Бустерная секция или бустер — секция локомотива с тяговыми двигателями, на которой отсутствует кабина управления либо имеется небольшой вспомогательный пост только для маневровой работы. Данная секция может эксплуатироваться лишь в сцепе (по СМЕ) с головными, которые оборудованы кабиной.
По конструкции бустерные секции подразделяются на два основных типа — секции с собственным первичным двигателем и генератором или электрическими преобразователями и контакторами, и моторные секции без них, питающиеся от оборудования головных секций. В более широком смысле бустерной секцией также может именоваться секция локомотива с полноценной кабиной управления, но без собственного первичного источника энергии, поскольку она, как и секция без кабины, не может эксплуатироваться самостоятельно без другой секции с первичным источником энергии.
Наибольшее распространение бустерные секции получили на ряде американских железных дорог, на дорогах остальных стран применение бустерных секций относительно редко ввиду того, что их эксплуатация в отдельности невозможна либо чрезвычайно затруднена. На американских железных дорогах бустерную секцию с первичным двигателем довольно часто называют секцией Б (), а без первичного двигателя — тяговой/моторной секцией или, на жаргоне, «слизняком».
Виды и конструктивные особенности Бустерные секции с первичным энергооборудованием
Обычные бустерные секции имеют полный комплект энергетического, тягового и вспомогательного оборудования, который в большинстве случаев аналогичен комплекту оборудования головной секции соответствующей модели, и как правило эксплуатируется совместно с ней, хотя некоторые бустерные секции могут использоваться совместно с головной секцией иной модели. Как и на головных секциях, в качестве первичного оборудования на бустерных секциях тепловозов и газотурбовозов устанавливается двигатель внутреннего сгорания, электрический генератор и вспомогательные системы двигателя (топливная, масляная, охлаждающая) и топливные баки, а на электровозах — преобразователи напряжения и тока (трансформаторы и выпрямители на электровозах переменного тока), выключатели и групповые контакторы; кроме того на бустерных секциях с асинхронными тяговыми двигателями устанавливаются тяговые инверторы. У бустерных секций электровозов могут отсутствовать собственные токоприёмники, и напряжение в этом случае подаётся от токоприёмника головной секции через токоведущую шину на крыше, но в остальном их оборудование ничем не отличается от обычных. Питание силовых электрических цепей бустерной секции происходит от её первичного оборудования, при этом у электровозов с реостатно-контакторной системой управления зачастую двигатели нескольких секций могут включаться по последовательной схеме, питаясь от оборудования нескольких секций, в то время как у тепловозов с электрической передачей дизель-генератор обычно питает только тяговые электродвигатели своей секции. Тяговая передача бустерной секции автономного локомотива может быть любой, хотя как правило используется электрическая.
Конструкция и размеры ходовой части, рамы и кузова бустерных секций обычно аналогичны головной секции сходной модели, за исключением отсутствующей кабины. У бустерных секций с кузовом вагонного типа с передней стороны обычно оборудуется межсекционный переход, при этом в одних случаях может быть установлена торцевая стена, как и на противоположном конце секции, а в других случаях форма кузова может напоминать таковую у головной секции со стороны кабины (особенно в случае, если бустерная секция переделана из головной), но сами окна и оборудование кабины при этом отсутствуют. В некоторых случаях у бустерных секций на месте кабины может иметься маневровый пост управления с небольшими окнами сбоку и спереди, позволяющий ей самостоятельно передвигаться с малой скоростью по станции или депо в ходе манёвров, но не обеспечивающий полноценную возможность движения на полной скорости и вождения поезда на перегоне. Также вместо отсутствующей кабины может быть оборудовано служебное помещение, просторный туалет или купе отдыха сменной локомотивной бригады (например, на электровозах ЭС5К). У некоторых локомотивов бустерные секции могут иметь отличную от головных длину, массу и конструкцию экипажной части: например, у шведских трёхсекционных электровозов Dm3 средняя бустерная секция короче головных на длину кабины и имеет меньший вес, а ходовая часть имеет только четыре тяговые колёсные пары с групповым приводом, в то время как у головных секций помимо них имеется бегунковая колёсная пара под кабиной машиниста.
У некоторых гибридных локомотивов на бустерной секции устанавливается принципиально отличный от головной секции комплект первичного силового оборудования с другим источником энергии. При этом на локомотивах с электрической передачей один или оба первичных источника энергии способны снабжать тяговые электродвигатели обеих секций, однако при этом одновременно используется только один из них, в результате чего при питании от автономного источника энергии тяговые электродвигатели других секций увеличивают лишь сцепной вес при сохранении мощности, как и у локомотивов с моторными бустерными секциями упрощённого типа. Например, грузовые газотурбовозы Union Pacific третьего поколения состояли из трёх секций: головной с дизелем для маневровых передвижений, газотурбинной бустерной и немоторной тендерной секции с топливом для газотурбинного двигателя. При этом газотурбинная бустерная секция в поездном режиме обеспечивала питание тяговых двигателей и головной дизельной секции, будучи существенно мощнее её дизеля, который при работе газотурбинного двигателя не использовался. Подобный принцип используется и у некоторых электротепловозов, например карьерных тяговых агрегатов ОПЭ1А, ОПЭ1Б и ПЭ3Т производства Днепровского электровозостроительного завода, которые в базовом варианте состоят из головной электровозной секции, бустерной дизель-генераторной секции и моторного думпкара, но также возможна эксплуатация с двумя дизель-генераторными бустерными секциями. В режиме электровоза такая бустерная секция, как и моторный думпкар, кратно увеличивает мощность головной секции, аналогично бустерной секции упрощённого типа, а при движении на неэлектрифицированных участках питание двигателей всех секций осуществляется от её дизель-генератора, как у маневрового тепловоза с моторной бустерной секцией без своего дизеля, при этом тяговые электродвигатели остальных секций позволяют увеличить только силу тяги ценой снижения скорости.
Моторные бустерные секции без первичного энергооборудования
У локомотивов с электрической передачей также существуют моторные бустерные секции упрощённого исполнения. Они имеют раму и экипажную часть с тяговыми электродвигателями и тормозным оборудованием, но в отличие от полноценных бустерных секций, в кузове устанавливается лишь часть вспомогательного и вторичного силового оборудования, такого как вентиляторы тяговых электродвигателей и тормозные резисторы, в то время как первичный двигатель и генератор или электрические преобразователи и контакторы на ней отсутствуют. В американской железнодорожной терминологии подобные секции не считаются бустерными секциями Б (B-unit), вместо этого их обычно называют тяговыми или моторными секциями, дронами или бустерными секциями тягового усилия (MATE — motors for added tractive effort, или TEBU — tractive effort booster units), а также неформально — «слизняками» (slugs), поскольку они обычно занижены относительно обычного локомотива и имеют длинную вытянутую форму, а передвигаются на малой скорости, тем самым напоминая слизней.
Кузов таких секций, особенно маневровых, часто имеет уменьшенную высоту для улучшения обзора из кабины головной секции. Для увеличения сцепного веса моторной секции до веса головной секции с первичным оборудованием секция догружается балластом, чаще всего в виде бетона, заливаемого поверх рамы или в пространство топливного бака. В некоторых случаях такая секция также может одновременно использоваться как тендер с топливом, для чего на ней и головной секции устанавливаются специальные топливопроводы. У моторных секций для обычных тепловозов с этой целью как правило используется штатный топливный бак, расположенный между тележками и не заполняемый балластом, в то время как у газомоторных локомотивов, использующих в качестве топлива сжатый или сжиженный природный газ, ёмкости с последним могут занимать значительный объём внутри кузова.
Моторная бустерная секция упрощённого типа всегда питается от первичного источника энергии основной секции или, реже, — двух секций, сцепленных с ней по разным концам. При эксплуатации совместно с электровозом она позволяет увеличить как силу тяги, так и общую мощность локомотива, однако при этом кратно возрастает сила тока на первичном преобразующем и токоведущем оборудовании электровоза. При использовании же совместно с автономным локомотивом (тепловозом или газотурбовозом) такая секция увеличивает только его сцепной вес, в то время как мощность системы из головной и бустерной секций остаётся неизменной. Таким образом, увеличивается максимальная сила тяги ценой кратного снижения скорости движения при той же мощности. Это позволяет более полно и эффективно использовать мощность первичного двигателя при трогании и движении с низкой скоростью, что особенно важно при маневровой работе. На одиночном автономном локомотиве полная мощность первичного двигателя не может быть приложена к тяговым электродвигателям на низких скоростях, поскольку в противном случае может произойти боксование колёсных пар из-за недостаточного сцепного веса, так и перегрев обмоток тяговых двигателей ввиду отсутствия значительной противоЭДС на малой скорости. Моторная секция же увеличивает количество тяговых двигателей, на которые подаётся электропитание, благодаря чему снижается нагрузка на каждый из них, что наряду с увеличением тяговых свойств локомотива помогает предотвратить перегрев из-за избыточного тока. Как правило, моторная секция с тепловозом используется только на малых скоростях, а при достижении скорости расчётного режима происходит отключение её тяговых двигателей, и дальше тяга обеспечивается только двигателями основного локомотива. Если моторная бустерная секция оснащена собственными тормозными резисторами, она также позволяет увеличить мощность электрического реостатного торможения.
Кабинные моторные бустерные секции Некоторые магистральные тепловозы с достаточно мощным дизелем дополняются тяговыми моторными секциями без дизель-генератора для увеличения силы тяги на малых скоростях, оснащёнными полноценной кабиной управления. Во многих случаях кузов у таких секций не занижается, ввиду чего внешне они напоминают полноценные тепловозы, однако по бокам и на крыше у них отсутствуют воздухозаборники, радиаторы и вентиляторы системы охлаждения, выхлопные трубы и некоторые дверцы технологических отсеков, а внутри вместо дизель-генератора и сопутствующих систем устанавливается балласт. В отличие от обычной моторной секции, головная секция с кабиной позволяет полноценно управлять сцепленным и соединённым с ней тепловозом при нахождении во главе поезда без ограничения обзора машинисту. Хотя в непосредственном смысле бустерными именуются только секции без кабины управления, в широком смысле к ним могут быть отнесены и головные секции без первичной силовой установки, поскольку они также не могут эксплуатироваться самостоятельно и служат для усиления другой головной секции с первичным двигателем, ввиду чего некоторые операторы именуют их как бустерные кабинные секции тягового усилия (TEBCU — Tractive Effort Booster Cab Units).