Взамен восьмиосных электровозов ВЛ10 и ВЛКР» первоначально (1977 — 1980 гг.) предполагалось изготавливать также восьмиосные электровозы, но с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей (далее — ТЭД).

Эти электровозы в технической документации и литературе получили обозначение ВЛ14. ВЭлНИИ выполнил рабочие чертежи такого электровоза, механическая часть которого максимально унифицирована с электровозом ВЛ84. Однако, возникшие затруднения с приводом при опорно-рамной установке тяговых электродвигателей на электровозах ВЛ81 и ВЛ84 и проводившиеся работы по созданию двенадцатиосного электровоза переменного тока ВЛ85 привели к пересмотру очерёдности постройки новых грузовых электровозов постоянного тока; на первое место встал вопрос о создании двухсекционного двенадцатиосного электровоза постоянного тока, получившего обозначение ВЛ15.

Проект электровоза ВЛ15 разработан специальным проектио-конст-рукторским бюро Производственного объединения «Электровозострои-тель», основным предприятием которого является Тбилисский электровозостроительный завод.

Первый электровоз ВЛ 15-001 был построен в конце 1984 г.и в 1985 г. проходил опытную эксплуатацию в депо Свердловск-Сортировочный. Выпуск электровозов продолжался до 1991 года и последним серийным электровозом стал ВЛ 15-044. В число выпущенных входили также шесть электровозов ВЛ 15 А для эксплуатации на предприятиях промышленного транспорта, которые не были оборудованы устройствами рекуперативного торможения.

Механическая часть электровоза изготовлена Новочеркасским электровозостроительным заводом и отличается от механической части ВЛ85 отдельными деталями кузова, связанными с установкой и монтажом иного, чем на ВЛ85, оборудования. Диаметр колёс при новых бандажах(1250 мм) и передаточное число редукторов (88:23 = 3,826) сохранены такими же, как и у электровозов ВЛ10 и ВЛ11.

На электровозе установлено 12 ТЭД типа ТЛ-3, созданию которых предшествовало изготовление и испытание двух разновидностей двигателей (ТЛ-ЗА, ТЛ-ЗБ). Электродвигатель ТЛ-3 по своим установочным размерам взаимозаменяем с электродвигателем ТЛ-2К электровозов ВЛ10. ВЛ10> и ВЛ11. Двигатели имеют шесть главных и шесть добавочных полюсов и компенсационную обмотку. Изоляция всех обмоток класса Р, рассчитанная на номинальное напряжение 3000 в. При напряжении на коллекторе 1500 В и расходе охлаждающего воздуха НО м3/мин электродвигатель имеет следующие параметры:

Наибольшая частота вращения якоря — 1690 об/мин, масса электродвигателя — 5100 кг.

На каждой секции электровоза установлены два токоприёмника Т-5М1, быстродействующий выключатель БВП-5А в силовых цепях ТЭД и БВЗ-2 во вспомогательных цепях. Ранее такие аппараты были применены на электровозах ВЛ10 и ВЛ11. Переключение ТЭД с одного соединения на другое осуществляется двухпозиционным групповым переключателем ПКГ-020. Для переключения секций пусковых резисторов, ослабления возбуждения ТЭД, перехода на режим рекуперативного торможения применены индивидуальные электропневматические контакторы (ПК-358, ПК-359 и ПК-360). ТЭД каждой секции могут соединяться все последовательно(шесть электродвигателей), последовательно-парал-лельно(две параллельные группы по три электродвигателя последовательно) и параллельно(три параллельные группы по два электродвигателя последовательно). При этих соединениях и выведенных из цепи пусковых резисторах возможно получение четырёх ступеней ослабления возбуждения (75, 55, 43 и 36%), т. е. так же, как и на электровозах ВЛЮиВЛП.

Предусмотрена возможность последовательного включения всех 12 ТЭД электровоза для маневровой работы, а также при отключении неисправного электродвигателя; при этом переход на последовательное соединение шести электродвигателей осуществляется с разрывом силовой цепи. При переключении ТЭД с одного соединения на другое применены запирающие диоды, что ограничивает «провалы» силы тяги.

Электровозы оборудованы рекуперативным тормозом, который можно применять при всех трёх соединениях ТЭД. ТЭД управляются с помощью контроллеров машиниста. Контроллер КМЭ-001 имеет рукоятки: главную(позиции 20, 35 и 46 являются ходовыми, остальные — пусковыми), реверсивно-селективную и тормозную. Автоматическое управление при рекуперативном торможении осуществляется устройством САУРТ.

Почти все электровозы, за исключением ВЛ15-024С, -026С, -028С и -032С, не оборудовались системой многих единиц, поскольку считалось, что использование одновременно 24 тяговых электродвигателей недопустимо по условиям эксплуатации устройств энергоснабжения (при часовом режиме ток составлял бы 535×12=6420А).

На каждой секции электровоза установлены два центробежных вентилятора, приводимых электродвигателями ТЛ-110М, один компрессор КТ-6ЭЛ производительностью 3,3 м3/мин при частоте вращения вала 515 об/мин (электродвигатель ТЛ-122), генератор тока управления НБ-110. Перечисленные электрические машины ранее устанавливались на электровозах ВЛ10 и ВЛ10у- Мотор-вентиляторы имеют две частоты вращени-я(при параллельном и последовательном соединениях приводных электродвигателей).

Питание обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении осуществляется от статического преобразователя постоянного тока напряжением 3000 В(номинальный ток 22А) в постоянный ток с номинальным напряжением 365 В (ток 600 А). Статические(электронные) преобразователи устанавливались на электровозы ВЛ15 до №037;со следующих номеров устанавливались электромашинные преобразователи НБ-436В, аналогичные применяемым на электровозах ВЛ10 и ВЛ11. В дальнейшем, при прохождении капитальных ремонтов, все статические преобразователи будут заменены на электромашинные.

На каждой секции также установлена одна аккумуляторная батарея 40НК-125.

Электровоз ВЛ15 при новых бандажах имеет следующие тяговые параметры:

Максимальная скорость электровоза 100 км/час(по ходовым частям -ПО км/час), минимальный радиус проходимых им кривых 125 м при скороста 10 км/час. Масса электровоза в рабочем состоянии 300 т(нагрузка от колёсной пары на рельсы 25 тс).

Для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении на электровозах ВЛ15-001,-003 и до 037 установлены статические преобразователи, но в настоящее время при прохождении заводского капитального ремонта все они будут заменяться на электромашинные преобразователи НБ-436В как на наиболее надёжные в эксплуатации.

В настоящее время 37 электровозов эксплуатируется на Октябрьской ж. д.

Электровоз предназначен для вождения грузовых поездов на линиях, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3000 в. Локомотив состоит из двух 6-осных однокабинных секций, имеющих проход со стороны торца. Электрическая схема обеспечивает самостоятельную работу отдельных секций в двухсекционном составе электровоза. Возможность работы отдельной секцией не предусмотрена. Для регулирования частоты вращения тяговых двигателей применён реостатный пуск ступенчатым выведением секций пусковых резисторов. Схема обеспечивает работу электровоза в режиме тяги и рекуперативного торможения на трёх соединениях.

Трогание и начальный разгон осуществляется на последовательном (С) соединении шести двигателей каждой секции.

Дальнейшее ускорение достигается на последовательно-параллельном (СП) соединении, при котором по три последовательно включенных двигателя каждой секции соединены в две параллельные ветви, и параллельном (П), когда двигатели каждой секции образуют по три параллельные ветви с двумя последовательно включёнными машинами в каждой.

Одна из особенностей электровоза — переход с С на СП, с СП на П-соединения и обратно с помощью запирающих диодов без существенного провала силы тяги. Помимо перечисленных соединений, в тяговом режиме предусмотрено последовательное соединение тяговых двигателей обеих секций, применяемое в случае повреждения одного из них.

Равномерное деление напряжения, подводимого на зажимы тяговых двигателей (500 В, 1000 В и 1500 В) при изменении соединения позволяет равномерно распределять зоны регулирования скоростей движения: 0 -13 км/ч, 13-29 км/ч, 29 — 46 км/ч. В связи с этим снижаются потери в пусковых резисторах и, следовательно, их установленная мощность.

Механическая часть унифицирована с электровозом ВЛ85 и состоит из двух шестиосных секций, соединённых между собой автосцепками.

Переход между ними выполнен переходными площадками вагонного типа. Кузов каждой секции опирается на три двухосные не связанные между собой тележки. Тяговые и тормозные усилия от тележки к кузову передаются через наклонные тяги, что обеспечивает высокий коэффициент использования сцепной массы.

Подвеска кузова на крайние тележки осуществляется с помощью четырёх маятниковых подвесок, опирающихся через призматические опоры, прокладки и пружины на кронштейны рам тележек. Такое соединение в основном подобно тому, что устанавливали на электровозах ранее, но в нём увеличен диаметр отверстий в кронштейнах опор и прокладках до 130 мм, что необходимо для обеспечения большей свободы подвесок и в связи с большим углом поворота тележек из-за увеличенной базы секции.

Вместе с тем в этих узлах использованы все последние усовершенствования, используемые на серийных электровозах: марганцовистые направляющие втулки в стаканах и на стержнях, закалка торцов выступов опор, марганцовистые ограничительные кольца в верхнем и нижнем узлах подвески, уменьшенный радиус перехода в подвесках и улучшение их смазки. Такие технические решения должны обеспечить работу названных узлов без смены деталей до заводского ремонта.

Опора кузова на среднюю тележку осуществляется с помощью четырёх сжатых качающихся стержней — по два на каждую боковину рамы, на которых имеются калёные сферические опоры. Такие же опоры находятся в верхней части ниши рамы кузова, в которой располагаются стержни пружины и другие детали опор. Опорные поверхности стержней также закалены, что обеспечивает снижение трения скольжения в опорах и увеличивает их срок службы.

Втулки направляющих стержней и стаканов также выполнены из марганцовистой стали. Для компенсации высокочастотных колебаний во вторичном рессорном подвешивании применены гидравлические амортизаторы — по четыре на каждую тележку.

Главная отличительная особенность механической части электровоза — применение наклонных тяг для передачи тяговых и тормозных усилий от тележек к раме кузова, что позволило не применять догружающие устройства, значительно улучшить использование сцепного веса за счёт более равномерной загрузки колёсных пар тележки. В свою очередь, этому способствовало увеличение базы кузова. При этом крайние тележки соединены с кузовом одной продольной тягой, расположенной по оси электровоза и работающей как на сжатие, так и на растяжение, в зависимости от режима. Чтобы обеспечить некоторую свободу тележке при поворотах, в узлах крепления тяги к кузову применены упругие резиновые элементы(шайбы). Аналогичная конструкция связи для средних тележек начала применяться на электровозах выпуска после 1986 года.

Рама тележек — коробчатого сварного исполнения, связана с буксовыми узлами с помощью упругих тяг(поводков) с продольной жёсткостью 8000 кг/мм и поперечной 800 кг/мм. В качестве рессорного подвешивания используют листовые рессоры и пружины по концам.

Подвеска тяговых двигателей — опорно-осевая, тяговая передача двухсторонняя косозубая, кожуха металические. Тормозная рычажная передача имеет двухстороннее нажатие тормозных колодок и её конструкция предусматривает установку авторегуляторов выхода штока тормозного цилиндра.

Механическая часть, кузов электровоза, его рама, рассчитанные на усилие 300 тс, позволяют установить ходовую часть с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей. Общий статический прогиб первичного и вторичного рессорного подвешивания составляет 120 мм. Применение двухосных тележек в шестиосном экипаже примерно на 15% снижает износ гребней бандажей, а рамные силы — до 10% по сравнению с трёхосными тележками.

Основные данные электровозов ВЛ15 и ВЛ15С приведены в табл. 1. Зависимости тока от скорости движения и тяговые характеристики приведены на рис. 1 и 2.