Hvad er en elektrificeret jernbane

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Stigningen i mængden af transporteret gods og intensiteten af togtrafik på de vigtigste transportruter har ført til fremkomsten af elektrificerede jernbaner. Sådanne objekter er ret vanskelige at implementere teknisk. I modsætning til de første elektrificerede jernbaner er moderne motorveje komplekse infrastrukturanlæg fra et ingeniørmæssigt synspunkt og udfører en række vigtige opgaver for befolkningen og statens økonomi. Denne artikel beskriver historien om fremkomsten og udviklingen af elektrisk jernbanetransport, giver de vigtigste tekniske karakteristika og en idé om transformerstationssystemet og lokomotivflåden.

Den elektrificerede jernbanes tidlige historie

Det første elektriske lokomotiv i historien skylder sit udseende til den verdensberømte tyske opfinder og forretningsmandWerner Siemens. Denne prøve blev præsenteret for hele verden ved udstillingen af industri- og videnskabsresultater i Berlin den 31. maj 1879. En elektrificeret jernbane med et kontaktnetværk blev bygget specielt for at demonstrere et elektrisk lokomotivs muligheder. Længden af denne forsøgssti var lidt over 300 meter. Enheden, som blev demonstreret for offentligheden, kan næppe tilskrives lokomotiver efter moderne standarder. Det var snarere hans model. Køretøjet vejede kun 250 kg, havde en effekt på tre hestekræfter og kunne nå en hastighed på højst 7 kilometer i timen. En ekstra skinne blev brugt til at levere spænding. Det rullende materiel bestod af tre vogne. I alt kunne de ikke rumme mere end 18 personer.

Denne nyhed vakte stor interesse fra erhvervsrepræsentanter. Allerede i samme 1879 blev der bygget en 2 kilometer lang vej for at levere arbejdere og råmaterialer til en af de franske tøjfabrikkers territorium.

Således blev elektrisk jernbanetransport brugt i industrivirksomheder og til transport af passagerer inden for byen (sporvognslinjer). Men efter kun få år åbner trafikken på ruten Likterfelzh - Berlin. Ceremonien for klipning af det røde bånd fandt sted den 16. maj 1881.

Elektrificering af jernbaner i Sovjetrusland og USSR

I tsar-Rusland blev der ikke taget behørigt hensyn til udviklingen af elektriske jernbanertransportere. Sporvognslinjer blev bygget i større byer. De vigtigste jernbanelinjer, der forbinder de største byer i imperiet, var ikke elektrificeret. I 1880 lykkedes det en videnskabsmand ved navn Pirotsky at flytte en tung jernbanevogn fra sin plads ved hjælp af elektricitet. Men dette eksperiment interesserede ikke nogen. Først med fremkomsten af sovjetmagten begyndte en diskussion af udsigterne for udviklingen af denne industri. På det tidspunkt blev elektriske lokomotiver aktivt introduceret i de fleste lande i verden. Elektrificerede jernbaner var simpelthen afgørende at udvikle. Allerede i 1921 blev en strategisk plan for elektrificering af alle landets territorier godkendt. I overensstemmelse med den annoncerede plan skulle kontaktnettet af elektrificerede jernbaner strække sig over de vigtigste motorveje, der forbinder store industriregioner og byer.

Allerede i 1926 blev et tyve kilometer langt stykke af vejen med et kontaktelektrisk netværk sat i drift. Det forbandt hovedstaden i Aserbajdsjan SSR med oliefelterne i Surakhani. I dette afsnit blev der brugt en jævnstrøm på 1200 volt. 1929 var præget af den højtidelige lancering af det første elektriske tog fra Moskva til Mytishchi. Disse begivenheder markerede uden overdrivelse begyndelsen på en ny æra i historien om vores lands udvikling og industrialisering.

Efter et par årtier kommer vekselstrøm til at erstatte konstanten. Den 19. december 1955 blev Mikhailov-Ozherelye sektionen af jernbanen sat i drift. Dens længde er 85 kilometer. Lokomotiver i denne sektion blev drevet af vekselstrømindustriel frekvens (50 Hertz) med en spænding på 22.000 volt. Et år senere blev kontaktledningerne forlænget til stationen Pavelets 1. Den samlede længde af denne rute var således omkring 140 kilometer.

Generelle oplysninger om den russiske jernbane

Jernbanen i Den Russiske Føderation er en enorm organisme. Det er opdelt i 17 separate afdelinger. Ifølge de seneste data når den samlede længde af drevne veje 86 tusinde kilometer. Samtidig er længden af elektrificerede jernbaner lidt mere end halvdelen af denne værdi (51%). Ikke alle lande kan prale af en sådan indikator. Det skal bemærkes, at andelen af elektrificerede jernbaner i Rusland tegner sig for mere end firs procent af den samlede fragt- og passagertrafik. Dette er ganske forståeligt. For det første er højbelastede transportmotorveje elektrificeret. Desuden er det ikke økonomisk rentabelt at elektrificere veje med lidt trafik og vil medføre tab. Sådanne indikatorer kan kun opnås gennem hele folkets forenede arbejde. Samtidig er det nødvendigt at have en meget udviklet maskinteknik og instrumentfremstilling, en udviklet elektrisk industri og videnskabeligt potentiale.

Den samlede længde af de elektrificerede sektioner af jernbanen i vores land er cirka 43 tusinde kilometer. Samtidig er 18 tusinde kilometer drevet af jævnstrøm. Derfor kører de resterende 25 tusinde kilometer på vekselstrøm.

Elektrificeringsfordele

På baggrund af et stort antal fordele og ulemper ved elektrificerede jernbaner er alle ulemperne simpelthen tabt. For det første er mængden af skadelige emissioner meget mindre end fra diesellokomotiver. Dette har en positiv effekt på miljøet. For det andet er effektiviteten af et elektrisk lokomotiv meget højere. Dermed reduceres omkostningerne ved at transportere varer.

Blandt andet løser elektrificerede jernbaner problemet med at levere elektricitet til industrivirksomheder og bygder, der ligger langs jernbanestrækningen og ikke langt derfra. Ifølge statistikker for 1975 blev mere end halvdelen af den samlede elektricitet i kontaktnettet for jernbanerne i USSR brugt på strømforsyningen til disse faciliteter, som ikke er inkluderet i transportinfrastrukturen.

Og dette er ikke en udtømmende liste over fordele. Det skal også siges, at den elektrificerede jernbane har en meget større kapacitet, pålidelighed og giver dig mulighed for at skabe komfortable forhold for transport af passagerer.

Traction understationer: generelle koncepter

Hvis vi forenkler til et minimum, så kan traktionstransformatorstationen gives følgende definition: en installation designet til distribution og konvertering af elektricitet. Med andre ord er traktionstransformatoren en step-down transformer. Hvis lokomotivet kører på jævnstrøm, så fungerer transformerstationen som ensretter. Til netværkelektrificerede veje på vekselstrøm, er det nødvendigt at udstyre trækkraftstationer i en afstand på 50 til 80 kilometer i hele banens sektion. Overgangen til jævnstrøm kræver opførelse af transformerstationer for hver 15.-20. kilometer. I nogle ekstraordinære tilfælde kan denne afstand reduceres til 5 kilometer (på særligt befærdede motorveje).

Metroen bruger en speciel type traktionsstationer. Enheder af denne type konverterer ikke AC til DC, men sænker kun DC-spændingen.

Design af blokke af traktionstransformatorstationer

Traction understationsenheder er et kompleks af celler, paneler og skabe. Disse elementer er monteret på rammer og forbundet med et netværk af ledninger (både strøm- og kontrolledninger).

Der er to typer blokke. I nogle blokke er alle elementer monteret på en ramme, i andre er hvert element placeret i en forseglet beholder. Blokke af den første type er beregnet til installation i bygninger. Blokke af den anden type er installeret langs friluftsbanen.

Kontaktnetværk

Kontaktnetværket er en meget kompleks ingeniørstruktur. Den indeholder mange elementer: selve ledningen, kablet (bæreren), kraftoverførselsstænger, stive og fleksible tværstænger … Der stilles meget strenge krav til ophænget. Hvis det ikke svarer til dem, vil strømmen blive taget med mellemrum, hvilket ikke vil tillade lokomotivet at fungere i normal tilstand og kan føre til en nødsituation. Strengt reguleret højde og trækkraftledninger, maksimal tilladt krumning, spændvidder og så videre. I vores land kører lokomotiver både på jævnstrøm og på vekselstrøm. Dette komplicerer naturligvis en del strømforsyningen til elektrificerede jernbaner. Hvert af disse systemer har sine egne fordele og ulemper.

Konstruktion af en simpel køreledning

Faktisk er en simpel kontaktophæng en ledning fastgjort til understøtninger. Afstanden mellem disse understøtninger er norm alt 30-40 meter. Et sådant design er kun acceptabelt på strækninger af veje, hvor højhastighedstrafik ikke er tilladt (broer, tunneler), samt i trolleybus- og sporvognsledninger.

Fordele ved jævnstrømskontaktnetværk

Sammenlignet med kontaktnettet på vekselstrøm har kontaktnettet på jævnstrøm en række fordele. Blandt dem er det især nødvendigt at annullere muligheden for at bruge det til lokomotiver med et relativt enkelt design og lav vægt. Derudover er der i sådanne systemer ingen indflydelse af den spænding, der påføres kontaktnettet. Den vigtigste fordel er det højere niveau af driftssikkerhed sammenlignet med AC-systemer.

Ulemper ved DC-kontaktnetværk

Den største ulempe ved sådanne strømforsyningssystemer til elektrificerede jernbaner er deres høje omkostninger. Deres konstruktion kræver trods alt en mere kompleks og dyr suspension. Kobbertrådhar et meget større tværsnit, hvilket også øger omkostningerne ved projektet markant. En vigtig ulempe er den ret ubetydelige afstand mellem traktionsstationer på elektrificerede jernbaner sammenlignet med kontaktnet på vekselstrøm. I gennemsnit varierer det fra 15 (i områder med maksimal togtrafik) til 20 kilometer. Ligestrømme forårsager blandt andet fremkomsten af såkaldte herreløse strømme, som fører til fremkomst og hurtig korrosionsødelæggelse af stålkonstruktioner og understøtninger.

Uddannelseskrav til personale, der servicerer strømforsyningssystemer

Før en arbejder må reparere og vedligeholde transmissionsledninger på en elektrificeret jernbane, skal han gennemgå en særlig uddannelse. Og det gælder ikke kun folk, der arbejder direkte med den elektriske del, men også låsesmede og installatører, der servicerer hele strukturen af transmissionsledninger og deres understøtninger. Alt personale skal bestå en videnstest og bekræfte deres kvalifikationsniveau.

Konklusion

Fremkomsten af elektrificerede jernbaner markerede den hurtige vækst i industrien på grund af intensiveringen af trafikken og en stigning i godsomsætningen. Det blev muligt væsentligt at øge massen af gods, der transporteres af et lokomotiv.

Derudover løste det en række problemer. Så konventionelle diesellokomotiver fejler ofte ved lave temperaturer. Det elektriske lokomotiv fungerer pålideligt under alle vejrforhold. Dette skabte igen forudsætningerne for aktiv udvikling af de nordlige og fjernøstlige regioner i vores land.