Što je elektrificirana željeznica

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Porast obujma prevezene robe i intenziteta prometa vlakova na glavnim prometnim pravcima doveli su do pojave elektrificiranih željeznica. Takve je objekte prilično teško tehnički implementirati. Za razliku od prvih elektrificiranih željeznica, suvremene autoceste su s inženjerskog stajališta složeni infrastrukturni objekti i obavljaju niz važnih zadaća za stanovništvo i gospodarstvo države. Ovaj članak opisuje povijest nastanka i razvoja električnog željezničkog prometa, daje glavne tehničke karakteristike i ideju o sustavu trafostanica i lokomotivu.

Rana povijest elektrificirane željeznice

Prva električna lokomotiva u povijesti duguje svoj izgled svjetski poznatom njemačkom izumitelju i poslovnom čovjekuWerner Siemens. Ovaj je uzorak predstavljen cijelom svijetu na izložbi dostignuća industrije i znanosti u Berlinu 31. svibnja 1879. Posebno je izgrađena elektrificirana željeznica s kontaktnom mrežom kako bi se pokazale mogućnosti električne lokomotive. Duljina ove eksperimentalne staze bila je nešto više od 300 metara. Uređaj koji je demonstriran javnosti teško se može pripisati lokomotivama prema suvremenim standardima. Dapače, bio je to njegov model. Vozilo je bilo teško samo 250 kilograma, imalo je snagu od tri konjske snage i moglo je postići brzinu od najviše 7 kilometara na sat. Za napajanje naponom korištena je dodatna tračnica. Vozni park sastojao se od tri vagona. Ukupno su mogli primiti najviše 18 osoba.

Ovaj novitet izazvao je veliko zanimanje poslovnih predstavnika. Već iste 1879. godine izgrađena je cesta od 2 kilometra za dopremanje radnika i sirovina na teritorij jedne od francuskih tvornica odjeće.

Tako se u početku električni željeznički prijevoz koristio u industrijskim poduzećima i za prijevoz putnika unutar grada (tramvajske linije). No, nakon samo nekoliko godina otvara se promet na relaciji Likterfelzh – Berlin. Ceremonija rezanja crvene vrpce održana je 16. svibnja 1881.

Elektrifikacija željeznica u Sovjetskoj Rusiji i SSSR-u

U carskoj Rusiji nije se posvećivala dužna pažnja razvoju električne željezniceprijevoz. U većim gradovima izgrađene su tramvajske linije. Glavne željezničke pruge koje povezuju najveće gradove carstva nisu bile elektrificirane. Godine 1880. znanstvenik po imenu Pirotsky uspio je pomaknuti teški željeznički vagon s njegovog mjesta uz pomoć struje. Ali ovaj eksperiment nikoga nije zanimao. Tek s dolaskom sovjetske vlasti započela je rasprava o izgledima za razvoj ove industrije. U to su vrijeme električne lokomotive aktivno uvedene u većinu zemalja svijeta. Elektrificirane željeznice bile su jednostavno vitalne za razvoj. Već 1921. godine odobren je strateški plan za elektrifikaciju svih teritorija zemlje. U skladu s najavljenim planom, kontaktna mreža elektrificiranih željeznica trebala se protezati preko najvažnijih autocesta koje povezuju velike industrijske regije i gradove.

Već 1926. godine pušten je u rad dvadesetak kilometara dio ceste s kontaktnom električnom mrežom. Povezala je glavni grad Azerbajdžanske SSR s naftnim poljima Surakhani. U ovom dijelu korištena je istosmjerna struja od 1200 volti. 1929. obilježeno je svečanim pokretanjem prvog električnog vlaka iz Moskve u Mitišči. Ovi događaji označili su, bez pretjerivanja, početak nove ere u povijesti razvoja i industrijalizacije naše zemlje.

Nakon nekoliko desetljeća, izmjenična struja dolazi zamijeniti konstantu. 19. prosinca 1955. puštena je u rad dionica pruge Mihajlov-Ožerelje. Duljina mu je 85 kilometara. Lokomotive u ovoj dionici pokretale su se izmjeničnom strujomindustrijska frekvencija (50 Hertz) s naponom od 22 000 volti. Godinu dana kasnije prošireni su kontaktni dalekovodi do stanice Pavelets 1. Dakle, ukupna dužina ove trase bila je oko 140 kilometara.

Opći podaci o ruskoj željeznici

Željeznica Ruske Federacije je ogroman organizam. Podijeljen je u 17 zasebnih odjela. Prema posljednjim podacima, ukupna duljina prometovanih cesta doseže 86 tisuća kilometara. Istodobno, duljina elektrificiranih željeznica je nešto više od polovice ove vrijednosti (51%). Ne može se svaka zemlja pohvaliti takvim pokazateljem. Treba napomenuti da udio elektrificiranih željeznica u Rusiji čini više od osamdeset posto ukupnog teretnog i putničkog prometa. Ovo je sasvim razumljivo. Uostalom, prije svega, visoko opterećene prometne autoceste su elektrificirane. Štoviše, elektrificiranje cesta s malim prometom nije ekonomski isplativo i donijet će gubitke. Takvi pokazatelji mogu se postići samo ujedinjenim radom cijelog naroda. Istovremeno, potrebno je imati vrlo razvijeno strojarstvo i izradu instrumenata, razvijenu elektroindustriju i znanstveni potencijal.

Ukupna dužina elektrificiranih dionica željeznice u našoj zemlji iznosi oko 43 tisuće kilometara. Istodobno, 18 tisuća kilometara napaja se istosmjernom strujom. Sukladno tome, preostalih 25 tisuća kilometara ide na izmjeničnu struju.

Prednosti elektrifikacije

U pozadini ogromnog broja prednosti i nedostataka elektrificiranih željeznica, svi nedostaci se jednostavno gube. Prvo, količina štetnih emisija je mnogo manja nego kod dizelskih lokomotiva. To ima pozitivan učinak na okoliš. Drugo, učinkovitost električne lokomotive je mnogo veća. Time se smanjuju troškovi prijevoza robe.

Između ostalog, elektrificirane željeznice rješavaju problem opskrbe električnom energijom industrijskih poduzeća i naselja koja se nalaze uz željezničku prugu i nedaleko od nje. Prema statistikama za 1975. godinu, više od polovice ukupne električne energije kontaktne mreže željeznica SSSR-a potrošeno je na napajanje ovih objekata koji nisu uključeni u prometnu infrastrukturu.

I ovo nije iscrpan popis pogodnosti. Također treba reći da elektrificirana željeznica ima puno veći kapacitet, pouzdanost i omogućuje stvaranje ugodnih uvjeta za prijevoz putnika.

Vučne trafostanice: opći koncepti

Ako pojednostavimo na minimum, onda se vučnoj trafostanici može dati sljedeća definicija: instalacija dizajnirana za distribuciju i pretvorbu električne energije. Drugim riječima, vučna trafostanica je silazni transformator. Ako lokomotiva radi na istosmjernu struju, tada trafostanica djeluje kao ispravljač. Za mrežeelektrificiranih cesta na izmjeničnu struju, potrebno je opremiti vučne trafostanice na udaljenosti od 50 do 80 kilometara cijelom dionicom pruge. Prijelaz na istosmjernu struju zahtijeva izgradnju trafostanica svakih 15-20 kilometara. U nekim iznimnim slučajevima, ova se udaljenost može smanjiti na 5 kilometara (na posebno prometnim autocestama).

Metro koristi posebnu vrstu vučnih trafostanica. Uređaji ove vrste ne pretvaraju AC u DC, već samo snižavaju istosmjerni napon.

Projektovanje blokova vučnih trafostanica

Jedinice vučnih trafostanica su kompleks ćelija, ploča i ormara. Ovi elementi su montirani na okvire i povezani mrežom žica (i strujnih i kontrolnih žica).

Postoje dvije vrste blokova. U nekim blokovima svi elementi su montirani na okvir, u drugima se svaki element stavlja u zapečaćenu posudu. Blokovi prvog tipa namijenjeni su za ugradnju u zgrade. Blokovi drugog tipa postavljaju se uz otvorenu željezničku prugu.

Kontaktirajte mrežu

Kontaktna mreža je vrlo složena inženjerska struktura. Uključuje mnogo elemenata: samu žicu, kabel (nosač), stupove za prijenos snage, krute i fleksibilne prečke… Za ovjes se postavljaju vrlo strogi zahtjevi. Ako im ne odgovara, struja će se uzimati povremeno, što neće dopustiti da lokomotiva radi u normalnom načinu rada i može dovesti do nužde. Strogo regulirana visina i sila zatezanjažice, maksimalna dopuštena zakrivljenost, rasponi i tako dalje. Kod nas lokomotive rade i na istosmjernu i na izmjeničnu struju. To, naravno, donekle komplicira opskrbu električnom energijom elektrificiranih željeznica. Svaki od ovih sustava ima svoje prednosti i nedostatke.

Izgradnja jednostavne kontaktne mreže

Zapravo, jednostavan kontaktni ovjes je žica pričvršćena na nosače. Udaljenost između ovih nosača obično je 30-40 metara. Takav dizajn je prihvatljiv samo na dionicama cesta na kojima nije dopušten promet velikom brzinom (mostovi, tuneli), kao i na trolejbuskim i tramvajskim dalekovodima.

Prednosti kontaktne mreže istosmjerne struje

U usporedbi s kontaktnom mrežom na izmjeničnu struju, kontaktna mreža na istosmjernoj struji ima niz prednosti. Među njima je posebno potrebno poništiti mogućnost korištenja za lokomotive relativno jednostavnog dizajna i male težine. Osim toga, u takvim sustavima nema utjecaja napona primijenjenog na kontaktnu mrežu. Najvažnija prednost je viša razina operativne sigurnosti u usporedbi s AC sustavima.

Nedostaci DC kontaktne mreže

Glavni nedostatak takvih sustava napajanja za elektrificirane željeznice je njihova visoka cijena. Uostalom, njihova konstrukcija zahtijeva složeniji i skuplji ovjes. Bakrena vučna žicaima puno veći presjek, što također značajno povećava cijenu projekta. Važan nedostatak je prilično neznatna udaljenost između vučnih trafostanica na elektrificiranim željeznicama u odnosu na kontaktne mreže na izmjeničnu struju. U prosjeku se kreće od 15 (u područjima s maksimalnim prometom vlakova) do 20 kilometara. Između ostalog, istosmjerne struje uzrokuju nastanak tzv. lutajućih struja koje dovode do nastanka i brzog korozijskog razaranja čeličnih konstrukcija i potpora.

Zahtjevi za obuku osoblja koje servisira sustave napajanja

Prije nego što radniku bude dopušteno popravljati i održavati dalekovode elektrificirane željeznice, mora proći posebnu obuku. I to se ne odnosi samo na ljude koji izravno rade s električnim dijelom, već i na bravare i instalatere koji servisiraju cjelokupnu strukturu dalekovoda i njihovih nosača. Svo osoblje mora proći test znanja i potvrditi svoju razinu kvalifikacije.

Zaključak

Pojava elektrificiranih željeznica obilježila je brzi rast industrije zbog intenziviranja prometa i povećanja teretnog prometa. Postalo je moguće značajno povećati masu robe koju je prevozila jedna lokomotiva.

Osim toga, riješio je niz problema. Dakle, konvencionalne dizel lokomotive često pokvare na niskim temperaturama. Električna lokomotiva radi pouzdano u svim vremenskim uvjetima. To je, pak, stvorilo preduvjete za aktivan razvoj sjevernih i dalekoistočnih regija naše zemlje.