Переход от паровой тяги к электрической в СССР
Несомненно эра паровых локомотивов должна была уйти и ей на замену пришел более экономичный и мощный локомотив — электровоз. В СССР такая смена рабочих лошадок железных дорог началась в 1932-м году, когда прибыла партия электровозов компании General Electric для работы на Сурамских перевалах Закавказской дороги. Это было сложное, и вместе с тем наиболее важное в торговом плане (транспортировка сурамской нефти) направление, с крутыми подъемами и тоннелями. С этого момента, но позже многих развитых стран, в СССР началась работа по оборудованию инфраструктуры для перехода на электрическую тягу повсеместно.
Экономические факторы перехода на электротягу
Паровоз, несмотря на свой грозный и тяжелый вид, не является таким уж мощным локомотивом с точки зрения тяговых характеристик. Для своей работы им используется энергия давления перегретого водяного пара, которая создает тяговое усилие на поршень в цилиндре паровой машины, а после совершения некоего перемещения поршня всё еще перегретый пар (температура >100º C) сбрасывается в атмосферу. А вместе с этим паром по ветру летит напрасный труд кочегаров, экипировщиков, а еще конечно же деньги — уголь и вода просто тоннами оказываются «выброшенными» на ветер. Вот к примеру в кораблестроении к «концу паровозной эры» уже был осуществлен либо переход к двигателям внутреннего сгорания, либо к паровым турбинам, так как они более полно используют энергию пара. Даже на железной дороге американцами был изобретен такой чудо-агрегат как «Паротурбовоз», принцип действия которого прямо следует из названия. А еще эксплуатация паровозов нуждается в развитой инфраструктуре станций экипирования, где можно долить воды и досыпать угля, для управления таким локомотивом требуется труд минимум троих человек, управление является сложным, требующим наработки определенного навыка. Кабина паровоза технически имеет крайне ограниченный обзор на дорогу, а для изменения направления движения паровоза требуется физически его разворачивать, либо на разворотном круге, либо треугольнике.
Все вышеперечисленные факторы — это большие минусы парового движения. Если сюда добавить еще и тяжесть производства таких локомотивов, ведь это огромное количество литых металлических конструкций, да на одни колесные пары, в высоту с человеческий рост, можно глянуть, и подумать — как это дорого в производстве. Так что в СССР хоть и затягивали с прогрессом, но экономически закупка электровозов и развертывание инфраструктуры были значительно более выгодным занятием, нежели дальнейшая эксплуатация паровой тяги.
Энергоснабжение
С 1928-го года началось сооружение электрораспределительной инфраструктуры на железной дороге. Силовые подстанции использовали электрическую энергию электростанций, которая подводилась по высоковольтным линиям трехфазного тока. Выпрямительными установками подстанций напряжение приводилось к повсеместному железнодорожному стандарту — 3000 В, и это речь уже идет о постоянном токе. Такой стандарт электропитания на тот момент был принят в Европе и Америке. Кстати, система питания на постоянном токе особенно хорошо подходит для осуществления рекуперации, то есть обратного преобразования энергии движения поезда в электричество. Электровозы с функцией рекуперативного торможения было выгодно использовать на сурамских перевалах, так как в одном направлении электровоз работал в основном только как генератор, и износ тормозных колодок минимален, и экономия электроэнергии значительная.