Дизельизация (США: dieselization ) — процесс оснащения транспортных средств дизельным двигателем или дизельными двигателями. [1]
Это может включать замену двигателя внутреннего сгорания , работающего на бензине (США: бензин) , на двигатель, работающий на дизельном топливе , как это произошло в больших масштабах с грузовиками, автобусами, сельскохозяйственными тракторами, поездами и строительной техникой после Второй мировой войны . В качестве альтернативы это может включать замену всего завода или транспортного средства на тот, который работает на дизельном топливе; этот термин обычно описывает поколенческую замену между 1930-ми и 1970-ми годами железнодорожных паровозов на тепловозы и связанные с ними объекты.
Двухтактный дизельный двигатель для морского применения был представлен в 1908 году и используется по сей день. Это самый эффективный первичный двигатель на сегодняшний день, такие модели, как Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, обеспечивают тепловой КПД 50% и более 100 000 лошадиных сил. [2] Первые шаги к конверсии с использованием дизельных двигателей в качестве средства движения (на небольших судах) были предприняты уже к 1920-м годам. [3] Рыночная доля паровых судов («паровые суда») достигла пика около 1925 года (несколько парусных судов оставались в эксплуатации). К началу 1950-х годов «моторные суда» с дизельными двигателями занимали более 50% рынка. [4]
На железнодорожном транспорте дизелизацией называют замену паровоза или электровоза тепловозом ( обычно дизель-электровозом ) . Этот процесс начался в 1930-х годах и к настоящему времени практически завершён во всём мире.
Соотношение стоимости и инерции против замены крупных инвестиций, которые железные дороги имели в существующую паровую энергетику, было резким ростом гибкости и эффективности с дизельным топливом. Дизельные двигатели могли иметь и имели значительно более высокую начальную цену за единицу поставленной лошадиной силы; однако их эксплуатационные и вспомогательные расходы были намного ниже, а готовность установки между осмотрами, ремонтом и остановками на техническое обслуживание была намного выше. Требования к заправке дизелей также выполнялись цистернами на подъездных путях, в отличие от более частой и сложной инфраструктуры заправки и полива, необходимой для паровых двигателей. Кроме того, дизели потребляют гораздо меньше топлива и не требуют рабочей силы на холостом ходу, что часто делают паровозы. Дизельные двигатели могут работать без присмотра в течение нескольких дней, тогда как паровые двигатели должны постоянно обслуживаться, если не полностью останавливаться. Доведение котла парового двигателя до рабочей температуры часто рассматривается как искусство и наука, требующие большой подготовки и опыта. Дизельный двигатель намного проще запускать и останавливать. Дизельные двигатели просто требуют значительно меньше времени и труда для эксплуатации и обслуживания. [ необходима цитата ]
Дизельные двигатели также имели преимущества в гибкости обслуживания. Они более масштабируемы в соответствии с требованиями к мощности благодаря системам управления, которые позволяли одному оператору управлять несколькими блоками. «Двухколпачковая» паровая энергия требовала бригады для каждого локомотива. Диапазон эффективной работы дизелей на разных скоростях и уклонах намного больше, чем у паровозов, которые, как правило, строились специально для определенных ситуаций. Высокоскоростной паровоз Hudson хорош только для одной ситуации — высоких скоростей на ровных уклонах.
Первоначально тепловозы были менее мощными, чем типичные паровозы. В период с конца 1930-х до конца 1950-х годов мощность, доступная для двигателей тепловозов, примерно удвоилась, хотя самые мощные паровозы, когда-либо построенные , все еще превосходили мощность самых мощных тепловозов конца двадцатого века.
Дизельизация может быть осуществлена без каких-либо серьезных изменений в железнодорожной инфраструктуре, представляя меньшие начальные капитальные затраты, чем электрификация. Однако в ситуациях, когда объем достаточен для амортизации капитальных затрат на электрификацию, большая эффективность и скорость, доступные с электрификацией, являются значительными преимуществами, и электрифицированные системы пользуются популярностью в большинстве развитых стран, за исключением Северной Америки, Британских островов и Австралии.
Относительно короткие пути между пунктами назначения и высокие объемы перевозок в Европе благоприятствовали электрификации для замены пара. Многие линии электрифицированы, хотя некоторые второстепенные линии с низкой интенсивностью движения и коммутационные службы остаются неэлектрифицированными. Большинство стран использовали дизели в качестве временного решения во время послевоенного восстановления и электрификации. Некоторые страны, в первую очередь Швейцария, электрифицировали всю свою сеть. Самые мощные электровозы в Западной Европе тянут шведские поезда с рудой.
В Великобритании Great Western Railway представила дизельные вагоны в 1930-х годах, а первый британский магистральный тепловоз был построен London, Midland and Scottish Railway в 1947 году, но в отличие от других стран развитого мира, переход от пара был отложен в первые послевоенные годы. Задержка была вызвана двумя экономическими соображениями: более низкой первоначальной стоимостью паровозов для немедленной замены большого количества локомотивов, изношенных во время войны, и прогнозируемым ростом стоимости нефти по сравнению с углем, обильным внутренним ресурсом. Национализация железных дорог произошла в 1948 году; тепловозы были впервые введены в широком масштабе после Плана модернизации 1955 года. Низкая надежность первых тепловозов, использованных в Плане модернизации, привела к его более медленной реализации, в то время как проблемы с локомотивами были решены во второй половине 1950-х годов. [5]
Последний паровоз для British Railways был построен в 1960 году и назван " Evening Star " (номер 92220). Паровая тяга была снята с British Railways в 1968 году и в значительной степени заменена тепловозной тягой (с электрификацией на меньшинстве линий). Паровая тяга была окончательно снята с Northern Ireland Railways в 1970 году и полностью заменена дизельной.
Пар продолжал работать в лондонском метро до 1971 года, поскольку London Transport посчитал, что пар дешевле дизельных маневровых локомотивов. После 1971 года дизель-гидравлические и аккумуляторные электрические локомотивы взяли на себя маневровые функции в LU. Пар продолжал работать на многих промышленных железных дорогах Великобритании, в основном с Национальным угольным советом и Британской сталелитейной корпорацией, до 1980-х годов.
Ирландия выбрала дизельизацию вместо электрификации, и по состоянию на 2015 год железные дороги в Ирландии (за исключением электрифицированной Dublin Area Rapid Transit ) по-прежнему полностью работают на дизельном топливе.
Небольшой первоначальный рынок для дизелей был создан Законом Кауфмана штата Нью-Йорк 1923 года, который запрещал эксплуатацию паровозов в Нью-Йорке и соседних городах. Главные пассажирские железные дороги в Нью-Йорке уже были электрифицированы, или их электрификация была запланирована независимо от Закона Кауфмана. Электрификация многочисленных грузовых станций была неэкономичной, и железные дороги перешли на дизельные двигатели. Первый маневровый локомотив ALCO был введен в эксплуатацию в 1925 году Центральной железной дорогой Нью-Джерси на ее прибрежном терминале 138th Street [6] в Бронксе . [7] Второй был доставлен в том же году на сортировочные станции Baltimore and Ohio Railroad на Манхэттене. Оба работали до конца 1950-х годов и сохранились в музеях до сих пор. [8] Преимущества дизель-электрических маневровых двигателей обеспечили им широкий рынок в 1930-х годах.
Дизельизация получила толчок от трех разработок начала 1930-х годов: разработка компанией General Motors и ее дочерней компанией Winton Engine Corporation дизельных двигателей со значительно улучшенными отношениями мощности к весу и гибкостью выходной мощности; желание железных дорог найти более экономичные локомотивы для пассажирских перевозок в разгар Великой депрессии; и конструкторские инновации в железнодорожном оборудовании, которые уменьшили вес, сделав современные дизельные двигатели, которые были маломощными по сегодняшним меркам, жизнеспособными для магистральных пассажирских перевозок. В середине 1930-х годов появились легкие дизельные обтекаемые поезда, такие как поезда Zephyrs компании Burlington Route и M-1000x "City" компании Union Pacific . Во второй половине десятилетия были разработаны и запущены в регулярное производство дизельные локомотивы с достаточной мощностью для полноразмерных пассажирских поездов . Улучшенные дизельные двигатели GM в 1938 году увеличили мощность и надежность. Контракты на продажу GM включали обучение, финансирование и техническое обслуживание от GM, чтобы снизить барьеры при переходе с пара на дизель. Дизельизация пассажирских перевозок набирала обороты по мере того, как десятилетие подходило к концу, и в 1940 году на рынке появилась первая модель магистрального дизельного грузового локомотива. Дизельизация была особенно привлекательна для западных железных дорог, для которых потребность паровозов в воде была проблемой на обширных участках западных внутренних районов. Железные дороги угольных стран, как правило, неохотно принимали дизель, конкурента одного из их основных рынков перевозок, вплоть до 1940-х годов.
Конкуренция со стороны дизеля подстегнула виток развития технологии паровозов. Высококлассные, высокоскоростные «паровые лайнеры», произведенные во второй половине 1930-х годов, стали королями скорости пассажирских перевозок . Дуплексные и сочлененные паровозы, построенные в начале 1940-х годов, превзошли по мощности любой когда-либо построенный дизель , хотя их мощность уступала газотурбинным электровозам в 1950-х годах. Механические угольные кочегарки, используемые с 1920-х годов, [9] и использование бункерного топлива в качестве альтернативного топлива способствовали практическому использованию пара для самых высоких требований к мощности. Но пределы паровой технологии быстро достигались. Новые локомотивы были механически сложными и чрезвычайно специализированными. Размер локомотива стал проблемой, поскольку паровые двигатели стали настолько большими в 1940-х годах, что размеры цилиндра и котла выходили за пределы, которые позволял габарит загрузки . Потребности в топливе и воде мощных паровозов стали проблемой. Паротурбинная электрическая тяга была разработана в 1938 году компанией General Electric . GE отказалась от проекта в 1943 году после неудовлетворительных результатов испытаний на трех железных дорогах, а последующие попытки компании Baldwin Locomotive Works с паротурбинной электрической тягой в конце 1940-х и начале 1950-х годов также оказались безуспешными.
Вступление США во Вторую мировую войну прервало дизелизацию. ВМС США получили приоритет на дизельные двигатели, что сократило их доступность для использования на железной дороге. Совет по военному производству не разрешал производство пассажирских локомотивов с сентября 1942 года по февраль 1945 года. Нефтяной кризис 1942–43 годов сделал угольный пар более привлекательным, особенно вблизи восточного побережья. После пика нефтяного кризиса и по мере того, как производство дизельных двигателей в военное время набирало обороты, было разрешено увеличение производства грузовых тепловозов. К концу войны неудовлетворенный спрос на замену устаревшего и изношенного железнодорожного оборудования был подавляющим.
Рыночная доля паровозов упала с 30% в 1945 году до 2% в 1948 году. [10] Наиболее резким падение было в пассажирских перевозках, где модернизация оборудования была необходима по причинам имиджа и стоимости, поскольку железные дороги сталкивались со все более жесткой конкуренцией со стороны самолетов и автомобилей. Norfolk и Western продолжали отстаивать пар, эксплуатируя паровые пассажирские локомотивы до 1959 года и приобретая последние построенные американские паровозы, поршневой локомотив, построенный в их собственном цехе в 1953 году, и паротурбинный электровоз, построенный Baldwin Locomotive Works в 1954 году. [11]
Благодаря преимуществам тепловозов, железные дороги в Северной Америке к середине 1950-х годов вывели из эксплуатации 90% своих паровозов. [12] [13] [14] Кроме того, крупные города и их железнодорожные станции стали несчастливыми соседями в послевоенной Америке. Люди больше не были согласны терпеть большие объемы сажи и дыма, которые производили угольные паровые двигатели. Ранние дизели, хотя и были грязными по сегодняшним меркам, были гигантским улучшением в плане загрязнения воздуха по сравнению с паром.
Паровые двигатели продержались до конца 1950-х годов на крупных американских железных дорогах, а в отдельных случаях и до середины 1960-х годов на небольших дорогах общего пользования. Последний паровозный парк, который использовался ежедневно (т. е. не восстановленный парк), был списан в конце 1970-х годов. Теперь их можно встретить только в исторических и экскурсионных ролях, где паровой двигатель часто является главной приманкой, особенно в музеях или на туристических железных дорогах, пытающихся воссоздать историческую атмосферу.
Советское руководство в 1920-х и 1930-х годах изначально рассматривало электрификацию железных дорог как ключевой компонент своей индустриализации, но ко Второй мировой войне была электрифицирована лишь небольшая часть их железнодорожных линий. Их проект столкнулся со многими проблемами, включая высокие первоначальные затраты на электрификацию по сравнению с объемом перевозок на длинных железнодорожных линиях, высокие затраты на ресурсы раннего советского производства электроэнергии и острую необходимость в ремонте повреждений, нанесенных во время войны железнодорожным и энергетическим системам по всей Восточной Европе. В середине 1950-х годов Советский Союз приступил к гибридной программе дизелизации/электрификации, при этом электрификация была сосредоточена на более коротких линиях. И дизелизация, и электрификация продвигались медленно; последние паровозы были выведены из эксплуатации в 1975 году. В то время около 48% грузового тоннажа перевозилось тепловозами. В 1990 году около 30% пассажирских перевозок и 37% грузового тоннажа перевозилось дизельным транспортом. Постсоветская электрификация была замедлена экономическим коллапсом 1990-х годов. Электрификация Транссибирской магистрали была завершена в 2002 году, а Кировской железной дороги до Мурманска — в 2005 году. [ необходима цитата ] С 2008 года грузооборот дизельной тяги составлял менее 15% от общего грузооборота.
Большая часть железнодорожной сети Японии была электрифицирована в послевоенные годы. Несмотря на это, более заброшенные железнодорожные линии, особенно на северном острове Хоккайдо, продолжали использовать излишки паровозов вплоть до середины 1970-х годов. Это было связано с ограничениями и проблемами, созданными тогда национализированной железнодорожной сетью, Японскими национальными железными дорогами (JNR). Япония также имеет большие залежи угля в качестве природного ресурса. К 1970 году большинство, если не все паровозы, были переведены на грузовые перевозки, а к тому времени, когда произошла полная дизельизация, оставшиеся паровозы использовались для работы на подъездных путях и маневровых работ, а затем были полностью выведены из эксплуатации. [ требуется ссылка ] .
Тепловозы и электровозы начали медленно заменять паровые в 1950-х годах. Последний паровоз широкой колеи (5 футов 6 дюймов), построенный CLW, был локомотивом класса WG под названием Antim Sitara (Последняя звезда), № 10560, построенный в июне 1970 года. Последним паровозом метровой колеи был паровоз класса YG, построенный в 1972 году . [15] Пар был в значительной степени заменен в 1980-х годах. Последняя запланированная эксплуатация пара состоялась 6 декабря 1995 года на широкой колее. Последняя эксплуатация пара на узкой/метровой колее закончилась в 1999 году. [15]
Две исторические линии — Дарджилингская Гималайская железная дорога и горная железная дорога Нилгири — сохранили паровое движение. [ необходима ссылка ]
Китай производил дизель-гидравлические и дизель-электрические локомотивы на экспериментальной и ограниченной производственной основе с 1958 года, но дизелизация не началась по-настоящему до 1985 года, когда производство было увеличено до стандартизированной модели локомотива DF4 . Магистральные паровозы производились до 1988 года, а промышленные паровозы — до 1999 года, последние коммерческие паровозы, произведенные в мире. Последнее магистральное обслуживание с паром закончилось в 2005 году, однако паровозы остаются в ограниченном использовании и производстве по состоянию на 2022 год, в основном для обслуживания угольных шахт. С 1990-х годов Китай делал упор на электрификацию; по состоянию на 2004 год было электрифицировано 18 900 км из 74 200 км железнодорожной системы Китая . Планирование высокоскоростной железнодорожной системы Китая началось в 1990-х годах. [ требуется обновление ]
Государственная компания Manila Railroad Company (MRR) начала экспериментировать с бензином и дизельным топливом в 1930-х годах. Первыми, на которые устанавливали дизельное топливо, были вагоны класса MC, введенные в эксплуатацию в 1932 году. Эти обтекаемые рельсовые моторы были оснащены двигателями Cummins мощностью 96 лошадиных сил . Один из них продержался на Филиппинских национальных железных дорогах до 1980-х годов. [16]
К 1954 году генеральный директор MRR Сальвадор Вилья приказал провести дизелизацию сети MRR. General Electric предоставила дизель-электрические локомотивы , а японский консорциум во главе с Daiichi Bussan Kaisha предоставил дизельные поезда класса JMC . Класс JMC был введен в эксплуатацию в 1955 году, а тепловозы, построенные GE, — в 1956 году. 15 августа 1956 года паровозы MRR завершили свои последние регулярные рейсы в Лусоне . [17] Современные усилия по электрификации начались в 1990-х годах, и пригородная железная дорога Север–Юг стала ее последним воплощением.
В то время как паровая тяга в значительной степени ушла из пассажирских перевозок к концу 1950-х годов, несколько плантаций в Лусоне и Висайях продолжали эксплуатировать паровозы. По состоянию на 2020 год по крайней мере один сахарный завод на острове Негрос все еще эксплуатирует парк паровозов. [18] [19]
Что касается дорожного транспорта, дизельное топливо сначала приобрело популярность среди коммерческих перевозчиков в конце 20-го века, а затем среди пользователей легковых автомобилей, особенно с 1970-х годов, когда дизельные двигатели стали более совершенными и более доступными для легковых автомобилей. К этому моменту дизельное топливо уже давно стало популярным выбором для таксистов и сельскохозяйственных пользователей.
Peugeot и Mercedes-Benz (с 1936 года Mercedes-Benz 260 D ) в частности заработали репутацию производителей дизельных двигателей для легковых автомобилей, в то время как VM Motori разработала несколько важных двигателей для полноприводных автомобилей. [ необходима цитата ]
В Лондоне знаменитое такси " hackney cart " уже давно работает на дизельном двигателе. Высокая надежность, простота управления и высокая топливная экономичность такого двигателя позволяют такси перевозить много людей за меньшие деньги, чем при использовании обычных бензиновых двигателей.
Легкие дизельные двигатели, подходящие для дорожных транспортных средств, были представлены в конце 1930-х годов. Вскоре они стали использоваться в автобусах, тяжелых грузовиках, тракторах и строительной технике. В послевоенную эпоху бензин быстро заменили дизельным топливом для тяжелых грузовиков и автобусов, причем двигатели поставлялись в основном Cummins и Detroit Diesel , а также частично Buda Engine Co. (позже подразделением Allis-Chalmers ). Рост цен на бензин в 1970-х годах подстегнул интерес к дизельному топливу для легковых автомобилей, хотя вскоре его популярность для частных транспортных средств, отличных от пикапов, сошла на нет.