Τι είναι ένας ηλεκτροκίνητος σιδηρόδρομος

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η αύξηση του όγκου των μεταφερόμενων εμπορευμάτων και η ένταση της κυκλοφορίας των τρένων στις κύριες διαδρομές μεταφοράς οδήγησε στην εμφάνιση ηλεκτροκίνητων σιδηροδρόμων. Τέτοια αντικείμενα είναι αρκετά δύσκολο να εφαρμοστούν τεχνικά. Σε αντίθεση με τους πρώτους ηλεκτροκίνητους σιδηροδρόμους, οι σύγχρονοι αυτοκινητόδρομοι είναι σύνθετες εγκαταστάσεις υποδομής από μηχανολογική άποψη και εκτελούν μια σειρά από σημαντικά καθήκοντα για τον πληθυσμό και την οικονομία του κράτους. Αυτό το άρθρο περιγράφει την ιστορία της εμφάνισης και ανάπτυξης των ηλεκτρικών σιδηροδρομικών μεταφορών, δίνει τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά και μια ιδέα του συστήματος υποσταθμού και του στόλου των ατμομηχανών.

Πρώιμη ιστορία του ηλεκτροκίνητου σιδηροδρόμου

Η πρώτη ηλεκτρική ατμομηχανή στην ιστορία οφείλει την εμφάνισή της στον παγκοσμίου φήμης Γερμανό εφευρέτη και επιχειρηματίαΒέρνερ Σίμενς. Αυτό το δείγμα παρουσιάστηκε σε όλο τον κόσμο στην έκθεση των επιτευγμάτων της βιομηχανίας και της επιστήμης στο Βερολίνο στις 31 Μαΐου 1879. Ένας ηλεκτρισμένος σιδηρόδρομος με δίκτυο επαφής κατασκευάστηκε ειδικά για να επιδείξει τις δυνατότητες μιας ηλεκτρικής ατμομηχανής. Το μήκος αυτού του πειραματικού μονοπατιού ήταν λίγο πάνω από 300 μέτρα. Η συσκευή, η οποία επιδείχθηκε στο κοινό, δύσκολα μπορεί να αποδοθεί σε ατμομηχανές με τα σύγχρονα πρότυπα. Μάλλον ήταν το πρότυπό του. Το όχημα ζύγιζε μόλις 250 κιλά, είχε ισχύ τριών ίππων και μπορούσε να φτάσει σε ταχύτητα όχι μεγαλύτερη από 7 χιλιόμετρα την ώρα. Μια πρόσθετη ράγα χρησιμοποιήθηκε για την παροχή τάσης. Το τροχαίο υλικό αποτελούνταν από τρία βαγόνια. Συνολικά, δεν μπορούσαν να φιλοξενήσουν περισσότερα από 18 άτομα.

Αυτή η καινοτομία προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον από εκπροσώπους επιχειρήσεων. Ήδη το ίδιο 1879, κατασκευάστηκε ένας δρόμος 2 χιλιομέτρων για να παραδώσει εργάτες και πρώτες ύλες στην επικράτεια ενός από τα γαλλικά εργοστάσια ένδυσης.

Έτσι, αρχικά, οι ηλεκτρικές σιδηροδρομικές μεταφορές χρησιμοποιούνταν σε βιομηχανικές επιχειρήσεις και για τη μεταφορά επιβατών εντός της πόλης (γραμμές τραμ). Ωστόσο, μετά από λίγα μόνο χρόνια ανοίγει η κίνηση στη διαδρομή Likterfelzh - Βερολίνο. Η τελετή κοπής της κόκκινης κορδέλας πραγματοποιήθηκε στις 16 Μαΐου 1881.

Ηλεκτρισμός των σιδηροδρόμων στη Σοβιετική Ρωσία και την ΕΣΣΔ

Στην τσαρική Ρωσία, δεν δόθηκε η δέουσα προσοχή στην ανάπτυξη του ηλεκτρικού σιδηροδρόμουμεταφορά. Οι γραμμές του τραμ κατασκευάστηκαν σε μεγάλες πόλεις. Οι κύριες σιδηροδρομικές γραμμές που ένωναν τις μεγαλύτερες πόλεις της αυτοκρατορίας δεν ηλεκτροδοτήθηκαν. Το 1880, ένας επιστήμονας ονόματι Pirotsky κατάφερε να μετακινήσει ένα βαρύ σιδηροδρομικό βαγόνι από τη θέση του με τη βοήθεια ηλεκτρισμού. Αλλά αυτό το πείραμα δεν ενδιέφερε κανέναν. Μόνο με την έλευση της σοβιετικής εξουσίας ξεκίνησε μια συζήτηση για τις προοπτικές ανάπτυξης αυτής της βιομηχανίας. Εκείνη την εποχή, οι ηλεκτρικές ατμομηχανές εισήχθησαν ενεργά στις περισσότερες χώρες του κόσμου. Οι ηλεκτροκίνητοι σιδηρόδρομοι ήταν απλώς ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη. Ήδη το 1921 εγκρίθηκε στρατηγικό σχέδιο για την ηλεκτροδότηση όλων των εδαφών της χώρας. Σύμφωνα με το ανακοινωθέν σχέδιο, το δίκτυο επαφής των ηλεκτροδοτούμενων σιδηροδρόμων επρόκειτο να εκτείνεται στους σημαντικότερους αυτοκινητόδρομους που συνδέουν μεγάλες βιομηχανικές περιοχές και πόλεις.

Ήδη το 1926 τέθηκε σε λειτουργία ένα τμήμα του δρόμου είκοσι χιλιομέτρων με ηλεκτρικό δίκτυο επαφής. Συνέδεσε την πρωτεύουσα της ΣΣΔ του Αζερμπαϊτζάν με τα κοιτάσματα πετρελαίου του Σουραχανί. Σε αυτό το τμήμα χρησιμοποιήθηκε συνεχές ρεύμα 1200 βολτ. Το 1929 σηματοδοτήθηκε από την επίσημη έναρξη του πρώτου ηλεκτρικού τρένου από τη Μόσχα στο Mytishchi. Τα γεγονότα αυτά σηματοδότησε, χωρίς υπερβολή, την αρχή μιας νέας εποχής στην ιστορία της ανάπτυξης και της εκβιομηχάνισης της χώρας μας.

Μετά από μερικές δεκαετίες, το εναλλασσόμενο ρεύμα έρχεται να αντικαταστήσει τη σταθερά. Στις 19 Δεκεμβρίου 1955, τέθηκε σε λειτουργία το τμήμα του σιδηροδρόμου Mikhailov-Ozherelye. Το μήκος του είναι 85 χιλιόμετρα. Οι ατμομηχανές σε αυτό το τμήμα τροφοδοτούνταν με εναλλασσόμενο ρεύμαβιομηχανική συχνότητα (50 Hertz) με τάση 22.000 volt. Ένα χρόνο αργότερα, οι γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος επαφής επεκτάθηκαν στον σταθμό Pavelets 1. Έτσι, το συνολικό μήκος αυτής της διαδρομής ήταν περίπου 140 χιλιόμετρα.

Γενικές πληροφορίες για τον ρωσικό σιδηρόδρομο

Ο σιδηρόδρομος της Ρωσικής Ομοσπονδίας είναι ένας τεράστιος οργανισμός. Χωρίζεται σε 17 ξεχωριστά τμήματα. Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία, το συνολικό μήκος των λειτουργούμενων δρόμων φτάνει τα 86 χιλιάδες χιλιόμετρα. Ταυτόχρονα, το μήκος των ηλεκτροδοτούμενων σιδηροδρόμων είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από το ήμισυ αυτής της τιμής (51%). Δεν μπορεί κάθε χώρα να καυχηθεί για έναν τέτοιο δείκτη. Πρέπει να σημειωθεί ότι το μερίδιο των ηλεκτροκίνητων σιδηροδρόμων στη Ρωσία αντιπροσωπεύει περισσότερο από το ογδόντα τοις εκατό της συνολικής εμπορευματικής και επιβατικής κίνησης. Αυτό είναι αρκετά κατανοητό. Άλλωστε, πρώτα από όλα ηλεκτροδοτούνται οι αυτοκινητόδρομοι μεταφορών με μεγάλο φορτίο. Επιπλέον, η ηλεκτροδότηση δρόμων με μικρή κίνηση δεν είναι οικονομικά βιώσιμη και θα έχει απώλειες. Τέτοιοι δείκτες μπορούν να επιτευχθούν μόνο μέσω της ενωμένης εργασίας ολόκληρου του λαού. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να έχουμε μια πολύ ανεπτυγμένη μηχανολογία και οργανοποιία, μια ανεπτυγμένη ηλεκτρική βιομηχανία και επιστημονικό δυναμικό.

Το συνολικό μήκος των ηλεκτροδοτούμενων τμημάτων του σιδηροδρόμου στη χώρα μας είναι περίπου 43 χιλιάδες χιλιόμετρα. Ταυτόχρονα, 18 χιλιάδες χιλιόμετρα τροφοδοτούνται με συνεχές ρεύμα. Αντίστοιχα, τα υπόλοιπα 25 χιλιάδες χιλιόμετρα τρέχουν με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Πλεονεκτήματα ηλεκτροδότησης

Με φόντο έναν τεράστιο αριθμό πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων των ηλεκτροκίνητων σιδηροδρόμων, όλα τα μειονεκτήματα απλά χάνονται. Πρώτον, η ποσότητα των επιβλαβών εκπομπών είναι πολύ μικρότερη από ό,τι από τις μηχανές ντίζελ. Αυτό έχει θετική επίδραση στο περιβάλλον. Δεύτερον, η απόδοση μιας ηλεκτρικής ατμομηχανής είναι πολύ μεγαλύτερη. Έτσι, το κόστος μεταφοράς εμπορευμάτων μειώνεται.

Μεταξύ άλλων, οι ηλεκτροκίνητοι σιδηρόδρομοι λύνουν το πρόβλημα της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε βιομηχανικές επιχειρήσεις και οικισμούς που βρίσκονται κατά μήκος της σιδηροδρομικής γραμμής και όχι μακριά από αυτήν. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία για το 1975, περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας του δικτύου επαφής των σιδηροδρόμων της ΕΣΣΔ δαπανήθηκε για την παροχή ρεύματος σε αυτές τις εγκαταστάσεις που δεν περιλαμβάνονται στην υποδομή μεταφορών.

Και αυτή δεν είναι μια εξαντλητική λίστα πλεονεκτημάτων. Πρέπει επίσης να πούμε ότι ο ηλεκτροκίνητος σιδηρόδρομος έχει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα, αξιοπιστία και σας επιτρέπει να δημιουργήσετε άνετες συνθήκες για τη μεταφορά των επιβατών.

Υποσταθμοί έλξης: γενικές έννοιες

Εάν απλοποιήσουμε στο ελάχιστο, τότε στον υποσταθμό έλξης μπορεί να δοθεί ο ακόλουθος ορισμός: εγκατάσταση σχεδιασμένη για τη διανομή και τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας. Με άλλα λόγια, ο υποσταθμός έλξης είναι ένας μετασχηματιστής βαθμίδας. Εάν η ατμομηχανή λειτουργεί με συνεχές ρεύμα, τότε ο υποσταθμός λειτουργεί ως ανορθωτής. Για δίκτυαηλεκτροδοτημένοι δρόμοι με εναλλασσόμενο ρεύμα, είναι απαραίτητος ο εξοπλισμός υποσταθμών έλξης σε απόσταση 50 έως 80 χιλιομέτρων σε όλο το τμήμα της διαδρομής. Η μετάβαση στο συνεχές ρεύμα απαιτεί την κατασκευή υποσταθμών κάθε 15-20 χιλιόμετρα. Σε ορισμένες εξαιρετικές περιπτώσεις, αυτή η απόσταση μπορεί να μειωθεί στα 5 χιλιόμετρα (σε ιδιαίτερα πολυσύχναστους αυτοκινητόδρομους).

Το μετρό χρησιμοποιεί έναν ειδικό τύπο υποσταθμών έλξης. Οι συσκευές αυτού του τύπου δεν μετατρέπουν το AC σε DC, αλλά μόνο μειώνουν την τάση DC.

Σχεδίαση μπλοκ υποσταθμών έλξης

Οι μονάδες υποσταθμού έλξης είναι ένα σύμπλεγμα κυψελών, πλαισίων και ερμαρίων. Αυτά τα στοιχεία είναι τοποθετημένα σε πλαίσια και συνδέονται με ένα δίκτυο καλωδίων (καλώδια τροφοδοσίας και ελέγχου).

Υπάρχουν δύο τύποι μπλοκ. Σε ορισμένα μπλοκ, όλα τα στοιχεία είναι τοποθετημένα σε ένα πλαίσιο, σε άλλα, κάθε στοιχείο τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο δοχείο. Τα μπλοκ του πρώτου τύπου προορίζονται για εγκατάσταση σε κτίρια. Μπλοκ του δεύτερου τύπου εγκαθίστανται κατά μήκος της υπαίθριας σιδηροδρομικής γραμμής.

Δίκτυο επικοινωνίας

Το δίκτυο επαφών είναι μια πολύ περίπλοκη δομή μηχανικής. Περιλαμβάνει πολλά στοιχεία: το ίδιο το σύρμα, το καλώδιο (φορέας), στύλους μετάδοσης ισχύος, άκαμπτες και εύκαμπτες εγκάρσιες ράβδους … Επιβάλλονται πολύ αυστηρές απαιτήσεις στην ανάρτηση. Εάν δεν αντιστοιχεί σε αυτά, τότε το ρεύμα θα λαμβάνεται κατά διαστήματα, γεγονός που δεν θα επιτρέψει στην ατμομηχανή να λειτουργεί σε κανονική λειτουργία και μπορεί να οδηγήσει σε έκτακτη ανάγκη. Αυστηρά ρυθμιζόμενο ύψος και δύναμη τάσηςσύρματα, μέγιστη επιτρεπόμενη καμπυλότητα, ανοίγματα και ούτω καθεξής. Στη χώρα μας οι ατμομηχανές λειτουργούν τόσο με συνεχές όσο και με εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό, φυσικά, περιπλέκει κάπως την τροφοδοσία των ηλεκτροδοτούμενων σιδηροδρόμων. Κάθε ένα από αυτά τα συστήματα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Κατασκευή απλής κυλινδροκεφαλής

Στην πραγματικότητα, μια απλή ανάρτηση επαφής είναι ένα σύρμα που συνδέεται με στηρίγματα. Η απόσταση μεταξύ αυτών των στηρίξεων είναι συνήθως 30-40 μέτρα. Ένας τέτοιος σχεδιασμός είναι αποδεκτός μόνο σε τμήματα δρόμων όπου δεν επιτρέπεται η κυκλοφορία υψηλής ταχύτητας (γέφυρες, σήραγγες), καθώς και σε γραμμές μεταφοράς τρόλεϊ και τραμ.

Πλεονεκτήματα του δικτύου επαφών συνεχούς ρεύματος

Σε σύγκριση με το δίκτυο επαφών σε εναλλασσόμενο ρεύμα, το δίκτυο επαφών σε συνεχές ρεύμα έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Μεταξύ αυτών, είναι ιδιαίτερα απαραίτητο να ακυρωθεί η δυνατότητα χρήσης του για ατμομηχανές με σχετικά απλό σχεδιασμό και χαμηλό βάρος. Επιπλέον, σε τέτοια συστήματα δεν υπάρχει καμία επίδραση της τάσης που εφαρμόζεται στο δίκτυο επαφής. Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα είναι το υψηλότερο επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας σε σύγκριση με τα συστήματα AC.

Μειονεκτήματα του δικτύου επαφών DC

Το κύριο μειονέκτημα τέτοιων συστημάτων τροφοδοσίας ηλεκτρικής ενέργειας για ηλεκτροφόρους σιδηροδρόμους είναι το υψηλό κόστος τους. Άλλωστε, η κατασκευή τους απαιτεί μια πιο περίπλοκη και ακριβή ανάρτηση. Χάλκινο σύρμα έλξηςέχει πολύ μεγαλύτερη διατομή, γεγονός που αυξάνει σημαντικά και το κόστος του έργου. Ένα σημαντικό μειονέκτημα είναι η μάλλον ασήμαντη απόσταση μεταξύ των υποσταθμών έλξης σε ηλεκτροφόρους σιδηροδρόμους σε σύγκριση με τα δίκτυα επαφής με εναλλασσόμενο ρεύμα. Κατά μέσο όρο, κυμαίνεται από 15 (σε περιοχές με μέγιστη κίνηση τρένων) έως 20 χιλιόμετρα. Μεταξύ άλλων, τα συνεχή ρεύματα προκαλούν την ανάδυση των λεγόμενων αδέσποτων ρευμάτων, τα οποία οδηγούν σε ανάδυση και ταχεία καταστροφή από διάβρωση μεταλλικών κατασκευών και στηριγμάτων.

Απαιτήσεις εκπαίδευσης για το προσωπικό που επισκευάζει συστήματα τροφοδοσίας

Προτού επιτραπεί σε έναν εργαζόμενο να επισκευάσει και να συντηρήσει γραμμές μεταφοράς ηλεκτροφόρου σιδηροδρόμου, πρέπει να υποβληθεί σε ειδική εκπαίδευση. Και αυτό δεν ισχύει μόνο για άτομα που εργάζονται απευθείας με το ηλεκτρικό μέρος, αλλά και για κλειδαράδες και εγκαταστάτες που συντηρούν ολόκληρη τη δομή των γραμμών μεταφοράς και τα στηρίγματα τους. Όλο το προσωπικό πρέπει να περάσει ένα τεστ γνώσεων και να επιβεβαιώσει το επίπεδο προσόντων του.

Συμπέρασμα

Η έλευση των ηλεκτροκίνητων σιδηροδρόμων σηματοδότησε την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας λόγω της εντατικοποίησης της κυκλοφορίας και της αύξησης του τζίρου των εμπορευμάτων. Κατέστη δυνατό να αυξηθεί σημαντικά η μάζα των εμπορευμάτων που μεταφέρονται από μία ατμομηχανή.

Επιπλέον, έλυσε μια σειρά από προβλήματα. Έτσι, οι συμβατικές ατμομηχανές ντίζελ συχνά αποτυγχάνουν σε χαμηλές θερμοκρασίες. Η ηλεκτρική ατμομηχανή λειτουργεί αξιόπιστα σε όλες τις καιρικές συνθήκες. Αυτό με τη σειρά του δημιούργησε τις προϋποθέσεις για την ενεργό ανάπτυξη των βορείων και της Άπω Ανατολής περιοχών της χώρας μας.