Ce este o cale ferată electrificată

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Creșterea volumului de mărfuri transportate și intensitatea traficului feroviar pe principalele rute de transport a dus la apariția căilor ferate electrificate. Astfel de obiecte sunt destul de greu de implementat din punct de vedere tehnic. Spre deosebire de primele căi ferate electrificate, autostrăzile moderne sunt dotări complexe de infrastructură din punct de vedere ingineresc și îndeplinesc o serie de sarcini importante pentru populație și economia statului. Acest articol descrie istoria apariției și dezvoltării transportului feroviar electric, oferă principalele caracteristici tehnice și o idee despre sistemul de substații și flota de locomotive.

Istoria timpurie a căii ferate electrificate

Prima locomotivă electrică din istorie își datorează apariția inventatorului și om de afaceri german de renume mondialWerner Siemens. Acest eșantion a fost prezentat lumii întregi la expoziția de realizări ale industriei și științei de la Berlin la 31 mai 1879. O cale ferată electrificată cu o rețea de contact a fost construită special pentru a demonstra capacitățile unei locomotive electrice. Lungimea acestei căi experimentale a fost de puțin peste 300 de metri. Dispozitivul, care a fost demonstrat publicului, cu greu poate fi atribuit locomotivelor conform standardelor moderne. Mai degrabă, era modelul lui. Vehiculul cântărea doar 250 de kilograme, avea o putere de trei cai putere și putea atinge o viteză de cel mult 7 kilometri pe oră. O șină suplimentară a fost folosită pentru alimentarea cu tensiune. Materialul rulant era format din trei vagoane. În total, nu puteau găzdui mai mult de 18 persoane.

Această noutate a stârnit un mare interes din partea reprezentanților afacerilor. Deja în același 1879, a fost construit un drum de 2 kilometri pentru a livra muncitori și materii prime pe teritoriul uneia dintre fabricile franceze de îmbrăcăminte.

Astfel, inițial, transportul feroviar electric a fost folosit în întreprinderile industriale și pentru transportul de călători în interiorul orașului (linii de tramvai). Totuși, după doar câțiva ani, se deschide traficul pe ruta Likterfelzh - Berlin. Ceremonia de tăiere a panglicii roșii a avut loc la 16 mai 1881.

Electrificarea căilor ferate în Rusia sovietică și URSS

În Rusia țaristă, nu s-a acordat atenția cuvenită dezvoltării căii ferate electricetransport. Au fost construite linii de tramvai în marile orașe. Principalele linii de cale ferată care leagă cele mai mari orașe ale imperiului nu au fost electrificate. În 1880, un om de știință pe nume Pirotsky a reușit să mute un vagon greu de la locul său cu ajutorul electricității. Dar acest experiment nu a interesat pe nimeni. Abia odată cu apariția puterii sovietice a început o discuție despre perspectivele de dezvoltare a acestei industrii. La acea vreme, locomotivele electrice au fost introduse activ în majoritatea țărilor lumii. Căile ferate electrificate au fost pur și simplu vitale pentru dezvoltare. Deja în 1921 a fost aprobat un plan strategic de electrificare a tuturor teritoriilor țării. În conformitate cu planul anunțat, rețeaua de contact a căilor ferate electrificate urma să se întindă peste cele mai importante autostrăzi care leagă marile regiuni industriale și orașe.

Deja în 1926 a fost dat în funcțiune un tronson de drum de douăzeci de kilometri cu o rețea electrică de contact. A conectat capitala RSS Azerbaidjanului cu câmpurile petroliere din Surakhani. În această secțiune a fost utilizat un curent continuu de 1200 volți. 1929 a fost marcat de lansarea solemnă a primului tren electric de la Moscova la Mytishchi. Aceste evenimente au marcat, fără exagerare, începutul unei noi ere în istoria dezvoltării și industrializării țării noastre.

După câteva decenii, curentul alternativ vine să înlocuiască constanta. La 19 decembrie 1955, secțiunea Mikhailov-Ozherelye a căii ferate a fost pusă în funcțiune. Lungimea sa este de 85 de kilometri. Locomotivele din această secțiune erau alimentate cu curent alternativfrecventa industriala (50 Hertzi) cu o tensiune de 22.000 volti. Un an mai târziu, liniile electrice de contact au fost extinse până la stația Pavelets 1. Astfel, lungimea totală a acestui traseu a fost de aproximativ 140 de kilometri.

Informații generale despre calea ferată rusă

Calea ferată a Federației Ruse este un organism uriaș. Este împărțit în 17 departamente separate. Potrivit ultimelor date, lungimea totală a drumurilor operate ajunge la 86 de mii de kilometri. În același timp, lungimea căilor ferate electrificate este puțin mai mare de jumătate din această valoare (51%). Nu orice țară se poate lăuda cu un astfel de indicator. Trebuie menționat că ponderea căilor ferate electrificate din Rusia reprezintă mai mult de optzeci la sută din traficul total de marfă și pasageri. Acest lucru este destul de de înțeles. Până la urmă, în primul rând, autostrăzile de transport foarte încărcate sunt electrificate. Mai mult, electrizarea drumurilor cu trafic redus nu este viabilă din punct de vedere economic și va genera pierderi. Astfel de indicatori pot fi atinși doar prin munca unitară a întregului popor. În același timp, este necesar să avem o inginerie mecanică și o fabricare de instrumente foarte dezvoltate, o industrie electrică dezvoltată și un potențial științific.

Lungimea totală a tronsoanelor electrificate de cale ferată din țara noastră este de aproximativ 43 de mii de kilometri. În același timp, 18 mii de kilometri sunt alimentați cu curent continuu. În consecință, restul de 25 de mii de kilometri rulează pe curent alternativ.

Beneficii de electrificare

Pe fundalul unui număr imens de avantaje și dezavantaje ale căilor ferate electrificate, toate dezavantajele sunt pur și simplu pierdute. În primul rând, cantitatea de emisii nocive este mult mai mică decât cea de la locomotivele diesel. Acest lucru are un efect pozitiv asupra mediului. În al doilea rând, eficiența unei locomotive electrice este mult mai mare. Astfel, costul transportului mărfurilor este redus.

Printre altele, căile ferate electrificate rezolvă problema furnizării de energie electrică întreprinderilor industriale și așezărilor care se află de-a lungul liniei de cale ferată și nu departe de aceasta. Conform statisticilor pentru 1975, mai mult de jumătate din energia electrică totală a rețelei de contact a căilor ferate din URSS a fost cheltuită pentru alimentarea cu energie electrică a acestor instalații care nu sunt incluse în infrastructura de transport.

Și aceasta nu este o listă exhaustivă de beneficii. De asemenea, trebuie spus că calea ferată electrificată are o capacitate, fiabilitate mult mai mare și vă permite să creați condiții confortabile pentru transportul călătorilor.

Substații de tracțiune: concepte generale

Dacă simplificăm la minim, atunci substației de tracțiune i se poate da următoarea definiție: o instalație destinată distribuției și conversiei energiei electrice. Cu alte cuvinte, substația de tracțiune este un transformator coborâtor. Dacă locomotiva funcționează cu curent continuu, atunci substația acționează ca un redresor. Pentru rețeledrumuri electrificate pe curent alternativ, este necesară echiparea substațiilor de tracțiune la o distanță de 50 până la 80 de kilometri pe întreaga secțiune a căii. Trecerea la curent continuu necesită construirea de stații la fiecare 15-20 de kilometri. În unele cazuri excepționale, această distanță poate fi redusă la 5 kilometri (pe autostrăzile deosebit de aglomerate).

Metroul folosește un tip special de stații de tracțiune. Dispozitivele de acest tip nu convertesc AC în DC, ci doar scad tensiunea DC.

Proiectarea blocurilor de substații de tracțiune

Unitățile substațiilor de tracțiune sunt un complex de celule, panouri și dulapuri. Aceste elemente sunt montate pe rame și conectate printr-o rețea de fire (atât fire de alimentare, cât și fire de control).

Există două tipuri de blocuri. În unele blocuri, toate elementele sunt montate pe un cadru, în altele, fiecare element este plasat într-un recipient etanș. Blocurile de primul tip sunt destinate instalării în clădiri. Blocurile de al doilea tip sunt instalate de-a lungul liniei de cale ferată în aer liber.

Rețeaua de contact

Rețeaua de contact este o structură de inginerie foarte complexă. Include multe elemente: firul propriu-zis, cablul (suport), stâlpi de transmisie a puterii, traverse rigide și flexibile… Suspensiei se impun cerințe foarte stricte. Dacă nu le corespunde, atunci curentul va fi luat intermitent, ceea ce nu va permite locomotivei să funcționeze în regim normal și poate duce la o urgență. Înălțime și forță de tensiune strict reglatefire, curbura maximă admisă, deschideri și așa mai departe. La noi locomotivele functioneaza atat pe curent continuu cat si pe curent alternativ. Acest lucru, desigur, complică oarecum alimentarea cu energie a căilor ferate electrificate. Fiecare dintre aceste sisteme are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Constructia unei catenare simple

De fapt, o simplă suspensie de contact este un fir atașat la suporturi. Distanța dintre aceste suporturi este de obicei de 30-40 de metri. Un astfel de design este acceptabil numai pe tronsoane de drum unde traficul de mare viteză nu este permis (poduri, tuneluri), precum și în liniile electrice de troleibuz și tramvai.

Avantajele rețelei de contact cu curent continuu

În comparație cu rețeaua de contacte pe curent alternativ, rețeaua de contact pe curent continuu are o serie de avantaje. Printre acestea, este deosebit de necesar să se anuleze posibilitatea utilizării acestuia pentru locomotive cu un design relativ simplu și greutate redusă. În plus, în astfel de sisteme nu există nicio influență a tensiunii aplicate rețelei de contact. Cel mai important avantaj este nivelul mai ridicat de siguranță operațională în comparație cu sistemele AC.

Dezavantajele rețelei de contact DC

Principalul dezavantaj al unor astfel de sisteme de alimentare cu energie electrică pentru căile ferate electrificate este costul lor ridicat. La urma urmei, construcția lor necesită o suspensie mai complexă și mai costisitoare. Sârmă de tragere de cupruare o secțiune transversală mult mai mare, ceea ce crește semnificativ și costul proiectului. Un dezavantaj important este distanța destul de nesemnificativă dintre stațiile de tracțiune pe căile ferate electrificate în comparație cu rețelele de contact pe curent alternativ. În medie, variază de la 15 (în zonele cu trafic maxim de trenuri) la 20 de kilometri. Printre altele, curenții continui provoacă apariția așa-numiților curenți vagabonzi, care duc la apariția și distrugerea rapidă prin coroziune a structurilor și suporturilor din oțel.

Cerințe de formare pentru personalul care deservește sistemele de alimentare cu energie

Înainte de a i se permite unui lucrător să repare și să întrețină liniile de transport ale unei căi ferate electrificate, acesta trebuie să urmeze o pregătire specială. Și acest lucru se aplică nu numai persoanelor care lucrează direct cu partea electrică, ci și lăcătușilor și instalatorilor care deservesc întreaga structură a liniilor de transport și suporturile acestora. Tot personalul trebuie să treacă un test de cunoștințe și să confirme nivelul de calificare.

Concluzie

Apariția căilor ferate electrificate a marcat creșterea rapidă a industriei datorită intensificării traficului și creșterii cifrei de afaceri de marfă. A devenit posibilă creșterea semnificativă a masei de mărfuri transportate de o locomotivă.

În plus, a rezolvat o serie de probleme. Deci, locomotivele diesel convenționale eșuează adesea la temperaturi scăzute. Locomotiva electrică funcționează fiabil în toate condițiile meteorologice. Aceasta, la rândul său, a creat premisele pentru dezvoltarea activă a regiunilor de nord și Orientul Îndepărtat ale țării noastre.