Mikä on sähköistetty rautatie

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kuljetettujen tavaroiden määrän kasvu ja junaliikenteen intensiteetti pääkuljetusreiteillä on johtanut sähköistettyjen rautateiden syntymiseen. Tällaisia esineitä on melko vaikea toteuttaa teknisesti. Toisin kuin ensimmäiset sähköistetyt rautatiet, nykyaikaiset moottoritiet ovat suunnittelun kann alta monimutkaisia infrastruktuuritiloja ja suorittavat useita tärkeitä tehtäviä väestölle ja v altion taloudelle. Tässä artikkelissa kuvataan sähköisen rautatieliikenteen synty- ja kehityshistoriaa, annetaan tärkeimmät tekniset ominaisuudet ja käsitys sähköasemajärjestelmästä ja veturikannasta.

Sähköitetyn rautatien varhainen historia

Historian ensimmäinen sähköveturi on ilmestymisensä velkaa maailmankuululle saksalaiselle keksijälle ja liikemiehelleWerner Siemens. Tämä näyte esiteltiin koko maailmalle teollisuuden ja tieteen saavutusten näyttelyssä Berliinissä 31. toukokuuta 1879. Sähköistetty rautatie kontaktiverkolla rakennettiin erityisesti osoittamaan sähköveturin kykyjä. Tämän koepolun pituus oli hieman yli 300 metriä. Yleisölle esiteltyä laitetta tuskin voidaan nykyaikaisten standardien mukaan katsoa vetureiksi. Pikemminkin se oli hänen mallinsa. Ajoneuvo painoi vain 250 kiloa, sen teho oli kolme hevosvoimaa ja se pystyi saavuttamaan enintään 7 kilometriä tunnissa. Jännitteen syöttämiseen käytettiin lisäkiskoa. Liikkuva kalusto koostui kolmesta vaunusta. Niihin mahtui yhteensä enintään 18 henkilöä.

Tämä uutuus herätti suurta kiinnostusta yritysten edustajissa. Jo samana vuonna 1879 rakennettiin 2 kilometrin tie työläisten ja raaka-aineiden toimittamiseksi yhden ranskalaisen vaatetehtaan alueelle.

Sähköjunaliikennettä käytettiin siis alun perin teollisuusyrityksissä ja kaupungin sisällä tapahtuvaan matkustajakuljetukseen (raitiovaunulinjat). Kuitenkin vain muutaman vuoden kuluttua liikenne reitillä Likterfelzh - Berliini avautuu. Punaisen nauhan leikkausseremonia pidettiin 16. toukokuuta 1881.

Rautateiden sähköistys Neuvosto-Venäjällä ja Neuvostoliitossa

Tsaari-Venäjällä sähkörautatien kehittämiseen ei kiinnitetty riittävästi huomiotakuljetus. Raitiovaunulinjoja rakennettiin suuriin kaupunkeihin. Imperiumin suurimpia kaupunkeja yhdistäviä pääratalinjoja ei sähköistetty. Vuonna 1880 Pirotsky-niminen tiedemies onnistui siirtämään raskaan junavaunun paik altaan sähkön avulla. Mutta tämä kokeilu ei kiinnostanut ketään. Vasta Neuvostoliiton vallan tullessa aloitettiin keskustelu tämän teollisuuden kehitysnäkymistä. Tuolloin sähköveturit otettiin aktiivisesti käyttöön useimmissa maailman maissa. Sähköistetyt rautatiet olivat yksinkertaisesti välttämättömiä kehitettäessä. Jo vuonna 1921 hyväksyttiin strateginen suunnitelma maan kaikkien alueiden sähköistämiseksi. Ilmoitetun suunnitelman mukaisesti sähköistettyjen rautateiden kontaktiverkoston piti ulottua suuria teollisuusalueita ja kaupunkeja yhdistävien tärkeimpien moottoriteiden yli.

Jo vuonna 1926 otettiin käyttöön kaksikymmentä kilometriä tieosuus kosketussähköverkolla. Se yhdisti Azerbaidžanin SSR:n pääkaupungin Surakhanin öljykentille. Tässä osassa käytettiin 1200 voltin tasavirtaa. Vuotta 1929 leimasi ensimmäinen sähköjuna Moskovasta Mytishchiin. Nämä tapahtumat merkitsivät liioittelematta uuden aikakauden alkua maamme kehityksen ja teollistumisen historiassa.

Muutaman vuosikymmenen kuluttua vaihtovirta tulee korvaamaan vakion. 19. joulukuuta 1955 rautatien Mihailov-Ozherelye-osuus otettiin käyttöön. Sen pituus on 85 kilometriä. Tämän osan veturit käytettiin vaihtovirrallateollisuustaajuus (50 hertsiä) 22 000 voltin jännitteellä. Vuotta myöhemmin kontaktisähkölinjat jatkettiin asemalle Pavelets 1. Reitin kokonaispituus oli siis noin 140 kilometriä.

Yleistä tietoa Venäjän rautateistä

Venäjän federaation rautatie on v altava organismi. Se on jaettu 17 erilliseen osastoon. Viimeisimpien tietojen mukaan käytössä olevien teiden kokonaispituus on 86 tuhatta kilometriä. Samaan aikaan sähköistettyjen rautateiden pituus on hieman yli puolet tästä arvosta (51 %). Jokainen maa ei voi ylpeillä tällaisesta indikaattorista. On huomattava, että sähköistettyjen rautateiden osuus Venäjällä on yli kahdeksankymmentä prosenttia kokonaisrahti- ja matkustajaliikenteestä. Tämä on aivan ymmärrettävää. Ensinnäkin erittäin kuormitetut liikenneväylät sähköistetään. Lisäksi vähäliikenteisten teiden sähköistäminen ei ole taloudellisesti kannattavaa ja aiheuttaa tappioita. Sellaiset indikaattorit voidaan saavuttaa vain koko kansan yhteisellä työllä. Samalla tarvitaan erittäin kehittynyttä koneenrakennusta ja instrumenttien valmistusta, kehittynyttä sähköteollisuutta ja tieteellistä potentiaalia.

Rautatien sähköistettujen osuuksien kokonaispituus maassamme on noin 43 tuhatta kilometriä. Samanaikaisesti 18 tuhatta kilometriä saa virtaa tasavirrasta. Vastaavasti loput 25 tuhatta kilometriä ajetaan vaihtovirralla.

Sähköistysedut

Sähköistettyjen rautateiden lukuisten etujen ja haittojen taustaa vasten kaikki haitat menetetään. Ensinnäkin haitallisten päästöjen määrä on paljon pienempi kuin dieselvetureiden. Tällä on myönteinen vaikutus ympäristöön. Toiseksi sähköveturin hyötysuhde on paljon korkeampi. Näin tavaroiden kuljetuskustannukset pienenevät.

Sähköistetyt rautatiet ratkaisevat muun muassa rautatien varrella ja sen läheisyydessä sijaitsevien teollisuusyritysten ja taajamien sähkönjakelun ongelman. Vuoden 1975 tilastojen mukaan yli puolet Neuvostoliiton rautateiden kontaktiverkon kokonaissähköstä kului näiden liikenneinfrastruktuuriin kuulumattomien laitosten sähkönsyöttöön.

Ja tämä ei ole tyhjentävä luettelo eduista. On myös sanottava, että sähköistetyllä rautatiellä on paljon suurempi kapasiteetti, luotettavuus ja sen avulla voit luoda mukavat olosuhteet matkustajien kuljettamiseen.

Vedonsiirtoasemat: yleiset käsitteet

Jos yksinkertaistetaan minimiin, niin vetoasemalle voidaan antaa seuraava määritelmä: sähkön jakeluun ja muuntamiseen tarkoitettu laitteisto. Toisin sanoen ajo-asema on alennusmuuntaja. Jos veturi toimii tasavirralla, niin sähköasema toimii tasasuuntaajana. Verkkoja vartenvaihtovirralla sähköistetyt tiet on tarpeen varustaa vetovoimaloita 50-80 kilometrin etäisyydellä koko radan osuudella. Tasavirtaan siirtyminen edellyttää sähköasemien rakentamista 15-20 kilometrin välein. Joissakin poikkeustapauksissa tämä etäisyys voidaan lyhentää 5 kilometriin (erityisen vilkkailla moottoriteillä).

Metrossa käytetään erikoistyyppisiä vetoasemia. Tämän tyyppiset laitteet eivät muunna vaihtovirtaa tasavirraksi, vaan alentavat vain tasajännitettä.

Voiman sähköasemien lohkojen suunnittelu

Vetoasemayksiköt ovat solujen, paneelien ja kaappien kokonaisuus. Nämä elementit on asennettu kehyksiin ja yhdistetty johtoverkolla (sekä virta- että ohjausjohdot).

Lohkoja on kahdenlaisia. Joissakin lohkoissa kaikki elementit on asennettu kehykseen, toisissa jokainen elementti sijoitetaan suljettuun säiliöön. Ensimmäisen tyypin lohkot on tarkoitettu asennettavaksi rakennuksiin. Toisen tyypin lohkot asennetaan ulkorataradan varrelle.

Ota yhteyttä verkkoon

Yhteysverkosto on erittäin monimutkainen suunnittelurakenne. Se sisältää monia elementtejä: itse lanka, kaapeli (kannatin), voimansiirtopylväät, jäykät ja joustavat poikkipalkit … Jousitukselle asetetaan erittäin tiukat vaatimukset. Jos se ei vastaa niitä, virta otetaan ajoittain, mikä ei anna veturin toimia normaalitilassa ja voi johtaa hätätilanteeseen. Tiukasti säädelty korkeus ja jännitysvoimajohdot, suurin sallittu kaarevuus, jännevälit ja niin edelleen. Maassamme veturit toimivat sekä tasavirralla että vaihtovirralla. Tämä tietysti vaikeuttaa jonkin verran sähköistettujen rautateiden virransyöttöä. Jokaisella näistä järjestelmistä on omat etunsa ja haittansa.

Yksinkertaisen ajojohdon rakentaminen

Itse asiassa yksinkertainen kosketinripustus on tukiin kiinnitetty johto. Näiden tukien välinen etäisyys on yleensä 30-40 metriä. Tällainen rakenne on hyväksyttävä vain tieosuuksilla, joilla nopea liikenne ei ole sallittua (sillat, tunnelit), sekä johdinauto- ja raitiovaunulinjoilla.

Tasavirtakosketusverkon edut

Verrattuna vaihtovirtakontaktiverkkoon, tasavirralla toimivalla kontaktiverkolla on useita etuja. Niistä on erityisen välttämätöntä peruuttaa mahdollisuus käyttää sitä vetureissa, joilla on suhteellisen yksinkertainen rakenne ja pieni paino. Lisäksi tällaisissa järjestelmissä kontaktiverkkoon syötetyllä jännitteellä ei ole vaikutusta. Tärkein etu on korkeampi käyttöturvallisuus vaihtovirtajärjestelmiin verrattuna.

DC-kontaktiverkon haitat

Tällaisten sähköistetyille rautateille tarkoitettujen virransyöttöjärjestelmien suurin haitta on niiden korkea hinta. Loppujen lopuksi niiden rakentaminen vaatii monimutkaisempaa ja kalliimpaa jousitusta. Kuparinen vetolankaon paljon suurempi poikkileikkaus, mikä myös lisää merkittävästi projektin kustannuksia. Tärkeä haittapuoli on sähköistettyjen rautateiden vetoasemien välinen melko vähäinen etäisyys verrattuna vaihtovirran kosketusverkkoihin. Keskimäärin se vaihtelee 15 (suurimmilla junaliikenteen alueilla) 20 kilometriin. Tasavirrat aiheuttavat muun muassa ns. hajavirtoja, jotka johtavat teräsrakenteiden ja tukien syntymiseen ja nopeaan korroosiovaurioon.

Virtalähdejärjestelmiä huoltavan henkilöstön koulutusvaatimukset

Ennen kuin työntekijä saa korjata ja huoltaa sähköistetyn rautatien voimajohtoja, hänen on suoritettava erityiskoulutus. Ja tämä ei koske vain ihmisiä, jotka työskentelevät suoraan sähköosan parissa, vaan myös lukkoseppoja ja asentajia, jotka huoltavat voimajohtojen ja niiden tukien koko rakennetta. Koko henkilöstön on läpäistävä tietokoe ja vahvistettava pätevyystasonsa.

Johtopäätös

Sähköistettyjen rautateiden tulo merkitsi teollisuuden nopeaa kasvua liikenteen vilkastumisesta ja rahtiliikevaihdon kasvusta johtuen. Yhden veturin kuljetettavien tavaroiden massaa oli mahdollista lisätä merkittävästi.

Lisäksi se ratkaisi joukon ongelmia. Niinpä perinteiset dieselveturit epäonnistuvat usein alhaisissa lämpötiloissa. Sähköveturi toimii luotettavasti kaikissa sääolosuhteissa. Tämä puolestaan loi edellytykset maamme pohjoisen ja Kaukoidän alueiden aktiiviselle kehitykselle.