалық берілісті қолданады. Олардың жылдамдықтарының айырмашылығына байланысты бұл техникалық жағынан қиын, сондықтан механикалық беріліс алғашқы электрлік берілістерден он жыл өткеннен кейін ғана пайда болды.
Франция
Әлемдегі алғашқы газ турбиналы механикалық локомотив, 040 GA 1 класы 1000 л.с. Renault компаниясы 1952 жылы құрды және газ генераторы ретінде Pescara еркін поршеньді қозғалтқышы болды. Одан кейін 1959-61 жылдары 2400 л.с. күші бар 060 GA 1 класы тағы екі локомотив пайда болды. 040 GA 1 -дегі Pescara газ генераторы көлденең, бір цилиндрлі, екі соққылы дизельді қозғалтқыштан тұрады. Оның краншафы жоқ, пистондар әр қуаттық соққыдан кейін бөлек цилиндрдегі ауаның сығылуы мен кеңеюі арқылы қайтарылды. Дизельді қозғалтқыштың түтіндері газ турбинасына қуат беріп, дөңгелектерді екі жылдамдықты беріліс қорабы мен винт бұрандасы арқылы айдап жүрді. Бос поршеньді қозғалтқышты 1934 жылы Рауль Патерас Пескара патенттеген. Осыған ұқсас бірнеше локомотивтер КСРО-да Харьков локомотив зауытында жасалды. 1961 жылы үшінші локомотив GT3 жасалды. LMS 10000 локомотивтерімен электрлік берілісті ілгерілеткен English Electric компаниясы салғанмен, бұл турбиналы механикалық берілісті қолданды. British Rail Advanced Passenger Train (Аванс жолаушылар пойызының прототипі) турбиналы болды. Француздық TGV сияқты кейінгі модельдер баламалы электр қозғалтқышын қолданды. Бұл таңдау, өйткені турбиналарды жеткізуші British Leyland, APT E-де қолданылатын модельдің өндірісін тоқтатты, өйткені 1970 жылдардағы мұнай дағдарысынан кейін газ турбиналары технологиясына қызығушылық жоғалды.
Америка Құрама Штаттары
ALCO GE 1948 жылы B B B B дөңгелекті құрылғысы бар мұнаймен жұмыс істейтін газ турбиналы электр локомотивінің прототибін жасады. Демонстрациялық рейстерден кейін оны трансконтиненттік пойыздар үшін дизельге қарағанда қуатты альтернатива іздеген Union Pacific сатып алды. UP-де 1950 жылдардың басында 55 турбиналы жүк локомотивтері болды, олардың барлығы Alco GE өндірді. Бірінші және екінші буын нұсқалары прототиппен бірдей дөңгелекті орнатты; үшінші буын нұсқасы C C типтері болды. Олардың барлығы ұзақ қашықтыққа ұшыраған бағыттарда кеңінен қолданылған және мұнай өнеркәсібінен "қалған" отынды пайдалануына байланысты отынның нашар үнемдеуіне қарамастан тиімді болды. Олардың биіктігінде теміржол Union Pacific жүк пойыздарының шамамен 10% -ын қуатты етті деп есептеді, бұл осы кластағы кез-келген басқа үлгілерге қарағанда әлдеқайда кең қолданылды. Бұл ауыр мұнай өнімдерінің басқа да пайдасы, атап айтқанда пластик үшін табылғандықтан, Бункер C отынның құны 1969 жылға дейін қызмет көрсету өте қымбат болып, олар қызметтен шығарылғанға дейін өсті. 1950 жылдың сәуірінде Болдуин мен Вестингхаус эксперименталды турбиналы локомотивті #4000-ді аяқтады, ол Blue Goose деп аталады, сонымен қатар B B B B доңғалақты орнатуды қолданады. Локомотив екі турбиналы қозғалтқышпен жабдықталған, оң жақ турбинаның қалдықты ауа-ыстығын пайдаланатын бу генераторымен жолаушылар пойызын жылыту үшін жабдықталған және 1953 жылы бұзылған. 1960 жылдары United Aircraft компаниясы "Turbo" жолаушылар пойызын құрды, оны Пенсильвания темір жолы сынақтан өткізді, кейіннен Amtrak және Via Rail компаниялары қолданды. Via 1980-ші жылдары қызметте болды және осы кезеңде өте жақсы техникалық қызмет көрсетуді көрсетті, бірақ ақыр соңында 1982 жылы LRC алмастырды. Amtrak екі түрлі турбиналы пойыз жинағын сатып алды, екеуі де Turboliners деп аталды. Бірінші типтегі пойыздар сыртқы түрінен SNCF-тің T 2000 турбопойызына ұқсас болды, бірақ FRA қауіпсіздік ережелерін сақтау оларды француз пойыздарына қарағанда ауыр және баяу етті. Бірінші типтегі турболинерлердің ешқайсысы әлі де қолданыста жоқ. Amtrak сонымен қатар өзінің тізіміне ұқсас атаумен Rohr Turboliners (немесе RTL) қосты. Бұларды RTL III ретінде қайта құру жоспарланған, бірақ бұл бағдарлама тоқтатылды. Нью-Йорк штатына тиесілі бірліктер қоқыс үшін сатылды және қалған үш RTL пойыздар Солтүстік Брансуик, Нью-Джерси және Нью-Хейвен, Коннектикут қаласында сақталады. 1966 жылы Лонг-Айленд темір жолы эксперименталды газ турбиналы теміржол вагонын (GT 1 нөмірленген) сынақтан өткізді, оны екі Гаррет турбиналы қозғалтқышымен қамтамасыз етті. Бұл машина Budd Pioneer III дизайнына негізделген, Budd-тің 1950 жылдардағы RDC-ге ұқсас берілістермен. Кейіннен машинаны (GT 2 ретінде) электрлі үшінші рельсте жүруге мүмкіндік беру үшін өзгертті. 1977 жылы LIRR USDOT демеушілігімен тағы сегіз газ турбиналы электр/электрлік қос рельсті теміржол вагонын сынақтан өткізді. Осы көліктердің төртеуі GE-дің қозғалтқыштарына ие болды, ал қалған төртеуі Гарретттің қозғалтқыштарына ие болды (GM / Allison қозғалтқыштарымен тағы төрт автомобиль тапсырыс берілді, бірақ олар тоқтатылды). Бұл вагондар LIRR-дің M1 EMU вагондарына ұқсас болды, оған төменгі деңгейлі платформалардан тиеу үшін қадамдық ұңғымалар қосылды. Автомобильдер отынның аз кемуіне және механикалық мәселелерге ұшырады, және қысқа уақыттан кейін қызметтен шығарылды. GE-мен жұмыс істейтін төрт машина M1 EMU-ға ауыстырылды, ал Гаррет машиналары жойылды. 1997 жылы Федералды теміржол басқармасы (FRA) электрлендірудің экономикалық емес Солтүстік-шығыс дәлізінен тыс бағыттар үшін жоғары жылдамдықты локомотивтерді әзірлеу туралы ұсыныстар сұрады. Acela өндірілген Plattsburg, N. Y. зауытында Bombardier Ltd компаниясы Acela-дағы сияқты төрт тракциялық қозғалтқышты қосқан бір беріліс коробкасы бар Pratt & Whitney Canada PW100 газ турбинасы мен дизельді қозғалтқышты біріктіретін прототипті (JetTrain) жасады. Дизель бас күшін және төмен жылдамдықты тартуды қамтамасыз етті, турбина станциялардан шыққаннан кейін ғана іске қосылды. Прототип 2000 жылдың маусымында аяқталды, ал қауіпсіздікті сынау 2001 жылдың жазынан бастап FRA-ның Pueblo, CO сынақ жолында жүргізілді. Ең жоғары жылдамдыққа қол жеткізілді. Содан кейін прототип жоғары жылдамдықты қызмет көрсету үшін ықтимал сайттарды аралап шықты, бірақ әлі қызмет басталмаған.
Ресей
Совет Одағында газ турбиналы екі электр локомотивінің сынақтары жүргізілді. Сынақ бағдарламасы 1959 жылы басталып, 1970 жылдардың басына дейін жалғасты. G1 01 жүк GTEL, Коломна локомотив зауыты өндірді, C C дөңгелекті екі локомотивтен құралған, бірақ тек бір бөлім ғана салынған. GP1 жолаушылар локомотивтері 1964 жылы сынақ бағдарламасына енгізілген TEP60 дизельдік локомотивтерінің корпусына ұқсас конструкция болды. Екі агрегат - GP1 0001 және GP1 0002 - Kolomna Works компаниясы арқылы жасалды, олар жолаушылар пойыздарында да пайдаланылды. 2006 жылы Ресей темір жолдары GEM 10 коммутаторы GTEL-ді енгізді. Турбина сұйытылған табиғи газбен (СЖГ) жұмыс істейді және оның ең жоғары қуаты 10 ГЭМ-де C C дөңгелекті құрылғы бар. GEM 10 сияқты турбина мен отынды пайдаланатын TGEM10 0001 - бұл екі бірлік (сояның бұзауы) GTEL коммутаторы, оның дөңгелектері B B + B B болып орналастырылған. Бұл локомотивтің құл агрегаты қысылған табиғи газбен (CNG) отын тендері ретінде қолданылады және негізгі қозғалтқышы жоқ, сондықтан оның тарту моторлары негізгі бөлімнен қуат алады. Бұл локомотивтің турбинасы сондай-ақ ең жоғары қуаттылығы бар GT1 001 жүк GTEL, 2006 жылы VL15 электр локомотивінен қайта жасалып, 2007 жылы енгізілді, СЖҚ-мен жұмыс істейді және ең жоғары қуаттылығы бар. Бір бөлімде СЖҚ резервуары бар, ал екіншісінде турбина электр қуатын өндіреді, ал екі бөлімде де тарту моторлары мен кабиналар бар. Локомотивтің B B + B B B дөңгелектері бар, ал GT1 локомотивтерінің үшке дейін біріктірілуі мүмкін. 2009 жылдың 23 қаңтарында GT1 001 159 вагондар салмақты пойызбен сынақ жүргізді; 2010 жылдың желтоқсан айында ауыр жүк тасымалдауға арналған тағы да сынақтар жүргізілді. 2011 жылдың қыркүйегінде жүргізілген сынақ кезінде локомотив 170 жүк вагонын тартты. 2012 жылы маневрлік операцияларда қолданылатын көмекші дизельдік қозғалтқыш аккумулятормен ауыстырылды және локомотив GT1h деп аталды (онда 'h' гибридті білдіреді). GT1h 001 прототип болып қалды және ешқашан өндіріске енгізілген жоқ. GT1h 001 ұжымының мұрагері GT1h 002 болып табылады. Бірдей типтік атауға қарамастан, бұл локомотивтің (B B) (B B) + (((B B) (B B) дөңгелектері TEM7 дизельдік маневрлік локомотивінен алынған және 2ES6 электрлік локомотивтің корпусынан алынған ашық СЖҚ резервуары бар жаңа корпусы бар түбегейлі басқаша дизайны бар. Бұл сериялық типтің максималды шығыс қуаты
In 2006, Russian Railways introduced the GEM 10 switcher GTEL. The turbine runs on liquefied natural gas (LNG) and has a maximum power output of The GEM 10 has a C C wheel arrangement. The TGEM10 0001, which uses the same turbine and fuel as the GEM 10, is a two unit (cow calf) switcher GTEL with a B B+B B wheel arrangement. The slave unit of this locomotive is used as a fuel tender with compressed natural gas (CNG) and does not have a prime mover, so its traction motors are powered by the main section. The turbine of this locomotive also has a maximum power output of
The GT1 001 freight GTEL, remade from an VL15 electric locomotive in 2006 and introduced in 2007, runs on LNG and has a maximum power output of One section carries the LNG tank and the other houses the turbine with electric power generation, and both section have the traction motors and cabs. The locomotive has a B B B+B B B wheel arrangement, and up to three GT1 locomotives can be coupled together. On 23 January 2009, the GT1 001 conducted a test run with a 159 car train weighing ; further heavy haul tests were carried out in December 2010. In a test run conducted in September 2011, the locomotive pulled 170 freight cars weighing In 2012, the helper diesel engine that used for shunting operations was replaced with an accumulator, and the locomotive was renamed to GT1h (where 'h' stands for hybrid). The GT1h 001 remained a prototype and never went into production. The successor to the GT1h 001 is the GT1h 002. Despite the same type designation, this locomotive has a fundamentally different design with a (B B) (B B)+(B B) (B B) wheel arrangement, derived from the TEM7 diesel shunting locomotive, and the new body with open LNG tank, derived from the body of the 2ES6 electric locomotive. This serial type has a maximum power output of .
Канада
Canadian National Railways (CN) - Via Rail-ке берілген Turbo операторларының бірі. Олар 1968 және 1982 жылдар аралығында Торонто мен Монреаль арасындағы негізгі бағытта жұмыс істеді, содан кейін оларды LRC алмастырды. 2002 жылы Bombardier Transportation компаниясы JetTrain-ті іске қосу туралы жариялады, бұл жоғары жылдамдықты пойыздар, бұрылу вагондары мен Pratt & Whitney турбошақты қозғалтқышымен жұмыс істейтін локомотивтен тұрады. Пойыздарды Квебек-Сити-Виндзор, Орландо-Майами, Альберта, Техас, Невада және Ұлыбританияға пайдалану ұсынылды. Бір прототип жасалып, сынақтан өтті, бірақ әлі күнге дейін JetTrains сатылмаған. Алайда, бұл ұсыныстардың ешқайсысы жүзеге аспады, ал JetTrain негізінен жоғалып кетті, оның орнына Bombardier Zefiro желісімен жоғары жылдамдықты және өте жоғары жылдамдықты пойыздар пайда болды. JetTrain енді Bombardier-дің қазіргі веб-сайттарында немесе жарнамалық материалдарында көрінбейді, бірақ оны Canadair логотиптері бар ескі веб-сайттарда әлі де кездестіруге болады.
Франция
Бірінші TGV прототипі, TGV 001, газ турбинасымен қуатты болды, бірақ мұнай бағасының жоғарылауы электр қуатын жеткізу үшін әуе желілеріне ауысуды талап етті. Алайда, газ турбинасымен жұмыс істейтін қалааралық вагондардың екі үлкен класы 1970-ші жылдардың басында (ETG және RTG) салынған және шамамен 2000 жылға дейін кеңінен қолданылған. SNCF (Францияның ұлттық темір жолдары) электрлендірілмеген аумақтарда газ турбиналы пойыздар топтамасын, "Турботрейн" деп атады. Бұл жүйелер әдетте екі жағында бір-бірден күшті машиналар, ал араларында үш машина болған. Турбопойыз 2005 жылға дейін қолданыста болды. Зейнеткерлікке шыққаннан кейін төрт жиынтық Иранда одан әрі пайдалану үшін сатылды.
Көмірді жағу
1940-1950 жылдары АҚШ пен Ұлыбританияда газ турбиналы локомотивтер құруға бағытталған зерттеулер жүргізілді. Ең басты мәселе - шаңның шалаң бөлшектерінен турбинаның қақпақтарын ерозиядан сақтау. Тек бір жұмыс үлгісі ғана шығарылған және ол сынақтан кейін ақау ретінде есептелді. Келесі ақпараттың көздері - Робертсон және Сампсон. Зерттеудің егжей-тегжейі Ұлыбританияның Лондон, Мидленд және Шотландия темір жолына берілді. Отын бағасының көтерілуінен кейін мұнаймен жұмыс істейтін GTELS-ді экономикалық тұрғыдан тиімді емес етіп көрсеткен UP 1960 жылдардың басында көмірмен жұмыс істейтін газ турбинасын тәжірибелік тұрғыдан қайта жаңғыртты, 1962 жылдың қазан айында көмірмен жұмыс істейтін GTEL-дің бір прототипі шығарылды. Бұршақтардың тозуы мен эрозиясы өте ауыр болды. Жоба 20 айдан кейін сәтсіздік деп жарияланды, бұл уақытта локомотив 16 000 км-ден аз жүгірді.