Čo je to elektrifikovaná železnica

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Nárast objemu prepravovaného tovaru a intenzity vlakovej dopravy na hlavných dopravných ťahoch viedol k vzniku elektrifikovaných železníc. Takéto objekty sa technicky realizujú dosť ťažko. Na rozdiel od prvých elektrifikovaných železníc sú moderné diaľnice z inžinierskeho hľadiska komplexné infraštruktúrne zariadenia a plnia množstvo dôležitých úloh pre obyvateľstvo a ekonomiku štátu. Tento článok popisuje históriu vzniku a vývoja elektrickej železničnej dopravy, poskytuje hlavné technické charakteristiky a predstavu systému rozvodne a rušňového parku.

Skorá história elektrifikovanej železnice

Prvá elektrická lokomotíva v histórii vďačí za svoj vzhľad svetoznámemu nemeckému vynálezcovi a podnikateľoviWerner Siemens. Táto vzorka bola predstavená celému svetu na výstave úspechov priemyslu a vedy v Berlíne 31. mája 1879. Elektrifikovaná železnica s kontaktnou sieťou bola postavená špeciálne na demonštráciu schopností elektrického rušňa. Dĺžka tejto experimentálnej cesty bola niečo vyše 300 metrov. Zariadenie, ktoré bolo verejnosti predvedené, možno podľa moderných štandardov len ťažko pripísať lokomotívam. Skôr to bol jeho vzor. Vozidlo vážilo len 250 kilogramov, malo výkon tri konské sily a dokázalo dosiahnuť rýchlosť najviac 7 kilometrov za hodinu. Na napájanie napätia bola použitá prídavná koľajnica. Vozový park pozostával z troch vozňov. Celkovo sa v nich mohlo ubytovať najviac 18 ľudí.

Táto novinka vzbudila veľký záujem obchodných zástupcov. Už v tom istom roku 1879 bola postavená 2-kilometrová cesta na dodávanie robotníkov a surovín na územie jednej z francúzskych odevných tovární.

Elektrická koľajová doprava sa teda spočiatku využívala v priemyselných podnikoch a na prepravu cestujúcich v rámci mesta (električkové trate). Už po niekoľkých rokoch sa však otvára premávka na trase Likterfelzh - Berlín. Ceremoniál prestrihnutia červenej pásky sa konal 16. mája 1881.

Elektrifikácia železníc v sovietskom Rusku a ZSSR

V cárskom Rusku sa rozvoju elektrickej železnice nevenovala náležitá pozornosťdopravy. Vo veľkých mestách sa stavali električkové trate. Hlavné železničné trate spájajúce najväčšie mestá ríše neboli elektrifikované. V roku 1880 sa vedcovi Pirotskému podarilo pomocou elektriny presunúť ťažký železničný vagón z jeho miesta. Tento experiment ale nikoho nezaujímal. Až s nástupom sovietskej moci sa začala diskusia o perspektívach rozvoja tohto odvetvia. V tom čase boli elektrické lokomotívy aktívne zavedené vo väčšine krajín sveta. Elektrifikované železnice boli jednoducho životne dôležité pre rozvoj. Už v roku 1921 bol schválený strategický plán elektrifikácie všetkých území krajiny. V súlade s ohláseným plánom sa kontaktná sieť elektrifikovaných železníc mala tiahnuť cez najdôležitejšie diaľnice, ktoré spájajú veľké priemyselné regióny a mestá.

Už v roku 1926 bol uvedený do prevádzky dvadsaťkilometrový úsek cesty s kontaktnou elektrickou sieťou. Spájalo hlavné mesto Azerbajdžanskej SSR s ropnými poliami Surakhani. V tejto časti bol použitý jednosmerný prúd 1200 voltov. Rok 1929 bol poznamenaný slávnostným spustením prvého elektrického vlaku z Moskvy do Mytišči. Tieto udalosti znamenali bez preháňania začiatok novej éry v histórii rozvoja a industrializácie našej krajiny.

Po niekoľkých desaťročiach nahrádza konštantu striedavý prúd. 19. decembra 1955 bol uvedený do prevádzky úsek železnice Michajlov-Ozherelye. Jeho dĺžka je 85 kilometrov. Lokomotívy v tomto úseku boli poháňané striedavým prúdompriemyselná frekvencia (50 Hertz) s napätím 22 000 voltov. O rok neskôr bolo trolejové vedenie predĺžené do stanice Pavelets 1. Celková dĺžka tejto trasy bola teda približne 140 kilometrov.

Všeobecné informácie o ruských železniciach

Železnice Ruskej federácie je obrovský organizmus. Je rozdelená do 17 samostatných oddelení. Celková dĺžka prevádzkovaných ciest dosahuje podľa najnovších údajov 86-tisíc kilometrov. Dĺžka elektrifikovaných tratí je zároveň o niečo viac ako polovica tejto hodnoty (51 %). Nie každá krajina sa môže pochváliť takýmto ukazovateľom. Treba poznamenať, že podiel elektrifikovaných železníc v Rusku predstavuje viac ako osemdesiat percent celkovej nákladnej a osobnej dopravy. To je celkom pochopiteľné. Veď v prvom rade sú elektrifikované vysoko zaťažené dopravné diaľnice. Navyše elektrifikácia ciest s nízkou premávkou nie je ekonomicky životaschopná a spôsobí straty. Takéto ukazovatele je možné dosiahnuť iba jednotnou prácou všetkých ľudí. Zároveň je potrebné mať veľmi rozvinuté strojárstvo a nástrojárstvo, rozvinutý elektrotechnický priemysel a vedecký potenciál.

Celková dĺžka elektrifikovaných úsekov železnice u nás je približne 43-tisíc kilometrov. Zároveň je 18-tisíc kilometrov napájaných jednosmerným prúdom. Zvyšných 25 tisíc kilometrov teda jazdí na striedavý prúd.

Výhody elektrifikácie

Na pozadí obrovského množstva výhod a nevýhod elektrifikovaných železníc sa všetky nevýhody jednoducho strácajú. Po prvé, množstvo škodlivých emisií je oveľa menšie ako z dieselových lokomotív. To má pozitívny vplyv na životné prostredie. Po druhé, účinnosť elektrickej lokomotívy je oveľa vyššia. Tým sa znížia náklady na prepravu tovaru.

Elektrifikované železnice okrem iného riešia problém poskytovania elektriny priemyselným podnikom a osadám, ktoré sa nachádzajú pozdĺž železničnej trate a neďaleko od nej. Podľa štatistík za rok 1975 sa viac ako polovica celkovej elektriny kontaktnej siete železníc ZSSR vynaložila na napájanie týchto zariadení, ktoré nie sú zahrnuté v dopravnej infraštruktúre.

A toto nie je úplný zoznam výhod. Treba tiež povedať, že elektrifikovaná železnica má oveľa väčšiu kapacitu, spoľahlivosť a umožňuje vytvárať komfortné podmienky pre prepravu cestujúcich.

Trakčné rozvodne: všeobecné pojmy

Ak zjednodušíme na minimum, potom trakčnú rozvodňu možno definovať takto: zariadenie určené na rozvod a premenu elektriny. Inými slovami, trakčná rozvodňa je zostupný transformátor. Ak ide lokomotíva na jednosmerný prúd, potom rozvodňa funguje ako usmerňovač. Pre sieteelektrifikované cesty na striedavý prúd je potrebné vybaviť trakčné meniarne vo vzdialenosti 50 až 80 kilometrov v celom úseku trate. Prechod na jednosmerný prúd si vyžaduje výstavbu rozvodní každých 15-20 kilometrov. V niektorých výnimočných prípadoch môže byť táto vzdialenosť znížená na 5 kilometrov (na obzvlášť frekventovaných diaľniciach).

Metro využíva špeciálny typ trakčných staníc. Zariadenia tohto typu nekonvertujú striedavý prúd na jednosmerný, ale iba znižujú jednosmerné napätie.

Návrh blokov trakčných napájacích staníc

Jednotky trakčnej rozvodne sú komplexom buniek, panelov a skríň. Tieto prvky sú namontované na rámoch a prepojené sieťou vodičov (napájacie aj ovládacie vodiče).

Existujú dva typy blokov. V niektorých blokoch sú všetky prvky namontované na ráme, v iných je každý prvok umiestnený v zapečatenej nádobe. Bloky prvého typu sú určené na inštaláciu v budovách. Bloky druhého typu sú inštalované pozdĺž železničnej trate pod holým nebom.

Kontaktná sieť

Kontaktná sieť je veľmi zložitá inžinierska štruktúra. Zahŕňa veľa prvkov: samotný drôt, kábel (nosič), tyče na prenos energie, pevné a flexibilné priečniky … Na zavesenie sú kladené veľmi prísne požiadavky. Ak im nezodpovedá, prúd bude odoberaný prerušovane, čo neumožní lokomotíve pracovať v normálnom režime a môže viesť k núdzovej situácii. Prísne regulovaná výška a sila ťahudrôty, maximálne prípustné zakrivenie, rozpätia a pod. U nás lokomotívy fungujú na jednosmerný aj striedavý prúd. To samozrejme trochu komplikuje napájanie elektrifikovaných železníc. Každý z týchto systémov má svoje výhody a nevýhody.

Výstavba jednoduchého trolejového vedenia

Jednoduché zavesenie kontaktu je v skutočnosti drôt pripevnený k podperám. Vzdialenosť medzi týmito podperami je zvyčajne 30-40 metrov. Takéto prevedenie je prijateľné len na úsekoch ciest, kde nie je povolená vysokorýchlostná premávka (mosty, tunely), ako aj na trolejbusových a električkových vedeniach.

Výhody jednosmernej kontaktnej siete

V porovnaní s kontaktnou sieťou na striedavý prúd má sieť kontaktov na jednosmerný prúd množstvo výhod. Spomedzi nich treba najmä zrušiť možnosť použitia pre lokomotívy s relatívne jednoduchou konštrukciou a nízkou hmotnosťou. Okrem toho v takýchto systémoch nie je žiadny vplyv napätia aplikovaného na kontaktnú sieť. Najdôležitejšou výhodou je vyššia úroveň prevádzkovej bezpečnosti v porovnaní s AC systémami.

Nevýhody DC kontaktnej siete

Hlavnou nevýhodou takýchto systémov napájania pre elektrifikované železnice je ich vysoká cena. Koniec koncov, ich konštrukcia vyžaduje zložitejšie a drahšie zavesenie. Medený ťahací drôtmá oveľa väčší prierez, čo tiež výrazne zvyšuje náklady na projekt. Významnou nevýhodou je pomerne zanedbateľná vzdialenosť medzi trakčnými stanicami na elektrifikovaných dráhach v porovnaní s kontaktnými sieťami na striedavý prúd. V priemere sa pohybuje od 15 (v oblastiach s maximálnou vlakovou dopravou) do 20 kilometrov. Jednosmerné prúdy okrem iného spôsobujú vznik takzvaných bludných prúdov, ktoré vedú k vzniku a rýchlej koróznej deštrukcii oceľových konštrukcií a podpier.

Požiadavky na školenie pre personál obsluhujúci systémy napájania

Predtým, ako pracovník bude môcť opravovať a udržiavať prenosové vedenia elektrifikovanej železnice, musí absolvovať špeciálne školenie. A to platí nielen pre ľudí, ktorí pracujú priamo s elektrickou časťou, ale aj pre zámočníkov a inštalatérov, ktorí obsluhujú celú konštrukciu prenosových vedení a ich podpier. Všetci zamestnanci musia zložiť vedomostný test a potvrdiť svoju kvalifikačnú úroveň.

Záver

Nástup elektrifikovaných železníc znamenal rýchly rast priemyslu v dôsledku zintenzívnenia dopravy a nárastu obratu nákladnej dopravy. Bolo možné výrazne zvýšiť hmotnosť tovaru prepravovaného jednou lokomotívou.

Okrem toho vyriešil množstvo problémov. Takže konvenčné dieselové lokomotívy často zlyhávajú pri nízkych teplotách. Elektrická lokomotíva funguje spoľahlivo za každého počasia. To zase vytvorilo predpoklady pre aktívny rozvoj severných a ďalekých východných regiónov našej krajiny.