Локомоти́в (от лат. loco moveo – сдвигать с места), самодвижущаяся железнодорожная транспортная машина, предназначенная для создания движущей силы (силы тяги), действие которой обеспечивает перемещение по рельсовым путям составов или одиночных вагонов с пассажирами или грузами.

Типы локомотивов

Локомотив может быть автономным, имеющим собственный энергетическую установку, и неавтономным, получающим извне энергию, как правило, электрическую. Автономные локомотивы различаются типами энергетических установок. Паросиловая установка, состоящая из парового котла и поршневой паровой машины, используется на паровозах; паровой котёл и паровая турбина устанавливаются на паротурбовозах; газовая турбина – на газотурбовозах; дизельные двигатели – на тепловозах. Неавтономные локомотивы используют энергию, непрерывно подводимую извне, как правило, через скользящий контакт токоприёмника. Неавтономными локомотивами являются контактные электровозы, получающие энергию от контактной сети. На промышленном транспорте применяют электровозы, питающиеся от аккумуляторных батарей, которые периодически заряжаются от источников постоянного тока. Кроме основных типов локомотивов, созданы комбинированные локомотивы: теплопаровозы, дизель-электровозы, контактно-аккумуляторные электровозы и др., которые не имеют широкого распространения на железной дороге. Функции локомотива выполняют также моторные вагоны, входящие в состав дизель- и электропоездов, автомотрисы, дрезины.

Историческая справка

Первый локомотив – паровоз с паросиловой энергетической установкой – изобретён в Великобритании Р. Тревитиком (1803–1804), позднее усовершенствован Дж. Стефенсоном (1814). В России паровоз создан в 1834 г. Е. А. и М. Е. Черепановыми. Работоспособные образцы паровозов мощностью до 10–15 кВт построены в 1825–1830 гг. Более 100 лет этот тип локомотива был единственным тяговым средством железных дорог всего мира. Потребности железных дорог, связанные с увеличением грузовых перевозок и ростом скоростей движения, вызвали необходимость роста мощности и тяговых усилий магистральных паровозов. В середине 1950-х гг. мощности (на колёсах) серийных грузовых паровозов в СССР достигли 1800 кВт, пассажирских – 1900 кВт, их максимальные скорости соответственно – 80 и 125 км/ч. Однако даже наиболее совершенные паровозы имели кпд не более 8–9 %, среднеэксплуатационный уровень кпд около 4 %. С середина 20 в. паровозы на железных дорогах интенсивно вытеснялись обладающими более высоким кпд тепловозами и электровозами.

Первые в мире два локомотива (поездных тепловоза), работавшие от двигателя внутреннего сгорания с электрической передачей мощностью 735 и 880 кВт, созданы в СССР в 1924 г. Мощность секции отечественных двухсекционных тепловозов составляет 2200 кВт, конструкционная скорость 100 км/ч; односекционные пассажирские тепловозы имеют мощность порядка 2900 кВт и развивают скорость до 160 км/ч. Максимального кпд тепловозов 28–30 %, среднеэксплуатационный уровень кпд 20–22 %.

Прототипы электровозов постоянного тока, получавшие энергию через контактный провод или рельс, испытывались в Германии и США в 1879 г. и 1880 г. На железных дорогах СССР электрическая тяга на постоянном токе напряжением 1500 В впервые начала использоваться в 1929 г. в пригородном движении на участке Москва – Мытищи; в 1932 г. был электрифицирован на постоянном токе напряжением 3000 В для грузового и пассажирского движения участок Хашури – Зестафони (через Сурамский перевал) в Закавказье, в 1933 г. – магистральный участок Кизел – Чусовая на северном Урале. С 1960 г. в СССР проектируются электровозы, работающие от сети переменного тока с напряжением в контактной сети 25 кВ, тяговые электродвигатели которых работают на выпрямленном постоянном токе. Современных электровозы могут реализовывать в грузовом движении большие мощности – до 9000–10 000 кВт (при двенадцатиосном исполнении, скорость 45–80 км/ч) и до 4200–6500 кВт в пассажирском движении (скорость 75–360 км/ч). Собственного кпд электровоза составляет 88–90 %, а общий кпд электрической тяги (с учётом потерь энергии в контактной сети, линиях электропередачи и на электростанциях) – 22–23 %.

С середины 20 в. газотурбовозы малыми сериями использовались на железных дорогах США; единичные образцы создавались в других странах (Швейцария, СССР, Великобритания, Чехословакия). Локомотивы этого типа позволяли получать большие мощности – до 6300 кВт (1960-е гг.), применять более дешёвое топливо, но их кпд оказался низким (12–18 %), что ограничило их распространение. Работы по совершенствованию газотурбовозов продолжаются: например, в 2008 г. в России построен и испытывается газотурбовоз мощностью 8300 кВт, работающий на сжиженном природном газе.

Классификация и основные характеристики

По виду выполняемой работы (независимо от типа локомотива и способа энергообеспечения) различают локомотивы поездные (грузовые, пассажирские и универсальные) и маневровые (работающие на сортировочных и станционных путях); выпускаются локомотивы для широкой (нормальной) и узкой рельсовой колеи. Основные характеристики локомотива: мощность, которая определяется или по мощности энергетической установки, или как тяговая (касательная) мощность, реализуемая на ободах ведущих колёс; осевая формула, содержащая число, назначение и расположение колёсных пар; тяговая характеристика, представляющая собой графическую зависимость силы тяги локомотива от скорости движения и режима работы энергетической установки; осевая нагрузка – нагрузка от ведущих колёсных пар на рельсы.