Какво е електрифицирана железница

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Увеличаването на обема на превозваните товари и интензивността на движението на влаковете по основните транспортни маршрути доведе до появата на електрифицирани железници. Такива обекти са доста трудни за изпълнение технически. За разлика от първите електрифицирани железници, съвременните магистрали са сложни инфраструктурни съоръжения от инженерна гледна точка и изпълняват редица важни задачи за населението и икономиката на държавата. Тази статия описва историята на възникването и развитието на електрическия железопътен транспорт, дава основните технически характеристики и представа за подстанционната система и локомотивния парк.

Ранна история на електрифицираната железница

Първият електрически локомотив в историята дължи появата си на световноизвестния немски изобретател и бизнесменВернер Сименс. Този образец е представен на целия свят на изложението на постиженията на индустрията и науката в Берлин на 31 май 1879 г. Специално за демонстриране на възможностите на електрически локомотив е построена електрифицирана железница с контактна мрежа. Дължината на тази експериментална пътека беше малко над 300 метра. Устройството, което беше демонстрирано на обществеността, трудно може да се припише на локомотивите по съвременните стандарти. По-скоро беше неговият модел. Превозното средство тежало само 250 килограма, имало мощност от три конски сили и можело да достигне скорост не повече от 7 километра в час. Използвана е допълнителна шина за подаване на напрежение. Подвижният състав се състоеше от три вагона. Общо те биха могли да настанят не повече от 18 души.

Тази новост предизвика голям интерес от представители на бизнеса. Още през същата 1879 г. е построен 2-километров път за доставка на работници и суровини до територията на една от френските фабрики за облекло.

По този начин първоначално електрическият железопътен транспорт се използва в промишлени предприятия и за превоз на пътници в града (трамвайни линии). Само след няколко години обаче движението по маршрута Ликтерфелж – Берлин се отваря. Церемонията по прерязване на червената лента се състоя на 16 май 1881 г.

Електрификация на железниците в Съветска Русия и СССР

В царска Русия не се обръща дължимото внимание на развитието на електрическата железницатранспорт. В големите градове бяха построени трамвайни линии. Основните железопътни линии, свързващи най-големите градове на империята, не са електрифицирани. През 1880 г. учен на име Пироцки успява да премести тежък железопътен вагон от мястото му с помощта на електричество. Но този експеримент не интересува никого. Едва с идването на съветската власт започва обсъждането на перспективите за развитие на тази индустрия. По това време електрическите локомотиви бяха активно въведени в повечето страни по света. Електрифицираните железници бяха просто жизненоважни за развитие. Още през 1921 г. е одобрен стратегически план за електрификация на всички територии на страната. В съответствие с обявения план контактната мрежа от електрифицирани железници трябваше да се простира върху най-важните магистрали, които свързват големи индустриални райони и градове.

Още през 1926 г. е пуснат в експлоатация двадесеткилометров участък от пътя с контактна електрическа мрежа. Той свързва столицата на Азербайджанската ССР с нефтените находища Сурахани. В този раздел е използван постоянен ток от 1200 волта. 1929 г. е белязана от тържественото пускане на първия електрически влак от Москва до Митищи. Тези събития отбелязаха без преувеличение началото на нова ера в историята на развитието и индустриализацията на нашата страна.

След няколко десетилетия променливият ток идва да замени постоянния. На 19 декември 1955 г. е пуснат в експлоатация участъкът от железницата Михайлов-Ожерелье. Дължината му е 85 километра. Локомотивите в този участък се захранваха с променлив токиндустриална честота (50 херца) с напрежение 22 000 волта. Година по-късно контактните електропроводи бяха удължени до станция Павелец 1. Така общата дължина на това трасе беше около 140 километра.

Обща информация за руската железница

Железницата на Руската федерация е огромен организъм. Разделен е на 17 отделни отдела. По последни данни общата дължина на експлоатираните пътища достига 86 хиляди километра. В същото време дължината на електрифицираните железници е малко повече от половината от тази стойност (51%). Не всяка страна може да се похвали с такъв показател. Трябва да се отбележи, че делът на електрифицираните железници в Русия представлява повече от осемдесет процента от общия товарен и пътнически трафик. Това е съвсем разбираемо. В крайна сметка на първо място се електрифицират високо натоварените транспортни магистрали. Освен това електрифицирането на пътища с малък трафик не е икономически изгодно и ще доведе до загуби. Такива показатели могат да бъдат постигнати само чрез обединена работа на целия народ. В същото време е необходимо да има много развито машиностроене и уредостроене, развита електроиндустрия и научен потенциал.

Общата дължина на електрифицираните участъци от жп линията у нас е приблизително 43 хиляди километра. В същото време 18 хиляди километра се захранват с постоянен ток. Съответно, останалите 25 хиляди километра преминават на променлив ток.

Ползи от електрификацията

На фона на огромния брой предимства и недостатъци на електрифицираните железници, всички недостатъци просто се губят. Първо, количеството на вредните емисии е много по-малко, отколкото от дизелови локомотиви. Това има положителен ефект върху околната среда. Второ, ефективността на електрическия локомотив е много по-висока. По този начин разходите за транспортиране на стоки са намалени.

Наред с други неща, електрифицираните железници решават проблема с електроснабдяването на промишлени предприятия и населени места, които се намират по протежение на жп линията и недалеч от нея. Според статистиката за 1975 г. повече от половината от общата електроенергия на контактната мрежа на железниците на СССР е изразходвана за електрозахранването на тези съоръжения, които не са включени в транспортната инфраструктура..

И това не е изчерпателен списък с предимства. Трябва също да се каже, че електрифицираната железница има много по-голям капацитет, надеждност и ви позволява да създадете удобни условия за превоз на пътници.

Теклови подстанции: общи концепции

Ако опростим до минимум, тогава на тяговата подстанция може да се даде следното определение: инсталация, предназначена за разпределение и преобразуване на електричество. С други думи, тяговата подстанция е понижаващ трансформатор. Ако локомотивът работи на постоянен ток, тогава подстанцията действа като токоизправител. За мрежиелектрифицирани пътища на променлив ток, е необходимо да се оборудват тягови подстанции на разстояние от 50 до 80 километра по целия участък от пистата. Преходът към постоянен ток изисква изграждане на подстанции на всеки 15-20 километра. В някои изключителни случаи това разстояние може да бъде намалено до 5 километра (на особено натоварени магистрали).

Метрото използва специален тип тягови подстанции. Устройства от този тип не преобразуват AC в DC, а само понижават постояннотоковото напрежение.

Проектиране на блокове от тягови подстанции

Блоковете на тяговата подстанция са комплекс от клетки, панели и шкафове. Тези елементи са монтирани на рамки и свързани с мрежа от проводници (както захранващи, така и контролни).

Има два вида блокове. В някои блокове всички елементи са монтирани върху рамка, в други всеки елемент е поставен в запечатан контейнер. Блоковете от първия тип са предназначени за монтаж в сгради. Блокове от втория тип се монтират по откритата жп линия.

Контакт с мрежа

Контактната мрежа е много сложна инженерна структура. Включва много елементи: самия проводник, кабела (носител), стълбове за предаване на мощност, твърди и гъвкави напречни греди… Много строги изисквания са наложени на окачването. Ако не им съответства, токът ще се поема периодично, което няма да позволи на локомотива да работи в нормален режим и може да доведе до аварийна ситуация. Строго регулирана височина и сила на опънпроводници, максимално допустима кривина, участъци и така нататък. У нас локомотивите работят както на постоянен ток, така и на променлив ток. Това, разбира се, донякъде усложнява електрозахранването на електрифицираните железници. Всяка от тези системи има своите предимства и недостатъци.

Изграждане на обикновена контактна мрежа

Всъщност простото контактно окачване е тел, прикрепен към опори. Разстоянието между тези опори обикновено е 30-40 метра. Такъв дизайн е приемлив само на участъци от пътища, където не е разрешено високоскоростното движение (мостове, тунели), както и в тролейбусни и трамвайни електропроводи.

Предимства на контактната мрежа с постоянен ток

В сравнение с контактната мрежа на променлив ток, контактната мрежа на постоянен ток има редица предимства. Сред тях е особено необходимо да се отмени възможността за използването му за локомотиви с относително прост дизайн и ниско тегло. Освен това в такива системи няма влияние на напрежението, приложено към контактната мрежа. Най-важното предимство е по-високото ниво на експлоатационна безопасност в сравнение със системите за променлив ток.

Недостатъци на DC контактната мрежа

Основният недостатък на такива захранващи системи за електрифицирани железници е тяхната висока цена. В крайна сметка тяхната конструкция изисква по-сложно и скъпо окачване. Медна тел за изтеглянеима много по-голямо напречно сечение, което също значително увеличава цената на проекта. Важен недостатък е доста незначителното разстояние между тяговите подстанции на електрифицираните железници в сравнение с контактните мрежи на променлив ток. Средно варира от 15 (в райони с максимален трафик на влакове) до 20 километра. Освен всичко друго, постоянните токове причиняват появата на т. нар. блуждаещи токове, които водят до възникване и бързо разрушаване от корозия на стоманени конструкции и опори.

Изисквания за обучение на персонал, обслужващ системи за захранване

Преди на работника да бъде разрешено да ремонтира и поддържа далекопроводи на електрифицирана железница, той трябва да премине специално обучение. И това се отнася не само за хора, които работят директно с електрическата част, но и за ключари и монтажници, които обслужват цялата конструкция на далекопроводите и техните опори. От целия персонал се изисква да премине тест за знания и да потвърди нивото си на квалификация.

Заключение

Появата на електрифицираните железници бележи бързия растеж на индустрията поради интензифицирането на трафика и увеличаването на товарооборота. Стана възможно значително да се увеличи масата на стоките, превозвани от един локомотив.

Освен това реши редица проблеми. Така че конвенционалните дизелови локомотиви често се отказват при ниски температури. Електрическият локомотив работи надеждно при всякакви метеорологични условия. Това от своя страна създаде предпоставки за активно развитие на северните и далекоизточните райони на страната ни.