Өзі жүретін теміржол көлігі

Кіріспе

Өздігінен жүретін теміржол көлігі

Локомотив немесе қозғалтқыш – пойызды қоздыратын теміржол көлігі. Егер локомотив жүк тасымалдауға қабілетті болса, оны көбінесе көп бірлік, моторлық вагон, рельс көлігі немесе қуат беруші вагон деп атайды. Осындай өздігінен жүретін көліктерді жолаушылар пойыздарында жиі қолданады, ал жүк пойыздарында сирек кездеседі. Дәстүрлі түрде локомотивтер пойызды алдынан тартады. Бірақ, «итеру-тарту» әдісі кең таралды, онда пойыздың алдында, артында немесе екі басында да локомотивтер болуы мүмкін. Соңғы кезде теміржолдар DPU немесе таратылған қуатты қолдана бастады. Пойыздың алдында бір немесе екі локомотив болуы мүмкін, одан кейін қашықтан басқару пультінен басқарылатын орталық локомотив орналасады. ТОК

Этимология

Локомотив сөзі латын тіліндегі loco – "жерден", locus сөзінің ablative жағдайы – "орналасқан жер", және орта ғасырлық латын тіліндегі motivus – "қозғалыс тудырушы" сөздерінен шыққан. Бұл сөз 1814 жылы алғаш рет өздігінен қозғалатын және стационарлық бу машиналарын ажырату мақсатымен қолданылған "локомотив машинасы" деген ұғымның қысқартылған түрі.

Жіктеу

Локомотивтерден бұрын темір жолдарды қозғау үшін адам күші, ат күші, гравитация немесе кабельдік жүйелерді иелендіретін стационарлық двигательдер сияқты түрлі қарапайым технологиялар қолданылған. Бүгінде мұндай жүйелердің қалғандары санаулы. Локомотивтер отын (ағаш, көмір, мұнай немесе табиғи газ) арқылы немесе сыртқы электр қуаты көзінен энергия алады. Локомотивтерді энергия көзіне қарай жіктеу жиі кездеседі. Көбінесе:

Бу

Бу локомотиві – негізгі қуат көзі бу қозғалтқышы болып табылатын локомотив. Бу локомотивтерінің ең көп таралған түрінде қозғалтқыштың жұмысы үшін қажетті буды өндіруге арналған қазандық болады. Қазандағы су жанғыш материалды – әдетте көмір, ағаш немесе мұнайды – жағу арқылы қыздырылып, буға айналдырылады. Бу, локомотивтің негізгі дөңгелектеріне, "жегіш дөңгелектер" деп аталатын, поршеньдердің түзу қозғалысын жүзеге асырып, оларды байланыстырады. Отын мен су қоры локомотивпен бірге тасымалданады, яғни локомотивтің өзіндегі бункерлер мен цистерналарда (мұндай локомотивтер "танкті локомотивтер" деп аталады) немесе локомотивтің артындағы тендерлерде (мұндай локомотивтер "тендерлі локомотивтер" деп аталады). Бірінші толыққанды жұмыс істейтін теміржол бу локомотивін 1802 жылы Ричард Тревитик жасады. Ол Англияның Шропшир графтығындағы Коалбрукдейл темір зауыты үшін салынған, бірақ оның онда жұмыс істегені туралы ешқандай мәлімет сақталмаған. 1804 жылдың 21 ақпанында алғашқы бумен жүргізілген теміржол сапары орын алды, Тревитиктің тағы бір локомотиві Мертир Тидфилдегі Пенидаррен темір зауытынан Оңтүстік Уэльстегі Аберсинонға дейін пойызды тартты. Эндрю Вивианның қатысуымен жасалған бұл жоба сәтті аяқталды. Құрылысында жоғары қысымды буды пайдалану сияқты бірқатар маңызды жаңалықтар енгізілді, бұл қозғалтқыштың салмағын азайтып, тиімділігін арттырды. 1812 жылы Мэтью Мюррейдің екі цилиндрлі тісті локомотиві "Саламанка" Миддлтон теміржолының шетіндегі тісті рельстік жүйесінде алғаш рет жүріп өтті; бұл, әдетте, коммерциялық тұрғыдан сәтті алғашқы локомотив деп есептеледі. Танымал ерте локомотивтердің бірі – 1813–14 жылдары инженер Уильям Хедли жасаған "Puffing Billy", ол Ньюкасл-апон-Тайн маңындағы Уайлам кеніші үшін салынған. Бұл локомотив – ең көне сақталған локомотив, қазір ол Лондонның Ғылым мұражайында тұрақты түрде қойылған. Джордж Стивенсон Англияның солтүстік-шығысындағы Стоктон және Дарлингтон теміржолы үшін "Locomotion No. 1" локомотивін жасады, ол әлемдегі алғашқы қоғамдық бу теміржолы болды. 1829 жылы оның ұлы Роберт Ньюкасл-апон-Тайнде "Rocket" локомотивін жасады. "Rocket" Рейнхилл сынағына қатысып, жеңіске жетті. Бұл сәттілік компанияның Ұлыбритания, АҚШ және Еуропаның көп бөлігінде теміржолдарда қолданылатын бу локомотивтерін жасаудағы жетекші компанияға айналуына әкелді. Стивенсон салған Ливерпуль және Манчестер теміржолы бір жылдан кейін ашылды, ол жолаушылар мен жүк пойыздары үшін эксклюзивті түрде бу қуатын пайдаланды. Бу локомотивтері Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін де ең көп таралған локомотивтер болып қала берді. Бу локомотивтері қазіргі дизельдік және электрлік локомотивтерге қарағанда тиімділігі төмен, оларды пайдалану және қызмет көрсету үшін айтарлықтай көп жұмыс күші қажет. Британдық теміржол деректеріне сәйкес, бу локомотивін экипажмен және отынмен жабдықтау құны тең дизельдік локомотивті қолдау құнынан екі жарым есе жоғары болды, ал олардың жүретін күн сайынғы арақашықтығы да аз болды. 1950–1970 жылдар аралығында көптеген бу локомотивтері коммерциялық қызметтен шығарылып, электрлік және дизельдік-электрлік локомотивтермен ауыстырылды. Солтүстік Америка 1950 жылдары, ал континенттік Еуропа 1970 жылдары будан бас тарғанда, әлемнің басқа аймақтарында бұл өзгеріс кейінірек болды. Бу – кеңінен қол жетімді отынды пайдаланатын және төмен жалақылы экономикаларда шығын айырмашылығы соншалықты үлкен емес танымал технология болды. Ол көптеген елдерде ХХ ғасырдың соңына дейін қолданылып келді. ХХ ғасырдың соңында бүкіл әлемде тұрақты пайдаланылатын бірден-бір бу қуаты – мұралық теміржолдарда болды.

A steam locomotive is a locomotive whose primary power source is a steam engine. The most common form of steam locomotive also contains a boiler to generate the steam used by the engine. The water in the boiler is heated by burning combustible material – usually coal, wood, or oil – to produce steam. The steam moves reciprocating pistons which are connected to the locomotive's main wheels, known as the "driving wheels". Both fuel and water supplies are carried with the locomotive, either on the locomotive itself, in bunkers and tanks, (this arrangement is known as a "tank locomotive") or pulled behind the locomotive, in tenders, (this arrangement is known as a "tender locomotive"). The first full scale working railway steam locomotive was built by Richard Trevithick in 1802. It was constructed for the Coalbrookdale ironworks in Shropshire in England though no record of it working there has survived. On 21 February 1804, the first recorded steam hauled railway journey took place as another of Trevithick's locomotives hauled a train from the Penydarren ironworks, in Merthyr Tydfil, to Abercynon in South Wales. Accompanied by Andrew Vivian, it ran with mixed success. The design incorporated a number of important innovations including the use of high pressure steam which reduced the weight of the engine and increased its efficiency. In 1812, Matthew Murray's twin cylinder rack locomotive Salamanca first ran on the edge railed rack and pinion Middleton Railway; this is generally regarded as the first commercially successful locomotive. Another well known early locomotive was Puffing Billy, built 1813–14 by engineer William Hedley for the Wylam Colliery near Newcastle upon Tyne. This locomotive is the oldest preserved, and is on static display in the Science Museum, London. George Stephenson built Locomotion No. 1 for the Stockton & Darlington Railway in the north east of England, which was the first public steam railway in the world. In 1829, his son Robert built The Rocket in Newcastle upon Tyne. Rocket was entered into, and won, the Rainhill Trials. This success led to the company emerging as the pre eminent early builder of steam locomotives used on railways in the UK, US and much of Europe. The Liverpool & Manchester Railway, built by Stephenson, opened a year later making exclusive use of steam power for passenger and goods trains. The steam locomotive remained by far the most common type of locomotive until after World War II. Steam locomotives are less efficient than modern diesel and electric locomotives, and a significantly larger workforce is required to operate and service them. British Rail figures showed that the cost of crewing and fuelling a steam locomotive was about two and a half times larger than the cost of supporting an equivalent diesel locomotive, and the daily mileage they could run was lower. Between about 1950 and 1970, the majority of steam locomotives were retired from commercial service and replaced with electric and diesel electric locomotives. While North America transitioned from steam during the 1950s, and continental Europe by the 1970s, in other parts of the world, the transition happened later. Steam was a familiar technology that used widely available fuels and in low wage economies did not suffer as wide a cost disparity. It continued to be used in many countries until the end of the 20th century. By the end of the 20th century, almost the only steam power remaining in regular use around the world was on heritage railways.

Ішкі жану

Ішкі жану локомотивтері ішкі жану қозғалтқышын пайдаланады, ол беріліс арқылы жетек дөңгелектерімен байланыстырылған. Әдетте, локомотив тоқтағанда немесе қозғалғанда қозғалтқышты шамамен тұрақты жылдамдықпен ұстайды. Ішкі жану локомотивтері отын түріне және беріліс түріне қарай жіктеледі.

Бензол

Бензолды локомотивтерде бензолды отын ретінде пайдаланатын ішкі жану қозғалтқыштары болады. 1890 жылдардың соңы мен 1900 жылдар арасында бірнеше коммерциялық бензолды локомотивтерді өндірушілер жұмыс істеді. Бұл Deutz компаниясымен басталды, ол Гиссендегі марганец кеніші үшін жасалған жобаның прототипіне негізделген жұмыс істейтін жүйені жасады. Содан кейін, 1900 жылдардың басында олар көптеген кен өндіру және туннель қазу жұмыстарына сатылды. 1900 жылдардан кейін оларды кеңінен қолдану қажеттігі тумады, себебі бензин мен дизельді локомотивтердің пайда болуымен олардың тиімсіздігі артты.

Керосин

Керосинді локомотивтер отын ретінде керосин қолданады. Олар әлемдегі алғашқы ішкі жану локомотивтері болып табылады, дизельдік және басқа да мұнай локомотивтерінен бірнеше жыл бұрын пайда болды. Ең алғашқы керосиндік теміржол көлігі 1887 жылы Готлиб Даймлер жасаған драйзин болды, бірақ ол техникалық тұрғыдан локомотив емес еді, себебі ол жүк тасымалдады. 1894 жылы Кингстон-апон-Халл қаласындағы Прістман бауырлары Халл доктерінде пайдалану үшін керосинді локомотив құрастырды. Бұл локомотив 12 а.к. екі тактілі теңіздік типтегі қозғалтқышпен, 300 айналым/мин жылдамдықпен, 4 дөңгелекті вагон шассиіне орнатылды. Оның төмен қуатының салдарынан бір уақытта бір ғана жүк тиелген вагонды тарта алды және үлкен жетістікке жете алмады.

Бензиндік-электрлік

Бензиндік электрлік локомотивтер – қозғалтқыштың қуатын жетек дөңгелектерге жеткізу үшін электрлік беріліс қолданатын бензиндік локомотивтер. Бұл, қозғалтқыштың айналмалы механикалық күшін динамо арқылы электр энергиясына түрлендіріп, содан кейін көп жылдамдықты электрлік жетек қозғалтқыштарымен дөңгелектерді қуаттандыру арқылы беріліс қорабының қажеттілігін жояды. Бұл беріліс ауыстыру қажеттілігін болдырмай, тегіс үдеуге мүмкіндік береді, бірақ механикалық беріліске қарағанда қымбат, ауыр және кейде көлемді болады. 1913 жылы Миннеаполис, Сент-Пол, Рочестер және Дубук электрлік көлігі компаниясы үшін маңызды ерте бензиндік электрлік локомотив салынды. Оның салмағы 60 тонна, қуаты 350 а.к. және Bo Bo схемасында екі күрсіндімен жүреді.

Дизельді

Дизельдік локомотивтер дизельдік қозғалтқыштармен қоздырылады. Дизельдік жетегін дамытудың бастапқы кезеңдерінде әртүрлі беру жүйелері қолданылды, бірақ олардың арасында электрлік беру ең тиімдісі болып танылды.

Дизельді механикалық

Дизельді-механикалық локомотив дөңгелектерге қуат беру үшін механикалық берілісті пайдаланады. Бұл типтегі беріліс көбінесе төмен қуатты, төмен жылдамдықты маневрлік (ауыстыру) локомотивтеріне, жеңіл көп бірліктерге және өздігінен жүретін рельсті вагондарға арналған. Ең алғашқы дизель локомотивтері дизельді-механикалық болды. 1906 жылы Рудольф Дизель, Адольф Клозе және бу және дизель қозғалтқыштарын өндіруші Gebrüder Sulzer дизельді қуатпен жұмыс істейтін локомотивтерді өндіру үшін Diesel Sulzer Klose GmbH компаниясын құрды. 1909 жылы Пруссия мемлекеттік темір жолдары компаниядан дизель локомотивке тапсырыс берді. Әлемдегі ең алғашқы дизельді локомотив (дизельді-механикалық локомотив) 1912 жылғы жазда Швейцариядағы Винтертур-Романшорн темір жолында пайдаланылды, бірақ коммерциялық сәттілікке жете алмады. 1920 жылдардың ортасына дейін бірнеше елде дизель локомотивтерінің аз ғана прототиптері жасалды.

Дизельді-электрлік

Дизельді-электрлік локомотивтер – электрлік жетегін пайдаланатын дизельді локомотивтер. Дизельді қозғалтқыш электрлік тұрақты ток генераторын (әдетте, тартымға жұмсалатын қуаттан кем) немесе электрлік айнымалы ток генератор-тоқ түзгішін (әдетте, тартымға жұмсалатын қуатқа тең немесе одан көп) игеріп, оның шығысы локомотивті қозғалтатын тартым моторларына қуат береді. Дизельді қозғалтқыш пен дөңгелектердің арасында тікелей механикалық байланыс жоқ. Бүгінгі күні дизельді локомотивтердің басым көпшілігі дизельді-электрлік болып табылады. 1914 жылы General Electric компаниясының электр инженеры Герман Лемп сенімді тұрақты ток электрлік басқару жүйесін әзірледі және патенттеді (кейінгі жақсартулар да Лемптің патентімен қорғалды). Лемптің дизайны қозғалтқыш пен генераторды үйлесімді түрде басқару үшін бір рычагты пайдалануды көздейді және барлық дизельді-электрлік локомотивтерді басқарудың прототипі болды. 1917–18 жылдары GE Лемптің басқару дизайнын қолдана отырып, үш тәжірибелік дизельді-электрлік локомотив өндірді. 1924 жылы дизельді-электрлік локомотив (Eel2 бастапқы нөмірі Юэ 001/Yu e 001) пайдалануға берілді. Ол Юрий Ломоносов басқаратын командамен жобаланып, 1923–1924 жылдары Германиядағы Эсслинген машина жасау зауытында салынған. Оның 5 жетекші осьтері болды (1'E1'). Бірнеше сынақ жүргізілгеннен кейін, ол 1925 жылдан 1954 жылға дейін үш онжылдыққа жуық пойыздарды тартты.

Дизельді-гидравликалық

Дизельді-гидравликалық локомотивтер – гидравликалық берілісті қолданатын дизельді локомотивтер. Бұл конструкцияда дизельді қозғалтқыштан дөңгелектерге қуатты жеткізу үшін бір немесе бірнеше айналым моментін түрлендіргіштер, тісті шестерлермен қатар, механикалық соңғы жетек пайдаланылады. Негізгі желілік гидравликалық локомотивтерді ең көп пайдаланған әлемдік компания Deutsche Bundesbahn болды, оның үлгілеріне DB V 200 класы және DB V 160 отбасы кіреді. British Rail 1955 жылғы Модернизация жоспары аясында бірқатар дизельді-гидравликалық жобаларды енгізді: бастапқыда неміс үлгілерінің лицензиялық түрлері жасалды. Испанияда Renfe 1960-жылдардан 1990-жылдарға дейін жоғары жылдамдықты пойыздарды тарту үшін жоғары қуатты және салмағы аз екі қозғалтқышты неміс үлгілерін пайдаланды (Renfe Class 340, 350, 352, 353, 354 үлгілерін қараңыз). Гидростатикалық жетек жүйелері де теміржол саласында қолданылған, мысалы, CMI Group (Бельгия) өндірген маневрлік локомотивтерде. Гидростатикалық жетектер теміржол машиналарын күтіп-жөндеу машиналарында да қолданылады, мысалы, рельс тегістегіштер мен рельс ұнтақтағыш машиналарын.

Газ турбинасы

Газ турбиналы локомотив – газ турбинасынан тұратын ішкі жану қозғалтқышы бар локомотив. Ішкі жану қозғалтқыштары (ICE) дөңгелектерді қоздыру үшін беріліс қоробкасын қажет етеді. Локомотив тоқтағанда қозғалтқыштың жұмысын тоқтатуға болмайды. Газ турбиналы механикалық локомотивтер газ турбинасының қуатын дөңгелектерге жеткізу үшін механикалық беріліс қолданады. Газ турбиналы локомотивтің патенты 1861 жылы Марк Антуан Франсуа Меннонсқа (Британдық патент № 1633) тиесілі. Локомотивтің нақты құрылғанына дәлел жоқ, бірақ жобада газ турбиналы локомотивтердің қажетті элементтері – компрессор, жану камерасы, турбина және ауа алдын қыздырғышы бар. 1952 жылы Renault төрт осьті 1150 ат күші бар газ турбиналы механикалық локомотивтің прототипін, Pescara "еркін турбина" газ және қысылған ауа жүйесімен жабдықтады. Бұл турбинаға тікелей қосылған көп сатылы коаксиалды компрессор емес еді. 1959 жылы бұл модель екі турбинасы және Pescara жүйесі бар 2400 ат күшіне ие алты осьті локомотивтер жұбымен алмастырылды. Осыған ұқсас бірнеше локомотивтер КСРО-да Харьков локомотив зауытында салынды. Газ турбиналы электр локомотивтері газ турбинасын электр генераторын немесе генераторды қозғау үшін пайдаланады, ол электр тогын өндіріп, дөңгелектерді қозғайтын жетек моторын қуаттайды. 1939 жылы Швейцария темір жолы Brown Boveri компаниясынан Am 4/6 GTEL локомотивін тапсырыс берді. Ол 1941 жылы аяқталды, содан кейін тұрақты жұмысқа кіріспес бұрын сынақтан өтті. Am 4/6 – алғашқы газ турбиналы-электр локомотиві. British Rail 18000 локомотиві Brown Boveri компаниясымен салынды және 1949 жылы жеткізілді. British Rail 18100 локомотивін Metropolitan Vickers компаниясы 1951 жылы салып апарып берді. Үшінші локомотив, British Rail GT3, 1961 жылы құрастырылды. Union Pacific 1950 жылдардан бастап турбиналық жүк локомотивтерінің үлкен паркін пайдаланды. Олар ұзақ қашықтықтағы бағыттарда кеңінен қолданылды және отынның тиімсіз жағдайына қарамастан, мұнай өнеркәсібінен қалған отынды пайдалану арқасында тиімді болды. Ең жақсы кезеңінде теміржол Union Pacific жүк пойыздарының шамамен 10% -ын қуаттайтынын есептеді, бұл осы кластағы басқа локомотивтерге қарағанда әлдеқайда көп. Газ турбинасы поршенді қозғалтқышқа қарағанда бірнеше артықшылықтар ұсынады. Онда аз жылжымалы бөліктер бар, бұл майлау қажеттілігін азайтады және техникалық қызмет көрсету шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді, сонымен қатар қуат пен салмақ арақатынасы жоғары. Бірдей қуаттылықтағы турбина физикалық тұрғыдан поршенді қозғалтқыштан кішірек болады, бұл локомотивке тым үлкен болмай-ақ жоғары қуатты болуға мүмкіндік береді. Дегенмен, турбинаның қуаттылығы мен тиімділігі айналу жылдамдығымен бірге күрт төмендейді, поршенді қозғалтқыштан айырмашылығы, оның қуат қисығы салыстырмалы түрде тегіс. Бұл GTEL жүйелерін негізінен ұзақ қашықтықтағы жоғары жылдамдықты жүруге қолайлы етеді. Газ турбиналы электр локомотивтерінің қосымша мәселесі – олардың шулы жұмыс істеуі.

A gas turbine locomotive is an internal combustion engine locomotive consisting of a gas turbine. ICE engines require a transmission to power the wheels. The engine must be allowed to continue to run when the locomotive is stopped. Gas turbine mechanical locomotives use a mechanical transmission to deliver the power output of gas turbines to the wheels. A gas turbine locomotive was patented in 1861 by Marc Antoine Francois Mennons (British patent no. 1633). There is no evidence that the locomotive was actually built but the design includes the essential features of gas turbine locomotives, including compressor, combustion chamber, turbine and air pre heater. In 1952, Renault delivered a prototype four axle 1150 hp gas turbine mechanical locomotive fitted with the Pescara "free turbine" gas and compressed air producing system, rather than a co axial multi stage compressor integral to the turbine. This model was succeeded by a pair of six axle 2400 hp locomotives with two turbines and Pescara feeds in 1959. Several similar locomotives were built in USSR by Kharkov Locomotive Works. Gas turbine electric locomotives, use a gas turbine to drive an electrical generator or alternator which produced electric current powers the traction motor which drive the wheels. In 1939 the Swiss Federal Railways ordered Am 4/6, a GTEL with a of maximum engine power from Brown Boveri. It was completed in 1941, and then underwent testing before entering regular service. The Am 4/6 was the first gas turbine – electric locomotive. British Rail 18000 was built by Brown Boveri and delivered in 1949. British Rail 18100 was built by Metropolitan Vickers and delivered in 1951. A third locomotive, the British Rail GT3, was constructed in 1961. Union Pacific ran a large fleet of turbine powered freight locomotives starting in the 1950s. These were widely used on long haul routes, and were cost effective despite their poor fuel economy due to their use of "leftover" fuels from the petroleum industry. At their height the railroad estimated that they powered about 10% of Union Pacific's freight trains, a much wider use than any other example of this class. 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, allowing a locomotive to be very powerful without being inordinately large. However, a 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 included that they were very noisy.

Ағаш газын өндіру

Кейбір локомотивтер, көбінесе Франция мен Италияда, ағаш газы генераторымен жұмыс істеді.

Электрлік

Электр локомотиві – тек электр энергиясымен жұмыс істейтін локомотив. Қозғалатын пойызға электр энергиясы (неге дерлік) үздіксіз өткізгіш арқылы беріледі, ол жол бойымен орналасқан және әдетте үш түрдің бірін қамтиды: жол бойындағы бағаналар немесе мұнаралардан немесе құрылымдардың немесе туннель төбелерінен ілінген әуе желісі; рельс деңгейінде орнатылған үшінші рельс; немесе локомотивтің бортындағы аккумулятор. Әуе желісі және үшінші рельс жүйелері әдетте кері өткізгіш ретінде жүріс рельсін пайдаланады, бірақ кейбір жүйелер осы мақсатта жеке төртінші рельсті қолданады. Қолданылатын электр энергиясының түрі – тұрақты ток (DC) немесе айнымалы ток (AC). Энергияны жинаудың әртүрлі әдістері бар: троллейбустық штанга – желіге доңғалақ немесе тіреуіш арқылы қосылатын ұзын икемді штанга; жақ коллекторы – сымға ұзын жинағыш таяқты ұстап тұратын құрылым; пантограф – жинағыш тіреуіштерін сымға белгілі бір геометрияда ұстап тұратын шарнирлі құрылым; немесе үшінші рельспен жанасатын тіреуіш. Осы үш әдіздің ішінде пантограф жоғары жылдамдықта жұмыс істеуге ең қолайлы. Электр локомотивтерінде көбінесе осіне тіркелген күш бергіш моторлар қолданылады, әрбір қуатты осіне бір мотор орнатылады. Бұл конструкцияда мотор корпусының бір жағы жерге және жылтыратылған оське орналасқан қарапайым подшипниктермен тіреледі. Корпустың екінші жағында, тіреуші құрылымға (боги) сәйкес келетін ойыққа енетін тіл тәрізді шығыңқылық бар, оның мақсаты – айналу моментіне қарсы әрекет ету құрылымы және тіреу қызметін атқару. Мотордан оське қуат беру тісті беріліс арқылы жүзеге асырылады, онда мотор білігіндегі кішкентай тіс дөңгелегі осьтегі үлкен тіс дөңгелегімен байланысады. Екі тіс дөңгелегі де майлау майы бар герметикалық корпусқа орналасқан. Локомотивтің қызмет түрі қолданылатын беріліс қатынасын анықтайды. Жүк вагондары үшін жоғары сандық қатынастар жиі қолданылады, ал жолаушылар локомотивтері үшін төмен сандық қатынастар тән. Электр энергиясы әдетте ірі және тиімді электр станцияларында өндіріледі, теміржол желісіне жіберіледі және пойыздарға таратылады. Кейбір электр теміржолдарының өздеріне арналған электр станциялары мен тарату желілері бар, бірақ көпшілігі электр энергиясын электр компаниясынан сатып алады. Теміржол әдетте өз тарату желілерін, коммутаторларын және трансформаторларын қамтамасыз етеді. Электр локомотивтері дизель локомотивтерінен 20% арзан, олардың техникалық қызмет көрсету шығындары 25-35% төмен, ал пайдалану құны 50% дейін төмен болуы мүмкін.

An electric locomotive is a locomotive powered only by electricity. Electricity is supplied to moving trains with a (nearly) continuous conductor running along the track that usually takes one of three forms: an overhead line, suspended from poles or towers along the track or from structure or tunnel ceilings; a third rail mounted at track level; or an onboard battery. Both overhead wire and third rail systems usually use the running rails as the return conductor but some systems use a separate fourth rail for this purpose. The type of electrical power used is either direct current (DC) or alternating current (AC). Various collection methods exist: a trolley pole, which is a long flexible pole that engages the line with a wheel or shoe; a bow collector, which is a frame that holds a long collecting rod against the wire; a pantograph, which is a hinged frame that holds the collecting shoes against the wire in a fixed geometry; or a contact shoe, which is a shoe in contact with the third rail. Of the three, the pantograph method is best suited for high speed operation. Electric locomotives almost universally use axle hung traction motors, with one motor for each powered axle. In this arrangement, one side of the motor housing is supported by plain bearings riding on a ground and polished journal that is integral to the axle. The other side of the housing has a tongue shaped protuberance that engages a matching slot in the truck (bogie) bolster, its purpose being to act as a torque reaction device, as well as a support. Power transfer from motor to axle is effected by spur gearing, in which a pinion on the motor shaft engages a bull gear on the axle. Both gears are enclosed in a liquid tight housing containing lubricating oil. The type of service in which the locomotive is used dictates the gear ratio employed. Numerically high ratios are commonly found on freight units, whereas numerically low ratios are typical of passenger engines. Electricity is typically generated in large and relatively efficient generating stations, transmitted to the railway network and distributed to the trains. Some electric railways have their own dedicated generating stations and transmission lines but most purchase power from an electric utility. The railway usually provides its own distribution lines, switches and transformers. Electric locomotives usually cost 20% less than diesel locomotives, their maintenance costs are 25–35% lower, and cost up to 50% less to run.

Бірқалыпты ток

Алғашқы жүйелер DC жүйелері болды. Бірінші электрлік жолаушылар пойызын 1879 жылы Берлинде Вернер фон Сименс таныстырды. Локомотив 2,2 кВт сериялық қозғалтқышпен қоздырылды, ал локомотивтен және үш вагондан тұратын пойыздың жылдамдығы 13 км/сағ-қа жетті. Төрт ай ішінде пойыз 300 метрлік дөңгелек жолмен 90 000 жолаушыны тасымалдады. Электр энергиясы (150 В DC) рельстер арасындағы үшінші оқшауланған рельс арқылы берілді. Электр тогын жинау үшін контактілік ролик қолданылды. Әлемдегі алғашқы электр трамвай желісі 1881 жылы Берлинге жақын Лихтерфельдеде ашылды. Оны Вернер фон Сименс салған (Gross Lichterfelde Tramway және Berlin Straßenbahn қараңыз). Volk электр темір жолы 1883 жылы Брайтон қаласында ашылды және ол әлі күнге дейін сақталған ең көне электр темір жолы болып табылады. Сондай-ақ 1883 жылы Австрияның Вена қаласына жақын Модлинг және Хинтербрюль трамвайлары ашылды. Бұл әуе желісінен қуат алатын және тұрақты қызмет көрсететін әлемдегі алғашқы трамвай болды. Бес жылдан кейін, 1888 жылы АҚШ-та Ричмонд Юнион жолаушылар теміржолында Франк Дж. Спрагтың құрылғысын пайдалана отырып, электр троллейбустары енгізілді. Бірінші электрмен жұмыс істейтін жер асты жолы – Сити және Оңтүстік Лондон теміржолы, оның жарғысында бу күшінің қолданылуына тыйым салынған. Ол 1890 жылы Mather & Platt компаниясы жасаған электр локомотивтерін пайдалана отырып ашылды. Электр энергиясы метрополитен үшін басты қуат көзіне айналды, бұл 1897 жылы Спрагтың көп бірліктерді басқару жүйесін ойлап табуының арқасында мүмкін болды. Электрлендірудің алғашқы қолданылуы 1895 жылы Балтимор және Огайо (B&O) теміржолының Балтимор белдеуінің төрт мильдік бөлігінде болды, ол B&O-ның негізгі бөлігін Балтимор қаласының орталық аймағының шетімен өтетін туннельдер арқылы Нью-Йоркқа жаңа желіге жалғады. Электрленген бөлімнің оңтүстік жағында бастапқыда үш Bo+Bo блогы қолданылды; олар локомотивке және пойызға қосылып, туннельдер арқылы тартты. DC жүйесі алғашқы жүйелерде қолданылды. Бұл жүйелер біртіндеп AC жүйелерімен алмастырылды. Бүгінде барлық негізгі теміржол желілері AC жүйелерін пайдаланады. DC жүйелері көбінесе қалалық көліктерде, мысалы, метро, жеңіл рельстік көлік және трамвайларда қолданылады, онда қуатқа қажеттілік аз.

The earliest systems were DC systems. The first electric passenger train was presented by Werner von Siemens at Berlin in 1879. The locomotive was driven by a 2.2 kW, series wound motor, and the train, consisting of the locomotive and three cars, reached a speed of 13 km/h. During four months, the train carried 90,000 passengers on a 300 metre long (984 feet) circular track. The electricity (150 V DC) was supplied through a third insulated rail between the tracks. A contact roller was used to collect the electricity. The world's first electric tram line opened in Lichterfelde near Berlin, Germany, in 1881. It was built by Werner von Siemens (see Gross Lichterfelde Tramway and Berlin Straßenbahn). The Volk's Electric Railway opened in 1883 in Brighton, and is the oldest surviving electric railway. Also in 1883, Mödling and Hinterbrühl Tram opened near Vienna in Austria. It was the first in the world in regular service powered from an overhead line. Five years later, in the U. S. electric trolleys were pioneered in 1888 on the Richmond Union Passenger Railway, using equipment designed by Frank J. Sprague. The first electrically worked underground line was the City & South London Railway, prompted by a clause in its enabling act prohibiting use of steam power. It opened in 1890, using electric locomotives built by Mather & Platt. Electricity quickly became the power supply of choice for subways, abetted by the Sprague's invention of multiple unit train control in 1897. The first use of electrification on a main line was on a four mile stretch of the Baltimore Belt Line of the Baltimore & Ohio (B&O) in 1895 connecting the main portion of the B&O to the new line to New York through a series of tunnels around the edges of Baltimore's downtown. Three Bo+Bo units were initially used, at the south end of the electrified section; they coupled onto the locomotive and train and pulled it through the tunnels. DC was used on earlier systems. These systems were gradually replaced by AC. Today, almost all main line railways use AC systems. DC systems are confined mostly to urban transit such as metro systems, light rail and trams, where power requirement is less.

Айнымалы ток

Бірінші практикалық айнымалы ток электр локомотивін Чарльз Браун жобалаған, ол кезде Цюрихтегі Оерликон үшін жұмыс істеген. 1891 жылы Браун Лауфен-ам-Неккардағы гидроэлектр станциясы мен Франкфурт-на-Майне-Вест арасындағы 280 км қашықтықта үш фазалы АЖ арқылы ұзақ қашықтыққа электр қуатын беруді көрсетті. Жан Хайльманның булы электр локомотивтерін жасау бойынша жұмыс кезінде алған тәжірибесін пайдаланып, Браун үш фазалы қозғалтқыштардың салмақ-қуат арақатынасы тұрақты ток қозғалтқыштарға қарағанда жоғары екенін және коммутатордың жоқтығынан өндірісі мен күтімі қарапайым екенін байқады. Алайда, олар сол кездегі тұрақты ток моторларынан әлдеқайда үлкен болды және оларды еден астындағы доңғалақ тіреулеріне орнатуға болмайды: оларды тек локомотивтердің корпустарында ғана тасымалдауға болады. 1894 жылы венгр инженері Кальман Кандо электр локомотивтері үшін жаңа типті 3-фазалық асинхронды электр қозғалтқыштары мен генераторларын жасады. Кандоның 1894 жылғы ертедегі жобалары алғаш рет 1896 және 1898 жылдар аралығында салынған Эвиан-ле-Бенс (Франция) қаласындағы қысқа үш фазалы АЖ трамвайында қолданылды. 1918 жылы Кандо ротациялық фазалық түрлендіргішті ойлап тапты және дамытты, бұл электр локомотивтеріне үш фазалы моторларды пайдалануға мүмкіндік берді, ал бір ғана жоғары кернеулі сым арқылы қамтамасыз етілді, жоғары кернеулі ұлттық желілердің қарапайым өнеркәсіптік жиілігі (50 Гц) бір фазалы АЖ-ны өткізді. 1896 жылы Оерликон Лугано трамвай желісіне осы жүйенің алғашқы коммерциялық үлгісін орнатты. Әр 30 тонналық локомотивтің екі моторы үш фазалы 750 В 40 Гц қосалқы желісінен қуат алды. Үш фазалы қозғалтқыштар тұрақты жылдамдықпен жұмыс істейді және регенеративті тежегішті қамтамасыз етеді, сондай-ақ тік бағыттағы учаскелерге өте қолайлы. Алғашқы негізгі үш фазалы локомотивтерді Браун (сонда Уолтер Боверимен серіктестік) 1899 жылы 40 км Бургдорф—Тун желісінде, Швейцарияда ұсынды. Локомотивтер үшін өндірістік жиіліктегі бір фазалы АЖ-ны бірінші рет 1901 жылы Оерликоннан Ханс Бен Эшенбург пен Эмиль Губер Стокардың жобаларын пайдаланып іске асырылды; Швейцарияның Федералдық темір жолдарының Зебах-Веттинген желісіне орнату 1904 жылы аяқталды. 15 кВ, 50 Гц, 48 тонналық локомотивтерде трансформаторлар мен ротациялық түрлендіргіштер тұрақты ток тягалық қозғалтқыштарға қуат беру үшін пайдаланылды. Италия темір жолдары әлемде бірінші болып қысқа ғана емес, негізгі желісінің бүкіл ұзындығына электрлік сүйреуді енгізді. 106 км Валтеллина желісі 1902 жылы 4 қыркүйекте ашылды, оны Кандо және Ганц зауытының командасы жобалады. Үш фазалы екі сым жүйесі Солтүстік Италияның бірнеше темір жолдарында қолданылды және "Италия жүйесі" деп аталды. 1905 жылы Кандо Società Italiana Westinghouse компаниясын басқаруға шақырылды және бірнеше итальяндық электр локомотивтерін әзірлеуге жетекшілік етті. Жолдағы қызметтегі батареялық локомотивтер динамикалық тежеу энергиясын сіңіру кезінде зарядталады. Алғашқы электр локомотивін 1837 жылы Абердин қаласынан шыққан химик Роберт Дэвидсон жасаған, ол гальвандық элементтермен (батареялармен) қуаттандырылған. Кейін Дэвидсон Галвани деп аталатын үлкен локомотив жасады, ол 1841 жылы Шотландия Корольдік өнер көрмесінде көрсетілді. Жеті тонналық көліктің екі тікелей жететін кедергі қозғалтқышы, әр ошақтағы ағаш цилиндрге бекітілген темір тақталарға әсер ететін тұрақты электромагниттері және қарапайым коммутаторлары болды. Ол алты тонна жүк тартты сағатына төрт миль (6 шақырым) жылдамдықпен. Ол келесі жылдың қыркүйек айында Эдинбург пен Глазго темір жолында сынақтан өтті, бірақ батареялардың шектеулі қуаты оның кеңінен қолданылуына кедергі келтірді. Тағы бір мысал - Кеннекотт мыс шахтасы, Латуш, Аляска, 1917 жылы жер асты тасымалдау жолдары кеңейтілді, бұл 4 1/2 тонналық екі локомотивтің жұмыс істеуіне мүмкіндік берді. 1928 жылы Кеннекотт Коппер төрт 700 сериялы электрлік локомотивтерге батареялар орнатуды тапсырды. Бұл локомотивтердің салмағы 85 тонна болды және 750 вольттік жоғары сыммен жұмыс істеді, ал батареямен жұмыс істегенде айтарлықтай үлкен арақашықтыққа ие болды. Локомотивтер бірнеше онжылдықтар бойы никель-темір батареясы (Эдисон) технологиясын қолдана отырып қызмет көрсетті. Батареялар қорғасын қышқылы батареяларымен ауыстырылды, ал локомотивтер көп ұзамай зейнеткерлікке шықты. Төрт локомотивтің бәрі мұражайларға берілді, бірақ біреуі жойылды. Басқаларын Боун және Сценик Вэлли теміржолында (Айова штаты) және Калифорния штатының Рио-Виста қаласындағы Батыс теміржол музейінде көруге болады. Торонто транзиттік комиссиясы бұрын 1968 жылы Nippon Sharyo компаниясы жасаған батареялық электр локомотивін пайдаланды және 2009 жылы зейнеткерлікке шығарды. Лондон метрополитені тұрақты түрде жалпы жөндеу жұмыстары үшін батареялық электр локомотивтерін пайдаланады.

The first practical AC electric locomotive was designed by Charles Brown, then working for Oerlikon, Zürich. In 1891, Brown had demonstrated long distance power transmission, using three phase AC, between a hydro electric plant at Lauffen am Neckar and Frankfurt am Main West, a distance of 280 km. Using experience he had gained while working for Jean Heilmann on steam electric locomotive designs, Brown observed that three phase motors had a higher power to weight ratio than DC motors and, because of the absence of a commutator, were simpler to manufacture and maintain. However, they were much larger than the DC motors of the time and could not be mounted in underfloor bogies: they could only be carried within locomotive bodies. In 1894, Hungarian engineer Kálmán Kandó developed a new type 3 phase asynchronous electric drive motors and generators for electric locomotives. Kandó's early 1894 designs were first applied in a short three phase AC tramway in Evian les Bains (France), which was constructed between 1896 and 1898. In 1918, Kandó invented and developed the rotary phase converter, enabling electric locomotives to use three phase motors whilst supplied via a single overhead wire, carrying the simple industrial frequency (50 Hz) single phase AC of the high voltage national networks. In 1896, Oerlikon installed the first commercial example of the system on the Lugano Tramway. Each 30 tonne locomotive had two motors run by three phase 750 V 40 Hz fed from double overhead lines. Three phase motors run at constant speed and provide regenerative braking, and are well suited to steeply graded routes, and the first main line three phase locomotives were supplied by Brown (by then in partnership with Walter Boveri) in 1899 on the 40 km Burgdorf—Thun line, Switzerland. The first implementation of industrial frequency single phase AC supply for locomotives came from Oerlikon in 1901, using the designs of Hans Behn Eschenburg and Emil Huber Stockar; installation on the Seebach Wettingen line of the Swiss Federal Railways was completed in 1904. The 15 kV, 50 Hz , 48 tonne locomotives used transformers and rotary converters to power DC traction motors. Italian railways were the first in the world to introduce electric traction for the entire length of a main line rather than just a short stretch. The 106 km Valtellina line was opened on 4 September 1902, designed by Kandó and a team from the Ganz works. The three phase two wire system was used on several railways in Northern Italy and became known as "the Italian system". Kandó was invited in 1905 to undertake the management of Società Italiana Westinghouse and led the development of several Italian electric locomotives. Battery locomotives in over the road service can recharge while absorbing dynamic braking energy. The first known electric locomotive was built in 1837 by chemist Robert Davidson of Aberdeen, and it was powered by galvanic cells (batteries). Davidson later built a larger locomotive named Galvani, exhibited at the Royal Scottish Society of Arts Exhibition in 1841. The seven ton vehicle had two direct drive reluctance motors, with fixed electromagnets acting on iron bars attached to a wooden cylinder on each axle, and simple commutators. It hauled a load of six tons at four miles per hour (6 kilometers per hour) for a distance of It was tested on the Edinburgh and Glasgow Railway in September of the following year, but the limited power from batteries prevented its general use. Another example was at the Kennecott Copper Mine, Latouche, Alaska, where in 1917 the underground haulage ways were widened to enable working by two battery locomotives of 4 1/2 tons. In 1928, Kennecott Copper ordered four 700 series electric locomotives with on board batteries. These locomotives weighed 85 tons and operated on 750 volt overhead trolley wire with considerable further range whilst running on batteries. The locomotives provided several decades of service using Nickel–iron battery (Edison) technology. The batteries were replaced with lead acid batteries, and the locomotives were retired shortly afterward. All four locomotives were donated to museums, but one was scrapped. The others can be seen at the Boone and Scenic Valley Railroad, Iowa, and at the Western Railway Museum in Rio Vista, California. The Toronto Transit Commission previously operated a battery electric locomotive built by Nippon Sharyo in 1968 and retired in 2009. London Underground regularly operates battery electric locomotives for general maintenance work.

Атомдық-электрлік

1950 жылдардың басында Юта университетінің Лайл Борстқа АҚШ-тың түрлі теміржол компаниялары мен өндірушілері электр жетегі бар локомотивтің мүмкіндігін зерттеу үшін қаржы бөлді, онда борттағы атом реакторы буды өндіріп, одан электр энергиясы жасалатын еді. Сол кезде атом энергиясы толыққанды түсініксіз болды; Борст негізгі қиындық уран бағасы екеніне сенді. Борсттың атомдық локомотивінде орталық бөлімде 200 тонналық реакторлық камера және апат жағдайында радиоактивті заттардың таралуын болдырмау үшін 5 футтік қалыңдықтағы болат қабырғалар орналасатын еді. Ол 7000 ат күші бар атомдық локомотивтерді жасау құны әрқайсысы шамамен 1 200 000 долларға жетеді деп есептеді. Осының салдарынан, борттағы ядролық генераторлары бар пойызды жасау тым қымбатқа түсетіндіктен, мүмкін емес деп саналды.

Отын жадырауы электрлі

2002 жылы алғашқы 3,6 тонналық, 17 кВт сутекпен (отын элементі) жұмыс істейтін тау-кен локомотиві Вал-д'Ор қаласында (Квебек) көрсетілді. 2007 жылы Тайваньның Каосиун қаласында оқу мини-гидрайлдық темір жолы қызметке кірді. Railpower GG20B – отын элементімен жұмыс істейтін электр локомотивінің тағы бір мысалы.

Гибридтік локомотивтер

Гибридті немесе екі режимді локомотивтердің екі немесе одан көп түрлі қозғалтқыш күштерін пайдаланатын көптеген түрлері бар. Ең көп таралған гибридтер – электр желісінен немесе дизель қозғалтқышынан қуат алатын электро-дизель локомотивтері. Бұлар, барынша электрлендірілмеген учаскелерде үздіксіз қозғалыс үшін қолданылады. Мысалы, EMD FL9 және Bombardier ALP 45DP.

Қолдану

Темір жол көлігінде локомотивтердің үш негізгі қолданылуы бар: жолаушылар пойыздарын, жүк пойыздарын тарту және маневрлеу (Ұлыбритания ағылшынша: shunting). Жүк локомотивтері әдетте жоғары бастапқы тарту күші мен жоғары тұрақты қуат беруге арналған. Бұл оларға ұзақ, ауыр пойыздарды іске қосып, жылжытуға мүмкіндік береді, бірақ көбінесе салыстырмалы түрде төмен максималды жылдамдықпен байланысты. Жолаушылар локомотивтері әдетте төменгі бастапқы тарту күшін дамытады, бірақ жолаушылар кестесін сақтау үшін қажетті жоғары жылдамдықпен жұмыс істей алады. Қосымша қозғалыс локомотивтері (АҚШ ағылшынша: жалпы мақсаттағы немесе жол алмастырғыш локомотивтер) жолаушылар мен жүк пойыздары үшін арналған, жүк локомотивтері сияқты көп бастапқы тарту күшін дамытпайды, бірақ жолаушылар локомотивтеріне қарағанда ауыр пойыздарды тарта алады. Көптеген бу локомотивтерінде поршеньді қозғалтқыштар болады, онда поршеньдер жалғау тағандары арқылы қозғалтқыш дөңгелектерімен байланыстырылады, аралық беріліс қорабы болмайды. Бұл қозғалтқыш дөңгелектерінің диаметрі бастапқы тарту күші мен максималды жылдамдықтың арақатынасына үлкен әсер етеді дегенді білдіреді. Жүк тасымалына арналған бу локомотивтерінің қозғалтқыш дөңгелектерінің диаметрі жолаушылар локомотивтеріне қарағанда кішірек болады. Дизельдік-электрлік және электр локомотивтерінде сүйреу моторлары мен осьтер арасындағы басқару жүйесі қуат шығысын жүк немесе жолаушылар тасымалына сәйкес рельстерге бейімдейді. Жолаушылар локомотивтерінде басқа да мүмкіндіктер болуы мүмкін, мысалы, бас ұшының қуаты (сонымен қатар қонақ үй қуаты немесе пойыздың электрмен жабдықталуы деп те аталады) немесе бу генераторы. Кейбір локомотивтер тік еңістерде жұмыс істеуге арналған, сондай-ақ қосымша тежегіш механизмдері және кейде тісті дөңгелектері болады. Тік рельсті және тісті рельстік жолдарға арналған бу локомотивтерінде қазандық локомотивтің рамасына қатысты көлбеу орналасқан, сондықтан қазандық тік еңістерде шамамен тегіс болады. Локомотивтер кейбір жоғары жылдамдықты пойыздарда да қолданылады. Олардың кейбіреулері пойыздың екінші ұшындағы басқару вагондарымен итеру-тарту конфигурациясында жұмыс істейді, олардың көбінесе локомотивтің кабинасы сияқты дизайны бар кабинасы болады; мұндай пойыздардың мысалдары - Railjet және Intercity 225. Сондай-ақ көптеген жоғары жылдамдықты пойыздар, соның ішінде барлық TGV, көптеген Talgo (250 / 350 / Avril / XXI), кейбір Korea Train Express, ICE 1 / ICE 2 және Intercity 125, жолаушыларға арналған орындары жоқ және техникалық тұрғыдан арнайы бір ұшты локомотивтер болып табылатын арнайы электрлік вагондарды пайдаланады. Әдеттегі локомотивтерден айырмашылығы - бұл электрлік вагондар пойыздың ажырамас бөлігі болып табылады және басқа жолаушылар вагондарымен жұмыс істеуге бейімделмейді. Керісінше, Шинкансен желісі сияқты көптеген жоғары жылдамдықты пойыздар локомотивтерді пайдаланбайды. Локомотивтерге ұқсас электрлік вагондардың орнына олар электрлік көп бөлімді вагондарды (EMU) немесе дизельдік көп бөлімді вагондарды (DMU) – сонымен қатар сүйреу моторлары мен электр жабдықтары бар жолаушылар вагондарын пайдаланады. Арнайы электрлік вагондарды пайдалану жоғары жүру сапасын және азырақ электр жабдығын қамтамасыз етеді; бірақ EMU-дың осьтік салмағы аз, бұл техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады, сонымен қатар EMU-дың үдеуі жоғары және отыру орындарының саны көп. Сондай-ақ кейбір пойыздар, соның ішінде TGV PSE, TGV TMST және TGV V150, жолаушылар емес электрлік вагондарды және қосымша жолаушылар вагондарын пайдаланады.

There are three main uses of locomotives in rail transport operations: for hauling passenger trains, freight trains, and for switching (UK English: shunting). Freight locomotives are normally designed to deliver high starting tractive effort and high sustained power. This allows them to start and move long, heavy trains, but usually comes at the cost of relatively low maximum speeds. Passenger locomotives usually develop lower starting tractive effort but are able to operate at the high speeds required to maintain passenger schedules. Mixed traffic locomotives (US English: general purpose or road switcher locomotives) meant for both passenger and freight trains do not develop as much starting tractive effort as a freight locomotive but are able to haul heavier trains than a passenger locomotive. Most steam locomotives have reciprocating engines, with pistons coupled to the driving wheels by means of connecting rods, with no intervening gearbox. This means the combination of starting tractive effort and maximum speed is greatly influenced by the diameter of the driving wheels. Steam locomotives intended for freight service generally have smaller diameter driving wheels than passenger locomotives. In diesel electric and electric locomotives the control system between the traction motors and axles adapts the power output to the rails for freight or passenger service. Passenger locomotives may include other features, such as head end power (also referred to as hotel power or electric train supply) or a steam generator. Some locomotives are designed specifically to work steep grade railways, and feature extensive additional braking mechanisms and sometimes rack and pinion. Steam locomotives built for steep rack and pinion railways frequently have the boiler tilted relative to the locomotive frame, so that the boiler remains roughly level on steep grades. Locomotives are also used on some high speed trains. Some of them are operated in push pull formation with trailer control cars at another end of a train, which often have a cabin with the same design as a cabin of locomotive; examples of such trains with conventional locomotives are Railjet and Intercity 225. Also many high speed trains, including all TGV, many Talgo (250 / 350 / Avril / XXI), some Korea Train Express, ICE 1/ICE 2 and Intercity 125, use dedicated power cars, which do not have places for passengers and technically are special single ended locomotives. The difference from conventional locomotives is that these power cars are integral part of a train and are not adapted for operation with any other types of passenger coaches. On the other hand, many high speed trains such as the Shinkansen network never use locomotives. Instead of locomotive like power cars, they use electric multiple units (EMUs) or diesel multiple units (DMUs) – passenger cars that also have traction motors and power equipment. Using dedicated locomotive like power cars allows for a high ride quality and less electrical equipment;
but EMUs have less axle weight, which reduces maintenance costs, and EMUs also have higher acceleration and higher seating capacity. Also some trains, including TGV PSE, TGV TMST and TGV V150, use both non passenger power cars and additional passenger motor cars.

Доңғалақтың орналасуы

Локомотивтің дөңгелектер тізілімі оның қанша дөңгелегі бар екенін көрсетеді; жиі қолданылатын әдістерге AAR дөңгелектер тізілімі, UIC жіктемесі және Уайт нотациясы жүйелері жатады.

Қашықтан басқару локомотивтері

ХХ ғасырдың екінші жартысында қашықтан басқарылатын локомотивтер пайдалануға түсе бастады, олар локомотив кабинасынан тыс оператормен қашықтан басқарылатын маневр жұмыстарында қолданылды. Басты артықшылығы – бір оператор астық, көмір, қиыршық тас сияқты жүктерді вагонға тией алады. Сонымен қатар, сол оператор қажет болған жағдайда пойызды да жылжыта алады. Осының арқасында локомотивтің жүктелуі немесе түсірілуі үш есе жылдамдатылады.