41

IX. Рождение электрического транспорта

Явление электричества с давних пор привлекало внимание исследователей. Еще в XVIII веке было открыто явление «животного электричества» (Л. Гальвани). Знаменитый «вольтов столб» (А. Вольта) появился в самом конце столетия. Первым химическим источником электрического тока стала мед- но-цинковая гальваническая батарея. Однако создание электрического двигателя стало возможным лишь после открытия электромагнетизма (М. Фарадей). В 1834 году российский профессор Б.С. Якоби на базе электромагнита и гальванических батарей создал электродвигатель с вращающимся якорем. (Вращающимся – это означало отказ от возвратно-поступательного движения, которое обеспечивала паровая машина.) Двигатель Якоби был установлен на небольшом судне (бот, баркас, лодка – его называют по-разному) и испытан в 1837-1838 гг. Электромоторное судно, которое приводилось в движение от двух групп двигателей (по 20 в каждой) на двух вертикальных валах, вращающих гребные винты, показало на Неве скорость 4-5 км/ч, обычную скорость пешехода. Одновременно аналогичный двигатель был установлен на сухопутной тележке в американском городе Брендоне кузнецом Томасом Девенпортом. В ходе испытаний тележка Девенпорта (в том же 1838 году) перевезла груз весом 16 кг со скоростью 3 км/час. Такие скромные результаты и, кроме того, значительный вес, громоздкость и неэкономичность гальванических батарей не давали возможности использовать их в качестве тяговых на транспорте. Такая возможность появилась лишь в последней четверти XIX века. В 1842 г. англичанин Р. Дэвидсон, используя принцип электродвигателя, созданного его предшественниками, испытал также на железной дороге Глазго – Эдинбург электромагнитный батарейный локомотив (кстати, вскоре уничтоженный, как предполагают, конкурентами, сделавшими ставку на паровую тягу.). И все-таки батарейные источники тока того времени – недостаточно мощные, тяжелые, крупногабаритные и, к тому же, как бы мы выразились сейчас, экологически небезопасные – не годились для использования на транспорте. Правда, поиск про-

42

должался, и американский профессор М. Фармер в 1847 г. предложил вынести гальванические батареи из подвижного состава, сделать источник тока стационарным и передавать энергию по проводам. Но прошло еще почти четверть века до изобретения генератора, успешно заменившего батареи (бельгиец З. Грамм). И только в 1876 году на подъездном пути близ станции Сестрорецк штаб-капитан гвардейской артиллерии, русский инженер Федор Апполонович Пироцкий продемонстрировал возможность передачи тягового тока непосредственно по рельсам. Этому предшествовала большая и напряженная работа. Пироцкий одним из первых в России приобрел (между прочим, за свои деньги) динамомашину Грамма и начал опыты еще в 1874 году. В ходе этих опытов инженер впервые применил стыковые электрические соединители из медной проволоки, которые до сих пор сохранились как на трамвайных, так и на железнодорожных путях. Пироцкому удалось передать электроэнергию от шестивольтного локомобиля к двигателю на расстояние около 200 м. Однако увеличить это расстояние не удавалось, слишком велики были потери. При самых первых попытках в качестве плюсового провода работала специальная шина, которая укладывалась между рельсами на деревянных подкладках, минусовым служили ходовые рельсы. Стало очевидным, что нужны были проводники с меньшим электрическим сопротивлением. И Пироцкий нашел решение. «Такими готовыми проводниками, – писал он, – могут служить рельсы существующих железных дорог, у которых площадь поперечного сечения примерно в 644 раза больше площади поперечного сечения телеграфной проволоки».

В 1877 г. в ходе опытов, а в 1880 уже на испытаниях Пироцкий использовал такую схему: по одному ходовому рельсу ток подводился к двигателю, по второму – возвращался к источнику питания.

Результаты экспериментов были опубликованы в российском «Военноинженерном журнале». Статья Ф.А.Пироцкого называлась «О передаче работы воды как двигателя на всякое расстояние посредством гальванического тока». Она заинтересовала известную немецкую фирму «Сименс и Гальске». Один из совладельцев ее Карл Сименс обратился за консультациями непосредственно к

43

Пироцкому и подробно ознакомился с его идеями. Через два года в 1874 году на выставке в Берлине брат Карла, Вернер Сименс, продемонстрировал шахтный электровоз, который вез по рельсам три вагончика выставочной железной дороги. Электровоз получал энергию через третий рельс – контактный, как стали его называть, а ходовые рельсы при этом служили обратным проводом. В том же 1879 г. на текстильной фабрике в г. Брейль (Франция) была построена и эксплуатировалась внутризаводская линия электрической железной дороги. Ф.А.Пироцкий, который считал ненужной укладку третьего рельса, продолжал свои опыты. Он спроектировал конструкцию вагона для городского транспорта с питанием его электродвигателя через ходовые рельсы конки и испытал его на путях Рождественнского парка в Петербурге. В апреле 1880 Ф.А.Пироцкий подал заявку на привилегию в Департамент Торговли и мануфактур Министерства Финансов и обратился в общество конно-железных дорог Петербурга за разрешением на производство опытов на линии.

Журнал «Электричество», журнал Русского физико-химического общества, газета «Новое время» сообщили своим читателям: «1880 года 22 августа в 12 часов дня в Санкт-Петербурге на Песках, на углу Болотной улицы и Дегтярного переулка в первый раз в России двинут вагон электрической силой, идущей по рельсам, по которым катятся колеса вагона». Это был обычный вагон двухэтажной конки, только под вагоном был подвешен электродвигатель, а на площадке стояла колонка контроллерного управления, позволявшая изменять скорость и направление движения. 40 специально приглашенных гостей стали первыми пассажирами электрического трамвая. А день 22 августа 1880 года – днем его рождения.

Правда, первая регулярно действующая линия пассажирского трамвая была построена компанией Сименса в тогдашнем пригороде Берлина ГроссЛихтерфельде в 1881 году. Питание двигателя на первой линии Сименса осуществлялось через ходовые рельсы, т.е. по варианту Пироцкого. Однако вскоре в ходе эксплуатации (не только в Лихтерфельде, но и в открытых вслед за ней линиях электрического трамвая в ряде других стран (Нидерланды, Англия, Север-

44

ная Ирландия, Австрия, США) выяснились недостатки «нижнего» токосъема. В 1886 г. канадский инженер Ван дер Поль внедрил верхний токосъем. Верхний токосъем в разных странах решался по-разному – двигатели получали ток от подвешенных на опорах двух проводов, по которым катилась на роликах тележ- ка-токоприемник, связанная с вагоном гибким кабелем или от одиночного воздушного провода, к которому пружины прижимали ролик, установленный на штанговом токоприемнике. В качестве второго (обратного) провода использовались ходовые рельсы. А в 1890 г. Сименс применил для осуществления токосъема скользящую по контактному проводу дугу, закрепленную на крыше вагона. Лишь во второй половине XXв. дугу заменил пантограф. Именно этот вариант оказался наиболее приемлемым.

Так работали и работают трамвай и электрофицированные железные дороги. Троллейбус принял систему с двумя подвесными контактными проводами.

Инженерная мысль продолжала работать. Много сделал для утверждения электрического трамвая в качестве основного средства городского пассажирского транспорта американский инженер Френк Дж. Спрейг. С его именем связаны и создание тележки, объединившей в едином блоке двигатель и колесную пару(1886 г.), и штанговый токоприемник (1888 г.), и даже внедрение управления по системе многих единиц (1898 г.)

Как всегда, отношение к новой технике не было однозначным. В конце 80-х гг. позапрошлого века в городе Ричмонде строилась линия электрического трамвая (одна из первых в стране), там действовала лишь одна линия, по которой маленькие грязные вагоны тянули мулы. Так, даже когда уложили рельсы трамвая, в городе продолжали считать, что для передвижения по ним вагонов скорее всего будут использоваться добрые старые мулы [19]. И, тем не менее, до 1892 года (включительно) электрические трамваи были в 25 городах мира. К уже названным странам, внедрявшим новый вид городского транспорта, добавились Швейцария, Венгрия, Франция, Италия, Чехия, Канада, Австралия, Мексика, Сингапур, Бразилия. Только в 1892 г. трамвай вернулся на свою родину.