Система электрификации железных дорог

редактировать

Неотремонтированный поезд Метро-Каммелл на британском участке железной дороги Коулун-Кантон в Гонконге в 1993 году. Британский участок железной дороги Коулун-Кантон является старейшей железной дорогой в Гонконге. Он начал работать в 1910 году и соединяется с железной дорогой Гуанчжоу-Шэньчжэнь. переходной зоной от третьего пути к воздушному проводу на желтой линии Чикаго («Скоки Свифт») Подстанция ранней электрификации железных дорог в Дартфорде

A система электрификации железных дорог поставляет электроэнергию на железную дорогу поезда и трамваи без бортового первичного двигателя или местного источника топлива. На электрических железных дорогах используются либо электровозы (перевозящие пассажиров, или грузовые в отдельных вагонах), электровозы (легковые вагоны с собственными двигателями) или оба. Электроэнергия обычно вырабатывается на больших и относительно эффективных генерирующих станциях, передается в сеть железных дорог и распределяется по поездам. Некоторые электрические железные дороги имеют свои собственные выделенные генерирующие станции и линии передачи, но большинство покупает электроэнергию у электроэнергетической компании. Железная дорога обычно имеет свои собственные распределительные линии, переключатели и трансформаторы.

Электроэнергия подается на движущиеся поезда с помощью (почти) непрерывного проводника, идущего вдоль пути, который обычно принимает одну из двух форм: воздушная линия, подвешенная к столбам или опорам вдоль пути или к конструкции или перекрытиям туннелей, или третий рельс, установленный на уровне пути и контактирующий с скользящим башмаком "подборщика" ". И воздушные провода, и системы третьего рельса обычно используют ходовые рельсы в качестве обратного проводника, но в некоторых системах для этой цели используется отдельный четвертый рельс.

По сравнению с основной альтернативой, дизельным двигателем, электрические железные дороги предлагают значительно лучшую энергоэффективность, более низкие выбросы и более низкие эксплуатационные расходы. Электровозы также обычно тише, мощнее, отзывчивее и надежнее дизелей. У них нет локальных выбросов, что является важным преимуществом в туннелях и городских районах. Некоторые электрические тяговые системы обеспечивают рекуперативное торможение, которое преобразует кинетическую энергию поезда обратно в электричество и возвращает ее в систему снабжения для использования другими поездами или общей энергосистемой. В то время как тепловозы сжигают нефть, электричество можно вырабатывать из различных источников, включая возобновляемые источники энергии. Исторически соображения ресурсной независимости играли роль в решении электрифицировать железнодорожные линии. Не имеющая выхода к морю Швейцарская конфедерация, которая почти полностью лишена месторождений нефти или угля, но имеет много гидроэнергетики, частично электрифицировала свою сеть в ответ на проблемы с поставками во время обеих мировых войн.

Недостатки электрической тяги включают в себя: высокие капитальные затраты, которые могут быть неэкономичными на маршрутах с небольшим движением, относительную недостаточную гибкость (поскольку для электропоездов требуются третьи рельсы или воздушные провода) и уязвимость к перебоям в подаче электроэнергии. Электродизельные локомотивы и Электродизельные составы в некоторой степени смягчают эти проблемы, поскольку они могут работать на дизельной энергии во время простоя или на неэлектрифицированных маршрутах.

В разных регионах могут использоваться разные напряжения и частоты питания, что усложняет обслуживание и требует большей сложности локомотивной мощности. Ограниченные зазоры, доступные под воздушными линиями, могут помешать эффективной работе контейнеров с двумя штабелями. Однако Индийские железные дороги и Китайские железные дороги эксплуатируют двухъярусные грузовые поезда под воздушными проводами с электропоездами.

Электрификация железных дорог постоянно росла в последние десятилетия, и по состоянию на 2012 год на электрифицированные пути приходится почти треть от общего числа путей в мире.

Содержание
  • 1 Классификация
    • 1.1 Стандартизированные напряжения
  • 2 Постоянный ток
    • 2.1 Воздушные системы
    • 2.2 Третий рельс
    • 2.3 Четвертый рельс
    • 2.4 Линейный двигатель
    • 2.5 Системы с резиновыми шинами
  • 3 Переменный ток
    • 3.1 Низкочастотный переменный ток
  • 4 Сравнение
    • 4.1 Сравнение переменного и постоянного тока для магистралей
    • 4.2 Электрическое и дизельное топливо
      • 4.2.1 Энергоэффективность
      • 4.2.2 Выходная мощность
      • 4.2.3 Сетевой эффект
      • 4.2.4 Затраты на техническое обслуживание
      • 4.2.5 Эффект искр
      • 4.2.6 Двухъярусный железнодорожный транспорт
      • 4.2.7 Преимущества
      • 4.2.8 Недостатки
  • 5 Мировая электрификация
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Источники
    • 8.1 Английский
    • 8.2 Русский
  • 9 Внешние ссылки
Классификация
Системы электрификации в Европе: Неэлектрифицированные 750 В постоянного тока 1,5 кВ постоянного тока 3 кВ постоянного тока 15 кВ переменного тока 25 кВ AC Высокоскоростные линии во Франции, Испании, Италии, Великобритании, Нидерландах, Бельгии и Турции работают под напряжением ниже 25 кВ, как и линии электропередач в бывшем Советском Союзе.

Системы электрификации классифицируется по трем основным параметрам:

Выбор системы электрификации основан на экономичности энергоснабжения, технического обслуживания и капитальных затрат стоимость по сравнению с выручкой от грузовых и пассажирских перевозок. Для городских и междугородних территорий используются разные системы; некоторые электровозы могут переключаться на разные питающие напряжения, чтобы обеспечить гибкость в эксплуатации.

Стандартизированные напряжения

Шесть наиболее часто используемых напряжений были выбраны для европейской и международной стандартизации. Некоторые из них не зависят от используемой контактной системы, так что, например, 750 В постоянного тока можно использовать либо с третьим рельсом, либо с воздушными линиями.

Есть много других систем напряжения, используемых для систем электрификации железных дорог по всему миру, и список систем электрификации железных дорог охватывает как стандартные, так и нестандартные системы напряжения.

Допустимый диапазон напряжений, разрешенный для стандартизованных напряжений, указан в стандартах BS EN 50163 и IEC 60850. Они учитывают количество поездов, потребляющих ток, и их расстояние от подстанции.

Система электрификацииНапряжение
Мин. непостоянныйМин. постоянныйНоминальныйМакс. постоянныйМакс. непостоянный
600 В DC 400 В400 В600 В720 В800 В
750 В Постоянный ток500 В500 В750 В900 В1000 В
1500 В постоянного тока1000 В1000 В1500 В1800 В1950 В
3 кВ постоянного тока2 кВ2 кВ3 кВ3,6 кВ3,9 кВ
15 кВ переменного тока, 16,7 Гц 11 кВ12 кВ15 кВ17,25 кВ18 кВ
25 кВ переменного тока, 50 Гц (EN 50163). и 60 Гц (IEC 60850) 17,5 кВ19 кВ25 кВ27,5 кВ29 кВ
Постоянный ток

Повышение доступности высоковольтных полупроводников может позволить использовать более высокие и более эффективные напряжения постоянного тока, которые до сих пор были практичны только с переменным током.

Воздушные системы

Электровозы под напряжением 16 кВ переменного тока воздушная линия в Швеция Транзит Nottingham Express в Соединенном Королевстве использует Напряжение 750 В постоянного тока, общее с большинством современных трамвайных систем.

1500 В постоянного тока используется в Японии, Индонезии, Гонконге] (части), Ирландии, Австралии (части), Франции (также используется 25 кВ 50 Hz AC ), Новая Зеландия (Веллингтон ), Сингапур (на Северо-восточной линии MRT ), США (Чикаго на участке Metra Electric район и South Shore Line междугородная линия и Link легкорельсовый транспорт в Сиэтле, Вашингтон). В Словакии есть две узкоколейные линии в Высоких Татрах (одна - зубчатая железная дорога ). В Нидерландах он используется в основной системе вместе с 25 кВ на HSL-Zuid и Betuwelijn и на 3000 В к югу от Маастрихта. В Португалии он используется на линии Кашкайш и в Дании в пригородной системе S-train (1650 В постоянного тока).

В Соединенном Королевстве 1500 В постоянного тока использовалось в 1954 году для Вудхеда транс-Пеннинского маршрута (сейчас закрытого); в системе использовалось рекуперативное торможение, позволяющее передавать энергию между поднимающимися и спускающимися поездами на крутых подходах к туннелю. Система также использовалась для электрификации пригородов в Ист-Лондоне и Манчестере, теперь преобразована в 25 кВ переменного тока. Сейчас он используется только для Tyne and Wear Metro. В Индии 1,500 В постоянного тока была первой системой электрификации, запущенной в 1925 году в районе Мумбаи. В период с 2012 по 2016 год система электрификации была преобразована в систему 25 кВ 50 Гц переменного тока, которая является общенациональной системой.

3 кВ постоянного тока используется в Бельгии, Италии, Испании, Польше, Словакии, Словении, Южной Африке, Чили, северной части Чешской Республики, бывших республиках Советского Союза, и Нидерланды. Ранее он использовался Милуоки-Роуд от Харлоутон, Монтана до Сиэтл, через континентальный водораздел, включая обширные ветки и петли в Монтане, а также Delaware, Lackawanna Western Railroad (ныне New Jersey Transit, преобразованный в 25 кВ переменного тока) в Соединенных Штатах, и пригородная железная дорога Калькутты (Bardhaman Main Line) в Индии, до преобразования в 25 кВ 50 Гц переменного тока.

Постоянное напряжение от 600 В до 800 В используется на большинстве трамваев (трамваев), троллейбусов сети и подземные сети (метро).

Третий рельс

Третий рельс с нижним контактом на Амстердамском метро, Нидерланды С третьим (и четвертым) рельсом с верхним контактом тяжелый башмак прикрепленный к нижней части деревянной балки, которая, в свою очередь, прикреплена к тележке, собирает энергию, скользя по верхней поверхности токопроводящей шины.

В большинстве систем электрификации используются воздушные провода, но третья направляющая является вариантом до 1500 В, как и в случае с Шэньчжэньская линия метро 3. В системах третьего рельса используется исключительно распределение постоянного тока. Использование переменного тока нецелесообразно, поскольку размеры третьего рельса физически очень велики по сравнению с глубиной покрытия, через которую переменный ток проникает до 0,3 миллиметра или 0,012 дюйма в стальном рельсе. Этот эффект делает сопротивление на единицу длины неприемлемо высоким по сравнению с использованием постоянного тока. Третий рельс более компактный, чем воздушные провода, и может использоваться в туннелях меньшего диаметра, что является важным фактором для систем метро.

Четвертый рельс

Лондонский метрополитен путь в Илинг-Коммон на линии района, показывая третий и четвертый рельсы рядом и между беговыми рельсами Поезд на линии 1 миланского метрополитена с контактной колодкой четвертого рельса.

Лондонское метро в Англии - одна из немногих сетей, в которых используется четырехрельсовая система. Дополнительный рельс обеспечивает обратный электрический ток, который на третьем рельсе и воздушных сетях обеспечивается ходовыми рельсами. В лондонском метро третий рельс с верхним контактом находится рядом с железнодорожным полотном, питается от +420 В постоянного тока, а четвертый рельс с верхним контактом расположен по центру между ходовыми рельсами с напряжением -210 В постоянного тока, которые в совокупности обеспечивают тяговое напряжение. 630 В постоянного тока. Та же система использовалась для самой ранней линии метро Милана, линии 1 Миланского метрополитена, в более поздних линиях которой используется подвесная контактная сеть или третий рельс..

Ключевым преимуществом системы с четырьмя направляющими является то, что ни одна из направляющих не проходит через них. Эта схема была введена из-за проблем с возвратными токами, предназначенными для передачи по заземленной (заземленной) ходовой части, протекающей вместо этого через железные футеровки туннелей. Это может вызвать электролитическое повреждение и даже искрение, если сегменты туннеля не соединены электрически вместе. Проблема усугублялась тем, что обратный ток также имел тенденцию протекать по соседним железным трубам, образующим водопроводные и газовые магистрали. Некоторые из них, особенно викторианские магистрали, которые предшествовали лондонским подземным железным дорогам, не были построены для пропускания токов и не имели надлежащих электрических соединений между сегментами труб. Система с четырьмя направляющими решает проблему. Хотя источник питания имеет искусственно созданную точку заземления, это соединение осуществляется с помощью резисторов, которые обеспечивают поддержание паразитных токов заземления на приемлемом уровне. Рельсы, работающие только с электроприводом, могут быть установлены на сильно изолирующих керамических стульях, чтобы минимизировать утечку тока, но это невозможно для беговых рельсов, которые должны быть установлены на более прочные металлические стулья, чтобы выдерживать вес поездов. Тем не менее, эластомерные резиновые прокладки, помещенные между рельсами и стульями, теперь могут частично решить проблему, изолировав ходовые рельсы от обратного тока, если произойдет утечка через ходовые рельсы.

Линейный двигатель

Метро Гуанчжоу Линия 4 поезд. Обратите внимание на плиту между ходовыми рельсами.

Ряд систем линейных двигателей работает на обычных металлических рельсах и потребляет энергию от воздушной линии или третьей рельсы, но приводятся в движение линейным асинхронным двигателем , который обеспечивает тягу, натягивая «четвертую направляющую », расположенную между ходовыми направляющими. Bombardier, Kawasaki Heavy Industries и CRRC производят системы с линейными двигателями.

Метро Гуанчжоу управляет самой протяженной такой системой: более 130 км (81 миль) маршрута по линии 4, линии 5 и линии 6.

В случае Линии Скарборо 3 третья и четвертая направляющие находятся за пределами пути, а пятая направляющая представляет собой алюминиевую плиту между ходовыми направляющими.

Системы с резиновыми шинами

Тележка модели MP 05 со стальным колесом с фланцами внутри резины - на шинах один, а также вертикальный контактный башмак поверх стальной направляющей тележки от MP 89 Paris Métro автомобиль. Боковой контактный башмак расположен между резиновыми шинами.

Несколько линий Paris Métro во Франции работают от энергосистемы с четырьмя рельсами. Поезда движутся на резиновых шинах, которые катятся по паре узких роликов, изготовленных из стали и, в некоторых местах, из бетона. Поскольку шины не проводят обратный ток, две направляющие планки , расположенные за пределами движущихся «направляющих », становятся, в некотором смысле, третьей и четвертой направляющими, каждая из которых обеспечивает 750 V DC, так что по крайней мере электрически это четырехрельсовая система. Каждая колесная пара приводной тележки имеет один тяговый двигатель . Боковой скользящий (боковой ход) контактный башмак улавливает ток с вертикальной поверхности каждой направляющей шины. Возврат каждого тягового двигателя, а также каждого вагона осуществляется посредством одного контактного башмака, каждый из которых скользит поверх каждой из ходовых рельсов. Этот и все другие метро с резиновыми шинами, у которых есть 1435 мм (4 фута 8 ⁄ 2 дюйма) стандартной колеи колеи между рулонные пути работают аналогичным образом.

Переменный ток
Изображение знака высокого напряжения над системой электрификации железных дорог

Железные дороги и электроэнергетические компании используют переменный ток по той же причине : использовать трансформаторы, которым требуется переменный ток, для получения более высоких напряжений. Чем выше напряжение, тем ниже ток при той же мощности, что снижает потери в линии, что позволяет передавать более высокую мощность.

Поскольку переменный ток используется с высокими напряжениями, этот метод электрификации используется только на воздушных линиях, а не на третьих рельсах. Внутри локомотива трансформатор понижает напряжение для использования тяговыми двигателями и вспомогательными нагрузками.

Первым преимуществом переменного тока является то, что энергозатратные резисторы, используемые в локомотивах постоянного тока для регулирования скорости, не нужны в локомотивах переменного тока: несколько ответвлений на трансформаторе может подавать различные напряжения. Отдельные обмотки низковольтного трансформатора питают освещение и двигатели вспомогательных механизмов. Совсем недавно разработка полупроводников очень большой мощности привела к тому, что классический двигатель постоянного тока был в значительной степени заменен трехфазным асинхронным двигателем, питаемым от частотно-регулируемого привода, специального инвертор, который изменяет частоту и напряжение для управления скоростью двигателя. Эти приводы могут одинаково хорошо работать как на постоянном, так и на переменном токе любой частоты, и многие современные электровозы предназначены для работы с различными напряжениями и частотами питания для упрощения трансграничной эксплуатации.

Низкочастотный переменный ток

15 кВ Система переменного тока 16,7 Гц, используемая в Швейцарии

Пять европейских стран, Германия, Австрия, Швейцария, Норвегия и Швеция, стандартизировали 15 кВ 16 ⁄ 3 Гц (частота сети 50 Гц, разделенная на три) однофазного переменного тока. 16 октября 1995 года в Германии, Австрии и Швейцарии изменилось значение с 16 / 3 Гц на 16,7 Гц, что больше не составляет ровно одну треть частоты сети. Это решило проблемы с перегревом вращающихся преобразователей, которые использовались для выработки части этой энергии из электросети.

В Великобритании Лондонская, Брайтонская и Южнобережная железная дорога впервые осуществила надземную электрификацию своих пригородов. линии в Лондоне, Лондонский мост - Виктория, открытая для движения 1 декабря 1909 года. Виктория - Кристал Пэлас через Бэлхэм и Вест Норвуд открылась в мае 1911 года. 337>Пекхэм Рай - Вест Норвуд открылся в июне 1912 года. Дальнейших расширений не произошло из-за Первой мировой войны. Две линии открылись в 1925 году под Южной железной дорогой, обслуживающей Северный Колсдон и железнодорожную станцию ​​Саттон. Линии были электрифицированы 6,7 кВ 25 Гц. В 1926 году было объявлено, что все линии должны быть преобразованы в третью линию постоянного тока, и последнее воздушное электроснабжение было проведено в сентябре 1929 года.

Сравнение

переменного тока и постоянного тока для магистральных линий

Большинство современных систем электрификации получают энергию переменного тока от электросети, которая подается на локомотив, а внутри локомотива преобразовывается и выпрямляется в более низкое напряжение постоянного тока для подготовки к использованию. тяговыми двигателями. Эти двигатели могут быть либо двигателями постоянного тока, которые напрямую используют постоянный ток, либо они могут быть трехфазными двигателями переменного тока, которые требуют дальнейшего преобразования постоянного тока в трехфазный переменный ток (с использованием силовой электроники). Таким образом, перед обеими системами стоит одна и та же задача: преобразование и транспортировка переменного тока высокого напряжения из электросети в постоянный ток низкого напряжения в локомотиве. Разница между системами электрификации переменного и постоянного тока заключается в том, где переменный ток преобразуется в постоянный: на подстанции или в поезде. Затраты на энергоэффективность и инфраструктуру определяют, какие из них используются в сети, хотя это часто фиксируется благодаря уже существующим системам электрификации.

Как передача, так и преобразование электроэнергии связаны с потерями: омическими потерями в проводах и силовой электронике, потерями магнитного поля в трансформаторах и сглаживающих реакторах (индукторах). Преобразование мощности для системы постоянного тока происходит в основном на железнодорожной подстанции, где может использоваться крупное, тяжелое и более эффективное оборудование по сравнению с системой переменного тока, где преобразование происходит на борту локомотива, где пространство ограничено, а потери значительно выше. Однако более высокое напряжение, используемое во многих системах электрификации переменного тока, снижает потери при передаче на большие расстояния, позволяя использовать меньше подстанций или более мощные локомотивы. Кроме того, необходимо учитывать энергию, используемую для продувки воздухом для охлаждения трансформаторов, силовой электроники (включая выпрямители) и другого оборудования для преобразования.

Электроэнергия против дизеля

Lots Road Power Station на плакате 1910 года. Эта частная электростанция, используемая лондонским метрополитеном, давала лондонским поездам и трамваям независимое электроснабжение. от главной электросети.

Энергоэффективность

Электропоезда не должны нести вес тягачей, трансмиссию и топливо. Частично это компенсируется весом электрооборудования. Рекуперативное торможение возвращает мощность в систему электрификации, чтобы ее можно было использовать в другом месте, другими поездами той же системы или возвращать в общую энергосистему. Это особенно полезно в горных районах, где тяжело нагруженные поезда должны спускаться по длинным уклонам.

Электроэнергия центральной станции часто может быть произведена с более высокой эффективностью, чем мобильный двигатель / генератор. В то время как эффективность производства электростанции и выработки тепловоза примерно одинакова в номинальном режиме, дизельные двигатели снижают эффективность в неноминальных режимах при малой мощности, в то время как, если электростанции необходимо вырабатывать меньше энергии, она отключит ее в наименьшей степени. эффективные генераторы, тем самым повышая эффективность. Электропоезд может экономить энергию (по сравнению с дизелем) за счет рекуперативного торможения и за счет того, что ему не нужно потреблять энергию на холостом ходу, как это делают тепловозы при остановке или движении накатом. Однако электрический подвижной состав может включать охлаждающие нагнетатели при остановке или движении по инерции, потребляя таким образом энергию.

Большие электростанции, работающие на ископаемом топливе, работают с высоким КПД и могут использоваться для централизованного теплоснабжения или для производства централизованного охлаждения, что приводит к более высокий общий КПД.

Выходная мощность

Электровозы легко могут быть сконструированы с большей выходной мощностью, чем большинство дизельных локомотивов. Для пассажирских перевозок можно обеспечить достаточную мощность дизельными двигателями (см., Например, «ICE TD »), но на более высоких скоростях это оказывается дорогостоящим и непрактичным. Поэтому почти все высокоскоростные поезда являются электрическими. Высокая мощность электровозов также дает им возможность тащить груз с большей скоростью по уклонам; в условиях смешанного движения это увеличивает пропускную способность, когда можно сократить время между поездами. Более высокая мощность электровозов и их электрификация также могут быть более дешевой альтернативой новой и менее крутой железной дороге, если вес поездов в системе должен быть увеличен.

С другой стороны, электрификация может не подходить для линий с низкой частотой движения, потому что более низкие эксплуатационные расходы поездов могут быть перевешены высокой стоимостью инфраструктуры электрификации. Поэтому большинство линий дальнего следования в развивающихся или малонаселенных странах не электрифицированы из-за относительно низкой частоты поездов.

Сетевой эффект

Сетевой эффект - важный фактор при электрификации. При преобразовании линий в электрические необходимо учитывать соединения с другими линиями. Некоторые электрификации впоследствии были сняты из-за сквозного движения к неэлектрифицированным линиям. Если сквозной трафик должен иметь какое-либо преимущество, для создания таких соединений должны потребоваться трудоемкие переключатели ядра или должны использоваться дорогостоящие двухрежимные механизмы. В основном это проблема для поездок на дальние расстояния, но на многих линиях преобладает сквозное движение грузовых поездов дальнего следования (обычно перевозящих уголь, руду или контейнеры в порты или из них). Теоретически эти поезда могут значительно сэкономить за счет электрификации, но распространение электрификации на изолированные районы может оказаться слишком дорогостоящим, и, если не электрифицирована вся сеть, компании часто обнаруживают, что им необходимо продолжать использовать дизельные поезда, даже если электрифицированы участки.. Растущий спрос на контейнерные перевозки, которые более эффективны при использовании двухъярусного вагона, также имеет проблемы с сетевым эффектом при существующей электрификации из-за недостаточного зазора между воздушными линиями электропередач для этих поездов, но электрификацию можно построить или изменить иметь достаточный зазор за дополнительную плату.

Проблема, конкретно связанная с электрифицированными линиями, - это пробелы в электрификации. Электромобили, особенно локомотивы, теряют мощность при прохождении разрывов в электроснабжении, таких как разрывы фазового перехода в воздушных системах и разрывы в точках в системах третьего рельса. Это становится неудобством, если локомотив останавливается со своим коллектором на мертвом зазоре, и в этом случае нет мощности для перезапуска. Перебои в питании можно преодолеть с помощью бортовых аккумуляторов или систем мотор-маховик-генератор. В 2014 году наблюдается прогресс в использовании больших конденсаторов для питания электромобилей между станциями, что позволяет избежать необходимости прокладки воздушных проводов между этими станциями.

Затраты на техническое обслуживание

Затраты на техническое обслуживание линий могут быть увеличены за счет электрификации, но многие системы требуют более низких затрат из-за меньшего износа более легкого подвижного состава. Есть некоторые дополнительные расходы на техническое обслуживание, связанные с электрооборудованием вокруг пути, таким как электрические подстанции и сам контактный провод, но при достаточном трафике сокращенный путь и особенно более низкие затраты на обслуживание и эксплуатацию двигателя превышают затраты. этого обслуживания значительно.

Эффект искр

На недавно электрифицированных линиях часто наблюдается «эффект искр», в результате чего электрификация в системах пассажирских поездов приводит к значительному скачку патронажа / доходов. Причины могут заключаться в том, что электропоезда рассматриваются как более современные и привлекательные для движения, более быстрое и бесперебойное обслуживание, а также тот факт, что электрификация часто идет рука об руку с общей инфраструктурой и капитальным ремонтом / заменой подвижного состава, что приводит к повышению качества обслуживания (в способ, которого теоретически можно было бы достичь, выполнив аналогичные обновления, но без электрификации). Какими бы ни были причины возникновения искр, он хорошо известен для многих маршрутов, электрифицированных на протяжении десятилетий.

Двухъярусный рельсовый транспорт

Из-за ограничения по высоте Что касается воздушных проводов, то двухъярусные контейнерные поезда традиционно трудны и редко используются на электрифицированных линиях. Однако это ограничение преодолевается железными дорогами в Индии, Китае и Африке путем прокладки новых путей с увеличенной высотой цепной цепи.

Такие установки находятся в Западном выделенном грузовом коридоре в Индии, где высота троса составляет 7,45 метра, чтобы принимать двухъярусные контейнерные поезда без необходимости вагонов-колодцев.

Преимущества

  • Отсутствие контакта с пассажирами выхлопных газов локомотива
  • Более низкая стоимость строительства, эксплуатации и обслуживания локомотивов и нескольких единиц
  • Более высокая удельная мощность (нет бортовых топливных баков), что приводит к
    • Меньше локомотивов
    • Более быстрое ускорение
    • Более высокий практический предел мощности
    • Более высокий предел скорости
  • Меньше шумового загрязнения (более тихая работа)
  • Более быстрое ускорение очищает линии быстрее для движения большего количества поездов по рельсам в городских рельсах
  • Снижение потерь мощности на больших высотах (потери мощности см. Дизельный двигатель )
  • Независимость текущих расходов от колебаний цен на топливо
  • Обслуживание станций метро, ​​где дизельные поезда не могут работать по соображениям безопасности
  • R вызванное загрязнение окружающей среды, особенно в густонаселенных городских районах, даже если электричество производится на ископаемом топливе
  • Легко компенсирует регенерацию кинетической энергии при торможении с помощью суперконденсаторов
  • Более комфортная поездка на нескольких единицах, поскольку в поездах нет пола дизельные двигатели
  • Несколько более высокая энергоэффективность, отчасти благодаря рекуперативному торможению и меньшим потерям мощности при работе на холостом ходу
  • Более гибкий первичный источник энергии: можно использовать уголь, ядерную или возобновляемые источники энергии (гидро-, солнечная, ветровая) в качестве основного источника энергии вместо дизельного топлива

Недостатки

Королевский пограничный мост в Англии, охраняемый памятник. Добавление электрических цепных цепей к более старым структурам может быть дорогостоящим для проектов электрификации Большинство надземных электрификаций не допускают достаточного зазора для двухэтажного вагона. Каждый контейнер может иметь высоту 9 футов 6 дюймов (2,90 м), а нижняя часть колодца находится на высоте 1 фут 2 дюйма (0,36 м) над направляющей, что составляет общую высоту 20 футов 2. дюймов (6,15 м), включая вагонетку.
  • Стоимость электрификации: для электрификации необходимо построить целую новую инфраструктуру вокруг существующих путей при значительных затратах. Затраты особенно высоки, когда туннели, мосты и другие препятствия должны быть заменены на расстояние. Еще одним аспектом, который может увеличить стоимость электрификации, являются изменения или обновления железнодорожной сигнализации, необходимые для новых характеристик трафика, а также для защиты цепей сигнализации и рельсовых цепей от помех со стороны тягового тока. Электрификация может потребовать закрытия линии на время установки нового оборудования.
  • Внешний вид: конструкции и кабели воздушной линии могут иметь значительное влияние на ландшафт по сравнению с неэлектрифицированной линией или электрифицированной линией третьего рельса, которая имеет лишь эпизодическое сигнальное оборудование над землей.
  • Хрупкость и уязвимость: воздушные системы электрификации могут серьезно пострадать из-за незначительных механических неисправностей или воздействия сильного ветра, в результате чего пантограф движущегося поезда запутается в контактная сеть, отрывая провода от опор. Повреждение часто не ограничивается подачей питания на один путь, но распространяется и на соседние пути, в результате чего весь маршрут блокируется на значительное время. Системы третьего рельса могут быть повреждены в холодную погоду из-за образования льда на токопроводящей шине.
  • Кража: высокая стоимость медного лома и неохраняемые удаленные установки делают воздушные кабели привлекательной мишенью для похитителей металлолома. Попытки кражи кабелей под напряжением 25 кВ могут закончиться смертью вора от поражения электрическим током. В Великобритании кража кабеля считается одним из основных источников задержек и сбоев в работе поездов - хотя обычно это касается сигнального кабеля, который не менее проблематичен для дизельных линий.
  • Птицы могут садиться на части. с разными зарядами, и животные также могут коснуться системы электрификации. Мертвые животные привлекают лис и других хищников, создавая риск столкновения с поездами.
  • В большинстве железнодорожных сетей мира высота воздушных линий электропередач недостаточна для двухъярусного контейнерного вагона или другого необычно высокого вагона. нагрузки. Обновление электрифицированных линий до необходимого расстояния (21 фут 8 дюймов или 6,60 м) для приема двухъярусных контейнерных поездов является чрезвычайно дорогостоящим.
Мировая электрификация

По состоянию на 2012 год на электрифицированных путях приходится почти одна треть всех железнодорожных путей в мире.

Швейцарская железнодорожная сеть полностью электрифицирована, это единственная сеть в мире, которая может этого достичь. В Китае самая большая протяженность электрифицированных железных дорог: более 100000 км (62000 миль) электрифицированных железных дорог в 2020 году или чуть более 70% сети. В ряде стран длина электрификации нулевая.

Несколько стран объявили о планах электрификации всей или большей части своей железнодорожной сети, например, Indian Railways, Israel Railways и Nederlandse Spoorwegen.

См. Также
  • значок Энергетический портал
Ссылки
Источники

Английский

Русский

  • Винокуров В.А., Попов Д.А. "Электрические машины железно-дорожного транспорта", Москва, Транспорт, 1986. ISBN 5-88998-425-X, 520 стр.
  • Дмитриев В.А., Народнохозяйственная эффективность электрификации желез новых дорог и применения тепловозной тяги ", Москва, Транспорт 1976.
  • Дробинский В.А., Егунов П.М. "Как устроен и работает тепловоз" 3-е изд. Москва, Транспорт, 1980.
  • Иванова В.Н. (ред.) "Конструкция и динамика тепловозов" (Конструкция и динамика тепловоза). Москва, Транспорт, 1968 (учебник).
  • Калинин, В.К. «Электровозы и электропоезда» (Электровозы и электропоезда) Москва, Транспорт, 1991 ISBN 978-5-277-01046-4
  • Мирошниченко, Р.И., «Режимы работы электрифицированных участков», Москва, Транспорт, 1982.
  • Перцовский, Л. М.; «Энергетическая эффективность электрической тяги», Железнодорожный транспорт (журнал), №12, 1974 г. с. 39+
  • Плакс, А.В. Пупынин, В. Н., "Электрические железные дороги", Москва "Транспорт" 1993.
  • Сидоров Н.И., Сидорожа Н.Н. "Как устроен и работает электровоз "(Как работает электровоз) Москва, Транспорт, 1988 (5 изд.) - 233 стр., ISBN 978-5-277-00191-2. 1980 (4-е изд.).
  • Хомич А.З. Тупицын О.И., Симсон А.Э. «Экономия топлива и теплотехническая модернизация тепловозов» - Москва: Транспорт, 1975 - 264 с.
Внешние ссылки
На Викискладе есть материалы по теме Электрический рельсовый транспорт.
Последняя правка сделана 2021-06-03 06:48:14
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте