История электропоездов: 1879-1900 гг.

Первый железнодорожный электроподвижной состав

Впервые применение электричества в качестве источника энергии для тяги поездов было продемонстрировано на промышленной выставке в Берлине в 1879 году, где был представлен макет электрической железной дороги. По участку протяженностью менее 300 м со скоростью 7 км/ч двигался поезд, состоящий из локомотива мощностью 2,2 кВт и трех вагончиков, в каждом из которых могло разместиться до 6 пассажиров. Создателями нового вида тяги были знаменитый немецкий учёный, изобретатель и промышленник Эрнст Вернер фон Сименс (Werner von Siemens, 1816-1892) и инженер Хальске.

Продемонстрированные на выставке электрическая линия и поезд мгновенно стали сенсацией. За 4 месяца поезд перевез около 90000 посетителей выставки. Электроэнергия постоянного тока напряжением 150 В к электровозу подводилась по контактному рельсу, расположенному между рельсами, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд. Регулирование тяги производилось посредством водяного реостата.

Швейцарский инженер Рене Тьюри (Rene Thury, 1860-1938) в 1884 году построил экспериментальную горную реечную дорогу в пригороде Монтрё. Движение по участку к горному отелю с уклоном 30‰ длиной 300 м осуществлялось двухосным локомотивом, который мог также перевезти 4 пассажиров.

Первые трамваи

Расширение применения электрической тяги на первом этапе наталкивалось на серьезное сопротивление чиновников из-за непонимания или зачастую нежелания что-либо менять.

Эрнсту Вернеру фон Сименс из-за этого недоверия пришлось строить на собственные средства демонстрационную модель трамвая на электротяге. Первая в мире постоянно действующая электрическая трамвайная линия открылась в Берлине весной 1881 года.

В США появление электрической тяги связано с именем изобретателя Франклина Дж. Спарга (1857-1934), которого называют в Америке "отцом электрической тяги". В 1880 г. Ф. Спарг получил патент на систему токосъема от контактного провода с контактным колесиком на токоприемнике, с использованием которого в 1887 году в г. Ричмонд (Вирджиния) была построена первая в США электрическая трамвайная система Richmond Union Passenger Railway. Здесь 2 февраля 1888 года впервые была продемонстрирована возможность беспроблемно эксплуатировать трамвайные линии с уклонами до 10‰, что ранее при конной тяге было невозможно.

Русский инженер-изобретатель Федор Аполлонович Пироцкий (1845-1898) в 1874 году начинает проводить опыты с применением электричества. В 1875 в Санкт-Петербуге на участке Сестрорецкой железной дороги он проводит эксперименты с электрическими вагонами, для чего было электрифицировано около одной версты пути. В его конструкции рельсы были подключены к генератору Грема. Оба рельса были изолированны от земли, один из них был прямым проводником, а другой обратным.

На основании проведенных экспериментов в 1880 году он за свой счет модернизирует один городской конный двухэтажный трамвай в Санкт-Петербурге на электрическую тягу, и 3 сентября необычный общественный транспорт начинает перевозить жителей Санкт-Петербурга, несмотря на открытые протесты владельцев трамваев на конной тяге. Вагон массой 7 т мог перевозить до 40 пассажиров со скорость 12-14 км/ч. Эксперименты Пироцкого продолжались несколько дней вплоть до конца сентября 1880 года, после чего он предложил заменить в Санкт-Петербурге все "конки" на электрические трамваи К сожалению, как ко всему новому, к идее русского инженера отнеслись с недоверием, бумаги долго бродили по кабинетам чиновников, на ее реализацию долго не находились средства. И только в 1892 году, когда электрические трамваи уже успешно завоевали европейские города, они появились на улицах Санкт-Петербурга.

Инженер Ф.Б. Беспалов в опубликованной в 1894 году брошюре "Электрическая экономическая железная дорога" обосновал принцип управления несколькими вагонами в сцепе с одного поста - пожалуй, впервые в мире. Это ключевой принцип управления многосекционным подвижным составом.

Первые электровозы

Впервые в промышленном применении участок электрической железной дороги длиной примерно 2 км был запущен в 1879 году на текстильной фабрике во французском городе Брейле.

В Великобритании первой линией, электрифицированной на постоянном токе напряжением 500 В с применением контактного рельса, стала подземная пассажирская City & South London Railway длиной 5,6 км, открытая в 1890 году. Компанией Messrs Mather & Platt and Siemens Bros для нее было поставлено 16 электровозов, на каждом установлены 2 тяговых безредукторных двигателя мощностью 36,7 кВт. Фактически это был первый в мире метрополитен.

Первый участок магистральной железной дороги на электрической тяге длиной 11,2 км был открыт в 1895 году в США между Балтимором и Огайо (Baltimore Belt Line) с напряжением в контактной сети 675 В постоянного тока. Линия состояла из открытого участка длиной 6,4 км и подземного в черте города. Электровозы для нее поставлялись компанией General Electric.

Первый в Европе опытный электровоз для магистральных линий был создан венгерским инженером Кальманом Кандо в 1894 году. Электровоз питался от трехфазной сети высокого напряжения 3300 В частотой 15 Гц и был оборудован асинхронным тяговым двигателем. В качестве преобразователя была применена новая электрическая машина, изобретенная Кандо, - фазовращатель. К. Кандо для европейских инженеров имеет такое же значение, как Ф. Спарг для американцев, поэтому в европейских странах "отцом электрической тяги" считают К. Кандо (1869-1931).

Электровозы, сконструированные К. Кандо, были применены в Италии для организации движения на полноценном железнодорожном маршруте (до этого они применялись только на отдельных участках дорог). Энергия к электровозу подавалась по двум контактным проводам, в качестве третьей фазы использовались рельсы.

Первые электрические моторвагонные поезда

Появление в США многосекционных моторвагонных поездов также связано с именем Ф. Спарга. В 1895 году им был запатентован принцип синхронного управления несколькими моторвагонными секциями одним машинистом из одной кабины. В 1897 году его изобретение было применено при разработке поездов для пассажирской ж.д. линии в Чикаго (Chicago and South Side Rapid Transit Railroad). Вагоны длиной 14 метров с деревянными кузовами, которые ранее использовались на этой же линии с паровозной тягой, были при модернизации переведены на электропитание от третьего рельса по проекту Спарга.

На первом этапе был электрифицирован участок длиной 5,8 км шириной колеи 1435 мм, на котором в 1898 году были запущены в эксплуатацию шестивагонные электропоезда. Уже к 1903 году длина электрифицированной Чикагской транспортной системы увеличилась до 31,2 км, а в 1908 году - до 37,4 км.