Wat is een geëlektrificeerde spoorlijn

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De toename van het volume van vervoerde goederen en de intensiteit van het treinverkeer op de belangrijkste transportroutes heeft geleid tot de opkomst van geëlektrificeerde spoorwegen. Dergelijke objecten zijn technisch vrij moeilijk te implementeren. In tegenstelling tot de eerste geëlektrificeerde spoorwegen, zijn moderne snelwegen vanuit technisch oogpunt complexe infrastructuurvoorzieningen en vervullen ze een aantal belangrijke taken voor de bevolking en de economie van de staat. Dit artikel beschrijft de geschiedenis van de opkomst en ontwikkeling van elektrisch spoorvervoer, geeft de belangrijkste technische kenmerken en een idee van het onderstationsysteem en de locomotiefvloot.

Vroege geschiedenis van de geëlektrificeerde spoorlijn

De eerste elektrische locomotief in de geschiedenis dankt zijn verschijning aan de wereldberoemde Duitse uitvinder en zakenmanWerner Siemens. Dit monster werd aan de hele wereld gepresenteerd op de tentoonstelling van prestaties van industrie en wetenschap in Berlijn op 31 mei 1879. Speciaal om de mogelijkheden van een elektrische locomotief te demonstreren, werd een geëlektrificeerde spoorlijn met een contactnetwerk gebouwd. De lengte van dit experimentele pad was iets meer dan 300 meter. Het apparaat, dat aan het publiek werd gedemonstreerd, kan naar moderne maatstaven nauwelijks worden toegeschreven aan locomotieven. Het was eerder zijn model. Het voertuig woog slechts 250 kilogram, had een vermogen van drie pk en kon een snelheid bereiken van niet meer dan 7 kilometer per uur. Een extra rail werd gebruikt om spanning te leveren. Het rollend materieel bestond uit drie wagons. In totaal konden ze niet meer dan 18 personen herbergen.

Deze nieuwigheid wekte grote belangstelling van vertegenwoordigers van het bedrijfsleven. Reeds in dezelfde 1879 werd een weg van 2 kilometer aangelegd om arbeiders en grondstoffen naar het grondgebied van een van de Franse kledingfabrieken te brengen.

Zo werd aanvankelijk elektrisch spoorvervoer gebruikt in industriële ondernemingen en voor het vervoer van passagiers binnen de stad (tramlijnen). Al na een paar jaar komt er echter verkeer op de route Likterfelzh - Berlijn. De ceremonie van het doorknippen van het rode lint vond plaats op 16 mei 1881.

Elektrificatie van spoorwegen in Sovjet-Rusland en de USSR

In het tsaristische Rusland werd geen aandacht besteed aan de ontwikkeling van elektrische spoorwegenvervoer. In de grote steden werden tramlijnen aangelegd. De belangrijkste spoorlijnen die de grootste steden van het rijk met elkaar verbinden, waren niet geëlektrificeerd. In 1880 slaagde een wetenschapper genaamd Pirotsky erin om met behulp van elektriciteit een zware treinwagon van zijn plaats te verplaatsen. Maar dit experiment interesseerde niemand. Pas met de komst van de Sovjetmacht begon een discussie over de vooruitzichten voor de ontwikkeling van deze industrie. In die tijd werden elektrische locomotieven actief geïntroduceerd in de meeste landen van de wereld. Geëlektrificeerde spoorwegen waren gewoon van vitaal belang om te ontwikkelen. Al in 1921 werd een strategisch plan voor de elektrificatie van alle gebieden van het land goedgekeurd. In overeenstemming met het aangekondigde plan zou het contactnetwerk van geëlektrificeerde spoorwegen zich uitstrekken over de belangrijkste snelwegen die grote industriële regio's en steden met elkaar verbinden.

Reeds in 1926 werd een twintig kilometer lang weggedeelte met een elektrisch contactnetwerk in gebruik genomen. Het verbond de hoofdstad van de Azerbeidzjaanse SSR met de olievelden van Surakhani. In dit gedeelte werd een gelijkstroom van 1200 volt gebruikt. 1929 stond in het teken van de plechtige lancering van de eerste elektrische trein van Moskou naar Mytishchi. Deze gebeurtenissen markeerden, zonder overdrijving, het begin van een nieuw tijdperk in de geschiedenis van de ontwikkeling en industrialisatie van ons land.

Na een paar decennia komt wisselstroom de constante vervangen. Op 19 december 1955 werd het Mikhailov-Ozherelye-gedeelte van de spoorlijn in gebruik genomen. De lengte is 85 kilometer. Locomotieven in deze sectie werden aangedreven door wisselstroomindustriële frequentie (50 Hertz) met een spanning van 22.000 volt. Een jaar later werden de hoogspanningslijnen doorgetrokken naar het station van Pavelets 1. De totale lengte van dit traject bedroeg dus ongeveer 140 kilometer.

Algemene informatie over de Russische spoorweg

De spoorweg van de Russische Federatie is een enorm organisme. Het is verdeeld in 17 afzonderlijke afdelingen. Volgens de laatste gegevens bereikt de totale lengte van de geëxploiteerde wegen 86 duizend kilometer. Tegelijkertijd is de lengte van geëlektrificeerde spoorwegen iets meer dan de helft van deze waarde (51%). Niet elk land kan bogen op zo'n indicator. Opgemerkt moet worden dat het aandeel van geëlektrificeerde spoorwegen in Rusland goed is voor meer dan tachtig procent van het totale goederen- en passagiersvervoer. Dit is heel begrijpelijk. Immers, in de eerste plaats worden zwaarbelaste transportsnelwegen geëlektrificeerd. Bovendien is het elektrificeren van wegen met weinig verkeer economisch niet haalbaar en zal leiden tot verliezen. Dergelijke indicatoren kunnen alleen worden bereikt door het verenigde werk van het hele volk. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om een zeer ontwikkelde machinebouw en instrumentenbouw, een ontwikkelde elektrische industrie en wetenschappelijk potentieel te hebben.

De totale lengte van de geëlektrificeerde delen van het spoor in ons land is ongeveer 43 duizend kilometer. Tegelijkertijd wordt 18 duizend kilometer aangedreven door gelijkstroom. De overige 25 duizend kilometer rijden dus op wisselstroom.

Elektrificatievoordelen

Tegen de achtergrond van een groot aantal voor- en nadelen van geëlektrificeerde spoorwegen, gaan alle nadelen gewoon verloren. Ten eerste is de hoeveelheid schadelijke uitstoot veel lager dan bij diesellocomotieven. Dit heeft een positief effect op het milieu. Ten tweede is het rendement van een elektrische locomotief veel hoger. Zo worden de transportkosten van goederen verlaagd.

Elektrische spoorwegen lossen onder andere het probleem op van het leveren van elektriciteit aan industriële ondernemingen en nederzettingen die zich langs de spoorlijn en niet ver daarvandaan bevinden. Volgens statistieken voor 1975 werd meer dan de helft van de totale elektriciteit van het contactnetwerk van de spoorwegen van de USSR besteed aan de stroomvoorziening van deze faciliteiten die niet zijn opgenomen in de transportinfrastructuur.

En dit is geen uitputtende lijst van voordelen. Er moet ook worden gezegd dat de geëlektrificeerde spoorweg een veel grotere capaciteit en betrouwbaarheid heeft en u in staat stelt comfortabele omstandigheden te creëren voor het vervoer van passagiers.

Tractieonderstations: algemene concepten

Vereenvoudigen we tot een minimum, dan kan het tractiestation de volgende definitie krijgen: een installatie ontworpen voor de distributie en conversie van elektriciteit. Met andere woorden, het tractieonderstation is een step-down transformator. Rijdt de locomotief op gelijkstroom, dan werkt het onderstation als gelijkrichter. Voor netwerkengeëlektrificeerde wegen op wisselstroom, is het noodzakelijk om tractieonderstations uit te rusten op een afstand van 50 tot 80 kilometer over het hele traject van het spoor. De overgang naar gelijkstroom vereist de bouw van onderstations om de 15-20 kilometer. In uitzonderlijke gevallen kan deze afstand worden teruggebracht tot 5 kilometer (op bijzonder drukke snelwegen).

De metro gebruikt een speciaal type tractieonderstations. Apparaten van dit type zetten geen wisselstroom om in gelijkstroom, maar verlagen alleen de gelijkspanning.

Ontwerp van blokken tractieonderstations

Tractie-onderstations zijn een complex van cellen, panelen en kasten. Deze elementen zijn gemonteerd op frames en verbonden door een netwerk van draden (zowel stroom- als besturingsdraden).

Er zijn twee soorten blokken. In sommige blokken zijn alle elementen op een frame gemonteerd, in andere wordt elk element in een afgesloten container geplaatst. Blokken van het eerste type zijn bedoeld voor installatie in gebouwen. Blokken van het tweede type worden langs de openluchtspoorlijn geïnstalleerd.

Contact netwerk

Het contactnetwerk is een zeer complexe technische structuur. Het bevat veel elementen: de draad zelf, de kabel (drager), krachtoverbrengingspolen, stijve en flexibele dwarsbalken … Er worden zeer hoge eisen gesteld aan de ophanging. Als het niet met hen overeenkomt, wordt de stroom met tussenpozen afgenomen, waardoor de locomotief niet in de normale modus kan werken en tot een noodgeval kan leiden. Strikt gereguleerde hoogte en spankrachtdraden, maximaal toelaatbare kromming, overspanningen enzovoort. In ons land rijden locomotieven zowel op gelijkstroom als op wisselstroom. Dit maakt de stroomvoorziening van geëlektrificeerde spoorwegen natuurlijk enigszins gecompliceerd. Elk van deze systemen heeft zijn eigen voor- en nadelen.

Bouw van een eenvoudige bovenleiding

In feite is een eenvoudige contactophanging een draad die aan steunen is bevestigd. De afstand tussen deze steunen is meestal 30-40 meter. Een dergelijk ontwerp is alleen acceptabel op weggedeelten waar hogesnelheidsverkeer niet is toegestaan (bruggen, tunnels), evenals in hoogspanningslijnen voor trolleybussen en trams.

Voordelen van gelijkstroom contactnetwerk

Vergeleken met het contactnetwerk op wisselstroom heeft het contactnetwerk op gelijkstroom een aantal voordelen. Onder hen is het vooral nodig om de mogelijkheid om het te gebruiken voor locomotieven met een relatief eenvoudig ontwerp en een laag gewicht te annuleren. Bovendien is er in dergelijke systemen geen invloed van de op het contactnetwerk aangelegde spanning. Het belangrijkste voordeel is het hogere niveau van operationele veiligheid in vergelijking met AC-systemen.

Nadelen van DC-contactnetwerk

Het belangrijkste nadeel van dergelijke voedingssystemen voor geëlektrificeerde spoorwegen zijn hun hoge kosten. Hun constructie vereist immers een complexere en duurdere ophanging. Koperen trekdraadheeft een veel grotere doorsnede, wat ook de kosten van het project aanzienlijk verhoogt. Een belangrijk nadeel is de vrij onbeduidende afstand tussen tractieonderstations op geëlektrificeerde spoorwegen in vergelijking met contactnetwerken op wisselstroom. Gemiddeld varieert het van 15 (in gebieden met maximaal treinverkeer) tot 20 kilometer. Onder andere veroorzaken gelijkstromen het ontstaan van zogenaamde zwerfstromen, die leiden tot het ontstaan en snelle corrosievernietiging van staalconstructies en steunen.

Opleidingsvereisten voor personeel dat stroomvoorzieningssystemen onderhoudt

Voordat een werknemer transmissielijnen van een geëlektrificeerde spoorweg mag repareren en onderhouden, moet hij een speciale opleiding volgen. En dit geldt niet alleen voor mensen die rechtstreeks met het elektrische gedeelte werken, maar ook voor slotenmakers en installateurs die de hele structuur van transmissielijnen en hun steunen onderhouden. Al het personeel moet slagen voor een kennistest en hun kwalificatieniveau bevestigen.

Conclusie

De komst van geëlektrificeerde spoorwegen markeerde de snelle groei van de industrie als gevolg van de intensivering van het verkeer en een toename van de vrachtomzet. Het werd mogelijk om de hoeveelheid goederen die door één locomotief werd vervoerd aanzienlijk te vergroten.

Bovendien heeft het een aantal problemen opgelost. Conventionele diesellocomotieven falen dus vaak bij lage temperaturen. De elektrische locomotief werkt betrouwbaar in alle weersomstandigheden. Dit schiep op zijn beurt de voorwaarden voor de actieve ontwikkeling van de regio's in het noorden en het Verre Oosten van ons land.