Kas ir elektrificēts dzelzceļš

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Pārvadāto kravu apjoma pieaugums un vilcienu kustības intensitāte galvenajos transporta maršrutos ir izraisījusi elektrificētu dzelzceļu rašanos. Šādus objektus ir diezgan grūti tehniski realizēt. Atšķirībā no pirmajiem elektrificētajiem dzelzceļiem, mūsdienu maģistrāles ir sarežģīti infrastruktūras objekti no inženiertehniskā viedokļa un veic vairākus iedzīvotājiem un valsts ekonomikai svarīgus uzdevumus. Šajā rakstā ir aprakstīta elektrodzelzceļa transporta rašanās un attīstības vēsture, sniegti galvenie tehniskie raksturojumi un priekšstats par apakšstaciju sistēmu un lokomotīvju parku.

Elektrificētā dzelzceļa agrīnā vēsture

Pirmā elektriskā lokomotīve vēsturē ir parādījusies pasaulslavenajam vācu izgudrotājam un uzņēmējamVerners Siemens. Šis paraugs tika prezentēts visai pasaulei rūpniecības un zinātnes sasniegumu izstādē Berlīnē 1879. gada 31. maijā. Speciāli elektriskās lokomotīves spēju demonstrēšanai tika uzbūvēts elektrificēts dzelzceļš ar kontakttīklu. Šī eksperimentālā ceļa garums bija nedaudz vairāk par 300 metriem. Ierīci, kas tika demonstrēta sabiedrībai, pēc mūsdienu standartiem diez vai var attiecināt uz lokomotīvēm. Drīzāk tas bija viņa modelis. Transportlīdzeklis svēra tikai 250 kilogramus, tā jauda bija trīs zirgspēki, un tas varēja sasniegt ātrumu ne vairāk kā 7 kilometri stundā. Sprieguma padevei tika izmantota papildu sliede. Ritošais sastāvs sastāvēja no trim vagoniem. Kopumā tajos varētu izmitināt ne vairāk kā 18 cilvēkus.

Šis jaunums izraisīja lielu biznesa pārstāvju interesi. Jau tajā pašā 1879. gadā tika izbūvēts 2 kilometru ceļš, lai nogādātu strādniekus un izejvielas uz vienas Francijas apģērbu rūpnīcas teritoriju.

Līdz ar to sākotnēji elektrodzelzceļa transports tika izmantots rūpniecības uzņēmumos un pasažieru pārvadāšanai pilsētas robežās (tramvaju līnijās). Taču jau pēc dažiem gadiem tiek atvērta satiksme maršrutā Likterfelža – Berlīne. Sarkanās lentes griešanas ceremonija notika 1881. gada 16. maijā.

Dzelzceļu elektrifikācija Padomju Krievijā un PSRS

Cariskajā Krievijā elektrodzelzceļa attīstībai netika pievērsta pienācīga uzmanībatransports. Lielākajās pilsētās tika izbūvētas tramvaju līnijas. Galvenās dzelzceļa līnijas, kas savieno impērijas lielākās pilsētas, netika elektrificētas. 1880. gadā zinātniekam Pirotskim izdevās ar elektrības palīdzību pārvietot no vietas smago dzelzceļa vagonu. Bet šis eksperiments nevienu neinteresēja. Tikai ar padomju varas atnākšanu sākās diskusija par šīs nozares attīstības perspektīvām. Tajā laikā lielākajā daļā pasaules valstu tika aktīvi ieviestas elektriskās lokomotīves. Elektrificētie dzelzceļi bija vienkārši vitāli nepieciešami attīstībai. Jau 1921. gadā tika apstiprināts stratēģiskais plāns visu valsts teritoriju elektrifikācijai. Saskaņā ar izsludināto plānu elektrificēto dzelzceļu kontakttīklam bija jāstiepjas pāri svarīgākajām maģistrālēm, kas savieno lielos industriālos reģionus un pilsētas.

Jau 1926. gadā tika nodots ekspluatācijā divdesmit kilometru ceļa posms ar kontaktelektrisko tīklu. Tas savienoja Azerbaidžānas PSR galvaspilsētu ar Surakhani naftas laukiem. Šajā sadaļā tika izmantota 1200 voltu līdzstrāva. 1929. gads iezīmējās ar pirmā elektriskā vilciena svinīgu palaišanu no Maskavas uz Mitiščiem. Šie notikumi bez pārspīlējuma iezīmēja jaunas ēras sākumu mūsu valsts attīstības un industrializācijas vēsturē.

Pēc dažām desmitgadēm konstante tiek aizstāta ar maiņstrāvu. 1955. gada 19. decembrī ekspluatācijā tika nodots dzelzceļa posms Mihailovs-Ožereļje. Tā garums ir 85 kilometri. Lokomotīves šajā sadaļā tika darbinātas ar maiņstrāvurūpnieciskā frekvence (50 Hz) ar 22 000 voltu spriegumu. Gadu vēlāk kontaktelektrolīnijas tika pagarinātas līdz stacijai Pāvelets 1. Līdz ar to šī maršruta kopējais garums bija aptuveni 140 kilometri.

Vispārīga informācija par Krievijas dzelzceļu

Krievijas Federācijas dzelzceļš ir milzīgs organisms. Tas ir sadalīts 17 atsevišķās nodaļās. Saskaņā ar jaunākajiem datiem, kopējais ekspluatēto ceļu garums sasniedz 86 tūkstošus kilometru. Tajā pašā laikā elektrificēto dzelzceļu garums ir nedaudz vairāk par pusi no šīs vērtības (51%). Ne katra valsts var lepoties ar šādu rādītāju. Jāpiebilst, ka elektrificēto dzelzceļu īpatsvars Krievijā veido vairāk nekā astoņdesmit procentus no kopējās kravu un pasažieru satiksmes. Tas ir diezgan saprotami. Galu galā, pirmkārt, ļoti noslogotas transporta maģistrāles ir elektrificētas. Turklāt ceļu elektrifikācija ar mazu satiksmi nav ekonomiski izdevīga un radīs zaudējumus. Šādus rādītājus var sasniegt tikai ar visas tautas vienotu darbu. Tajā pašā laikā ir nepieciešama ļoti attīstīta mašīnbūve un instrumentu izgatavošana, attīstīta elektrorūpniecība un zinātniskais potenciāls.

Elektrificēto dzelzceļa posmu kopējais garums mūsu valstī ir aptuveni 43 tūkstoši kilometru. Tajā pašā laikā 18 tūkstoši kilometru tiek darbināti ar līdzstrāvu. Attiecīgi atlikušie 25 tūkstoši kilometru nobrauc ar maiņstrāvu.

Elektrifikācijas priekšrocības

Ņemot vērā milzīgo skaitu elektrificēto dzelzceļu priekšrocību un trūkumu, visi trūkumi vienkārši tiek zaudēti. Pirmkārt, kaitīgo izmešu daudzums ir daudz mazāks nekā no dīzeļlokomotīvēm. Tam ir pozitīva ietekme uz vidi. Otrkārt, elektriskās lokomotīves efektivitāte ir daudz augstāka. Tādējādi tiek samazinātas preču transportēšanas izmaksas.

Cita starpā elektrificētie dzelzceļi atrisina elektroenerģijas nodrošināšanas problēmu rūpniecības uzņēmumiem un apdzīvotām vietām, kas atrodas gar dzelzceļa līniju un netālu no tās. Saskaņā ar 1975. gada statistiku vairāk nekā puse no kopējās PSRS dzelzceļu kontakttīkla elektroenerģijas tika iztērēta šo transporta infrastruktūrā neiekļauto objektu elektroapgādei.

Un šis nav pilnīgs priekšrocību saraksts. Jāteic arī, ka elektrificētajam dzelzceļam ir daudz lielāka jauda, uzticamība, un tas ļauj radīt komfortablus apstākļus pasažieru pārvadāšanai.

Vilces apakšstacijas: vispārīgi jēdzieni

Ja vienkāršojam līdz minimumam, tad vilces apakšstacijai var dot šādu definīciju: iekārta, kas paredzēta elektroenerģijas sadalei un pārveidei. Citiem vārdiem sakot, vilces apakšstacija ir pazeminošs transformators. Ja lokomotīve darbojas ar līdzstrāvu, tad apakšstacija darbojas kā taisngriezis. Tīkliemelektrificētiem ceļiem uz maiņstrāvu, visā trases posmā nepieciešams aprīkot vilces apakšstacijas 50 līdz 80 kilometru attālumā. Pārejai uz līdzstrāvu ir nepieciešams būvēt apakšstacijas ik pēc 15-20 kilometriem. Dažos izņēmuma gadījumos šo attālumu var samazināt līdz 5 kilometriem (īpaši noslogotās lielceļos).

Metro izmanto īpaša veida vilces apakšstacijas. Šāda veida ierīces nepārveido maiņstrāvu līdzstrāvā, bet tikai samazina līdzstrāvas spriegumu.

Vilces apakšstaciju bloku projektēšana

Vilces apakšstaciju bloki ir šūnu, paneļu un skapju komplekss. Šie elementi ir uzstādīti uz rāmjiem un savienoti ar vadu tīklu (gan strāvas, gan vadības vadiem).

Ir divu veidu bloki. Dažos blokos visi elementi ir uzstādīti uz rāmja, citos katrs elements ir ievietots noslēgtā traukā. Pirmā tipa bloki ir paredzēti uzstādīšanai ēkās. Otrā tipa bloki ir uzstādīti gar brīvdabas dzelzceļa līniju.

Sazinieties ar tīklu

Kontaktu tīkls ir ļoti sarežģīta inženierbūve. Tas ietver daudzus elementus: pašu vadu, kabeli (nesēju), spēka pārvades stabus, stingrus un elastīgus šķērsstieņus … Piekarei tiek izvirzītas ļoti stingras prasības. Ja tas tiem neatbilst, tad strāva tiks ņemta ar pārtraukumiem, kas neļaus lokomotīvei darboties normālā režīmā un var izraisīt avārijas situāciju. Stingri regulēts augstums un stiepes spēksvadi, maksimāli pieļaujamais izliekums, laidumi un tā tālāk. Mūsu valstī lokomotīves darbojas gan ar līdzstrāvu, gan ar maiņstrāvu. Tas, protams, nedaudz sarežģī elektrificēto dzelzceļu elektroapgādi. Katrai no šīm sistēmām ir savas priekšrocības un trūkumi.

Vienkārša kontakttīkla izbūve

Faktiski vienkārša kontaktu balstiekārta ir vads, kas piestiprināts pie balstiem. Attālums starp šiem balstiem parasti ir 30-40 metri. Šāds dizains ir pieļaujams tikai ceļu posmos, kur nav atļauta ātrgaitas satiksme (tilti, tuneļi), kā arī trolejbusu un tramvaju elektropārvades līnijās.

Līdzstrāvas kontakttīkla priekšrocības

Salīdzinot ar maiņstrāvas kontakttīklu, līdzstrāvas kontakttīklam ir vairākas priekšrocības. Tostarp īpaši nepieciešams atcelt iespēju to izmantot lokomotīvēm ar salīdzinoši vienkāršu konstrukciju un mazu svaru. Turklāt šādās sistēmās kontakttīklam pievadītais spriegums neietekmē. Būtiskākā priekšrocība ir augstāks ekspluatācijas drošības līmenis salīdzinājumā ar maiņstrāvas sistēmām.

Līdzstrāvas kontakttīkla trūkumi

Galvenais šādu elektroapgādes sistēmu trūkums elektrificētiem dzelzceļiem ir to augstās izmaksas. Galu galā to konstrukcijai ir nepieciešama sarežģītāka un dārgāka balstiekārta. Vara vilkšanas stiepleir daudz lielāks šķērsgriezums, kas arī ievērojami palielina projekta izmaksas. Būtisks trūkums ir diezgan nenozīmīgais attālums starp vilces apakšstacijām uz elektrificētiem dzelzceļiem, salīdzinot ar kontakttīkliem ar maiņstrāvu. Vidēji tas svārstās no 15 (rajonos ar maksimālo vilcienu satiksmi) līdz 20 kilometriem. Cita starpā līdzstrāvas izraisa tā saukto klaiņojošo strāvu rašanos, kas izraisa tērauda konstrukciju un balstu rašanos un ātru korozijas iznīcināšanu.

Apmācības prasības personālam, kas apkalpo elektroapgādes sistēmas

Pirms strādnieks drīkst remontēt un uzturēt elektrificēta dzelzceļa elektropārvades līnijas, viņam ir jāiziet īpaša apmācība. Un tas attiecas ne tikai uz cilvēkiem, kuri strādā tieši ar elektrisko daļu, bet arī uz atslēdzniekiem un uzstādītājiem, kas apkalpo visu elektropārvades līniju konstrukciju un to balstus. Visiem darbiniekiem ir jānokārto zināšanu pārbaude un jāapstiprina viņu kvalifikācijas līmenis.

Secinājums

Elektrificēto dzelzceļu parādīšanās iezīmēja strauju rūpniecības izaugsmi, ko izraisīja satiksmes intensifikācija un kravu apgrozījuma pieaugums. Radās iespēja būtiski palielināt vienas lokomotīves pārvadāto preču masu.

Turklāt tas atrisināja vairākas problēmas. Tātad parastās dīzeļlokomotīves bieži sabojājas zemā temperatūrā. Elektriskā lokomotīve darbojas uzticami jebkuros laika apstākļos. Tas savukārt radīja priekšnoteikumus mūsu valsts ziemeļu un Tālo Austrumu reģionu aktīvai attīstībai.