-9.1 C
Москва
05.12.2022
Евины инструменты

Тепловозы

ТЕПЛОВОЗ – автономный локомотив, на котором в качестве силовой энергетической установки используется тепловой поршневой двигатель внутреннего сгорания – дизельный двигатель, величина эффективного кпд которого достигает 40—45%. Применение дизельного двигателя вместо паросиловой энергетической установки паровоза обеспечивает высокий уровень кпд тепловоза (26-31%), превышающий кпд паровоза в 4-5 раз.
Название «тепловоз» сложилось в России по типу названия паровоза. За рубежом тепловоз называют «дизельным локомотивом» — diesel locomotive или diesel-electric locomotive (англ.), locomotive Diesel (франц.), Diesellokomotive (нем.), locomotora Diesel (исп.).
К тепловозам, как к типу локомотивов, относят также такие специализированные виды автономного пассажирского моторвагонного подвижного состава, энергетическими установками которых служат двигатели внутреннего сгорания, как дизель – поезда, состоящие из моторных и прицепных вагонов, и автомотрисы – рельсовые автобусы.
Энергетическая цепь (последовательность этапов преобразования энергии) автономного локомотива состоит обычно из трех последовательных звеньев: теплового генератора, который преобразует химическую энергию топлива в тепловую энергию теплоносителя; теплового двигателя, преобразующего тепловую энергию теплоносителя в механическую работу вращения своего вала, и передаточного механизма (передачи), расположенного между выходным валом теплового двигателя и ведущими колесными парами и необходимого для преобразования момента и скорости вращения вала двигателя, передаваемых на колеса, в соответствии с требованиями тяги.
С точки зрения преобразования энергии энергетическая установка тепловоза (рисунок) имеет одно звено – тепловозный дизель Д, который совмещает функции теплового генератора и теплового двигателя. В цилиндре дизеля химическая энергия топлива Т в результате его горения (реакции окисления — соединения с кислородом атмосферного воздуха АВ) преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания (газов), которая при помощи поршня и кривошипно-шатунного механизма преобразуется в механическую работу вращения вала двигателя.

Рисунок – Структура энергетической цепи тепловоза:
Д -дизель; П – передача; К – ведущие колеса; Т – топливо; АВ – атмосферный воздух; СН – отбор части мощности дизеля на собственные нужды локомотива; F — сила тяги; nе – эффективный кпд дизеля; nпер – кпд передачи; b -доля мощности дизеля, отбираемая на собственные нужды

В схему входит и передача П, согласующая режимы работы дизеля и движения локомотива. Она преобразует вращающий момент на валу дизеля Д, который по условию постоянства мощности дизеля должен быть неизменным при постоянной частоте вращения вала, в переменный момент на ведущих колесах К, величина которого по тому же условию постоянства мощности локомотива обратно пропорциональна скорости движения. Передача является обязательной частью конструкции тепловоза, но с преобразованиями энергии в ней связаны потери. Передачи тепловозов бывают механические, электрические, гидравлические. На поездных тепловозах наиболее распространена электрическая передача, на маневровых и промышленных, а также на дизель-поездах, используются гидравлические передачи. Механические передачи применяются иногда на дизель-поездах и автомотрисах.

Общее устройство

Важнейшей частью тепловоза является его первичный двигатель – тепловозный дизель. На магистральных тепловозах применяются многоцилиндровые 4-и 2-тактные дизельные двигатели средней быстроходности (частота вращения вала n на номинальном режиме 750-1000 об/мин), на промышленных тепловозах и дизель-поездах используют более легкие быстроходные дизели (1350-1600 об/мин). Дизель поездного тепловоза обычно имеет 12-16 цилиндров диаметром 200-300 мм. Мощность дизелей магистральных тепловозов различного назначения находится в диапазоне от 880-1000 до 4400-4700 кВт.
Мощность дизеля при неизменной подаче топлива прямо пропорциональна частоте вращения его вала. Поэтому, чтобы обеспечить возможность работы тепловоза с постоянной (в том числе с наибольшей) мощностью в широком диапазоне скоростей движения, энергия от дизеля передается на ведущие колеса через передачу. При электрической передаче (рис.а) энергия вращения вала дизеля передается якорю (ротору) тягового генератора 2, который преобразует ее в электрическую. Электрический ток от генератора питает тяговые электродвигатели 3, которые кинематически (посредством устройств тягового привода) связаны с колесными парами 4 и приводят их во вращение. На тепловозах с гидравлической передачей (рис. б) энергия дизеля 1 затрачивается на привод гидравлического насоса 2, сообщающего энергию жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре, с гидравлической турбиной 3. Кинетическая энергия потока вращает ротор турбины, который механически (через систему валов и зубчатых колес) связан с колесными парами 4 и приводит их во вращение.

Рисунок – Схемы расположения оборудования и преобразования энергии на тепловозах: a – с электрической передачей (1 – дизель; 2 – тяговый генератор; 3 – тяговые электродвигатели; 4 – колесные пары), 6 – с гидравлической передачей (1 – дизель; 2 – гидравлический насос; 3 – гидравлическая турбина; 4 – колесные пары)

К основным частям тепловоза также относятся экипажная часть и вспомогательное оборудование.
Экипажная часть магистрального тепловоза состоит из колесных пар с буксами (4; 6 или 8), объединенных в 2-, 3-или 4-осные тележки с упругим (рессорным) подвешиванием и опорно-возвращающими устройствами. К экипажной части обычно относят кузов и главную раму с ударно-сцепными устройствами – автосцепкой. Главная рама воспринимает и передает от ведущих колесных пар к составу через автосцепки горизонтальные продольные силы (тяги и торможения), служит основанием для размеще­ния силовой энергетической установки и вспомогательного оборудования, передает их вес через тележки и колесные пары на рельсы. Главная рама тепловоза как основа конструкции, определяющая срок его службы в целом, является одним из самых металлоемких элементов: при длине рамы 16-18 м ее масса составляет 10-15% общей массы тепловоза. Тележки могут поворачиваться относительно продольной оси опирающейся на них главной рамы на небольшой угол (3-5°) в горизонтальной плоскости. Такое устройство экипажной части облегчает прохождение кривых участков пути. У промышленных 2- и 3-осных тепловозов малой мощности ведущие колесные пары могут размещаться непосредственно в главной раме, как у паровозов. Кузов тепловоза также размещается на главной раме и защищает его оборудование от внешних воздействий. Тепловозы имеют кузовы вагонного (закрытого) типа (обычно магистральных тепловозов) и капотного типа (у маневровых и промышленных). Кузов вагонного типа (рис.а) образует машинное помещение с проходами для обслуживания энергетической установки; капотный кузов (рис. б) накрывает энергетическую установку сверху, поэтому доступ к ней обеспечивается через боковые дверцы в капоте. Для возможности прохода локомотивной бригады и ремонтного персонала на тепловозах с капотным кузовом устраивают с обеих сторон продольные и по концам рамы поперечные площадки; капотный кузов легче и дешевле. Такой тип кузова применяют на магистральных тепловозах в США, где это возможно по климатическим условиям.

Рисунок – Внешний вид тепловозов с кузовом: a – вагонного типа; 6 – капотного типа

Общее устройство магистральных тепловозов в значительной мере однотипно. Грузовые тепловозы отечественного производства (например, 2ТЭ10 или 2ТЭ116) состоят из двух одинаковых секций, соединенных между собой стандартной автосцепкой, что допускает возможность отдельной работы каждой секции. Секция с кузовом вагонного типа имеет свою кабину машиниста, где расположен пульт управления. При совместной работе обе секции управляются с поста управления головной секции. Источником энергии служит дизель, основная часть вырабатываемой им энергии передается тяговому генератору (постоянного тока), вал которого соединен с коленчатым валом дизеля. Дизель и генератор установлены на общей поддизельной раме и составляют единый агрегат – дизель-генератор, который, как наиболее тяжелый узел, расположен в средней части главной рамы. Это обеспечивает более равномерное распределение нагрузок на колесные пары, которые объединены в две 3-осные тележки.

Рисунок – Размещение основных узлов на секции тепловоза типа 2ТЭ10: 1 – пульт управления; 2 – кабина машиниста; 3 – двухмашинный агрегат; 4 — тормозной компрессор; 5, 16 — вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей; 6 – передний распределительный редуктор; 7 – высоковольтные камеры; 8 – вентилятор охлаждения тягового генератора, 9 – тяговый генератор; 10 — поддизельная рама; 11 — центробежный нагнетатель; 12 — кузов; 13 — дизель; 14 — турбокомпрессор; 15 – задний распределительный редуктор; 17 – вентилятор охлаждающего устройства дизеля, 18 -секции радиатора; 19 – гидроредуктор; 20 – шахта охлаждающего устройства дизеля; 21 – автосцепка; 22 – тяговый электродвигатель; 23 — колесная пара; 24 — топливный бак; 25 – тележка; 26 — главная рама

Главная рама состоит из двух мощных продольных несущих элементов — хребтовых балок, изготовленных из двутаврового стального проката и усиленных накладками, и двух боковых стенок кузова. Продольные балки соединены несколькими поперечными перегородками из листа, а по концам – литыми поперечными балками, образующими стяжные ящики, предназначенные для установки автосцепок. В средней части продольные балки соединены также двумя по­перечными шкворневыми балками над каждой тележкой. В горизонтальной плоскости балки главной рамы объединены сверху и снизу листами настила, верхний настил образует пол машинного помещения кузова.
На оси каждой колесной пары подвешены тяговые электродвигатели, которые питаются током от тягового генератора и преобразуют его энергию в механическую работу, приводя во вращение (через тяговые редукторы) колесные пары. Применяются электрические передачи постоянного тока (тепловозы типа 2ТЭ10) и передачи переменно-постоянного тока (2ТЭ116), при которых генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые двигатели питаются выпрямленным током через промежуточный полупроводниковый преобразователь.
Для привода агрегатов вспомогательного оборудования тепловоза часть мощности от вала дизеля отбирается через передний и задний распределительные редукторы. С передним редуктором связаны тормозной компрессор и двухмашинный агрегат, состоящий из возбудителя (генератора, питающего током обмотки главных полюсов тягового генератора) и вспомогательного генератора, который служит источником для питания вспомогательных электрических цепей низкого напряжения (управления, освещения, заряда аккумуляторной батареи и т.п.). От вала заднего редуктора через гидроредуктор приводится вентилятор охлаждающих устройств тепловозного дизеля. Вентилятор просасывает воздух извне через секции радиаторов, отводя теплоту от воды системы охлаждения дизеля.
Секции расположены с обеих сторон шахты охлаждающих устройств.
Кузов тепловоза вагонного типа 2ТЭ10 состоит из лобовой, боковых и торцевой стенок и крыши, по периметру основания опирается на раму. По длине кузов разделен на несколько частей: передняя часть – кабина машиниста, средняя часть – машинное (дизельное) помещение, где размещается дизель-генератор и часть вспомогательного оборудования, и концевая часть — шахта, где размещены охлаждающие устройства дизеля. Часть кузова между кабиной машиниста и дизельным помещением отведена для высоковольтных камер, в которых размещены электрические аппараты силовых и вспомогательных цепей. По обе стороны дизеля под полом размещены элементы аккумуляторной батареи, которая служит для электрического пуска дизеля В качестве стартера используется тяговый генератор, работающий при этом в режиме двигателя.
Запас топлива содержится в баке, подвешенном к раме в средней ее части. Воздух для работы дизеля засасывается из атмосферы через воздухоочистители, размещенные с обеих сторон (в боковых стенках кузова), турбокомпрессорами и центробежным нагнетателем. Тяговые электрические машины имеют воздушное охлаждение. Для отвода теплоты от них  служат  три вентилятора, один для охлаждения генератора и два — для охлаждения тяговых электродвигателей.
Магистральные тепловозы с электрической передачей других серий имеют в общем такую же компоновку силового и вспомогательного оборудования. Их устройство может принципиально отличаться наличием некоторых новых или дополнительных узлов. Например, грузовой тепловоз 2ТЭ121 (рисунок ниже) имеет электрическую передачу переменно-постоянного тока, поэтому на нем непосредственно над генераторным агрегатом, который объединяет тяговый и вспомогательный генераторы, размещена силовая выпрямительная установка. Кроме того, тепловоз имеет единую, централизованную систему воздушного охлаждения тягового электрооборудования, которая включает в себя общий блок воздухоочистителей и вентилятор.

Рисунок – Размещение оборудования на секции тепловоза 2ТЭ121 (общий вид и план) 1 – кабина машиниста, 2 – высоко­вольтные камеры, 3 – блок реостатного торможения (резисторы и мотор-вентиляторы охлаждения), 4 – вентилятор централизованной системы охлаждения тягового электрооборудования, 5 ~ блок воздухоочистителей централизованной системы, 6 – выпрямительная установка, 7 – генераторный агрегат, 8 – дизель, 9 – секции радиатора, 10 – мотор-вентиляторы охлаждающих устройств дизеля, 11 – тележка, 12 – топливный бак, 13 – поддизельная рама, 14 – главная рама

Внешний вид тепловоза и размещение оборудования зависят от конструкции его кузова.  Грузовые тепловозы имеют кузов вагонного типа, который состоит из каркаса, выполняемого из стального профильного проката, наружной и внутренней обшивки из металлического листа и теплоизоляции между ними. Продольные элементы каркаса кузова частично (например, нижняя часть боковых стенок) используются для усиления главной рамы (увеличения жесткости). В стенках и крыше кузова имеются проемы, через которые осуществляется подвод воздуха извне для работы и охлаждения дизеля и тягового электрооборудования, а также выброс нагретого воздуха от вентилятора охлаждающих устройств дизеля.Кузов имеет эксплуатационные проемы (окна в кабине и боковых стенках, двери в боковых и торцевых стенках); технологические и ремонтные проемы (например, в крыше для доступа к отдельным узлам), которые выполняются в виде люков с крышками. В грузовом тепловозе средняя часть крыши кузова (над машинным помещением), которая находится между кабиной машиниста и отсеком высоковольтных камер с передней стороны и задней частью с шахтой охлаждающих устройств, выполняется съемной для возможности извлечения дизель-генератора в сборе при ремонте или замене.
С целью снижения общего веса кузова и главной рамы на пассажирских тепловозах иногда каркас боковых стенок выполняют в виде несущих раскосных ферм, воспринимающих совместно с главной рамой вертикальные и продольные нагрузки, такой кузов называют несущим. С этой же целью каркас и обшивку на пассажирских тепловозах выполняют из алюминиевых сплавов.
На маневровых и промышленных тепловозах, имеющих кузов капотного типа, кабина машиниста располагается между передним и задним капотами и возвышается над ними. Кузов состоит из пяти частей: камера охлаждающих устройств с диффузором вентилятора, капот над двигателем, капот над высоковольтной камерой, кабина машиниста и капот над аккумуляторной батареей. Между собой части кузова соединяют болтами. Камера охлаждающих устройств и кабина машиниста приварены к главной раме. Капот над двигателем съемный, по периметру присоединяется к смежным частям кузова и к главной раме болтами. Боковые стенки капота выполнены в виде ряда дверок, обеспечивающих доступ к агрегатам тепловоза. На крыше капотов расположены люки, закрытые крышками, используемые для выемки крупных узлов дизеля, передачи и привода агрегатов (аккумуляторов, компрессора, турбокомпрессора и т. п.). На торцах кузова имеются люки для набора песка и скобы для доступа к ним. Вокруг капотов на настиле рамы устроены передняя, задняя и боковые площадки с внешним ограждением. Кабина машиниста дает возможность хорошего обзора, т. к. имеет окна со всех четырех сторон, что особенно важно при выполнении маневровой работы на ж.-д. станциях.

Историческая справка

Вопрос о возможности применения дизельных двигателей в качестве энергетической установки локомотива возник в конце 19 в., после изобретения двигателя Р. Дизелем. На решение этой задачи ученые и инженеры разных стран потратили не менее двух десятилетий. Первые проекты тепловозов в России появились в начале 20 в. Прототипы тепловоза появились в разных странах: создавались и начинали использоваться на подъездных путях промышленных предприятий рельсовые автомобили или тягачи небольшой мощности. В 1904 г. в России инженеры Владикавказской железной дороги разработали технический проект нефтевоза – паровоза с дополнительным двигателем внутреннего сгорания. В 1906-1913 гг. проект неоднократно совершенствовался авторами. В 1905 г. в Санкт-Петербурге инж. Н. Г. Кузнецов и полковник А. И. Одинцов доложили на заседании Российского технического общества о разработанном ими эскизном проекте «автономного электровоза» — первого в мире поездного тепловоза с электрической передачей и индивидуальным приводом ведущих колесных пар. В том же году в Киевском политехническом институте проф. Ю. В. Ломоносов предложил идею создания тепловоза, которую прорабатывал совместно с А. И. Липецом. В 1908 г. они приступили к проектированию тепловоза непосредственного действия с групповым приводом (типа паровозного) колесных пар. Работы велись в Главных мастерских   Ташкентской   железной   дороги (г. Оренбург), были завершены Липецом в 1913 г. В 1909 -13 гг. под руководством инж. Ф. X. Мейнеке на Коломенском заводе разрабатывалось несколько проектов локомотивов нового типа – от маломощного (40 л. с.) типа мотовоза до тяжелого 8-осного поездного локомотива мощностью 1000 л. с. (по другим данным, 1600 л. с). Однако тепловоз, проект которого был предложен в 1909 г., имевший 2 тихоходных дизеля, оказался громоздким и тяжелым.
Во всех проектах содержались те или иные оригинальные технические решения и идеи, однако ни один из этих проектов по разным причинам, в т. ч. и по состоянию техники того времени, а также из-за отсутствия необходимого финансирования, не был осуществлен.

Первая попытка построить поездной тепловоз относится к 1906 г., когда по инициативе Р. Дизеля управление Прусских ж. д. заказало заводам «А. Борзиг» в Берлине и «Братья Зульцер» в Винтертуре (Швейцария) пассажирский тепловоз типа 2-2-2-2, который был построен к 1913 г. Тепловоз имел двухтактный 4-цилиндровый V-образный ди­зель мощностью 960 л. с. Вал двигателя размещался перпендикулярно продольной оси тепловоза и был непосредственно связан спарниками типа паровозных с ведущими колесами (тепловоз непосредственного действия). Диаметр цилиндров дизеля 380 мм, ход поршня 550 мм, наибольшая частота вращения вала (при скорости 100 км/ч) составляла 300 об/мин. Для трогания с места и разгона тепловоза (с составом) использовался сжатый воздух из резервуаров. Эксплуатационные испытания прошли в 1913 г. и выявили ряд существенных недостатков, которые являлись следствием свойств дизельного двигателя: мощность дизеля при неизменной подаче топлива почти прямо пропорциональна частоте вращения его вала, а также, в отличие от паровой машины, дизель не способен работать при малых частотах вращения вала, когда при медленном осуществлении процесса сжатия воздуха в цилиндре не может быть достигнута температура, необходимая для самовоспламенения топлива. Недостатки были принципиальными и неустранимыми. Тепловоз оказался непригодным как к курьерской службе, т. к. его мощность была пропорциональна скорости движения и, когда снижалась скорость (например, на крутых подъемах), падала и мощность локомотива и поезд мог остановиться, так и к обычной пассажирской работе, т. к. при частых остановках ему просто не хватало воздуха для последующих разгонов.   После многочисленных  переделок  тепловоз был снят с испытаний.
Неработоспособность тепловоза непосредственного действия предвидели отечественные специалисты. В 1906-1912 гг. проф. В. И. Гриневецкий пытался создать локомотивный двигатель внутреннего сгорания, не имевший традиционных недостатков дизеля, однако опыты, проводившиеся им на Путиловском заводе в С.-Петербурге, не были завершены.
В 1912- 1914  гг.  его ученик А. Н.  Шелест еще студентом МВТУ в дипломном проекте (1913-1915  гг.) пытался найти другой путь приспособления двигателя внутреннего сгорания к требованиям тяговой  службы,  разрабатывая идею тепловоза с газовой передачей, которая осталась лишь в проектах.
В 1921 г. разработано несколько проектов тепловозов с различными типами передач, которые по разным причинам не были осуществлены. Реализацию проблемы создания тепловоза ускорило постановление Совета Труда и Обороны РСФСР «О введении тепловозов» от 4 янв. 1922 г. В 1924 г. были построены первые в мире два работоспособных магистральных тепловоза:
Ээл-2 – по проекту группы специалистов Российской ж.-д. миссии в Германии под руководством Ю. В. Ломоносова,
и Щэл-1 – в Петрограде по проекту Я. М. Гаккеля. Ээл-2 был принят в парк локомотивов НКПС 4 февр. 1925 г. Эта дата считается началом введения тепловозной тяги на ж. д. страны. Тепловоз Ээл-2 проработал на ж. д. страны почти 30 лет и стал  прообразом  локомотивов,   построенных серийно на Коломенском заводе в 1934-1941 гг. Серийные тепловозы Ээл направлялись на Ашхабадскую ж. д., где был организован первый в мире участок тепловозной тяги. В парке депо Ашхабад до 1940 г. было 13 тепловозов.

В кон. 1944 – нач. 1945 гг. в СССР из США в порядке помощи по лендлизу прибыли 68 маневровых тепловозов мощностью 1000 л. с- серия ДА (Д – дизельный, А – американский). Из них 65 были направлены в депо Ашхабадской ж. д. В 1946 г. поступили 30 тепловозов фирмы «Балдвин» (Baldwin) мощностью 1200 л. с— серия ДБ; они работали в депо Гудермес на участке до Астрахани (длиной более 400 км). Общая протяженность линий, обслуживаемых тепловозами к кон. 1945 г., составила 1,5 тыс. км.
Производство тепловозовбыло возобновлено после войны на Харьковском заводе транспортного машиностроения – ХЗТМ («Завод им. В. А. Малышева»). Первый послевоенный тепловоз ТЭ1 (по образцу ДА) построен в 1947 г. В 1950-1955 гг. на ХЗТМ выпущено 526 двухсекционных тепловозов ТЭ2, мощность которых (2 х 1000 л. с.) близка к мощности тепловозов Л и СО и превышала мощность паровоза серии Э. Поэтому тепловозы ТЭ2 могли работать на любых участках ж.-д. сети при переводе их на тепловозную тягу. За 1946-1950 гг. полигон тепловозной тяги в СССР увеличился более чем вдвое и составил 3,1 тыс. км. К кон. 1955 г. тепловозы обслуживали движение на 6,4 тыс. км ж.-д. линий.
В кон. 40-х гг. в СССР ощущался недостаток жидкого топлива. С целью расширения внедрения тепловозов по проекту ВНИИЖТ в 1950-1951 гг. один тепловоз серии ТЭ1 был оборудован дополнительной секцией с газогенератором, работающим на каменном угле, что давало возможность уменьшить расход жидкого топлива. В 1952-1954 гг. газогене­раторами были снабжены 15 тепловозов ТЭ1, получившие обозначение ТЭ1Г. Газогенераторные тепловозы эксплуатировались в депо Верхний Баскунчак Приволжской ж. д. В реальных условиях эксплуатации тепловозы потребляли значительно больше дизельного топлива, чем при испытаниях, а конструкция газогенератора, действующего при высоких температурах в химически агрессивной среде, не могла быть надежной. Эти обстоятельства, а также изменение ситуации с нефтью в стране, привели к прекращению эксперимента; тогда же была сделана попытка создания газогенераторного тепловоза на основе ТЭ2 (ТЭ4). Этот опыт используется при решении задачи по переводу тепловозов на природный газ.

Коренная реконструкция тяги (1956 — 1970 гг.) выразилась в массовом переходе ж. д. на новые виды тяги начиная с 1956 г. Большая часть ж.-д. сети СССР подлежала переводу на тепловозную тягу. Для этого были созданы более мощные тепловозы второго (послевоенного) поколения с применением 2-тактных дизелей типа Д100: грузовые ТЭЗ и пассажирские ТЭ7 мощностью 2000 л. с. в секции; организовано их серийное производство. Грузовые 2-секционные тепловозы ТЭЗ сыграли важнейшую роль в послевоенной истории ж.-д. транспорта СССР. Эти локомотивы по мощности (2×2000 л. с.) были равноценны наиболее мощным грузовым паровозам – ФД и ЛВ, значительно превосходили их по силе тяги. Параметры новых тепловозов давали возможность уже не просто заменять ими паровозы, но и получать при этом значительный технический и экономический эффект.
Развитие производства поездных тепловозов ТЭЗ позволило уже к кон. 1960 г. довести тепловозный полигон до 17,7 тыс. км, что составило 14% протяженности сети СССР. К кон. 1970 г. тепловозной тягой обслуживалось 76,2 тыс. км – 62,2% общей протяженности ж.-д. сети. Были разработаны и освоены в производстве более мощные тепловозы (3000 л. с. в секции) с электрической передачей: грузовые типа 2ТЭ10 и пассажирские ТЭП60. В 1956-1970 гг. на ж. д. поступили 13 500 секций магистральных тепловозов. Их внедрение окупалось за счет снижения эксплуатационных расходов за 1-3 года.
Тепловозы типа 2ТЭ10 с электрической передачей постоянного тока в модификациях 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У составляют основную часть грузового тепловозного парка ж. д. России. С 1978 г. Ворошиловградский завод выпускал 3-секционные тепловозы ЗТЭ10М, в 1,5 раза более мощные, чем серийный 2ТЭ10В, для обслуживания грузонапряженных участков Средне-Азиатской дороги и ж.-д. линий в Казахстане. На основе опыта их работы решалась задача создания еще более мощного 4-секционного тепловоза 4ТЭ10С для Байкало-Амурской магистрали.
На первых порах массового внедрения тепловозной тяги интенсивно разрабатывались проекты и строились тепловозы с гидравлическими передачами, в т. ч. и для магистральной службы, например, на Ленинградском тепловозостроительном заводе была выпущена большая партия 2-секционных универсальных поездных тепловозов типа ТГ102 с двумя быстроходными дизелями типа М756 в каждой секции, конструкция которых была разработана на Луганском заводе. Весовые показатели гидропередач и быстроходных дизелей позволяли снизить массу локомотива примерно на 30%. В нач. 60-х гг. самыми мощными в мире были тепловозы ТГ106 (4000 л. с. в секции), построенные на Луганском заводе в 1961-1963 гг. (три локомотива), а также пассажирские тепловозы ТГП50 аналогичной мощности, построенные на Коломенском заводе (два локомотива). Конструкция этих 6-осных тепловозов с гидравлической передачей оказалась слишком сложной, в значительной мере терялись достоинства гидропередачи. Опыт создания мощных тепловозов с гидропередачей не нашел продолжения. Нашли широкое применение маневровые и промышленные тепловозы различных типов, в т. ч. разработанные в тот период и позже (ТГМ1, ТГМ23, ТГМЗ).

Тепловозы СССР (1970-1990 гг.). В 1972 г. Свердловской и Юго-Восточной ж. д. эксплуатировались первые опытные тепловозы 2ТЭ116 мощностью 2250 кВт в секции. Создание этих тепловозов, практически равноценных серийным 2ТЭ10 по мощности, позволяло оценить возможности повышения технико-экономической эффективности тепловозов и разработки локомотивов мощностью 4000 и 6000 л. с. в секции за счет применения
4-тактных дизелей типа Д49 (Коломенского завода) и электрической передачи переменно-постоянного тока. На Ворошиловградском заводе в 1977 г. был построен первый образец 2-секционного тепловоза 2ТЭ121 с дизелями мощностью 4000 л. с. В конструкции этого тепловоза был принят ряд новых для отечественных тепловозов технических решений. В последующие годы было построено несколько партий тепловозов этой серии, проводились их испытания в эксплуатации, которые практически совмещались с доводкой конструкции и устранением неполадок. Тепловоз 2ТЭ121 должен был послужить началом третьего поколения мощных отечественных грузовых тепловозов. Доводка тепловоза до надежного эксплуатационного состояния не была осуществлена; в 1992 г. создание тепловозов этой серии прекращено.
В 1973 г. на Коломенском заводе был построен первый образец пассажирского тепловоза ТЭП70 мощностью 4000 л. с. После испытаний началось их серийное производство вместо устаревших ТЭП60. На базе ТЭП70 разрабатывались проекты более мощных локомотивов.
В 1984 г. на Луганском заводе был построен макетный образец 8-осной секции грузового тепловоза мощностью 6000 л. с— ТЭ136 с 20-цилиндровым дизелем типа Д49.
На Коломенском заводе в 1976 г. была сделана попытка поставить такой дизель на пассажирский тепловоз – ТЭП75. Были построены две таких машины, которые в те годы были самыми мощными в мире односекционными тепловозами, но оказались слишком тяжелыми даже для возможности движения со скоростями до 160 км/ч и не смогли пойти в серию.
На Коломенском заводе был разработан новый сверхмощный 4-тактный дизель типа Д56 размерностью 32/32 см, мощность на один цилиндр которого предполагалось довести до 360 кВт (500 л. с). Двигатель оказался слишком тяжелым.
На Луганском заводе был построен опытный образец 2-секционного тепловоза серии 2ТЭ126 с двигателями типа Д56, к 4-осным тележкам которого из-за большой массы дизеля пришлось добавить еще по одной бегунковой поддерживающей оси (осевая формула каждой секции: 1 + 2о + 2о – 2о + 20 + 1). Такой тепловоз с 10-ос-ными секциями мощностью 4410 кВт и массой 230 т не мог иметь перспективы.

Тепловозы железных дорог России (1991—2000 гг.). В связи с выделением ж. д. России из ж.-д. сети СССР несколько изменилось соотношение видов тяги и распределение объемов работы по перевозкам между ними. Значительную часть грузового тепловозного парка страны составляют тепловозы типов 2ТЭ10 и М62, конструкции которых были разработаны в 60-е гг. и отстают от современного уровня техники. Весьма велик и средний возраст тепловозов. На нач. 1999 г. выработали ресурс 25% магистральных и 38% маневровых тепловозов ж. д. России. Резкий спад объемов перевозок до 1997-1998 гг. существенно уменьшил потребность в рабочем парке, что позволило снять с эксплуатации старые локомотивы и несколько улучшить техническое состояние и на некоторое время снизить «средний возраст» парка тепловозов. Однако одновременно с 1993 г. резко уменьшилось поступление на ж. д. новых локомотивов.
Основные тепловозостроительные заводы (харьковские – «Завод им. В. А. Малышева» и «Электротяжмаш» – и Луганский) остались за пределами России, но разработка новых тепловозов и воссоздание производственной базы продолжается. Построены на Людиновском заводе образцы новых тепловозов (ТГ21 и ТГ22), которые могут иметь специальное исполнение для Сахалинской ж.д., где ширина рельсовой колеи (1067 мм) отличается от стандартной; завод отрабатывает конструкцию нового 12-вагонного дизель-поезда ДП2 для пригородного пассажирского движения на неэлектрифицированных линиях. Прицепные вагоны для ДП2 выполнены на Тверском вагоностроительном заводе. На Коломенском заводе в 1993 г. построены два пассажирских тепловоза ТЭП80, мощностью 4410 кВт, с 8-осной схемой экипажа и оригинальной   конструкцией   4-осной   тележки.
При испытаниях ТЭП80 на Октябрьской железной дороге в 1994 г. удалось достичь рекордной для России скорости движения 265 км/ч, что близко к мировому рекорду скорости движения на дорогах с тепловозной тягой. За создание тепловоза группе сотрудников завода и МПС присуждена Государственная премия РФ в области науки и техники за 1995 г.
Продолжаются работы по применению сжатого природного газа на маневровых тепловозах, что является реальным путем сокращения потребления нефти на ж.-д. транспорте за пределами 2005 г. Построен образец маневрового газотепловоза — ТЭМ18Г. С 80-х гг. ведутся работы по созданию поездных тепловозов на сжиженном газе, испытываются ранее созданные образцы.

Смотрите также: