Kaj je elektrificirana železnica

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Povečanje obsega prepeljanega blaga in intenzivnosti železniškega prometa na glavnih prometnih poteh je povzročilo nastanek elektrificiranih železnic. Takšne objekte je tehnično precej težko izvesti. Za razliko od prvih elektrificiranih železnic so sodobne avtoceste z inženirskega vidika kompleksni infrastrukturni objekti in opravljajo številne pomembne naloge za prebivalstvo in gospodarstvo države. Ta članek opisuje zgodovino nastanka in razvoja električnega železniškega prometa, daje glavne tehnične značilnosti in predstavo o sistemu postaj in lokomotivskem parku.

Zgodnja zgodovina elektrificirane železnice

Prva električna lokomotiva v zgodovini svoj videz dolguje svetovno znanemu nemškemu izumitelju in poslovnežuWerner Siemens. Ta vzorec je bil predstavljen celemu svetu na razstavi dosežkov industrije in znanosti v Berlinu 31. maja 1879. Zgrajena je bila elektrificirana železnica s kontaktnim omrežjem posebej za prikaz zmogljivosti električne lokomotive. Dolžina te poskusne poti je bila nekaj čez 300 metrov. Napravo, ki je bila predstavljena javnosti, po sodobnih standardih težko pripišemo lokomotivam. Namesto tega je bil njegov model. Vozilo je tehtalo le 250 kilogramov, imelo je moč tri konjske moči in je lahko doseglo hitrost največ 7 kilometrov na uro. Za oskrbo z napetostjo je bila uporabljena dodatna tirnica. Vozni park je bil sestavljen iz treh vagonov. Skupno so lahko sprejeli največ 18 oseb.

Ta novost je vzbudila veliko zanimanje predstavnikov podjetij. Že istega leta 1879 je bila zgrajena 2-kilometrska cesta za dostavo delavcev in surovin na ozemlje ene od francoskih tovarn oblačil.

Tako so sprva električni železniški promet uporabljali v industrijskih podjetjih in za prevoz potnikov znotraj mesta (tramvajske proge). Vendar se že po nekaj letih odpre promet na relaciji Likterfelzh – Berlin. Slovesnost rezanja rdečega traku je bila 16. maja 1881.

Elektrifikacija železnic v Sovjetski Rusiji in ZSSR

V carski Rusiji razvoju električne železnice niso posvečali ustrezne pozornostitransport. Tramvajske proge so bile zgrajene v večjih mestih. Glavne železniške proge, ki povezujejo največja mesta cesarstva, niso bile elektrificirane. Leta 1880 je znanstveniku po imenu Pirotsky uspelo s pomočjo električne energije premakniti težak železniški vagon z njegovega mesta. Toda ta eksperiment nikogar ni zanimal. Šele s prihodom sovjetske oblasti se je začela razprava o možnostih razvoja te industrije. Takrat so bile električne lokomotive aktivno uvedene v večini držav sveta. Elektrificirane železnice so bile preprosto bistvenega pomena za razvoj. Že leta 1921 je bil sprejet strateški načrt za elektrifikacijo vseh ozemelj države. V skladu z napovedanim načrtom naj bi se kontaktno omrežje elektrificiranih železnic raztezalo preko najpomembnejših avtocest, ki povezujejo velike industrijske regije in mesta.

Že leta 1926 je bil dan v obratovanje dvajset kilometrov dolg odsek ceste s kontaktnim električnim omrežjem. Povezala je glavno mesto Azerbajdžanske SSR z naftnimi polji Surakhani. V tem delu je bil uporabljen enosmerni tok 1200 voltov. Leto 1929 je zaznamovalo slovesno izstrelitev prvega električnega vlaka iz Moskve v Mitišči. Ti dogodki so brez pretiravanja zaznamovali začetek nove dobe v zgodovini razvoja in industrializacije naše države.

Po nekaj desetletjih izmenični tok nadomesti konstanto. 19. decembra 1955 je začel delovati odsek železnice Mikhailov-Ozherelye. Njegova dolžina je 85 kilometrov. Lokomotive v tem odseku so poganjali izmenični tokindustrijska frekvenca (50 Hertz) z napetostjo 22.000 voltov. Leto pozneje so kontaktne daljnovode podaljšali do postaje Pavelets 1. Tako je bila skupna dolžina te poti približno 140 kilometrov.

Splošne informacije o ruski železnici

Železnica Ruske federacije je ogromen organizem. Razdeljen je na 17 ločenih oddelkov. Po zadnjih podatkih skupna dolžina upravljanih cest doseže 86 tisoč kilometrov. Hkrati je dolžina elektrificiranih železnic nekaj več kot polovica te vrednosti (51 %). Vsaka država se ne more pohvaliti s takšnim kazalnikom. Treba je opozoriti, da delež elektrificiranih železnic v Rusiji predstavlja več kot osemdeset odstotkov celotnega tovornega in potniškega prometa. To je povsem razumljivo. Navsezadnje so najprej elektrificirane visoko obremenjene prometne avtoceste. Poleg tega elektrificiranje cest z malo prometa ni ekonomsko izvedljivo in bo povzročilo izgube. Takšne kazalnike je mogoče doseči le s skupnim delom celotnega ljudstva. Hkrati pa je treba imeti zelo razvito strojništvo in instrumentarstvo, razvito elektroindustrijo in znanstveni potencial.

Skupna dolžina elektrificiranih odsekov železnice pri nas je približno 43 tisoč kilometrov. Hkrati 18 tisoč kilometrov poganja enosmerni tok. Skladno s tem preostalih 25 tisoč kilometrov poteka na izmenični tok.

Ugodnosti elektrifikacije

V ozadju ogromnega števila prednosti in slabosti elektrificiranih železnic se vse slabosti preprosto izgubijo. Prvič, količina škodljivih emisij je veliko manjša kot pri dizelskih lokomotivah. To pozitivno vpliva na okolje. Drugič, učinkovitost električne lokomotive je veliko večja. Tako se zmanjšajo stroški prevoza blaga.

Elektrificirane železnice med drugim rešujejo problem oskrbe z električno energijo industrijskih podjetij in naselij, ki se nahajajo ob železniški progi in nedaleč od nje. Po statističnih podatkih za leto 1975 je bila več kot polovica celotne električne energije kontaktnega omrežja železnic ZSSR porabljena za oskrbo z električno energijo teh objektov, ki niso vključeni v prometno infrastrukturo.

In to ni izčrpen seznam ugodnosti. Povedati je treba tudi, da ima elektrificirana železnica veliko večjo zmogljivost, zanesljivost in omogoča ustvarjanje udobnih pogojev za prevoz potnikov.

Vlečne postaje: splošni koncepti

Če poenostavimo na minimum, potem lahko vlečno postajo določimo naslednjo definicijo: instalacija, zasnovana za distribucijo in pretvorbo električne energije. Z drugimi besedami, vlečna postaja je padajoči transformator. Če lokomotiva deluje na enosmerni tok, potem postaja postaja usmernik. Za omrežjaelektrificiranih cest na izmenični tok, je potrebno opremiti vlečne postaje na razdalji od 50 do 80 kilometrov na celotnem odseku tira. Prehod na enosmerni tok zahteva gradnjo postaj na vsakih 15-20 kilometrov. V nekaterih izjemnih primerih se lahko ta razdalja zmanjša na 5 kilometrov (na posebej prometnih avtocestah).

Metro uporablja posebno vrsto vlečnih postaj. Naprave te vrste ne pretvarjajo AC v DC, ampak samo znižujejo enosmerno napetost.

Projektiranje blokov vlečnih postaj

Enote vlečnih postaj so kompleks celic, plošč in omar. Ti elementi so nameščeni na okvirje in povezani z mrežo žic (tako napajalnih kot krmilnih žic).

Obstajata dve vrsti blokov. V nekaterih blokih so vsi elementi nameščeni na okvir, v drugih pa je vsak element nameščen v zaprti posodi. Bloki prve vrste so namenjeni za vgradnjo v zgradbe. Bloki druge vrste so nameščeni vzdolž železniške proge na prostem.

Stik z omrežjem

Kontaktno omrežje je zelo zapletena inženirska struktura. Vključuje številne elemente: samo žico, kabel (nosilec), drogove za prenos moči, toge in gibljive prečke … Za vzmetenje so naložene zelo stroge zahteve. Če jim ne ustreza, se tok občasno odvaja, kar lokomotivi ne bo omogočilo delovanja v normalnem načinu in lahko privede do izrednih razmer. Strogo regulirana višina in sila napetostižice, največja dovoljena ukrivljenost, razponi in tako naprej. Pri nas lokomotive delujejo tako na enosmerni kot na izmenični tok. To seveda nekoliko otežuje oskrbo z električno energijo elektrificiranih železnic. Vsak od teh sistemov ima svoje prednosti in slabosti.

Izgradnja preproste verižne mreže

Pravzaprav je preprosto kontaktno vzmetenje žica, pritrjena na nosilce. Razdalja med temi nosilci je običajno 30-40 metrov. Takšna zasnova je sprejemljiva le na odsekih cest, kjer ni dovoljen hitri promet (mostovi, predori), pa tudi na trolejbusnih in tramvajskih daljnovodih.

Prednosti kontaktnega omrežja enosmernega toka

V primerjavi s kontaktnim omrežjem na izmenični tok ima kontaktno omrežje na enosmerni tok številne prednosti. Med njimi je še posebej treba opustiti možnost uporabe za lokomotive z relativno preprosto zasnovo in majhno težo. Poleg tega v takih sistemih ni vpliva napetosti na kontaktno omrežje. Najpomembnejša prednost je višja raven varnosti delovanja v primerjavi s sistemi AC.

Pomanjkljivosti kontaktnega omrežja DC

Glavna pomanjkljivost takšnih napajalnih sistemov za elektrificirane železnice je njihova visoka cena. Konec koncev, njihova konstrukcija zahteva bolj zapleteno in dražje vzmetenje. Bakrena vlečna žicaima veliko večji presek, kar tudi znatno poveča stroške projekta. Pomembna pomanjkljivost je precej nepomembna razdalja med vlečnimi postajami na elektrificiranih železnicah v primerjavi s kontaktnimi omrežji na izmenični tok. V povprečju se giblje od 15 (na območjih z največjim prometom vlakov) do 20 kilometrov. Med drugim enosmerni tokovi povzročajo nastanek tako imenovanih bežečih tokov, ki vodijo v nastanek in hitro korozijsko uničenje jeklenih konstrukcij in podpor.

Zahteve za usposabljanje za osebje, ki servisira sisteme za napajanje

Preden delavec sme popravljati in vzdrževati daljnovode elektrificirane železnice, mora opraviti posebno usposabljanje. In to ne velja samo za ljudi, ki delajo neposredno z električnim delom, temveč tudi za ključavničarje in monterje, ki servisirajo celotno strukturo daljnovodov in njihovih nosilcev. Vse osebje mora opraviti preizkus znanja in potrditi svojo raven kvalifikacij.

Sklep

Pojav elektrificiranih železnic je zaznamoval hitro rast industrije zaradi intenziviranja prometa in povečanja tovornega prometa. Postalo je mogoče znatno povečati maso blaga, ki ga prevaža ena lokomotiva.

Poleg tega je rešil številne težave. Tako običajne dizelske lokomotive pogosto odpovejo pri nizkih temperaturah. Električna lokomotiva deluje zanesljivo v vseh vremenskih razmerah. To pa je ustvarilo predpogoje za aktiven razvoj severnih in daljnovzhodnih regij naše države.