Тепловоз

[править | править исходный текст]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Тепловоз
Привод	дизельный двигатель
Период	с 1924 года
Скорость	до 271 км/ч
Область применения	Железнодорожный транспорт
Инфраструктура	Железнодорожный путь

Теплово́з — автономный локомотив, первичным двигателем которого является дизель. Магистральный локомотив с бензиновым двигателем был бы неоправданно дорог в эксплуатации, локомотивы с газовой турбиной называют газотурбовозами.

Появившийся в 1924 году в СССР тепловоз стал как экономически выгодной заменой устаревшим низкоэффективным паровозам, так и дополнением появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным поэтому на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.

За прошедший век в конструкции тепловоза было опробовано и внедрено множество усовершенствований: возросла мощность дизеля с нескольких сотен лошадиных сил до шести тысяч (ТЭП80) и выше, на разных типах тепловозов используются различные способы передачи энергии двигателя на колёсные пары, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются во всем мире.

Содержание

[убрать]

• 1 Общая характеристика
• 2 Классификация
• 3 Общий принцип работы и конструкция
• 3.1 Передача, её значение и виды
• 3.1.1 Механическая передача
• 3.1.2 Электрическая передача
• 3.1.3 Гидравлическая передача
• 3.2 Механическая/экипажная часть
• 3.3 Охлаждение дизеля
• 3.4 СМЕ (СМЕТ)
• 4 История тепловозостроения
• 4.1 Мировое тепловозостроение
• 4.1.1 На заре тепловозостроения
• 4.1.2 Дальнейшее развитие
• 4.2 Российские предшественники советских тепловозов
• 4.3 Тепловозы в СССР
• 4.4 Тепловозы в России
• 4.5 Другие страны
• 5 Распространение и роль тепловозной тяги
• 6 Компании — производители тепловозов
• 6.1 СССР, Россия, Украина, Казахстан
• 6.2 Европа
• 6.3 Северная Америка
• 6.4 Азия и Австралия
• 7 Тепловозоремонтные заводы
• 7.1 СССР, Россия, Украина, Латвия, Литва, Узбекистан, Казахстан
• 8 Литература
• 9 Примечания
• 10 См. также
• 11 Ссылки

Общая характеристика[править | править исходный текст]

Дизельный двигатель тепловоза преобразует химическую энергию сгорания жидкого топлива или горючего газа (ТЭ4) в механическую энергию вращения коленчатого вала, от которого момент вращения, преобразуясь тяговой передачей, передается ведущим колесным парам. Назначение передачи — обеспечить оптимальный режим работы дизеля при любой скорости движения поезда любого веса. Дизель развивает максимальный крутящий момент при относительно высоких оборотах, максимальную мощность — на еще более высоких оборотах. Локомотиву максимальная тяга необходима при трогании с места, то есть от нулевой скорости. В дальнейшем, по мере разгона поезда, тяга может существенно уменьшаться, то есть, локомотив должен иметь гиперболическую тяговую характеристику. Паровоз и электровоз постоянного тока, изначально обладая такой характеристикой, оказались просты в исполнении и эксплуатации и поэтому сразу получили широчайшее распространение. Для обеспечения же согласования характеристик дизеля как двигателя и локомотива как тяговой машины требуется передача. История создания тепловоза как локомотива, по сути, есть история создания передачи, согласующей характеристики дизеля как первичного двигателя и локомотива как тяговой машины.

В случае использования на тепловозе электрической передачи дизелем вращается тяговый генератор, преобразующий механическую энергию вращения дизеля в электрическую. Электрическая энергия передается тяговым электродвигателям (ТЭД), связанным механически с колесными парами. ТЭДы электроэнергию преобразуют в механическую энергию движения локомотива. При наличии индивидуального привода каждый ТЭД связан с одной колесной парой, при групповом — один ТЭД приводит несколько колесных пар. При использовании гидропередачи дизель приводит гидроагрегат, при механической — коробку перемены передач.

К основным элементам конструкции тепловоза относятся кузов и рама, дизель — один или несколько, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), элементы передачи, ходовая (экипажная) часть — тележки и тормозное оборудование. К вспомогательным узлам — системы охлаждения и воздухоснабжения дизеля, песочная система, система пожаротушения, электрооборудование и т. д. При наличии газодизельного или газового двигателя на тепловозе имеется либо газогенераторная секция, либо оборудование для хранения сжиженного или сжатого природного газа с системой газоснабжения двигателя (газодизеля или конвертированного дизеля).

Классификация[править | править исходный текст]

Магистральный грузовой тепловоз с гидравлической передачей ТГ102

По роду службы тепловозы классифицируются на поездные, маневровые и промышленные. В свою очередь среди поездных, или магистральных, выделяют грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Назначение тепловоза определяется его техническими характеристиками — так, для грузовых тепловозов важна в первую очередь значительная сила тяги, тогда как у пассажирских важна высокая скорость. Маневровые и промышленные локомотивы обычно используются для передвижения вагонов в пределах станции или на подъездных путях предприятий с малыми радиусами кривых. Именно поэтому большинство таких локомотивов — тепловозы, так как для работы на любых, в том числе неэлектрифицированных вспомогательных путях, важна автономность энергетической установки^[1].

Промышленный тепловоз с гидропередачей ТГМ4Б

Маневровый тепловоз ЧМЭ3 с вибропантографом

По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:

• с электропередачей
• с гидравлической передачей
• с механической передачей

Первые советские тепловозы обозначались буквой Ю, невостребованной для существовавших тогда паровозов, потом - буквой серии паровоза схожей мощности с цифрой, указывавшей на порядковый номер разработки; верхний индекс указывал в обоих случаях на тип передачи. Например, Щ^ЭЛ1, Ю^ЭЛ1, Э^МХ3, О^ЭЛ и т. п.

В наименованиях большинства серийных тепловозов, производившихся в СССР, буквы обозначают следующее:

• Т — тепловоз
• Э — электрическая передача
• Г — гидравлическая передача
• П — пассажирский
• М — маневровый

Стоящая впереди цифра обозначает количество секций (например, 2ТЭ116 — тепловоз из двух секций; 4ТЭ10С — из четырех секций). Отсутствие впереди цифры чаще всего указывает на тепловоз из одной секции. В наименованиях большинства магистральных тепловозов по номеру серии можно определить и завод-изготовитель:

• От 1 до 49 — Харьковский завод транспортного машиностроения,
• От 50 до 99 — Коломенский тепловозостроительный завод,
• От 100 и выше — Луганский тепловозостроительный завод

Данная система обозначения сохранилась в России, однако в других странах, входивших в СССР, она изменена. Связано это с переводом обозначений на национальные языки.

В других странах обозначения серий тепловозов устанавливаются либо железными дорогами (как в Англии и Франции), либо фирмами-изготовителями (например, в США).

Не следует путать тепловоз с другими видами локомотивов или самодвижущихся моторных вагонов.

• Дизель-поезд (равно как и скоростные дизель-поезда Fliegender Hamburger, поезда ICE TD системы Intercity-Express и первые образцы TGV) — это самостоятельная разновидность моторвагонного подвижного состава.
• Электротепловоз — тип локомотива, который может работать как в режиме тепловоза, так и в режиме электровоза (не путать! Дизель-электровоз — тепловоз с электропередачей, аналогично дизель-электроход - теплоход с электропередачей).
• Газотурбовоз — локомотив с газотурбинным двигателем.
• Локомобиль — как правило, паровая силовая установка, работающая в составе механических комплексов в качестве механического двигателя, в некоторых случаях способная к самостоятельному передвижению, либо паровое самодвижущееся безрельсовое транспортное средство, чаще всего - тяжелый паровой тягач. Иногда локомобилем называют серийный автомобиль, напр. ЗИЛ-130, КрАЗ-256Б, оборудованный соответствующими колесами, способный длительно двигаться по рельсам и осуществлять на них маневровые работы с отдельными железнодорожными вагонами.

Общий принцип работы и конструкция[править | править исходный текст]

Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока

на схеме помечены:

Модель десятицилиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3

Дизель-генератор тепловоза ЧМЭ3

Передача, её значение и виды[править | править исходный текст]

Основная сложность при создании тепловоза заключалась в его неработоспособности при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля и тяговой характеристики локомотива. Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. История создания тепловоза как пригодного к эксплуатации локомотива, по сути, является историей создания передачи, обеспечивающей должное согласование дизеля и локомотива и делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем».

В современных тепловозах используются электрическая, гидравлическая(гидродинамическая)/гидромеханическая и механическая передачи. До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Василий Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и А. Клозе), построение теплопаровозов (ТП1, №8000, №8001), для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе — бессмысленными, так как вместо адаптации локомотива как системы для работы со вполне удачным двигателем делали сам двигатель неработоспособным.

Механическая передача[править | править исходный текст]

Механическая передача включает фрикционную муфту, коробку передач с реверс-редуктором; а также карданные валы с осевыми редукторами или отбойный вал с дышловой передачей. М. П. обладает относительно высоким КПД и небольшим весом при передаче небольшой мощности, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности и на (мотовозах), дрезинах и автомотрисах. Единственным в мире магистральным тепловозом с мощностью дизеля 1200 л. с., имевшим такую передачу, был ломоносовский Эмх3, первоначально Юм005. Эксплуатация его на Ашхабадской дороге показала техническую несостоятельность механической передачи в магистральном тепловозе такой мощности — несмотря на специально принимаемые меры, элементы передачи, особенно конические шестерни, при переключении передач из-за рывков выходили из строя. А на дорогах со сложным профилем дело доходило до разрыва поезда. Не изменилось положение и после снижения мощности дизеля до 1050 л. с. Поэтому Эмх оказался первым и последним магистральным тепловозом такого типа.

Электрическая передача[править | править исходный текст]

Экспортный советский тепловоз с передачей переменно-постоянного тока ТЭ109

В электрической передаче вал дизеля вращает тяговый генератор, питающий тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращение вала ТЭД передаётся колёсной паре — при индивидуальном приводе — через осевой редуктор. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на валу ТЭД и оси колёсной пары. Электропередача постоянного тока обладает гиперболической тяговой характеристикой, при которой увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива, легко управляется и регулируется. Электропередача позволяет управлять несколькими тепловозами по системе многих единиц из одной кабины. Недостатками её являются большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. Электропередача обеспечивает электродинамическое (реостатное) торможение, при котором ТЭД работают как генераторы, нагруженные тормозными реостатами; за счёт сопротивления вращению валов ТЭД осуществляется торможение. При электродинамическом торможении меньше износ тормозных колодок.

Первоначально в тепловозах ввиду простоты устройства и исключительно удачных характеристик использовалась электропередача постоянного тока. Так, первые в мире тепловозы Ээл2 и Щэл1 вообще оказались концептуально пригодны для поездной работы именно благодаря электропередаче постоянного тока с регулированием по схеме Варда Леонардо. Однако из-за большого веса агрегатов и наличия механически изнашиваемых электрически нагруженных элементов конструкции — коллекторов, требующих тщательного ухода и ограничивающих рабочий ток якорей — в дальнейшем (в СССР с конца 1960-х годов) с ростом передаваемой мощности стали постепенно внедряться агрегаты переменного тока. Их внедрению содействовало появление компактных, недорогих и весьма надежных кремниевых выпрямителей.

Электропередача переменно-постоянного тока (ЭППТ) была запатентована 26 марта 1956 г. в Советском Союзе И. Б. Башуком, доцентом кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТа ^[2]. С первой половины 60-х гг. XX в. ряд ведущих тепловозостроительных предприятий многих государств мира приступили к серийному созданию тепловозов с передачей переменно-постоянного тока. В СССР эта работа выполнялась Луганским тепловозостроительным заводом, и в 1963 г. был изготовлен тепловоз ТЭ109 (фото в заглавии подглавки) с П-ПТ, разработанной НИИЭТМ, и электрооборудованием, произведенным Харьковским заводом «Электротяжмаш». Выпрямительная установка выпускалась электротехническим заводом г. Таллина. На его основе позднее был спроектирован капотный тепловоз ТЭ114.

На тепловозе ТЭ109 установлены синхронный тяговый генератор ГС501, выпрямительная установка УВКТ-2, ТЭДы ЭД107А. Синхронный генератор представляет собой 12-полюсную машину с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми относительно друг друга на 30 электрических градусов. Ток возбуждения подводится к полюсам при помощи двух колец и шести щеток, съем рабочего тока происходит от шести неподвижных шин статора. Локомотивы ТЭ109, и ТЭ114 предназначались для экспорта и выпускались в различном исполнении и с разной шириной колеи.

За рубежом первым был оборудован ЭППТ французский тепловоз (компанией Alstom) серии 67000 мощностью 2400 л. с. (1963—1964), выпускавшийся ранее с передачей постоянного тока. В течение 1970-х гг. «Alstom» построил опытные образцы тепловозов с ЭППТ серий 67300 мощностью 2400 и 2800 л. с. и СС70000 мощностью 4800 л. с. с двумя дизелями, бироторным синхронным генератором и одномоторными тележками. В 1967 г. тепловоз СС72000 мощностью 3600 л. с. был принят фирмой для серийного производства.

В США тепловозы с передачей П-ПТ мощностью 3000, 3600 л. с. выпускаются с 1964 г. фирмами «GM», «GE» и «AlCo». В Англии фирмой «Браш» разработан проект передачи П-ПТ мощностью 4000 л. с. для серийного тепловоза «Кестрел».

Первый двухсекционный грузовой тепловоз повышенной мощности 2ТЭ116 был построен в 1971 г. В 1973 г. Коломенский тепловозостроительный завод начал строить пассажирский тепловоз ТЭП70 мощностью 4000 л. с. В дальнейшем принцип компоновки этой передачи был принят на всех серийных магистральных тепловозах СССР и России: грузовых — 2ТЭ121, 2ТЭ136; пассажирских — ТЭП75, рекордном ТЭП80 и маневровых ТЭМ7 и ТЭМ7А.

Академик М. П. Костенко доказал возможность получения любого вида характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты и питающего напряжения в потребной закономерности^[3].

Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А^[4]. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой питающего их напряжения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где использовались тяговый генератор и ТЭДы переменного тока. Электрической передачей переменного тока оснащён отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить мощность передачи, снизить массу, существенно повысить надёжность в эксплуатации и упростить обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива при сохранении его тяговых свойств. За счет облегчения двигателей, интегрированных в тележки, повышается плавность хода тепловоза и уменьшается его воздействие на путь. Даже в случае использования промежуточных блоков — выпрямителя и инвертора — применение синхронного генератора с асинхронными ТЭД оказывается оправданным экономически и технически. Передачи постоянного тока, отличающиеся сравнительной простотой конструкции, продолжают использоваться на тепловозах до 2000 л. с.

Гидравлическая передача[править | править исходный текст]

Немецкий маневровый тепловоз с гидравлической передачей

Гидравлическая (гидродинамическая) передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное — реакторное колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи.

Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача — прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. В СССР и в России гидропередача применяется главным образом на маневровых тепловозах (ТГМ), а также на магистральных тепловозах малых серий (ТГ102 — самая многочисленная нормальной колеи; ТГ16, ТГ22 — узкоколейные для Сахалинской ж. д.).

Подавляющее большинство тепловозов с гидропередачей построено в Германии, а большинство собственно гидропередач сделано фирмой Voith. На сегодняшний день самым мощным серийным тепловозом с гидро­пере­дачей является немецкий Voith Maxima 40CC (англ.) мощностью 3600 кВт (5000 л. с.).

Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей (Шелест), однако они стали неуспешными.

Пульт машиниста тепловоза ТЭП70

Пульт машиниста немецкого тепловоза DB-Baureihe 217

Механическая/экипажная часть[править | править исходный текст]

Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть имеющими две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и бегунковыми. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой, а отношение сцепного веса к общему - коэффициентом использования сцепного веса.

При индивидуальном приводе тяговые электродвигатели устанавливаются на тележки колёсных пар и закрепляются там двумя возможными способами: опорно-рамным подвешиванием, когда двигатель закрепляется только на раме тележки, и опорно-осевым, когда часть веса двигателя приходится и на ось колёсной пары. Первый способ подвешивания использован на отечественных пассажирских тепловозах ТЭП60 и ТЭП70, а второй на грузовых ТЭ3, ТЭ10, 2ТЭ116, М62.

Рамы тележек опираются на оси колёсных пар через буксы. Современная букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть как челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, так и бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Примерами первого типа букс служат буксы отечественных тепловозов ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго — ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Преимуществом бесчелюстных букс является отсутствие трения скольжения в направляющих, что облегчает свободное перемещение букс относительно тележки, уменьшает виляние колёсной пары, повышает долговечность буксового узла и снижает периодичность его обслуживания.

• Экипажная часть отечественных магистральных тепловозов
• 

Тележка тепловоза ТЭ2, челюстные буксы

Тележка тепловоза ТЭП10, челюстные буксы

Тележка тепловоза ТЭП60, поводковые буксы, балансиры

Охлаждение дизеля[править | править исходный текст]

Охлаждение дизеля водяное, у дизелей тепловозов, строящихся серийно с 70х годов ХХ века с герметичной системой, способной работать под некоторым избыточным давлением. Радиаторы, вентиляторы и воздушные каналы располагаются в холодильной камере тепловоза (в холодильнике). Масло первоначально охлаждалось аналогичным образом, однако воздушное охлаждение масла значительно менее эффективно и затратно с точки зрения применения меди. Поэтому в дальнейшем на тепловозах стали использовать более компактные водомасляные теплообменники, в которых масло охлаждается с помощью воды, также охлаждаемой в воздушном холодильнике. Наддувочный воздух, поступающий в дизель, также нуждается в охлаждении, поэтому часто используется двухконтурная система охлаждения дизеля — в первом контуре вода охлаждает детали дизеля, а во втором — наддувочный воздух и горячее масло. Более глубокое охлаждение второго контура позволяет повысить надёжность и экономичность тепловозного дизеля.

СМЕ (СМЕТ)[править | править исходный текст]

Тепловозы в СССР выпускались в составе одной, двух, реже — трёх или четырёх секций. Мощность одной секции тепловоза может составлять до 6600 л. с. (американский EMD DDA40X), но у большинства серийных тепловозов, как правило, не превышает 4000 л. с. (ТЭП70 и 2ТЭ121).

Для увеличения силы тяги при ведении тяжелых составов используются несколько локомотивов или локомотивных секций, объединённых по системе многих единиц (СМЕТ). При такой системе все секции управляются машинистом с одного поста. Как правило, возможна совместная работа только секций одной серии, однако в некоторых странах существуют стандарты такого соединения, поддерживаемые многими сериями тепловозов. В частности, такой стандарт существует в странах Северной Америки (см. MU (англ.)). В США используется и беспроводной интерфейс связи между двумя тепловозами, ведущими один поезд. Это делается в случае, когда второй тепловоз стоит в середине состава, что облегчает преодоление поездом сложных участков дороги с перевалистым профилем. В России в 1999—2002 годах также проходила испытание система Радио-СМЕТ, но широкого внедрения она не получила.

История тепловозостроения[править | править исходный текст]

Мировое тепловозостроение[править | править исходный текст]

На заре тепловозостроения[править | править исходный текст]

Первый «локомотив», использовавший газовый двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым газовым двигателем внутреннего сгорания мощностью до 10 л. с.^[5]. Первая известная демонстрация произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале. Фактически это был аттракцион, некоторые последующие модификации этого локомотива использовались в качестве трамвая. На конечных остановках были оборудованы посты заправки топливных баллонов светильным газом.

В 1896 году был построен первый локомотив, работающий на жидком топливе, на него был установлен нефтяной двигатель, изобретённый Гербертом Стюартом^[6]. Нефтяной двигатель (известный также как полудизель) стал предшественником дизельного двигателя.

Первый экспериментальный тепловоз «Термо» типа 2—2_о—2 для работы на магистральных линиях был разработан под руководством Рудольфа Дизеля Адольфом Клозе в 1909 году и построен заводом «Борзиг» — дочерним предприятием «Зульцер» — к сентябрю 1912 года. На нем был использован основной дизель мощностью 750 л. с. и дополнительный мощностью 250 л. с., первый — 4-цилиндровый — посредством дышловой передачи приводил в движение экипаж, второй, работавший автономно, служил для подачи сжатого воздуха в момент трогания с места в режиме обычного паровоза. Этот же двигатель работал при небольших перемещениях машины на маневрах. Оригинальным в конструкции 100-тонного локомотива являлось то, что на больших скоростях движения второй дизель обеспечивал наддув первого. Однако непосредственная механическая передача делала этот тепловоз принципиально неуспешным в эксплуатации; из-за возникших при испытаниях проблем, а также начавшейся Первой мировой войны и гибели Р. Дизеля его доработка не была закончена^[5].

Венгерский самоходный вагон с бензиновым двигателем и механической передачей.

Первый в мире моторный вагон с электрической передачей — совместный проект Швейцарии и Германии, 1914

В США фирма General Electric в 1907—1909 годах организовала производство бензиновых мотовозов небольшой мощности. В 1910 году инженер этой фирмы, доктор Герман Лемп (его система передачи использовалась позже на ТЭ1, ТЭ2 и ТЭ3), встречался с Рудольфом Дизелем, чтобы обсудить перспективы использования на мотовозах его теплового двигателя. С 1911 года американские специалисты организовывали поездки в Великобританию и Германию, чтобы изучить опыт применения дизелей на легких транспортных машинах, в частности, в авиации. Параллельно совершенствовалась конструкция мотовозов. В 1913 году для линии Dan Patch, связывающей Нортфилд и Миннеаполис, в штате Миннесота был построен мотовоз мощностью 350 л.с весом 57 тонн. На нем были установлены два газолиновых двигателя и четыре электродвигателя на тележках, а его общая компоновка имела много общего с компоновкой современных односекционных тепловозов^[7].

Всего GE с 1909 по 1917 год было построено более 80 бензиновых мотовозов. В 1917 году General Electric построила свой первый дизельный двигатель и создала в исследовательских целях макетный образец дизельного мотовоза с обмоторенной передней тележкой. В 1918 году было построено еще три таких мотовоза. Один из них был продан маленькой городской железной дороге в Бруклине, но был признан ею неудовлетворительным, и в 1919 году был возвращен на завод. Второй мотовоз был продан в Балтимор, но после непродолжительной работы был отставлен в запас до 1926 года, после чего продан заводу обратно для переделки. Третий мотовоз был переделан в бронедрезину и продан армии США, сведений о его использовании нет. А в 1919 году компания General Electric вовсе прекратила производство двигателей внутреннего сгорания, включая мотовозный дизель^[7].

В 1914 году на заводе Rastatt был сконструирован моторный вагон DET 1, на котором впервые была применена электрическая передача. На DET1 использовалось электрооборудование швейцарской компании «Brown, Boveri & Cie», а дизельный двигатель был произведён на заводе компании «Sulzer». В период Первой Мировой войны в связи с дефицитом бензина они не эксплуатировались. В 1922 году их купила швейцарская железнодорожная компания «Régional du Val-de-Travers», и DET1 выполняли пригородные пассажирские перевозки, пока железные дороги, принадлежащие компании, не были электрифицированы в 1944 году.

Однако до 1930-х годов говорить о создании тепловоза как технически целесообразного транспортного средства было еще рано. У построенных мотовозов не было системы управления электропередачей, то есть мотористу приходилось одновременно вручную регулировать обороты дизеля и напряжение генератора в условиях все время меняющихся скорости движения и нагрузки. Только в 1916 году Лемп создал систему управления, приемлемую для локомотивной тяги, она была отработана на построенном в том же году двухосном мотовозе.^[7]

GE прекратила опыты в тепловозостроении до 1936 года, когда была предпринята попытка постройки первого магистрального тепловоза, тоже не принесшая коммерческого успеха — в результате все попытки серийного запуска больших машин прекратились GE почти до конца пятидесятых годов. С 1938 года GE серийно строила 20-тонные маневровые тепловозы «Boxcab» со 150-сильным дизелем Cummins.^[7]

В 1921 году GE заключила соглашение с компанией Ingersoll-Rand о создании американского «нефтеэлектровоза» (Oil-Electric Locomotive). Механическую часть взялась делать одна из лидирующих локомотивостроительных фирм США — AlCo. Совместными усилиями был разработан мотовоз с электропередачей «Boxcab» («теплушка») мощностью 300 л.с. и весом 60 тонн. В декабре 1923 года AGEIR, как официально был назан мотовоз, совершил опытный пробег, а в июне 1924 г. был представлен публике — но всего лишь как действующий макет, призванный демонстрировать возможности тепловозной тяги. Он был слишком маломощным, чтобы работать с поездами нормального веса.^[7]

Electro-Motive Engineering Company, основанная в США в 1922 году, в 1923 и 1924 годах построила и продала два моторвагона, оснащеных бензиновыми двигателями, на железные дороги Chicago Great Western и Northern Pacific. В следующем, 1925 году, компания сменила имя на Electro-Motive Company (EMC) и начала полномасштабное производство, выпустив 27 моторвагонов. В 1930 году GM, увидев перспективы производства дизельных двигателей, покупает Winton Engine Company и, ознакомясь с ее делами, покупает и EMC — ее главного клиента. Только к концу 1930х годов EMC смогла создать мощные и надежные тепловозные (а не игрушечные) дизели. AlCo в сотрудничестве с General Electric В 1924 году выпустила первый 300-сильный дизель-электрический локомотив, а в 1929 — свой первый пассажирский тепловоз с электрической передачей.^[7]

Власти штата Нью-Йорк в 1903 году издали местный закон, запрещающий использование паровозов на территории нью-йоркского острова Манхэттен южнее реки Харлем (Harlem River) после 30 июня 1908 года. Власти пытались таким способом заставить железнодорожные компании электрифицировать свои дороги. Формально закон стал реакцией правительства штата на катастрофу 1902 года. Тогда, во время движения по тоннелям в районе Парк-Авеню, машинист одного из поездов был ослеплен паровозным дымом, не рассчитал скорость, и его паровоз врезался во впереди идущий состав, в результате чего погибло пятнадцать пассажиров. В 1923 году этот закон был еще более ужесточен. Так называемый "Акт Кауфмана", который должен был вступить в силу с 1 января 1926 года, предписывал всем железным дорогам, чьи линии хотя бы частично находились в границах Нью-Йорка и его пригородов, не использовать на этих линиях никакой другой тяги, кроме электрической. Методы выработки, передачи и использования потребной электроэнергии должны были быть одобрены комиссией общественных служб (Public Service Commission). А в 1926 году ввод в действие "Акта" был отложен на пять лет. (http://www.railwaymodel.com/info/articles/us_diesel_02.html)

Первые тепловозы США предназначались для маневровых работ. Первый тепловоз, предназначенный специально для вождения пассажирских поездов, появился в 1928 году в результате сотрудничества нескольких американо-канадских локомотивостроительных компаний.^[7]

Тепловоз M61