Universitatea “Politehnica” Bucureşti

Universitatea “Politehnica” Bucureşti

Facultatea de Inginerie Electrică

Locomotiva electrică

Studentă:

Cernat Ionela- Adelina

Grupa 111 IE, seria B,

Anul I
Cuprins

Introducere 3

Capitolul I : Istoria locomotivei electrice 4

Precursori 4

Prima locomotivă electrică 4

Capitolul II: Curent alternativ sau continuu? 6

Curentul alternativ trifazat 6

Curentul continuu 7

Curentul alternativ monofazat de frecvență joasă 7

Germania 8

Austria 8

Elveția 9

Franța 9

Olanda 9

Suedia 10

SUA 10

Capitolul III : Tipuri de locomotive electrice 11

1.Sistemul Ganz - Kandó 11

2.Sistemul Ward - Léonard 11

3.Locomotiva cu motoare monofazate de 50 Hz 11

5.Locomotiva mono-continuă cu redresoare 12

Capitolul IV: Locomotiva electrică în România 12

Capitolul V: Tracţiunea electrică de mare viteză 13

Originile TGV 14

Despre TGV 14

Capitolul VI: Concluzii 17

Bibliografie 18

Introducere

Lucrarea de faţă îşi propune să analizeze locomotiva electrică şi tipurile de locomotive existente la ora actuală, analizȃnd ȋn particular, tracțiunea electricǎ de mare vitezǎ reprezentatǎ prin trenurile de mare vitezǎ(TGV).

Locomotivă (lat.: loco motivus = mobil) este un vehicul motor de cale ferată cu sursă de energie proprie sau străină, pentru producerea forței de tracțiune necesară la remorcare, fără ca vehiculul să transporte sarcini utile. Drept sursă de energie proprie se foloseşte arderea combustibililor. Locomotivele pot fi cu ardere externă, de exemplu a cărbunilor, folosind ca agent termic aburul în mașini cu abur, sau cu ardere internă, de exemplu a combustibililor lichizi, în motoare diesel. Drept sursă de energie externă se folosește curentul electric, preluat dintr-o rețea de alimentare.



Figura nr.1: Ampère, locomotiva electrică, miniatură realizată de Leo Daft

O locomotivă electrică este o locomotivă mecanizată prin electricitate din surse externe. Locomotivele propulsate de electricitate, dar care au ca surse principale de putere motoare cu combustie (de ex. diesel), nu sunt categorizate ca locomotive electrice, combinarea motorului cu generatorul electric fiind considerată un sistem de transmisie a puterii.

Locomotiva are origini suedeze, datând încă din 1966, data la care prima a ieșit pe poarta uzinelor ASEA (Almana Svenska Electrica Actiebolaget). În România, tracțiunea electrică a fost introdusă în 1963, când au început testele tehnice, iar în 1966 a circulat prima locomotivă de acest gen din țara noastră.

Uzinele Electroputere Craiova au cumpărat licența în 1970 și au început să producă locomotiva, până în 1991, când fabrica s-a profilat pe acțiuni de mentenanță și modernizare. La acea oră, a fost considerată singura locomotivă capabilă să tracteze trenuri grele la altitudine cu viteza de 80 km/h.

Capitolul I : Istoria locomotivei electrice

Apariția locomotivei electrice, la sfârșitul secolului al XIX-lea, reprezintă un moment important in istoria transportului feroviar. Evoluția acesteia de-a lungul secolelor al XX-lea și al XXI-lea a fost favorizată de avantajele pe care aceasta le oferă: facilitatea și siguranța în exploatare, puteri mai ridicate și respectarea principilor ecologice.

Precursori

Primul motor electric (cu magneți permanenți) a fost realizat în 1834 de fizicianul rus (de origine germană) Boris Semionovici Iakobi (1801 - 1874) . Această invenție a fost aplicată la tracțiunea feroviară de către mecanicul american Thomas Davenport. Acesta a construit în 1835 la Springfield (Massachusetts) un vagon experimental cu motor electric, care poate fi considerat strămoșul tramvaielor electrice.

În Germania abia se inaugurase prima linie feroviară cu tracțiune cu abur, când atenția publicului avea sa fie reținută, în 1840, de macheta unui tren electric cu alimentare prin baterii, inventat de Johann Philipp Wagner, mecanic în Fischbach. Wagner a încercat să aplice invenția pentru o locomotivă de dimensiuni normale dar a eșuat deoarece bateriile erau prea slabe.

Scoțianul Robert Davidson (1804 - 1894) realizează, în 1837, o locomotivă de 5 tone, cu două osii, ambele motoare, acționate de motoare electrice. Modelul este expus la o expoziție de mașini electrice din Edinburgh. Această locomotivă reușește, în 1842, să tracteze un tonaj de 6 t, cu o viteză de 6,5 km/h.

Experimente asemănătoare au fost efectuate de americanii Mose Farmer, în 1847 și Charles Grafton Page (1812 - 1868), in 1851. Aceștia au realizat, independent, mai multe vehicule feroviare acționate prin motoare electrice de curent continuu, alimentate prin baterii aflate la bord. O experiență similară a fost efectuată în 1864, la Versailles, de către francezii Louis Bellet și Charles de Rouvre. Aceștia au realizat un vehicul poștal cu patru roți, denumit Locomotive porte-lettre. Alimentarea electromotorului se realiza de la o baterie fixă printr-o a treia șina centrală. Aceasta invenție a făcut trecerea de la vehiculele electrice autonome (cu sursa de curent aflată la bord) la vehiculele electrice propriu-zise.

Perfecționarea mașinilor electrice de curent continuu datorată invențiilor și descoperirilor lui Antonio Pacinotti (1841 - 1912), Werner von Siemens (1816 - 1892) și Zenobe Theophile Gramme (1826 - 1901) au deschis noi perspective evoluției tracțiunii electrice. Au loc diverse încercari de realizare a unor linii electrificate, printre acestea figurând cele efectuate de ofițerul rus Feodor Apollonovici Piroțki (1845 - 1898) în 1876 și de către americanul Green în 1878. Astfel, locomotiva electrică a lui Piroțki a circulat pe o linie de 3,5 km din Sesbrorețk, iar alimentarea se făcea prin șinele de rulare.

Prima locomotivă electrică

Data de 31 mai 1879 poate fi considerată ziua de naștere a tracțiunii electrice feroviare. În această zi a fost prezentată, în cadrul Expoziției industriale de la Berlin, o mică linie electrificată realizată de inginerul german Werner von Siemens. Din acel moment începe aplicarea în practică, mai ales la transportul de călători, a locomotivei electrice. Locomotiva realizată de Siemens avea numai 3 CP (2,2 kW) și atingea o viteză maximă de 7 km/h reușind să transporte 18 călători pe o linie expozițională, având un traseu circular de 300 m lungime. Locomotiva era alimentată cu curent continuu de 150 V prin intermediul uneia din șine și a unei a treia șină centrală. În patru luni de funcționare, acest trenuleț electric (ecartamentul era doar de 49 cm) a transportat peste 86.000 de vizitatori.



Figura nr.2 Prima locomotiva electrică realizată la Reşiţa, România

Doi ani mai târziu, în 1881, firma Siemens & Halske a pus în circulație, într-un cartier berlinez, primul tramvai electric din lume. În același an, tracțiunea electrică este introdusă și la minele de sare și potasiu de la Zuckerode (Germania). Tramvaiul electric este introdus în diverse orașe europene: Paris (181), Charlottenburg (Germania, în 1882), Mödling-Hinterbrühl (Austria, în 1884) și Offenbach (Frankfurt pe Main, în 1884) ^[4].

Capitolul II: Curent alternativ sau continuu?

Apariția rețelelor de curent alternativ trifazat a condus la o împărțire a părerilor privind modalitatea de alimentare a căilor ferate electrificate. În afară de electrificarea cu curent continuu, s-au adoptat și variantele:

• 
  6 kV si 15 Hz sau 25 Hz: Germania
  
• 
  15 kV si 16,66 Hz: Elveția
  
• 
  3,4 kV si 15 Hz: Italia
  

Pentru stabilirea unui sistem unitar de alimentare electrică, au avut loc congresele internaționale feroviare la Berna (1910) și Torino (septembrie 1911). Din nefericire, problema n-a putut fi rezolvată, subliniindu-se că fiecare sistem are avantajele și dezavantajele sale. Totuși, in 1912, administrațiile feroviare din Germania, Austria, Elveția, Suedia și Norvegia s-au pus de acord și au adoptat sistemul cu tensiunea de 15 kV și frecvența de 16,66 Hz. În SUA se menține, și după Primul Război Mondial, sistemul de alimentare cu curent continuu de 3 kV. Acest model (și cu varianta de 1,5 kV) este urmat și de unele țări europene: Franța, Belgia, Marea Britanie, Olanda, Rusia, Spania. Chiar și Italia, care utilizase curentul alternativ, se îndreaptă către această soluție.

Disputa dintre cele două mari sisteme de electrificare a durat aproape o jumătate de secol, până când, prin anii 50', a apărut un al treilea, și anume cel monofazat de 25 kV și frecvența industrială, de 50 Hz, care, în cele din urmă câștigă competiția, avantajele sale bucurandu-se de cea mai largă recunoaștere internațională. În 1960, această soluție a fost adoptată și de rețeaua CFR.

Curentul alternativ trifazat

Primele încercări de utilizare a acestei soluții datează încă din 1892, fiind efectuate de firma Siemens & Halske la Charlottenburg. Aceeași firmă realizează și prima locomotivă electrică cu o astfel de alimentare, în 1898. Această locomotivă avea 16 tone, viteza maximă de 60 km/h și puterea 176 kW. Alte firme care au contribuit la dezvoltarea tracțiunii feroviare în curent alternativ trifazat sunt: Brown Boveri & C. SA Baden și Ganz din Budapesta.



Figura nr. 3

Alimentare prin linie de contact cu două fire (La Rhune, St-Jean-De-Luz, Franţa)

Unul dintre cele mai celebre tronsoane feroviare cu o astfel de alimentare este linia Valtellina, aflată în partea nordică a țării, la poalele Alpilor. Aceasta a fost dată în exploatare la 15 octombrie 1902. Alimentarea se realiza prin două fire aeriene, a treia fază fiind cuplată la calea de rulare. Tensiunea era de 3,4 kV iar frecvența de 15 Hz. Materialul rulant motor se compunea din locomotive electrice și automotoare electrice.

Sistemul trifazat a fost extins și pe alte linii din nordul Italiei, astfel că, în 1918, 84 % din liniile ferate italiene erau electrificate.

Una din firmele italiene care a adus o contribuție semnificativă în domeniul transportului feroviar electrificat este Italiana Westinghouse. Aceasta a produs, după licența Ganz, partea electrică a locomotivelor electrice.

Curentul continuu

Acesta a fost cel mai vechi sistem de alimentare pentru tracțiunea electrică feroviară. Se utilizau substații de transformare alimentate la sistemul energetic trifazat de 50 Hz. Transformat de la înaltă tensiune, 110 kV, la 1.500 V, curentul alternativ era transformat în curent continuu cu ajutorul unui grup rotativ motor-generator. Linia de contact furniza o tensiune de alimentare de la 550 V până la 4.300 V. Ulterior, aceasta s-a standardizat la valorile: 750 V utilizată la tramvaie, 1.500 V și 3.000 V pentru liniile feroviare. Astfel, țări ca Franța, Spania, Olanda, Japonia, Anglia, Suedia, Australia ș.a. mai utilizeaza și astăzi tensiunea de 1,5 kV, iar cea 3,3 kV este utilizată în unele zone ale fostei URSS.

În România, tensiunea de 750 V, curent continuu, este utilizată la tramvaie și troleibuze, la unele linii miniere și la cele cu ecartament îngust. Printre cele mai celebre locomotive de curent continuu figureaza cele franceze din seriile SNCF-C.C.-7100 si SNCF-B.B.-9000. La 12 februarie 1954, locomotiva C.C.-7121 a atins 243 km/h, record mondial de viteză al acelei epoci, pentru tracțiunea feroviară clasică. Recordul a fost modificat la 331 km/h, la 28 martie și 29 martie 1955 de locomotivele C.C.-7107 si B.B.-9004. Acest ultim record mondial s-a menținut până la 26 februarie 1981, când trenul automotor francez T.G.V. atinge 380 km/h.

Curentul alternativ monofazat de frecvență joasă

Figura nr.4

Locomotivă elveţiană ce utilizează curent alternativ de 15 kV şi 16,66 Hz

Acest sistem de alimentare, mai ales cu varianta standard cu tensiunea 15 kV și frecvența 16,66 Hz, este utilizat și astăzi în Elveția, Austria, Germania, Norvegia, Suedia și SUA. Substațiile de tracțiune efectuează nu numai transformarea tensiunii (de la 110 kV la 1,5 kV, 11 kV sau 15 kV), ci și a frecvenței (de la 50 Hz la 16,66 Hz). Pentru aceasta se folosește, în afară de transformator coborâtor de tensiune, și un agregat rotativ: motor trifazat + generator sincron monofazat.

Germania

Figura nr.5

Locomotiva germană EuroSprinter, realizată de Siemens

Primele experiențe au fost efectuate în Germania, în 1905, prin construirea, de către firma Siemens-Schuckert-Werke (SSW), a unei locomotive cu două osii motoare, alimentată la 5,5 kV și 15 Hz și care a fost utilizată pe linia Murnau - Oberammergau. Aceeași firmă construiește un al doilea tip de locomotivă în 1907 care a funcționat pe linia prusacă din zona Oranienburg (6 kV și 25 Hz).

Dar prima electrificare mai importantă pe teritoriul Germaniei a fost cea a tronsonului Magdeburg - Halle din perioada 1910 - 1922. S-a utilizat alimentarea cu curent monofazat de 10 kV si 15 Hz. Materialul rulant motor consta din locomotive-prototip construite de firmele germane AEG, SSW și Bergmann EW.



Figura nr.6

Intercity Express ICE, aflat în dotarea liniilor ferate germane,. 15 kV, 16,7 Hz, viteza max. 280 km/h

Curentul altenativ monofazat de 16,66 Hz este utilizat ȋn Germania de trenurile de mare viteză Intercity. Se utilizeazǎ rame electrice cu un profil aerodinamic. În epoca actualǎ, un astfel de tren depășeste 300 km/h. Principalele rute pe care se utilizeazǎ tracțiunea de mare viteză sunt:

• 
  München - Stuttgart - Duisburg;
  
• 
  München - Köln - Hanovra;
  
• 
  Hamburg - Frankfurt - Basel.
  

Austria

Prima electrificare în curent monofazat s-a efectuat în Tirol pe linia Innsbruck - Fulpmes (1904) - prima linie ferată europeană alimentată cu curent alternativ monofazat. La început s-a utilizat 2,5 kV și 42 Hz, ulterior s-a trecut la 3 kV și 50 Hz. O a doua linie electrificată cu curent monofazat în Austria este Mariazeller-Bahn, situată în zona înalta alpină și având ecartament îngust. Locomotivele utilizate erau de tip C-C, adică aveau două boghiuri a câte trei osii motoare. În 1912 se efectuează electrificarea liniei Pressburger - Bahn, care lega orașele Viena și Bratislava.

La construcția acestor locomotive și-au adus aportul firmele: AEG (partea electrică) și cea austriacă Floridsdorfer Lokomotivfabrik (partea mecanică). După Primul Război Mondial are o loc o extindere a electrificării căilor ferate austriece, astfel că, la sfârșitul anului 1928, lungimea totala a rețelei electrificate ajunge la 621 km.

Elveția

Figura nr.7 Locomotiva numită Crocodil

Beneficiind de o bogată rețea hidrografică și implicit de o mulțime de centrale hidroelectrice, Elveția a fost prima țară din lume care a întocmit un program general de electrificare a rețelelor feroviare, atât de stat, cât și particulare. În 1928, s-au electrificat 55 % din rețeaua feroviară, iar în 1982, liniile electrificate elvețiene însumau 4.964 km. La 28 martie 1903 s-a constituit o comisie tehnică pentru stabilirea modalității de alimentare electrică. O contribuție însemnată au adus-o profesorul W. Wyssling și inginerul Emil Huber Stockar (1865 - 1939).

Ȋn 1912, pe linia Lötschberg - Bahn s-a introdus o locomotivă de tip 1-E-1, de 1.838 kW, cea mai puternică locomotivă electrică din acea perioadă. Aceasta avea o greutate în serviciu de 105 tf, lungimea între tampoane de 16 m și o viteză maximă de 75 km/h. Cele cinci osii motoare erau cuplate prin biele orizontale.

Franța

Sistemul monofazat de joasă frecvență (12 kV și 16,66 Hz) a fost utilizat în Franța în perioada premergătoare Primului Război Mondial, în zona sudică pe liniile companiei Midi, linii electrificate în perioada 1910 - 1917. Succesele obținute în SUA cu sistemul de alimentare în curent continuu au determinat ca intreaga rețea feroviară franceză să treacă la aceasta obțiune, curent continuu de 1,5 kV^[3].

Olanda

Varianta 10 kV, 16.66 Hz a fost utilizată pe traseele Amsterdam - Haarlem (electrificată în 1904) și Rotterdam - Haga (1908), dar numai pentru o scurtă perioadă. După Primul Război Mondial se revine la sistemul francez: curent continuu de 1,5 kV.

Suedia

Figura nr.8

Locomotive suedeze cu motoare cu curent continuu; redresarea curentului alternativ se efectuează cu ajutorul tiristoarelor

Aici, sistemul electric monofazat, de joasă frecvență (12 - 20 kV, 25 Hz) s-a introdus prima dată în 1905 pe unele linii scurte. În 1920 se dă în funcțiune linia electrificată Lulea - Narvik (curent monofazat de 15 kV și 16,66 Hz), ce unește Suedia cu Norvegia, linie lungă (480 km) și dificilă deoarece traverseaza Cercul Polar de Nord. Un alt tronson electrificat important este Stockholm - Göteborg (458 km), dat în exploatare în 1925 și unde s-a utilizat același tip de alimentare (15 kV, 16,66 Hz).

În ultimele decenii ale secolului al XX-lea au intrat în exploatare traseele de mare viteză:

• 
  1986: Stockholm - Göteborg;
  
• 
  1992: Stockholm - Malmö;
  
• 
  1994: Stockholm - Sundsvall.
  

Toate aceste trasee vor fi parcurse cu peste 200 km/h.

SUA

Primele experiențe privind utilizarea curentului alternativ monofazat au fost efectuate de George Westinghouse (1846 - 1914)^[6] Prima linie ferată americană, exploatată în sistem monofazat, a fost Baltimore - Washington - Annapolis, dată în funcțiune în 1906 cu varianta 11 kV, 15 Hz, locomotivele fiind construite de firmele: Westinghouse Electric Corporation (partea electrică) și The Baldwin Locomotive Works (partea mecanică). Acest sistem de alimentare a fost preluat și de companiile: New York - New Haven & Hartford R.R., Indianpolis & Cincinnati Traction și Central Illinois Construction. Firmele mai sus menționate au construit, în 1935, celebrele locomotive electrice:

• 
  tip 2-Co-Co-2, printre care rămân în istorie cele denumite Legislator și Congressional. Acestea erau utilizate la remorcarea tenurilor rapide și de călători, aveau 12 motoare electrice, o greutate în serviciu de 214 tf și o viteză maximă de 160 km/h.
  
• 
  tip 2-Bo-2, greutate totală de 140 tf și o forță de tracțiune de 15 tf.
  

Capitolul III : Tipuri de locomotive electrice

1. Sistemul Ganz - Kandó

În perioada de după Primul Război Mondial, firma budapestană Ganz, cu contribuția inginerului maghiar Kálmán Kandó, studiaza utilizarea pentru tracțiunea feroviară a curentului monofazat de 50 Hz. S-a utilizat tensiunea de 16 kV cu care s-a electrificat linia Budapesta - Dunakeszi - Alag, unde, pe 31 octombrie 1923, s-a experimentat o locomotivă-prototip cu cinci osii cuplate prin biele (adică tip E). Locomotiva avea o greutate aderentă de 79 tf, puterea în regim stabil de 1.980 kW (2.700 CP) și atingea o viteză maximă de 66 km/h.

2. Sistemul Ward - Léonard

Dacă la sistemul Ganz - Kandó, variația frecvenței curentului de alimentare se făcea discontinuu, în cazul sistemului francez, denumit și Ward - Léonard, reglarea frecvenței este continuă. În perioada 1954 - 1960, s-au construit 20 de locomotive de tip Co-Co, care să funcționeze pe baza acestui sistem. Locomotivele erau echipate cu șase motoare asincrone trifazate, aveau 126 tone, viteza maximă 60 km/h și puterea de 3.032 kW (4.120 CP). Acest sistem a fost preluat și de Ungaria, unde, în perioada 1956 - 1962, s-au construit 50 de locomotive de tip Bo-Bo. Acestea aveau 75 tone, 1.480 kW (2.000 CP), viteza maximă de 80 km/h și o forță de tracțiune de 26 tf. Cu timpul s-a renunțat la acest sistem datorită apariției locomotivelor cu redresoare statice (cu diode și tiristoare).

3. Locomotiva cu motoare monofazate de 50 Hz

Aceasta a fost construită încă de la începutul secolului al XX-lea și introdusă în cadrul primei linii europene electrificate în curent monofazat, Innsbruck - Fulpmes, dată în exploatare la 1 august 1904. Problemele aduse de motoarele de 50 Hz au condus renunțarea la acest tip și alegerea opțiunii de alimentare cu frecvență joasă (16,66 Hz). Cercetările asupra electromotoarelor monofazate de 50 Hz au fost reluate după cel de-Al Doilea Război Mondial de către firma germană Fried. Krupp. A.G.. Prin contribuția lui Dr. Schön, aceasta firma a reușit, în perioada 1924- 1925, să creeze un astfel de motor și, o dată cu acesta, prima locomotivă modernă cu motoare monofazate de 50 Hz. Locomotiva, de tip Bo-Bo, a fost pusă în exploatare în 1936 pe linia Höllentalbahn din munții Pădurea Neagră. Avea o greutate de 78 tf, putere de 2.200 kW și viteza maximă de 90 km/h. Rețeaua de contact avea 20 kV și 50 Hz. Un model asemănător a fost utilizat și în Franța, astfel de locomotive fiind construite în perioada 1954 - 1960. Aveau 85 t, puterea de 2.130 kW și viteza de circulație de 105 - 120 km/h.

4. Locomotiva mono-continuă cu convertizoare rotative

Pentru a transforma curentul alternativ monofazat în curent continuu necesar motoarelor sale, acest tip de locomotivă utiliza convertizorul rotativ format dintr-un agregat format din electromotor monofazat (cuplat la rețeaua de contact prin intermediul unui transformator) care la rândul său era cuplat la un generator de curent continuu. În perioada 1954 - 1957, au fost construite în Franța mai multe locomotive de acest tip, destinate in special remorcării trenurilor de marfă de mare tonaj. Randamentul mai scăzut a condus ulterior la renunțarea utilizării unor astfel de vehicule rulante.

5. Locomotiva mono-continuă cu redresoare

Curentul de la rețeaua de contact este transformat la o tensiune mai joasă și apoi transformat în curent continuu prin redresoare cu vapori de mercur, mai târziu apărând redresoarele cu diode de siliciu și apoi cele cu tiristoare. Aceasta soluție îmbină avantajele alimentării liniei de contact în curent alternativ cu cele ale electromotoarelor de curent continuu^[5].



Figura nr. 9 Vedere de ansamblu a locomotivei electrice

Capitolul IV: Locomotiva electrică în România

Figura nr.10 Locomotivă electrică românească Figura nr.11 Trenul intercity, România
Pe 9 decembrie 1965 au fost introdusă în țara noastră primele locomotive electrice. S-a ales dificila secțiune Predeal - Brașov adoptându-se sistemul monofazat de 25 kV și 50 Hz. Licența a fost furnizată de Allmänna Svenska Elektriska AB, Västerás (ASEA) din Suedia. Locomotivele aveau o putere de 5.100 kW și o viteză maximă de 120 km/h.

În 1966 începe și în România construcția locomotivelor electrice 060-EA pe baza acestei licențe suedeze, urmată și de realizarea variantei 060-EA1. Partea electrică și montajul general erau realizate de Electroputere Craiova, iar partea mecanică era asigurată de ICM Reșița^[1].

Aceste două tipuri de locomotive electrice românești se situează printre cele mai moderne locomotive europene. Caracteristici:

• 
  lungimea între tampoane: 19,8 m;
  
• 
  greutatea în serviciu: 126 tf;
  
• 
  puterea continuă (la 69 km/h): 5.100 kW;
  
• 
  viteza maximă: 120 km/h (pentru 060-EA) și 160 km/h (pentru 060-EA1)
  

Cu ajutorul locomotivei experimentale tip EA2-122, s-a atins recordul de viteză al Căilor Ferate Române: 204 km/h și anume pe tronsonul Florești Prahova - Buda.

În 1974 au fost introduse și locomotivele electrice 040-EC si 040-EC1, construite de uzinele Rade-Končar, Zagreb, cu o vitezǎ maximǎ de 120, respective 160 km/h^{[6] [7]}.

Capitolul V: Tracţiunea electrică de mare viteză

TGV sau tren de mare viteză (franceză train à grande vitesse) este un tren electric care poate circula cu viteză mare (270 sau 320 km/h), dezvoltat de Societatea Națională a Căilor Ferate Franceze (SNCF) și construit de societatea Alstom. Trenul circulă atât pe linii clasice (exclusiv cu viteze de până la 200 km/h), cât mai ales pe linii speciale de mare viteză care permit viteze superioare limitei de 250 km/h .

Originile TGV

Ideea de a crea un tren de mare viteză pentru a lega principalele orașe ale Franței a apărut în cursul anilor 60, după ce Japonia a început contrucția Shinkansen-ului în 1959. În acea epocă, SNCF căuta o modalitate de a mări rata de utilizare a trenurilor, care scădea încontinuu. Mărirea vitezei părea o soluție bună pentru a concura cu automobilul și avionul. Anterior SNCF făcuse experimente cu proiectul de aerotren care folosea tehnologia pernei de aer, radical diferită de calea ferată obișnuită, și cu turbotrenuri ușoare.

În prima sa versiune, TGV-ul urma să fie propulsat de turbine asemănătoare celor de pe elicoptere. Alegerea era dictată de dimensiune mică a turbinelor, puterea lor ridicată și capacitatea de a oferi respectiva putere pentru un timp îndelungat. Primul prototip, TGV 001, a fost singurul tren de acest fel construit vreodată.

Testele cu TGV 001 au adus multe informații utile, mai ales în legătură cu frânarea la viteze mari, care necesită disiparea unei mari cantități de energie cinetică, a aerodinamicii și a semnalizării. Rama era articulată, două vagoane adiacente împărțind un boghiu comun. Prototipul a atins viteza de 318 km/h, care este și astăzi recordul mondial de viteză pentru trenurile cu turbină. Designul primului TGV, atât în interior cât și în exterior, a fost realizat de englezul Jacques Cooper și a marcat generațiile următoare de trenuri.

Despre TGV

După lansarea în 1981 a primei linii TGV între Paris și Lyon, rețeaua TGV a fost dezvoltată progresiv pentru a asigura un serviciu regulat între principalele orașe din Franța, eliminând aproape complet trenurile Corail de pe principalele linii radiale ale sistemului.

TGV-ul poate rula la viteze comerciale de până la 320 km/h, lucru posibil prin folosirea liniilor de mare viteză speciale, care au raza de virare foarte mare, și o serie de echipamente speciale ce permit trenurilor să ruleze la viteză foarte mare. Aceste echipamente constau în motoare electrice foarte puternice, un centru de gravitate situat foarte jos, suspensii pneumatice, vagoane articulate și semnalizarea situată la bordul trenurilor, deoarece mecanicii nu o pot observa pe cea situată în lateral.

Figura nr.12 Un TGV Duplex pleacă din gara La Part Dieu din Lyon.

TGV-ul nu este primul tren de mare viteză intrat în serviciu comercial în lume. Shinkansen-ul japonez a legat Tokyo de Osaka din 1 octombrie 1964, cu aproape 17 ani înaintea primului TGV.

Pe 26 februarie 1981, TGV a obținut un prim record de viteză pe linia LGV Sud-Est la 380 km/h. Acest record, care a fost obținut în prezența a numeroși jurnaliști, avea ca scop să liniștească publicul larg, demonstrând faptul că viteza de 260 km/h putea fi atinsă în siguranță. Pe 12 decembrie 1988, SNCF a ameliorat (neoficial) acest record rulând trenul TGV PSE 88 la 408,4 km/h pe linia Sud-Est.

TGV rămâne, în 2005, trenul cel mai rapid din lume aflat în serviciu comercial. O viteză medie pentru un parcurs tipic era de 263,3 km/h

Explorarea unui nou domeniu de viteze în transportul feroviar conduce la reevaluarea transportului feroviar. Pentru prima dată, transportul feroviar de călători (pentru distanțe de peste 500 km) devine competitiv cu cel cu avionul.

Ulterior, rețeaua TGV a fost extinsă, realizând legături rapide între marile orașe franceze. La 3 aprilie 2007 atinge recordul mondial de viteză pentru tracțiunea feroviară clasică și anume 574.8 km/h.

Figura nr.13 Intercity ICE3, Nürnberg–Ingolstadt, viteza maximă 300 km/h

Succesul primei linii a antrenat o expansiune rapidă a rețelei, prin construirea de noi linii de mare viteză spre sudul, vestul și nordul țării. Dornice de a împărtăși succesul rețelei franceze, țările vecine, ca Belgia, Italia și Elveția și-au racordat sistemul feroviar cu cel francez. TGV deservește și Germania și Olanda sub marca Thalys, și Regatul Unit sub marca Eurostar. Numeroase linii noi sunt în stadiul de proiect în Franța.

Din 2007, între Lorraine și Champagne-Ardenne, se circulă cu o viteză maximă de 279,3 km/h^[2].


Figura nr.14 Trenul Shinkansen 700T, 2006

Capitolul VI: Concluzii

Figura nr.15 Prima locomotivă electrică
  Timpul locomotivei cu aburi a apus, rămânând doar nostalgie. Civilizaţia modernă a impus ca viteză de deplasare să fie din ce in ce mai mare. Ne grăbim. Ne grăbim să ajungem la muncă, acasă, chiar în concediu ne grăbim să ajungem mai repede la destinaţie. Transportul pe şine a trebuit să evolueze, să ţină ritmul cu tendinţa generală.

În Franţa, SNCF (Liniile Ferate Franceze) au reuşit construirea unui turbotren TGV (Trés Grande Vitesse, sau „foarte mare viteza”). Acesta a fost rodul unui vast program de cercetare privind tracţiunea, dinamica vehiculelor, frânare, aerodinamică şi alte tehnologii. În martie 1970, TGV a fost inaugurat pe tronsonul Paris- Cherbourg.

    Începând cu criza combustibilului din 1974 s-au căutat soluţii pentru operarea exclusiv electrică. Primul TGV electric a circulat, în 1981, cu o viteză mai mare de 270 km/h. Faimosul tren portocaliu a stabilit în acelaşi an şi recordul de viteză al timpului: 370 km/h.
    Un tren TGV poate circula cu pâna la 320 km/h, datorită liniilor special concepute, cu raze de curbură mai mari, dar şi echipamentului special: motoare electrice, sisteme de frânare puternice, centrul de greutate situat foarte jos, suspensii pneumatice, sistem de semnalizare aflat in cabină.
    În vremea anilor 1980, Franţa, Marea Britanie şi Germania şi-au dezvoltat propriile reţele feroviare, care se dezvoltă acum de-a lungul întregii Europe.


Figura nr.16 Trenul de mare viteză “Bullet Train”, Japonia
Shinkansen, „Bullet Trains” din Japonia

     “Bullet Train” din Japonia, figura nr. 16, a devenit un simbol tehnologic al Japoniei moderne. Viteza de deplasare uzuală este de „doar” 300 de kilometri pe oră. Cu nume ca „Lumina”, „Speranţa” sau „Ciocârlia”, aceste trenuri se năpustesc de-a lungul tării într-o reţea. Arată mai degrabă ca avioane supersonice, sunt confortabile şi extrem de precise. Chiar dacă fiecare tren costă mai mult de 40 de milioane de dolari, acest tip de transport este rentabil în Japonia, având în vedere numărul de locuitori.

    Fiecare linie are un nume: Tokaido, Tohoku etc. În cei peste 40 de ani de la lansare, reţeaua de trenuri japoneze de mare viteză a transportat mai mult de 6 miliarde de pasageri fără vreun accident major. O altă mândrie a reţelei japoneze este frecvenţa foarte mare a trenurilor. De exemplu, cel puţin 6 trenuri pe oră operează între Tokyo şi Osaka în timpul zilei. Trenurile Nozomi, adică Speranta, fac circa 2,5 ore intre Tokyo si Osaka.
    Calea ferată este diferită de cea a trenurilor de mică viteză. Trenul poate fi comparat cu un avion. Scaunele sunt asemănătoare, dar sunt mai joase, şi nu au centură de siguranţă. Trenul rulează însă atât de lin, încât nici nu este nevoie de centură.
    Accelerează până la 100 km/h într-un timp foarte scurt, dar până la ieşirea din oraş viteza nu este foarte mare, nu datorită siguranţei, ci datorită faptului că sunt multe curbe, până ajunge să meargă în linie dreaptă.
    Nu poţi simţi că trenul accelerează, doar se sesizează creşterea vitezei. Momentul este sesizabil numai dacă-i dai atenţie. Altfel, deplasarea este aproape magică. Zgomotul este redus, datorită faptului că panourile din aluminiu din care este construită cabina au formă de fagure.
    Pe linia Komodo, trenul nu înconjoară munţii, ci trece prin ei, printr-un sistem de tunele. Deplasarea este atât de rapidă, încât simţi că-ţi pocnesc urechile din cauza schimbării rapide a presiunii aerului.
    Noua generaţie de trenuri, N700, va avea un consum de energie mult mai redus decât predecesoarele. Aceasta este posibil datorită calităţilor aerodinamice şi a sistemului de basculare care permit să nu se mai piardă viteza la curbe. Sofisticate amortizoare antisoc vor face călătoria mai lină şi mai liniştită. Se caută permanent soluţii ca impactul asupra mediului să fie cât mai mic, botul foarte lung şi fanta circulară transversală dându-i avansate calităţi aerodinamice şi de reducere a zgomotului.
       În Japonia trenul este cea mai bună opţiune de călătorie, dacă vrei să vezi şi locurile, să te opreşti şi din oraş în oraş, bându-ţi liniştit cafeaua, în timp ce Muntele Fuji trece zburând prin dreptul ferestrei tale.

Bibliografie

1. 
   www.cfr.ro – Site-ul Căilor Ferate Române
   

2. 
   www.tgv.com – Site-ul oficial TGV
   

3. 
   www.sncf.com - Site-ul oficial al Căilor Ferate din Franţa
   

4. 
   http://ro.wikipedia.org/wiki/Istoria_locomotivei_electrice – Istoria locomotivei electrice
   

5. 
   http://fan-news.net/istorie/50-istorie/142-locomotiva-electric-in-romania.html
   

Locomotiva electrică în România

6. 
   www.electroputere.ro - Locomotiva electrică în România
   

7. http://ro.wikipedia.org/wiki/Locomotiv%C4%83_electric%C4%83 –

Locomotiva electrică, tipuri de locomotive