Šta je elektrificirana željeznica

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Povećanje obima prevezene robe i intenziteta željezničkog saobraćaja na glavnim transportnim pravcima doveli su do pojave elektrificiranih željeznica. Takve objekte je prilično teško tehnički implementirati. Za razliku od prvih elektrificiranih željeznica, savremeni autoputevi su sa inženjerskog stanovišta složeni infrastrukturni objekti i obavljaju niz važnih zadataka za stanovništvo i privredu države. Ovaj članak opisuje istoriju nastanka i razvoja električnog železničkog saobraćaja, daje glavne tehničke karakteristike i ideju o sistemu trafostanica i lokomotivu.

Rana istorija elektrificirane željeznice

Prva električna lokomotiva u istoriji duguje svoj izgled svjetski poznatom njemačkom pronalazaču i biznismenuWerner Siemens. Ovaj uzorak predstavljen je cijelom svijetu na izložbi dostignuća industrije i nauke u Berlinu 31. maja 1879. Posebno je izgrađena elektrificirana željeznica sa kontaktnom mrežom da bi se demonstrirali mogućnosti električne lokomotive. Dužina ove eksperimentalne staze bila je nešto više od 300 metara. Uređaj, koji je demonstriran javnosti, teško se može pripisati lokomotivama po savremenim standardima. Tačnije, to je bio 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 šina. Vozni park se sastojao od tri vagona. Ukupno su mogli primiti najviše 18 osoba.

Ovaj novitet izazvao je veliko interesovanje poslovnih predstavnika. Već iste 1879. godine izgrađen je put od 2 kilometra za dopremanje radnika i sirovina na teritoriju jedne od francuskih fabrika odjeće.

Tako je u početku električni željeznički transport korišten u industrijskim preduzećima i za prijevoz putnika unutar grada (tramvajske linije). Međutim, nakon samo nekoliko godina otvara se saobraćaj na relaciji Likterfelzh - Berlin. Ceremonija presecanja crvene vrpce održana je 16. maja 1881.

Elektrifikacija željeznica u Sovjetskoj Rusiji i SSSR-u

U carskoj Rusiji nije posvećena dužna pažnja razvoju električne željeznicetransport. U većim gradovima izgrađene su tramvajske pruge. Glavne željezničke pruge koje povezuju najveće gradove carstva nisu bile elektrificirane. Godine 1880. naučnik po imenu Pirotski uspeo je da pomeri teški vagon sa svog mesta uz pomoć struje. Ali ovaj eksperiment nikoga nije zanimao. Tek s dolaskom sovjetske vlasti počela je rasprava o izgledima za razvoj ove industrije. U to vrijeme električne lokomotive su se aktivno uvodile u većinu zemalja svijeta. Elektrificirane željeznice su jednostavno bile od vitalnog značaja za razvoj. Već 1921. godine usvojen je strateški plan za elektrifikaciju svih teritorija zemlje. U skladu sa najavljenim planom, kontaktna mreža elektrificiranih željeznica trebalo je da se proteže preko najvažnijih autoputeva koji povezuju velike industrijske regije i gradove.

Već 1926. godine puštena je u rad dvadesetak kilometara dionica puta sa kontaktnom električnom mrežom. Povezao je glavni grad Azerbejdžanske SSR sa naftnim poljima Surakhani. U ovom dijelu korištena je jednosmjerna struja od 1200 volti. 1929. obilježeno je svečanim pokretanjem prvog električnog voza iz Moskve za Mitišči. Ovi događaji označili su, bez preterivanja, početak nove ere u istoriji razvoja i industrijalizacije naše zemlje.

Nakon nekoliko decenija, naizmenična struja dolazi da zameni konstantnu. 19. decembra 1955. puštena je u rad dionica pruge Mihajlov-Ožerelje. Njegova dužina je 85 kilometara. Lokomotive u ovoj dionici pokretale su se naizmjeničnom strujomindustrijska frekvencija (50 Hertz) sa naponom od 22.000 volti. Godinu dana kasnije, kontaktni dalekovodi su produženi do stanice Pavelets 1. Tako je ukupna dužina ove trase bila oko 140 kilometara.

Opšte informacije o ruskoj željeznici

Željeznica Ruske Federacije je ogroman organizam. Podijeljen je na 17 odvojenih odjela. Prema posljednjim podacima, ukupna dužina prometovanih puteva dostiže 86 hiljada kilometara. Istovremeno, dužina elektrificiranih pruga je nešto više od polovine 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. Na kraju krajeva, prije svega, visoko opterećeni transportni putevi su elektrificirani. Štaviše, elektrifikacija puteva sa malim prometom nije ekonomski isplativa i donijet će gubitke. Takvi pokazatelji se mogu postići samo zajedničkim radom čitavog naroda. Istovremeno, potrebno je veoma razvijeno mašinstvo i instrumentarstvo, razvijenu elektroindustriju i naučni potencijal.

Ukupna dužina elektrificiranih dionica željeznice u našoj zemlji iznosi oko 43 hiljade kilometara. Istovremeno, 18 hiljada kilometara napaja se jednosmernom strujom. Shodno tome, preostalih 25 hiljada kilometara ide naizmeničnom strujom.

Pogodnosti elektrifikacije

U pozadini ogromnog broja prednosti i mana elektrificiranih željeznica, svi nedostaci se jednostavno gube. Prvo, količina štetnih emisija je mnogo manja nego kod dizel lokomotiva. Ovo ima pozitivan uticaj na životnu sredinu. Drugo, efikasnost električne lokomotive je mnogo veća. Time se smanjuju troškovi transporta robe.

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

I ovo nije potpuna lista pogodnosti. Takođe treba reći da elektrificirana pruga ima mnogo veći kapacitet, pouzdanost i omogućava stvaranje ugodnih uslova za prevoz putnika.

Trakcione podstanice: opšti koncepti

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

Metro koristi posebnu vrstu vučnih trafostanica. Uređaji ovog tipa ne pretvaraju AC u DC, već samo snižavaju DC napon.

Projektovanje blokova vučnih trafostanica

Jedinice vučne trafostanice su kompleks ćelija, panela 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 zatvorenu posudu. Blokovi prvog tipa namijenjeni su za ugradnju u zgrade. Blokovi drugog tipa postavljaju se duž otvorene željezničke pruge.

Kontaktirajte mrežu

Kontaktna mreža je vrlo složena inženjerska struktura. Sadrži mnogo elemenata: samu žicu, kabl (nosač), stubove za prenos snage, krute i fleksibilne poprečne šipke… Veoma strogi zahtevi su postavljeni za ogibljenje. Ako im ne odgovara, struja će se uzimati povremeno, što neće dozvoliti lokomotivi da radi u normalnom režimu i može dovesti do nužde. Strogo regulirana visina i sila zatezanjažice, maksimalna dozvoljena zakrivljenost, rasponi i tako dalje. Kod nas lokomotive rade i na jednosmernu i naizmeničnu struju. To, naravno, donekle otežava napajanje elektrificiranih željeznica. Svaki od ovih sistema ima svoje prednosti i nedostatke.

Izgradnja jednostavne kontaktne mreže

U stvari, jednostavna kontaktna suspenzija je žica pričvršćena na nosače. Udaljenost između ovih nosača je obično 30-40 metara. Ovakav dizajn je prihvatljiv samo na dionicama puteva na kojima nije dozvoljen saobraćaj velikom brzinom (mostovi, tuneli), kao i na trolejbuskim i tramvajskim dalekovodima.

Prednosti kontaktne mreže jednosmerne struje

U poređenju sa kontaktnom mrežom na naizmeničnu struju, kontaktna mreža na jednosmernu struju ima niz prednosti. Među njima je posebno potrebno poništiti mogućnost korištenja za lokomotive relativno jednostavnog dizajna i male težine. Osim toga, u takvim sistemima nema utjecaja napona koji se primjenjuje na kontaktnu mrežu. Najvažnija prednost je viši nivo operativne sigurnosti u poređenju sa AC sistemima.

Nedostaci DC kontakt mreže

Glavni nedostatak ovakvih sistema napajanja za elektrificirane željeznice je njihova visoka cijena. Uostalom, njihova konstrukcija zahtijeva složeniju i skuplju suspenziju. Bakarna vučna žicaima mnogo veći poprečni 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 vozova) do 20 kilometara. Između ostalog, jednosmjerne struje uzrokuju nastanak tzv. lutajućih struja koje dovode do nastanka i brzog korozionog razaranja čeličnih konstrukcija i nosača.

Zahtjevi za obuku osoblja koje servisira sisteme napajanja

Prije nego što radniku bude dozvoljeno da popravlja i održava dalekovode elektrificirane željeznice, mora proći posebnu obuku. I to se ne odnosi samo na ljude koji direktno rade sa električnim dijelom, već i na bravare i instalatere koji servisiraju cjelokupnu konstrukciju dalekovoda i njihovih nosača. Svo osoblje mora proći test znanja i potvrditi svoj nivo kvalifikacija.

Zaključak

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

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