Vad är en elektrifierad järnväg

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Ökningen av volymen av transporterat gods och intensiteten i tågtrafiken på de viktigaste transportlederna har lett till framväxten av elektrifierade järnvägar. Sådana objekt är ganska svåra att implementera tekniskt. Till skillnad från de första elektrifierade järnvägarna är moderna motorvägar komplexa infrastrukturanläggningar ur teknisk synvinkel och utför ett antal viktiga uppgifter för befolkningen och statens ekonomi. Den här artikeln beskriver historien om uppkomsten och utvecklingen av elektrisk järnvägstransport, ger de viktigaste tekniska egenskaperna och en uppfattning om transformatorstationssystemet och lokomotivflottan.

Den elektrifierade järnvägens tidigaste historia

Det första elektriska loket i historien har sitt utseende att tacka den världsberömda tyska uppfinnaren och affärsmannenWerner Siemens. Detta prov presenterades för hela världen vid utställningen av industri- och vetenskapsprestationer i Berlin den 31 maj 1879. En elektrifierad järnväg med ett kontaktnät byggdes speciellt för att demonstrera kapaciteten hos ett elektriskt lok. Längden på denna experimentbana var lite över 300 meter. Apparaten, som demonstrerades för allmänheten, kan knappast tillskrivas lokomotiv med moderna standarder. Det var snarare hans modell. Fordonet vägde bara 250 kilo, hade en effekt på tre hästkrafter och kunde nå en hastighet på högst 7 kilometer i timmen. En extra skena användes för att mata spänning. Den rullande materielen bestod av tre vagnar. Tot alt kunde de inte ta emot fler än 18 personer.

Denna nyhet väckte stort intresse från företagsrepresentanter. Redan samma 1879 byggdes en 2 kilometer lång väg för att leverera arbetare och råvaror till en av de franska klädesfabrikernas territorium.

Inledningsvis användes alltså elektriska järnvägstransporter i industriföretag och för transport av passagerare inom staden (spårvagnslinjer). Men efter bara några år öppnar trafiken på sträckan Likterfelzh - Berlin. Ceremonin för att klippa det röda bandet ägde rum den 16 maj 1881.

Elektrifiering av järnvägar i Sovjetryssland och Sovjetunionen

I tsarryssland ägnades inte vederbörlig uppmärksamhet åt utvecklingen av elektriska järnvägartransport. Spårvagnslinjer byggdes i större städer. De viktigaste järnvägslinjerna som förbinder de största städerna i imperiet var inte elektrifierade. 1880 lyckades en vetenskapsman vid namn Pirotsky flytta en tung järnvägsvagn från sin plats med hjälp av elektricitet. Men detta experiment intresserade ingen. Först med tillkomsten av sovjetmakten började en diskussion om utsikterna för utvecklingen av denna industri. Vid den tiden introducerades elektriska lokomotiv aktivt i de flesta länder i världen. Elektrifierade järnvägar var helt enkelt avgörande att utveckla. Redan 1921 godkändes en strategisk plan för elektrifiering av alla territorier i landet. I enlighet med den aviserade planen skulle kontaktnätet för elektrifierade järnvägar sträcka sig över de viktigaste motorvägarna som förbinder stora industriregioner och städer.

Redan 1926 togs en tjugo kilometer lång sträcka av vägen med ett kontaktelektriskt nät i drift. Den förband huvudstaden i Azerbajdzjan SSR med oljefälten i Surakhani. I detta avsnitt användes en likström på 1200 volt. 1929 präglades av den högtidliga lanseringen av det första elektriska tåget från Moskva till Mytishchi. Dessa händelser markerade, utan att överdriva, början på en ny era i historien om vårt lands utveckling och industrialisering.

Efter några decennier kommer växelström att ersätta konstanten. Den 19 december 1955 togs Mikhailov-Ozherelye-sektionen av järnvägen i drift. Dess längd är 85 kilometer. Loken i denna sektion drevs av växelströmindustriell frekvens (50 Hertz) med en spänning på 22 000 volt. Ett år senare förlängdes kontaktledningar till stationen Pavelets 1. Den totala längden på denna sträcka var alltså cirka 140 kilometer.

Allmän information om den ryska järnvägen

Ryska federationens järnväg är en enorm organism. Den är uppdelad i 17 separata avdelningar. Enligt de senaste uppgifterna når den totala längden på trafikerade vägar 86 tusen kilometer. Samtidigt är längden på elektrifierade järnvägar något mer än hälften av detta värde (51 %). Inte alla länder kan skryta med en sådan indikator. Det bör noteras att andelen elektrifierade järnvägar i Ryssland står för mer än åttio procent av den totala gods- och passagerartrafiken. Detta är ganska förståeligt. För det första är högbelastade transportmotorvägar elektrifierade. Dessutom är det inte ekonomiskt lönsamt att elektrifiera vägar med lite trafik och kommer att medföra förluster. Sådana indikatorer kan endast uppnås genom hela folkets enade arbete. Samtidigt är det nödvändigt att ha en mycket utvecklad maskinteknik och instrumenttillverkning, en utvecklad elindustri och vetenskaplig potential.

Den totala längden på de elektrifierade delarna av järnvägen i vårt land är cirka 43 tusen kilometer. Samtidigt drivs 18 tusen kilometer med likström. Följaktligen går de återstående 25 tusen kilometerna på växelström.

Elektrifieringsfördelar

Mot bakgrund av ett stort antal fördelar och nackdelar med elektrifierade järnvägar är alla nackdelar helt enkelt förlorade. För det första är mängden skadliga utsläpp mycket mindre än från diesellokomotiv. Detta har en positiv effekt på miljön. För det andra är effektiviteten hos ett elektriskt lok mycket högre. Därmed minskar kostnaden för att transportera varor.

Bland annat löser elektrifierade järnvägar problemet med att tillhandahålla el till industriföretag och bosättningar som ligger längs järnvägslinjen och inte långt därifrån. Enligt statistik för 1975 användes mer än hälften av den totala elektriciteten i kontaktnätet för järnvägarna i Sovjetunionen på strömförsörjningen av dessa anläggningar som inte ingår i transportinfrastrukturen.

Och det här är inte en uttömmande lista över förmåner. Det bör också sägas att den elektrifierade järnvägen har en mycket större kapacitet, tillförlitlighet och låter dig skapa bekväma förhållanden för transport av passagerare.

Traction transformatorstationer: allmänna begrepp

Om vi förenklar till ett minimum, kan traktionstransformatorstationen ges följande definition: en installation avsedd för distribution och konvertering av el. Med andra ord är traktionsstationen en nedtrappningstransformator. Om loket går på likström fungerar transformatorstationen som en likriktare. För nätverkelektrifierade vägar på växelström, är det nödvändigt att utrusta traktionsstationer på ett avstånd av 50 till 80 kilometer över hela banans sektion. Övergången till likström kräver byggande av transformatorstationer var 15-20:e kilometer. I vissa undantagsfall kan detta avstånd minskas till 5 kilometer (på särskilt trafikerade motorvägar).

Tronan använder en speciell typ av traktionsstationer. Enheter av den här typen omvandlar inte AC till DC, utan sänker bara DC-spänningen.

Design av block av traktionsstationer

Traction transformatorstationer är ett komplex av celler, paneler och skåp. Dessa element är monterade på ramar och sammankopplade med ett nätverk av ledningar (både ström- och kontrollkablar).

Det finns två typer av block. I vissa block är alla element monterade på en ram, i andra placeras varje element i en förseglad behållare. Block av den första typen är avsedda för installation i byggnader. Block av den andra typen är installerade längs utomhusjärnvägslinjen.

Kontaktnätverk

Kontaktnätverket är en mycket komplex ingenjörsstruktur. Den innehåller många element: själva vajern, kabeln (bäraren), kraftöverföringsstolpar, styva och flexibla tvärstänger … Mycket stränga krav ställs på upphängningen. Om det inte motsvarar dem, kommer strömmen att tas intermittent, vilket inte tillåter loket att fungera i norm alt läge och kan leda till en nödsituation. Strikt reglerad höjd och dragkraftledningar, maximal tillåten krökning, spännvidder och så vidare. I vårt land går loken både på likström och på växelström. Detta försvårar naturligtvis en del strömförsörjningen av elektrifierade järnvägar. Vart och ett av dessa system har sina egna fördelar och nackdelar.

Konstruktion av en enkel kontaktledning

Faktum är att en enkel kontaktupphängning är en tråd som är fäst vid stöd. Avståndet mellan dessa stöd är vanligtvis 30-40 meter. En sådan utformning är acceptabel endast på vägavsnitt där höghastighetstrafik inte är tillåten (broar, tunnlar), samt i kraftledningar för trolleybussar och spårvagnar.

Fördelar med likströmskontaktnätverk

Jämfört med kontaktnätet på växelström har kontaktnätet på likström en rad fördelar. Bland dem är det särskilt nödvändigt att avbryta möjligheten att använda den för lok med en relativt enkel design och låg vikt. Dessutom, i sådana system finns ingen påverkan av spänningen som appliceras på kontaktnätet. Den viktigaste fördelen är den högre driftsäkerhetsnivån jämfört med AC-system.

Nackdelar med DC-kontaktnätverk

Den största nackdelen med sådana strömförsörjningssystem för elektrifierade järnvägar är deras höga kostnad. När allt kommer omkring kräver deras konstruktion en mer komplex och dyr upphängning. Dragtråd av kopparhar ett mycket större tvärsnitt, vilket också avsevärt ökar kostnaden för projektet. En viktig nackdel är det ganska obetydliga avståndet mellan traktionsstationer på elektrifierade järnvägar jämfört med kontaktnät på växelström. I genomsnitt sträcker det sig från 15 (i områden med maximal tågtrafik) till 20 kilometer. Bland annat orsakar likströmmar uppkomsten av så kallade ströströmmar, som leder till uppkomst och snabb korrosionsförstöring av stålkonstruktioner och stöd.

Utbildningskrav för personal som servar strömförsörjningssystem

Innan en arbetare tillåts reparera och underhålla transmissionsledningar på en elektrifierad järnväg måste han genomgå särskild utbildning. Och det gäller inte bara personer som arbetar direkt med den elektriska delen, utan även låssmeder och installatörer som servar hela strukturen av transmissionsledningar och deras stöd. All personal måste klara ett kunskapstest och bekräfta sin kvalifikationsnivå.

Slutsats

Tillkomsten av elektrifierade järnvägar markerade den snabba tillväxten av industrin på grund av intensifieringen av trafiken och en ökning av godsomsättningen. Det blev möjligt att avsevärt öka massan av gods som transporterades av ett lok.

Dessutom löste det ett antal problem. Så, konventionella diesellokomotiv misslyckas ofta vid låga temperaturer. Elloket fungerar tillförlitligt i alla väderförhållanden. Detta skapade i sin tur förutsättningar för en aktiv utveckling av de nordliga och fjärran östliga regionerna i vårt land.