ЧС1

ЧС1 (Чехословацкого производства, тип 1; заводские обозначения типа — 24Е₀, с 41E₀ по 41E₂, а также 29E₀) — пассажирский односекционный четырёхосный электровоз постоянного тока напряжения 3 кВ. Выпускался в Чехословакии заводом Škoda для железных дорог СССР с 1957 по 1960 годы. Всего было построено 102 электровоза серии, эксплуатировавшихся с 1957 до середины 1980-х годов, а в качестве служебной электромотрисы — по 2011 год.

ЧС1 Škoda 24E0, 41E0—41E2, 29E0
ЧС1-041 на площадке Музея железных дорог России в Санкт-Петербурге
Производство
Страна постройки	Чехословакия
Заводы	Škoda
Годы постройки	1957—1960
Всего построено	102
Нумерация	001—102
Технические данные
Род службы	пассажирский
Тип токосъёма	верхний пантограф
Род тока и напряжение в контактной сети	3 кВ, постоянный
Осевая формула	20—20
Полный служебный вес	85 т
Длина локомотива	17 080 мм (по осям автосцепок) 15 860 мм (по буферным брусьям)
Ширина	3030 мм
Максимальная высота	3960 мм (основная крыша) 5100 мм (опущенный токоприёмник)
Полная колёсная база	11 500 мм
Расстояние между шкворнями тележек	8170 мм
Колёсная база тележек	3330 мм
Диаметр колёс	1250 мм
Ширина колеи	1520 мм
Часовая мощность ТЭД	4 × 586 = 2344 кВт
Сила тяги часового режима	13,5 тс
Скорость часового режима	62,3 км/ч
Длительная мощность ТЭД	4 × 508 = 2032 кВт
Сила тяги длительного режима	11,1 тс
Скорость длительного режима	65,4 км/ч
Конструкционная скорость	140 км/ч
Эксплуатация
Страны	СССР, Чехословакия
Период	1957—1980-е (как служебный по 2011)
Сохранение	2 шт. (041, 073)
Медиафайлы на Викискладе

История создания и выпуска

Электровоз Е499.004 в железнодорожном музее Яромержи

К середине 1950-х годов пассажирские электрифицированные маршруты в СССР обслуживались электровозами ВЛ19 и ВЛ22, которые по своим тяговым характеристикам и динамическим качествам не соответствовали пассажирской службе. В связи с этим было принято решение о постройке пассажирского электровоза нового типа. Новочеркасский электровозостроительный завод к концу 1955 года разработал эскизный проект пассажирского электровоза, однако текущая загрузка завода производством грузовых электровозов не позволила приступить к производству новой пассажирской серии.

Чтобы ускорить решение вопроса, в ноябре 1956 года Советский Союз подписал контракт с предприятием Škoda, также известным как Пльзеньский завод им. В. И. Ленина, в Чехословакии. В послевоенные годы Чехословацкое правительство закупило для фирмы Škoda лицензию на производство четырехосных универсальных электровозов у швейцарской фирмы Winterthur с конструкцией опорно-рамного привода фирмы Secheron. Под обозначением Е499.0 этот электровоз стал поступать на чехословацкие железные дороги (заводской тип 12Е). Именно этот электровоз с внесением некоторых изменений в конструкцию было решено закупить для железных дорог СССР в качестве пассажирского локомотива.

В начале 1957 года первые два локомотива ЧС1 (заводской тип 24Е₀) поступили в Советский Союз. На основании данных, полученных в результате испытаний опытных электровозов, фирма Škoda внесла в конструкцию ЧС1 необходимые изменения и с 1959 года стала строить их серийно. В 1959 году были изготовлены № 003—005 (заводской тип 41Е₀) и 006—017 (41Е₁), в 1960 году — электровозы № 018—101 (41Е₂). У электровозов серии 41Е песочницы помещались в кузове, изменилась форма окон в машинном отделении (прямоугольные с форточками вместо круглых), буферных брусьев, путеочистителя, тележки получили новую систему рессорного подвешивания, внесён ряд изменений в механическую часть. Также в 1960 году на последнем из построенных электровозов данной серии ЧС1-102 (заводской тип 29Е₀) в качестве эксперимента были применены новые тяговые электродвигатели (ТЭД) увеличенной мощности c увеличенным сечением проводников обмотки якоря и главных полюсов. В дальнейшем была выпущена целая серия подобных локомотивов, названная уже ЧС3 (29Е₁ и 29Е₂).

Технические характеристики

Основные технические характеристики электровозов ЧС1 и ЧС3:

Параметр		Значение по моделям
		ЧС1 (24E, 41Е)	ЧС1-102, ЧС3 (29E)
Осевая формула		20−20
Размеры
Длина, мм	по осям автосцепок	17 080
	по буферным брусьям	15 860
Ширина, мм	по кузову	3030
Высота, мм
	по крыше кузова	3960
	по полозу опущенного токоприёмника	5100
	по полозу поднятого токоприёмника	5400 — 6900
Высота оси автосцепок, мм		1055
Размеры ходовой части, мм	Шкворневая база	8170
	Полная колёсная база	11 500
	Колёсная база тележек	3330
	Диаметр новых колёс	1250
	Ширина колеи	1520
Весовые характеристики
Рабочая масса, т		85
Нагрузка на ось, тс		21,25
Тягово-энергетические характеристики
Род тока		постоянный
Напряжение, кВ		3
Мощность тяговых электродвигателей, кВт	в часовом режиме	4 × 586 = 2344	4 × 700 = 2800
	в длительном режиме	4 × 508 = 2032	4 × 618 = 2472
Скорость, км/ч	в часовом режиме	62,3	70,5
	в длительном режиме	65,4	74,7
	конструкционная	140
Сила тяги, тс	в часовом режиме	13,5	14,3
	в длительном режиме	11,1	11,9

Конструкция

Механическая часть

Кузов электровоза установлен на двух двухосных тележках с опорно-рамным приводом II класса — тяговые электродвигатели установлены на раме тележки (подрессорены), а тяговые редукторы стоят на осях колёсных пар. Так как ТЭД и редукторы жёстко не связаны, то крутящий момент от двигателя к редуктору передаётся через упругие крестовины и вал. Такой привод с упругими крестовинами называется приводом системы Сешерон — по названию фирмы-изобретателя, швейцарской Secheron. По сравнению с серией 12Е, у электровозов ЧС1-001 и ЧС1-002 для возможности установки автосцепок СА-3 была удлинена рама кузова. Электровозы были оборудованы автосцепками СА-3, кранами машиниста «Škoda 0», утеплёнными кабинами машиниста. Для уменьшения разгрузки передних по ходу колёсных пар тележек установлены противоразгрузочные устройства — четыре пневматических цилиндра, штоки которых нажимают на концевые брусья рам тележек, устраняя вздыбливание тележек. Для управления ПРУ служат клапан выравнивания осевых давлений, регулирующий давление подаваемого в цилиндры воздуха в зависимости от тока двигателей (так, при токе 360 А давление будет равно 2,6 кг/см², при токе 600 А — уже 4,4 кг/см²), и два вентиля, подающие воздух к передним по ходу цилиндрам.

Электрическая часть

Тяговые двигатели и мощные вспомогательные потребители электровоза питаются напряжением 3000 В постоянного тока. На электровоз это напряжение подаётся из контактного провода через два токоприёмника типа "пантограф", установленные на крыше на кронштейнах и обозначенные в электрической схеме 001, 002. От каждого токоприёмника напряжение 3000 В через крышевой разъединитель 011 (либо 012) с ручным приводом поступает:

• через ограничивающее сопротивление – к сигнальной неоновой лампе 571 контроля наличия высокого напряжения;
• через высоковольтный предохранитель 145 – в цепи реле напряжения 150, цепи двух вольтметров контактной сети (851 и 852) и цепь питания счётчика электроэнергии 870;
• через контакты быстродействующего выключателя 021 – в цепи тяговых двигателей и отопления поезда, цепь помехоподавляющего конденсатора;
• также через контакты быстродействующего выключателя 021, переключатель питания вспомогательных цепей 243, демпферное сопротивление 242 и высоковольтный предохранитель 241 – в цепи вспомогательных машин и электропечей отопления кабин.

Пройдя через тяговые двигатели, вспомогательные машины, электропечи и другое оборудование, ток высокого напряжения уходит в рельсы через шунт 193 счётчика электроэнергии, заземляющие устройства электровоза и колёсные пары.

Тяговые двигатели и управление ими

На ЧС7, как и на других электровозах серии ЧС, в том числе ЧС1, стоит схожий пневмодвигатель

Система управления, как и на других электровозах постоянного тока того времени — реостатно-контакторная. Элементы реостата установлены под крышей в средней части кузова, для их охлаждения поступает часть воздуха от обоих мотор-вентиляторов. Для выбора направления движения установлены два реверсора, которые также служат отключателями двигателей — реверсор неисправной пары двигателей вручную выводился в среднее положение, при котором подвижные и неподвижные контакты не замкнуты. По одному двигатели не отключаются, так как, как и на других электровозах постоянного тока, каждый ТЭД рассчитан на половину напряжения контактной сети и они постоянно соединены в пары последовательно.

Все прочие переключения в силовой цепи электровоза ведёт главный контроллер типа 13KH — групповой переключатель с 39-ю элементами с дугогашением. Приводится он 4-цилиндровым пневматическим двигателем, управляемым штурвалом из любой кабины. Переключатель (и штурвалы) имеет 47 позиций:

• нулевую;
• подготовительную (позиция «х», на ней не замыкаются контакторные элементы, а проверяется работа цепей управления и движение вала переключателя);
• 24 пусковых позиции на последовательном соединении двигателей (24-я — безреостатная, допускающая длительную езду);
• 4 позиции ослабления поля (I-IV);
• три позиции мостового перехода на параллельное соединение двигателей, на штурвале они нефиксированные;
• 9 пусковых позиций на параллельном соединении — 8 реостатных и также одна безреостатная;
• 5 позиций ослабления поля на параллельном соединении (I-V).

Аппараты защиты тяговых двигателей

Защита от пробоя изоляции

Для предотвращения случаев, когда в цепи тяговых электродвигателей возникает пробой изоляции на землю, но ток при этом меньше величины тока срабатывания БВ, на электовозе установлено дифференциальное реле типа 12CB (обозначение по схеме 033). Дифференциальное реле сравнивает величину тока в начале и в конце силовой цепи. Для этого реле имеет две катушки, включенные в начале и конце этой цепи; по катушкам течёт ток тяговых двигателей. При пробое изоляции на землю возникает разность токов катушек. Если эта разница составляет 60 А и выше, дифференциальное реле включается и разорвёт своими контактами цепь катушки быстродействующего выключателя. Выключатель выключится, что приводит к обесточиванию двигателей и прекращению аварийного режима. Одновременно контакты диференциального реле кратковременно включат на сигнальном табло 575 сигнальное реле, которое выбросит флажок с номером 033. Данный флажок восстанавливают вручную, нажатием рычажка.

Защита от перегрузок

Для защиты цепей ТЭД от токов перегрузок и коротких замыканий, меньших, чем ток уставки БВ, на электровозе установлены два реле перегрузки типа 14CM (обозначение по схеме 031, 032) – по одному реле на группу ТЭД. По катушкам реле перегрузки протекают токи тяговых двигателей: на последовательном соединении – только через катушку реле 032, на параллельном – через катушки обоих реле. Если ток одной из групп тяговых двигателей превысит 750 А, реле перегрузки этой группы двигателей включится (сработает). При этом реле разорвёт своими контактами цепь катушки быстродействующего выключателя. Выключатель выключится, обесточивая тяговые двигатели. Одновременно контакты реле перегрузки кратковременно включат на сигнальном табло 575 соответствующее сигнальное реле, которое выбросит флажок с номером 031 либо 032. Данный флажок восстанавливают вручную, нажатием рычажка.

Защита от боксования

Для защиты тяговых двигателей от боксования (а также для сигнализации о боксовании) на электровозе установлены два реле боксования типа 11CB (обозначение по схеме 121, 122) — по одному реле на каждую группу ТЭД. Реле боксования срабатывает, если у соседних колёсных пар частота вращения сильно отличается, что определяется по разности напряжений на соседних двигателях. Каждое реле боксования имеет два якоря. При разнице напряжений на соседних двигателях более 220 В срабатывает (притягивается) 1-й якорь реле. При этом включится в импульсном режиме реле 542. Оно включит в кабинах машиниста (также в импульсном режиме) звуковой сигнал — зуммер, что сигнализирует машинисту о начале боксования. Зуммеры работают до прекращения боксования. При разносном боксовании (при разнице напряжений на соседних двигателях более 900 В) дополнительно срабатывает 2-й якорь реле боксования. Его контакты выключают реле защит 331. Реле 331, выключаясь на позициях главного контроллера (кроме нулевой), разорвёт своими контактами цепь катушки быстродействующего выключателя. Выключатель выключится, что приводит к обесточиванию двигателей и прекращению аварийного режима.

Вспомогательные машины

Два центробежных мотор-вентилятора охлаждения тяговых двигателей и пускового реостата установлены возле кабин, двигатели их, как и ТЭД, рассчитаны на 1500 В и поэтому постоянно соединены последовательно. На каждом МВ установлен генератор на 50 В, питающий цепи управления, так же, как и на ЧС2, на первом МВ первоначально стоял генератор переменного тока частотой 625 Гц для питания цепи контроля ЭПТ. Для регулирования распределения воздуха за вентиляторами установлены заслонки с пневмоприводом — при выходе на реостатные позиции заслонки переключаются и подают 2/3 воздуха к реостату и 1/3 к двигателям, через 90 с после выхода на безреостатную, нулевую позицию или ослабление поля заслонки переключаются обратно и подают 2/3 воздуха к двигателям и 1/3 к реостату. Сжатый воздух вырабатывается двумя V-образными компрессорами К-1 «Ковопол» с дифференциальными (двухступенчатыми) поршнями, каждый компрессор с двигателем на 2600 В (ввиду этого двигатели подключены на напряжение контактной сети через демпферные резисторы), 12,5 кВт.

Эксплуатация и списание электровозов

Электровоз ЧС1-002 в мае-июне 1957 года испытывался на участке Москва — Серпухов с пассажирскими поездами весом 1000—1100 т. На подъёме 8 ‰ он развивал скорость около 85 км/ч, на площадке установившаяся скорость составляла 108 км/ч. Динамические и путевые испытания позволили дать удовлетворительную оценку новому локомотиву. Электровозы ЧС1-001 и ЧС1-002 сначала работали на Курском направлении Московской железной дороги, а затем, с 1958 года, на участке Москва — Калинин Октябрьской дороги.

Электровоз E499.047 в Словакии

Электровозы серии ЧС1 первоначально работали на линиях Москва — Курск — Харьков, Москва — Владимир, Москва — Ленинград, а с 1961 года и на участке Москва — Рязань. В 1963 году локомотивы ЧС1 начали эксплуатироваться на Приднепровской, а в 1968 году — на Западно-Сибирской железной дороге. Первыми были переданы электровозы с Октябрьской железной дороги, позднее с Московской. В конце 1960-х годов тяговые свойства ЧС1 перестали удовлетворять потребностям МПС, поэтому были переоборудованы и переведены на эксплуатацию по системе многих единиц.

В конце 1970-х — начале 1980-х годов большинство электровозов ЧС1 были исключены из инвентаря и порезаны. Так на начало 1976 года в инвентаре МПС насчитывалось 76 электровозов серии ЧС1, 20 — на Приднепровской и 56 на Западно-Сибирской ЖД. К 1980 году их число сократилось до 19 единиц, а к 1984 году осталось только три. Единственным эксплуатирующимся электровозом, переделанным в своё время в электромотрису, долгое время оставался ЧС1-073 на Западно-Сибирской ЖД.

Сохранённые электровозы

Электровоз-памятник Е499.005 в Словакии

Известно как минимум о двух сохранённых для истории электровозах серии ЧС1 с номерами 041 и 073.

В первоначальном виде остался только ЧС1-041, который в начале 2000-х годов был размещён на площадке музея Октябрьской железной дороги на Варшавском вокзале в Санкт-Петербурге, а в 2017 году переведён в павильон музея железных дорог России рядом с Балтийским вокзалом. Окраска: светло-зелёный верх, тёмно-зелёный низ, с белой полосой.

В сентябре 2011 г. состоялась передача электромотрисы ЧС1-073 в Новосибирский музей железнодорожной техники им. Н. А. Акулинина (г. Новосибирск, станция Сеятель). Окраска: светло-зелёный верх, тёмно-зелёный низ, с белой полосой. Примечательно, что в этом же музее также выставлен электровоз ЧС3 с аналогичным номером 73.

Литература

• Евтеев И. П., Осипов С. И., Пустовойтов М. П. Пассажирские электровозы ЧС1 и ЧС3. — Москва: ВИПО МПС, 1962.
• Абрамов Е. Р. Электровозы серий ЧС1 и ЧС3 // Электроподвижной состав отечественных железных дорог. — Москва, 2015. — С. 63 — 69.
• Раков В. А. Электровозы серий ЧС1 и ЧС3 // Локомотивы отечественных железных дорог 1956 — 1975. — Москва: Транспорт, 1999. — С. 47 — 53. — ISBN 5-277-02012-8.

Ссылки

• Электровозы ЧС1 и ЧС3  (неопр.). www.pol-nsk-cs2.su. Дата обращения: 2 мая 2021. Архивировано из оригинала 22 января 2022 года.
• Список подвижного состава ЧС1  (неопр.). RailGallery.