A третий рельс, также известный как рельс реального времени, электрический рельс или контактный рельс, представляет собой метод подачи электроэнергии на железнодорожный локомотив или поезд через полунепрерывный жесткий проводник, размещенный рядом или между рельсами железнодорожный путь. Обычно он используется в системе общественного транспорта или скоростного транспорта, который имеет ряды в собственных коридорах, полностью или почти полностью отделенных от внешней среды. Системы третьего рельса всегда питаются от электричества постоянного тока.
Система электрификации с третьим рельсом не связана с третьим рельсом, используемым на железных дорогах с двойным колеей .
Системы с третьим рельсом - это средство подачи электрической тяги для поездов с использованием дополнительного рельса (так называемого «токопроводящего рельса») с целью. В большинстве систем токопроводящая шина размещается на концах шпал вне ходовых рельсов, но в некоторых системах используется центральная токопроводящая шина. Токопроводящая шина опирается на керамические изоляторы (как известные горшки) или изолированные кронштейны, обычно с интервалом около 10 футов (3,0 м).
Поезда имеют металлические контактные блоки, называемые коллекторными башмаками (или контактными башмаками или захватными башмаками), которые контактируют с токопроводящей шиной. Тяговый ток возвращается в генераторную станцию по ходовым рельсам. В Северной Америке обычно изготавливают из стали с высокой проводимостью или из стали, прикрепленной американскими американскими болтами к алюминию для увеличения проводимости. Во всем мире экструдированные алюминиевые проводники с контактной поверхностью или колпачком из нержавеющей стали являются предпочтительной технологией из-за их более низкого электрического сопротивления, более длительного срока службы и меньшего веса. Ходовые рельсы электрически соединить с помощью проволочных стяжек или других устройств, чтобы минимизировать сопротивление в электрической цепи. Контактные колодки могут быть расположены ниже, выше или ниже третьей направляющей, в зависимости от типа используемой третьей направляющей: эти третьи направляющие называются нижним контактом, верхним контактом или боковым контактом соответственно.
Контактные рельсы должны быть прерваны на железнодорожных переездах, переходах и зазорах подстанции. На концах каждой секции конические рельсы, обеспечивающие плавное зацепление контактных башмаков поезда.
В некоторых из самых ранних систем использовался верхний контакт, но в более позднихках использовался боковой или нижний контакт, позволяющий покрыть токопроводящий рельс, защищая рабочие пути от случайного контакта и защиты контактного. рельса от мороза, льда, снега и листвы.
На территории системы третьего рельса положение поражение электрическим током вблизи земли, высокое напряжение (выше 1500 В) не безопасными. Предполагается, что инициатор власти должен установить, что должен быть установлен высокий уровень передачи через резистивный источник и должен быть установленным источникомм питания (электрические подстанции ).
Электрифицированный рельс угрожает смертельным исходом любого, кто заблудится или упадёт на рельсы. Этого можно пути избежать с помощью дверцы платформы платформы, или риск можно снизить, разместив токопроводящий сбоку от рельсового пути от платформы, если это допускает компоновкой станции. Риск также можно снизить, если использовать изоляцию для защиты третьей направляющей от контакта, хотя во многих системах она не используется.
В некоторых современных системах, таких как наземный источник питания (используемый в трамвае Бордо ), проблемы безопасности можно избежать, разделив шину питания. на небольшие сегменты, каждый из которых получает питание только тогда, когда полностью покрыт поездом.
Также существует риск выхода пешеходов на рельсы на железнодорожных переходах. В США в 1992 году решением Верховного суда Иллинойс был подтвержден приговор в размере 1,5 миллиона долларов против Чикагского транзитного управления за то, что он не остановил находящегося в состоянии алкогольного опьянения человека от выхода на рельсы на железнодорожном переезде в попытка помочиться. Парижский метрополитен имеет графические предупреждающие знаки, указывающие на опасность электрическим током при мочеиспускании на третьи рельсы - мер предосторожности, которых в Чикаго не было.
Концевые пандусы кондукторных рельсов (где они прерываются или сменить сторону) обеспечивают собой ограничение скорости из-за механического удара обуви, а 161 км / ч (100 миль / ч) считается верхним пределом практического использования третьего рельса. Мировой рекорд скорости для третьего железнодорожного поезда - 174 км / ч (108 миль / ч), достигнутый 11 апреля 1988 г. на британском классе 442 EMU.
в случае столкновения с иностранным Кроме того, скошенные концевые аппарели нижних ходовых систем могут снизить опасность проникновения третьего рельса внутрь легкового автомобиля. Считается, что это способствовало гибели пяти пассажиров в результате крушения поезда Валгалла в 2015 году.
Системы третьего рельса, использующие контакт сверху, склонны к накоплению снега или льда, образовавшегося из повторно замерзшего снега, и это может прервать работу. В некоторых системах используются специальные антиобледенительные агрегаты для нанесения маслянистой жидкости или антифриза (например, пропиленгликоль ) на токопроводящую шину, чтобы предотвратить образование замороженных отложений. Третий рельс также может быть нагретом, чтобы уменьшить проблему обледенения.
В отличие от третьего рельса, оборудование воздушных линий может пострадать от сильного ветра или ледяного дождя, обрушивающего провода и останавливающего все поезда. Грозы также могут отключать питание с помощью ударов молнии в системах с воздушными проводами, отключая поезда при скачке напряжения или обрыве в проводах.
В зависимости от геометрии поезда и пути, зазоры в кондукторном рельсе (например, на железнодорожных переездах и развязках) поезд может положение в положении, в котором все его башмаки-приемники находятся в зазоре, так что отсутствует тяговое усилие. Тогда говорят, что поезд "заторможен". Необходимо затем подвести другой поезд за многожильным поездом, чтобы подтолкнуть его к токопроводящей шине, или можно использовать соединительный кабель для подачи энергии на поезд, достаточной для того, чтобы одна из его контактных колодок вернулась на рельс. живая железная дорога. Чтобы избежать этой проблемы, требуется минимальная длина поездов, которые могут курсировать по линии. Локомотивы либо использовали систему бортовой системы дизельного двигателя (например, British Rail Class 73 ), либо были подключены к башмакам подвижного состава (например, Столичная железная дорога ).
Первая идея электричества в поезд от внешнего источника заключается в использовании обоих рельсов, по каждому рельсам является проводником для каждой полярности, и изолирован шпалами . Этот метод используется в большинстве поездов модели масштаб, однако он не работает так хорошо для больших поездов, поскольку шпалы не являются хорошими изоляторами. Кроме того, для электрического соединения требуются изолированные колеса или изолированные оси, но большинство изоляционных материалов имеют плохие механические свойства по сравнению с металлами, используемыми для этой цели, что приводит к менее устойчивому движению поезда. Тем не менее его иногда использовали на заре развития электропоездов. Самая старая электрическая железная дорога в мире, Volk's Railway в Брайтоне, Англия, изначально была электрифицирована с помощью этой системы на 50 вольт постоянного тока (теперь это трехрельсовая система). Другими железнодорожными системами, в которых он использовался, были трамвай Гросс-Лихтерфельде и трамвай Унгерер.
Третий рельс обычно расположен за пределами двух ходовых рельсов. Электроэнергия передается на поезд посредством скользящего башмака , который удерживается в контакте с рельсом. Во многих систем третьим поручнемена изоляционная крышка для работающих рядом с рельсовыми путями; иногда башмак предназначен для контакта с боковой стороной (так называемый «боковой ход») или дном (так называемый «ход снизу» или «ход снизу») третьей направляющей, что позволяет установить защитную крышку непосредственно на ее верхнюю поверхность. Когда обувь скользит по верхней поверхности, это называется «ход сверху». Когда обувь скользит по нижней поверхности, она меньше подвержена накоплению снега, льда или листьев и снижает вероятность электрического током при контакте с поручнем. Примеры систем, в которых используется третья подъездная дорога, включают Metro-North в муниципальном районе Нью-Йорка ; СЕПТА Маркет-Франкфорд Лайн в Филадельфии ; и лондонская Доклендская легкая железная дорога.
Электротяговые поезда (использующие электроэнергию, генерируемую на удаленной электростанции и передаваемую на поезда) значительно более рентабельны, чем дизельные или паровые агрегаты, где на Каждому поезде должны находиться отдельные энергоблоки. Это преимущество особенно заметно в городе и скоростных транспортных системах с высокой плотностью движения.
Из-за механических ограничений контакта с третьим рельсом поезда, в которых используется этот метод электропитания, развивают более низкие скорости, чем поезда, использующие воздушные электрические провода и пантограф. Тем не менее, они могут быть предпочтительнее внутри города из-за необходимости в очень высокой скорости и они вызывают меньшее визуальное загрязнение.
Третья направляющая альтернативная воздушным линиям, которые передают мощность поездам с помощью пантографов, прикрепленных к поездам. В то время как воздушные сети могут работать при 25 кВ или более, используя переменный ток (AC), меньший зазор вокруг токоведущей шины требует максимум около 1200 В, с некоторыми системами с напряжением 1500 В (линия 4, метро Гуанчжоу, линия 5, метро Гуанчжоу, линия 3, метро Шэньчжэня ) и постоянный ток (DC) используется. Поезда на некоторые линиих или использует оба режима питания (см. § Смешанные системы ниже).
Все системы третьего рельса по всему миру питаются от источников постоянного тока. Некоторые из причин этого исторические. Ранние тяговые двигатели были двигателями постоянного тока, а доступное в то время выпрямительное оборудование было большим, дорогим и непрактичным для установки на борту поездов. Кроме того, передача требуемых относительно высоких токов приводит к более высоким потерям на переменном токе, чем на постоянном. Подстанции для системы постоянного тока должны быть (обычно) на расстоянии около 2 км (1,2 мили) друг от друга, хотя фактическое расстояние зависит от пропускной способности; максимальная скорость и частота обслуживания линии. Docklands Light Railway (DLR) использует третий рельс, который имеет крошечное сечение по сравнению с обычным; таким образом, требуется меньше подстанций. DLR смогла это сделать (в 1980-х годах), потому что это была совершенно новая постройка со специально построенными поездами и не нуждалась в формальном подключении к существующей «тяжелой» третьей железнодорожной системе.
Использование композитного токопроводящего рельса гибридной конструкции из алюминия и стали, использование композитного токопроводящего рельса гибридной конструкции из алюминия и стали, заключается в использовании одного из методов уменьшения расстояния между фидерами / подстанциями. Алюминий лучше проводит электричество, рабочая поверхность из нержавеющей стали обеспечивает лучший износ.
Есть несколько способов прикрепления нержавеющей стали кю. Самый старый - метод совместной экструзии, при котором нержавеющая сталь экструдируется с алюминием. В отдельных случаях этот метод страдает от расслоения (когда нержавеющая сталь отделяется от алюминия); Говорят, что это было устранено в последних соэкструдированных рельсах. Второй метод - это алюминиевый сердечник, которые устанавливаются две секции из нержавеющей стали в виде крышки и привариваются линейно по центральной линии рельса. Показатель теплового расширения , алюминий и сталь, алюминий и сталь должны быть надежно заблокированы, чтобы обеспечить хорошую границу токосъема. Третий метод приклепывает алюминиевые полосы шины к стенке стального рельса.
Как и в случае с воздушными проводами, обратный ток обычно протекает через одну или обе направляющие рельсы, и утечка на землю не считается серьезной. Там, где поезда ходят на резиновых шинах, например, на участках Lyon Metro, Paris Métro, Mexico City metro, Santiago Metro, Городское метро Саппоро, а также все системы Монреальского метрополитена и некоторые автоматизированных систем проезда по направляющим (например, Astram Line ), ж. / д должен быть обеспечен для питания тока. Возврат осуществляется по рельсам обычного пути между этими направляющими (см. метро с резиновыми шинами).
Другая конструкция, с третьим рельсом (токоподвод вне ходовых рельсов) и четвертым рельсом (токовый возврат, на полпути между ходовыми рельсами), используется в нескольких стальных колесных системах; см. четвертый рельс. Лондонский метрополитен является крупнейшим из них (см. электрификация железных дорог в Великобритании ). Основная причина использования четвертого рельса для протекания обратного тока состоит в том, чтобы избежать протекания этого тока через оригинальные металлические футеровки туннеля, которые никогда не предназначаются для протекания тока, и которые подвергаются электролитической коррозии, если такие токи протекают в их.
Другой четырехрельсовой системой является линия M1 Миланского метрополитена, где ток отводится через боковую плоскую штангу с боковым контактом, а возврат осуществляется по направляющей центральной с верхним контактом. Вдоль некоторых участков в северной части линии также проложена воздушная линия , позволяющая поездам линии M2 (которые используют пантографы и более высокое напряжение не имеют контактных башмаков) доступ к расположенному на линии. M1. В депо в поездах линии M1 из соображений безопасности используются пантографы, а переход осуществляется рядом с депо в железнодорожных путей.
Электрификация третьего рельса визуально менее навязчива, чем электрификация надземной части. В 2011 году зелень и эстетика вдохновили Метро Бангалора в Индии на установку третьей железнодорожной системы.
Некоторые системы используют третью железную дорогу для части маршрута и другую движущую силу, такую как подвесная контактная сеть или дизельная энергия для оставшейся части. Они могут существовать из-за соединений железных дорог, находящихся в отдельной собственности, с использованием различных систем, местных постановлений или других причин.
Несколько типов британских поездов могут работать как на земных, так и на третьих железнодорожных системах, включая British Rail Class 313, 319, 325, 350, 365, 375/6, 377/2, 377 / 5, 377/7, 378/2, 387, 373, 395, Электровозы 700 и 717, а также локомотивы класса 92.
В южном районе Бритиш Рейл у грузовых дворов были подвесные провода, избежать поражения электрическим током от третьего пути. Локомотивы были оснащены пантографом и башмаками-пикапами.
Класс 373, используемый для международных высокоскоростных железнодорожных перевозок, обслуживаемых Eurostar через Тоннель под Ла-Маншем проходит по воздушным проводам с напряжением 25 кВ переменного тока на протяжении большей части своего пути, с участками 3 кВ линии постоянного тока на бельгийских участках между бельгийским высокоскоростным участком и станцией Брюссель-Миди или 1, 5 кВ постоянного тока на железнодорожных линиях. на юге Франции для сезонных услуг. В исходном состоянии агрегаты класса 373 получены результаты постоянного тока на 750 В, предназначенные для поездок по Лондону через пригородные пригородные линии до Ватерлоо. Переключение между третьим рельсом и верхним сбором было выполнено при быстром движении, сначала на Континентском перекрестке возле Фолкстона, а затем на перекрестке Фоукхэм после открытия первого участка железной дороги под Ла-Маншем. Ссылка. Между железнодорожной станцией Кенсингтон-Олимпия и депо Северный полюс потребовались дальнейшие переключения.
Система с двойным напряжением вызвала некоторые проблемы. Втягивания башмакова при въезде во Францию повреждений серьезными повреждениямимимимвого оборудования, в результате чего SNCF установил пару бетонных блоков в конце обоих туннелей в Кале, отломать третьи железнодорожные башмаки, если они не были убранными. В Великобритании произошла авария, когда водитель Eurostar не смог втянуть пантограф перед входом в третью рельсовую систему, что произошло с повреждением сигнального портала и пантографа.
14 ноября 2007 года пассажирские перевозки Eurostar были переведены на железнодорожную станцию Сент-Панкрас, а операции по техническому обслуживанию - на депо Temple Mills, что сделало ненужным оборудование для сбора третьего рельса 750 В постоянного тока. и третьи рельсовые башмаки были сняты. Сами поезда больше не оснащены спидометром, способным измерить скорость в милях в час (показатель, инструмент для автоматического изменения при развертывании башмаков коллектора).
В 2009 году Юго-Восточный начал использовать внутренние услуги по железной дороге High Speed 1 от Сент-Панкрас, используя свои новые EMU класса 395. Эти услуги работают на высокоскоростной линии до Ebbsfleet International или Ashford International, прежде чем перейти на основные линии для обслуживания северного и среднего Кента. Как следствие, эти поезда имеют двойное напряжение, как большинство маршрутов, по которым они движутся, электрифицированы.
В Лондоне Линия Северного Лондона меняет источник питания один раз между Ричмондом и Стратфордом в Актон Сентрал. Первоначально маршрут третьей железной дороги на всем протяжении, но несколько технических проблем с электрическим заземлением, часть маршрута уже покрыта воздушными проводами, предусмотренными для электрических грузовых перевозок, и региональные услуги Eurostar привели к изменениям.
Линия Западного Лондона переключает источник питания между Шепердс Буш и Уиллесден Джанкшен, где он встречается с линией Северного Лондона. К югу от точки перехода WLL - это третья электрифицированная железная дорога, к северу от нее, это надземное сообщение.
Междугородное сообщение Thameslink работает в Южном регионе. третья железнодорожная сеть от Фаррингдона на юг и по воздушной линии на север до Бедфорд, Кембридж и Питерборо. Переключение производится во время стоянки в Фаррингдоне при движении на юг и в Город Темзлинк при движении на север.
На маршрутах пригородных перевозок от Моргейта до Хертфорда и Велвина участки Главной линии Восточного побережья составляют 25 кВ переменного тока, с переходом на третью железнодорожную линию в Железнодорожная станция Дрейтон-Парк. Третий рельс до сих пор используется на туннельном участке маршрута, потому что размер туннелей, ведущих к станции Моргейт, был слишком мал, чтобы учесть воздушную электрификацию.
North Downs Line не электрифицирована на тех участках линии, где обслуживаются North Downs имеет исключительное использование.
Электрифицированные участки линии:
Метро Хельсинки использует систему третьего рельса 750 В постоянного тока. Участок от Вуосаари до гавани Вуосаари не электрифицирован, поскольку его единственная цель - соединиться с финской железнодорожной сетью, которая разделяет колею 1524 мм с метро Хельсинки. Маршрут ранее использовался маневровыми тепловозами для перевозки новых поездов метрополитена на электрифицированный участок линии.
В новом трамвае в Бордо (Франция) используется новая система с третьим рельсом в центре пути. Третий рельс разделен на сегменты изоляции длиной 10 м (32 футов 9 ⁄ 4 дюймов) и длиной 3 м (9 футов 10 ⁄ 8 дюймов). Каждый провод, который активируется с помощью кодированного сигналом, отправленным поездом, активирует его, когда он снова становится открытым. Эта система (называемая «Alimentation par Sol » (APS), что означает «питание через землю») используется в различных местах по всему городу, но особенно в историческом центре: в других местах трамваи используют обычные воздушные линии, см. также наземный источник питания. Летом 2006 года было объявлено, что две новые французские трамвайные системы будут использовать APS в части своих сетей. Это будут Анже и Реймс, и ожидается, что обе системы будут открыты примерно в 2009–2010 годах.
Французская железная дорога Culoz - Modane была электрифицирована третьей шиной 1500 В постоянного тока, позже преобразованной в воздушные провода с тем же напряжением. С самого начала у станций были воздушные провода.
Французская ветка, которая обслуживает Шамони и регион Монблан (Сен-Жерве-ле-Файе до Валлорсина ), является третьим рельсом (верхний контакт) и шириной колеи. Он продолжается в Швейцарии, частично с той же третьей железнодорожной системой, частично с воздушной линией.
Линия Train Jaune протяженностью 63 км (39 миль) в Пиренеях также имеет третий рельс.
Чтобы снизить инвестиционные затраты, Роттердамский метрополитен, в основном система с питанием от третьего рельса, получил несколько удаленных ответвлений, построенных на поверхности, как скоростной трамвай (по-голландски), с многочисленными переездами, защищенными шлагбаумами и светофорами. Эти ответвления имеют воздушные провода. Точно так же в Амстердаме один маршрут "Sneltram" проходит по путям Метро и переходит в наземную трассу в пригороде, которую он разделяет со стандартными трамваями. В самых последних разработках проект RandstadRail также требует, чтобы поезда метро Роттердама проходили под проводами на пути по бывшей магистральной железной дороге в Гаагу.
Sneltram управляется Gemeentelijk Vervoerbedrijf в Амстердам легкорельсовым транспортом с третьим рельсом и переходом на накладные расходы на систему трамвае, и т. Д. С трамваями в Амстердаме. Линия 51 - Амстелвен обслуживает метро между Amsterdam Centraal и станцией Zuid. В Амстердам Зуид он переключается с третьего рельса на пантограф и контактные провода. Отсюда до Amstelveen Centrum он разделяет свой путь с трамвайной линией 5. Легкорельсовый транспорт на этой линии может работать как на 600 В постоянного тока, так и на 750 В постоянного тока.
Во всех метрополитенах постсоветских стран контактный рельс произведен по одному стандарту. В частности, поскольку примеси углерода увеличивают электрическое сопротивление третье, все рельсы изготовлены с использованием низкоуглеродистой стали.
Возможно, в некоторых метрополитенах бывшего Советского Союза профиль и сечение токопроводящего рельса соответствуют параметрам обычного пути.
Естественная длина контактного рельса перед установкой составляет 12,5 метров (41 фут). Во время установки контактного рельса свариваются друг с другом, чтобы получить токопроводящие шины по длине. На криволинейных участках радиусом 300 метров (980 футов) или более, на прямых участках и в туннелях контактный рельс приваривается к длине 100 метров (330 футов); при наземном спуске - 37,5 метров (123 фута); а на крутых поворотах и парковых дорожках - 12,5 м (41 фут).
Постсоветские третьи железнодорожные сооружения используют систему нижнего контакта (Wilgus-Sprague); поверх рельса находится высокопрочный пластиковый кожух с достаточной структурной целостностью, чтобы выдержать вес человека. Напряжение 825 вольт DC.
Схема третьего рельса: два кронштейна и третий рельс
третий рельс в защитном кожухе
В Нью-Йорке, New Haven Line из Метро-Северная железная дорога управляет электропоездами дороги вокзала Гранд, которые используют третью железную дорогу на бывшей дороги Центральной железной дороги Нью-Йорка, но но воздушные линии в Пелхэм для работы на бывшей железной дороге Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда. Переключатель делается «на лету» и управляется с места инженера.
Нью-Йорк на станциях движения - Гранд Сентрал и Станция Пенсильвании - не допускает выхлопа дизельного топлива в своих туннелях из-за опасности для здоровья. Таким образом, дизельные перевозки на станциях Metro-North, Long Island Rail Road и Amtrak используют специальные дизель-электрические локомотивы, которые могут приводить в действие электричеством от третьего рельса. Этот тип локомотива (например, General Electric P32AC-DM или EMD DM30AC LIRR) может переключаться между двумя режимами во время движения. Вспомогательная система с третьим рельсом не такая мощная, как дизельный двигатель, поэтому на открытых (не туннельных) путях двигатели обычно работают в дизельном режиме, даже если имеется третий рельс.
В Нью-Йорк, в Вашингтоне, округ Колумбия, местные постановления когда-то требовали, чтобы электрифицированные уличные железные дороги потребляли ток от третьего рельса и возвращали ток к четвертому рельсу, оба установлены в непрерывном хранилище под улицей, и доступ к ним осуществляется посредством коллектора, проходящего через щель между ходовыми рельсами. Когда трамваи в таких системах въезжали на территорию, где разрешены воздушные линии, они останавливаются над ямой, где человек отсоединяется коллектор (плуг), а машинист ставил троллейбус на эстакаду. В США все эти системы с питанием от трубопровода были сняты с производства и либо полностью заменены, либо полностью заброшены.
На некоторых участках бывшей лондонской трамвайной системы также использовалась система токосъема в кабелепроводе, а также с некоторыми трамвайными вагонами, которые могли собирать электроэнергию как от наземных, так и из подземных источников.
Синяя линия из Бостонского MBTA использует электрификацию третьей железной дороги от начала линии в центре города до станции Аэропорт, где он переключается на верхнюю контактную сеть для оставшейся части линии до Wonderland. Самый удаленный участок «голубой линии» проходит очень близко к Атлантическому океану, и были опасения по поводу возможного скопления снега и льда на третьем рельсе, расположенном так близко к воде. Подземная контактная сеть не используется в подземной части из-за узких зазоров в туннеле 1904 года под Бостонской гаванью. В автомобилях скоростного транспорта серии Hawker Siddeley 01200 компании MBTA Orange Line (по сути, это более длинная версия автомобилей Blue Line 0600) недавно были удалены точки крепления пантографов во время программы технического обслуживания; эти крепления использовались бы для пантографов, которые были бы установлены, если бы Оранжевая линия была продлена к северу от ее нынешней конечной точки.
Метод двойного электроснабжения также использовался на некоторых междугородных железных дорогах США, которые использовали более новую третью рельс в пригородных и существующую инфраструктуру надземного трамвая (троллейбуса), чтобы добраться до центра города, например Скоки Свифт в Чикаго.
Сеть Bay Area Rapid Transit в окрестностях Сан-Франциско использует 1000 V DC.
Железная дорога может быть электрифицирована с воздушным проводом и третьей рейкой одновременно. Так было, например, на городской железной дороге Гамбурга в период с 1940 по 1955 год. Современный пример - вокзал Биркенвердер недалеко от Берлина, у которого естьи рельсы с третьих сторон и воздушные провода. Большая часть комплекса Penn Station в Нью-Йорке также электрифицирована обеими системами. Однако в таких системах возникают проблемы с взаимодействием различных источников электропитания. Если один источник питания является постоянным, другим - переменным, может быть альтернативное предварительное намагничивание трансформаторов переменного тока. По этой причине обычно избегают двойной электрификации.
Несмотря на различные технические возможности для эксплуатации подвижного состава с двумя режимами сбора энергии, стремление достичь полной совместимости целых сетей, по-видимому, было стимулом для перехода с третьего рельса на воздушное снабжение (или наоборот).
Пригородные коридоры в Париже от Gare Saint-Lazare, Gare des Invalides (оба CF Ouest) и Gare d'Orsay (ЦФ ПО ), электрифицировались с 1924, 1901, 1900 соответственно. Все они постепенно перешли на воздушные провода после того, как стали частью широкомасштабного проекта электрификации сети SNCF в 1960–1970-х годах.
В районе Манчестера линия LYR затем Бери была сначала электрифицирована воздушными проводами (1913 г.), перешла на третью линию (1917 г.; см. Также Электрификация железных дорог в Великобритании ), а затем снова в 1992 году на воздушные провода в адаптации для Manchester Metrolink. Трамваи на центральных улицах города с торчащими из тележек коллекционными ботинками считались слишком опасными для пешеходов и автомобильного движения, чтобы пытаться использовать двухрежимную технологию (в Амстердаме и Роттердаме автомобили Sneltram выходят на поверхность в пригородах, а не в оживленных центральных районах). То же самое произошло с линией Западный Кройдон - Уимблдон в Большом Лондоне (первоначально электрифицированной Южной железной дорогой ), когда в 2000 году была открыта линия Tramlink. из пяти, составляющих ядро сети метро Барселоны, перешли на воздушное электроснабжение от третьей железной дороги. Эта операция также проводилась поэтапно и завершилась в 2003 году.
Обратный переход произошел в Южном Лондоне. Линия Южного Лондона сети LBSCR между Викторией и Лондонским мостом была электрифицирована с помощью контактной сети в 1909 году. Позднее система была расширена до Кристал Пэлас, Кулсдон-Норт и Саттон. В ходе электрификации третьей магистрали на юго-востоке Англии, линии были преобразованы к 1929 году.
Причины для построения сети метро Tyne Wear Metro с воздушным питанием примерно на линиях протяженной магистрали. Система «третьего рельса» Tyneside Electrics в районе Ньюкасла, вероятно, имеет корни в экономике и психологии, а не в стремлении к совместимости. На момент открытия Метро (1980 г.) третья железнодорожная система уже была удалена с существующих линий, на рынке не было легкорельсовых транспортных средств с третьим рельсом, и последняя технология была ограничена гораздо более дорогостоящим железнодорожным составом для перевозки тяжелых грузов. Также хотелось далеко идущей смены имиджа: воспоминания о последнем этапе эксплуатации Tyneside Electrics были далеко не благоприятными. Это было построение системы с нуля после 11 лет неэффективной дизельной эксплуатации.
Первые воздушные каналы для немецких электропоездов появились на линии Hamburg-Altonaer Stadt- und Vorortbahn в 1907 году. Тридцать лет спустя оператор магистральной железной дороги, Deutsche Reichsbahn, находился под влиянием успех третьей железной дороги Берлинской городской железной дороги, решил переключить то, что сейчас называлось Гамбургской городской железной дорогой, на третью железнодорожную линию. Процесс начался в 1940 году и не был завершен до 1955 года.
В 1976–1981 годах третья линия Венской U-Bahn U4 заменила Donaukanallinie и Wientallinie на Stadtbahn, построенный в 1900 году и впервые электрифицированный воздушными проводами в 1924 году. Это было частью большого проекта строительства консолидированной сети метро. Другая электрическая линия Stadtbahn, преобразование которой в состав большегрузного железнодорожного транспорта было отклонено, по-прежнему работает под проводами с легкорельсовыми вагонами (как U6), хотя она была полностью модернизирована и значительно расширена. Поскольку платформы на Гюртеллини не подходили для подъема без использования U-Bahn после значительного вмешательства в историческую городуру станции Отто Вагнера линия в любом случае останется несовместимой с остальной сетью. Следовательно, попытка перехода третью рельс была бессмысленной. В Вене, как это ни парадоксально, провода сохранили по эстетическим (и экономическим) причинам.
Старые линии на западе системы Oslo T-bane были построены с воздушными линиями, в то время как восточные линии были построены с третьим рельсом, хотя с тех пор вся система была преобразована в третью. рельс. До преобразования бывшие в употреблении поезда OS T1300 и OS T2000 могли работать в обеих системах.
Западная часть Скоки Свифт из Чикаго 'L' изменилась с контактного провода на третий рельс в 2004 году, что сделало его полностью совместимым с остальной частью системы.
Высокие напряжения третьего рельса (1000 вольт и более) включают:
В Германии в начале Третьего Рейха, железная дорога планировалась системой с шириной колеи 3000 мм (9 футов 10 ⁄ 8 дюймов). Для этой железнодорожной системы Breitspurbahn была рассмотрена возможность электрификации с напряжением 100 кВ от третьего рельса, чтобы избежать повреждений воздушных проводов от крупногабаритных зенитных орудий, грузов на рельсах. Однако такая система питания не сработала бы, поскольку невозможно изолировать третью шину для таких высоких напряжений в непосредственной близости от рельсов. В целом проект не получил дальнейшего развития из-за начала Второй мировой войны.
Системы электрификации третьего рельса включают в себя бортовые аккумуляторы, самым старым средством подачи электроэнергии для поездов на железных дорогах, используя собственные коридоры, особенно в городах. Первоначально воздушное электроснабжение использовалось исключительно на железных дорогах, почти таких трамваям, хотя постепенно оно появилось и в магистральных системах.
Экспериментальный электропоезд, использующий этот метод энергоснабжения, разработан немецкой фирмой Siemens Halske и представлен на Берлинской промышленной выставке 1879 года, с ее третьим рельсом между ходовыми рельсами. Некоторые ранние электрические железные дороги использовали ходовые рельсы в качестве проводников тока, например, открытая в 1883 году Электрическая железная дорога Фолька в Брайтоне. В 1886 году ему была предоставлена дополнительная шина питания, и он работает до сих пор. Затем последовал трамвай «Дорога гигантов», оборудованный приподнятым внешним третьим рельсом в 1883 году, позже преобразованный в воздушный провод. Первой железной дорогой, которая использовала центральный третий рельс, была Бессбрук и Ньюри Трамвей в Ирландии, открытая в 1885 году, но теперь, как и Giant's Causeway, закрыта.
Также в 1880-х годах системы третьего рельса начали знакомить в общественном городском транспорте. Трамваи первыми извлекли из этой выгоды: они использовали проводники в кабелепроводах под поверхностью дороги (см. Токопроводы ), как правило, на отдельных участках сети. Впервые это было опробовано в Кливленде (1884 г.) и в Денвере (1885 г.), а распространилось на многих крупных трамвайных сетях (например, Нью-Йорк, Чикаго, Вашингтон, округ Колумбия, Лондон, Париж, все из которых закрыты) и Берлин (третья железнодорожная система. в первые годы 20-го века после сильного снегопада.) Система опробована на прибрежном курорте Блэкпул, Великобритания, но вскоре была заброшена, так как было обнаружено, что песок и соленая вода попадают в канал и вызывают поломки, возникла проблема с падением напряжения. На некоторых участках трамвайного пути еще видны щелевые рельсы.
Третья железная дорога снабжала энергией первую в мире подземную электрическую железную дорогу Городская и Южно-Лондонская железная дорога, которая открылась в 1890 году (теперь часть Северной линии г. Лондонское метро). В 1893 году в Великобритании открылась вторая в мире городская железная дорога с приводом от третьего рельса, Ливерпульская подвесная железная дорога (закрыта в 1956 году и демонтирована). Первой в США городской железной дорогой с приводом от третьего рельса, которая использовалась для получения доходов, была дорога Metropolitan West Side Elevated 1895 года, которая стала частью Chicago 'L'. В 1901 г. Грэнвилл Вудс, выдающийся афроамериканский изобретатель, получил США. Патент 687 098, охватывающий предлагаемые усовершенствования систем третьего рельса. Это было процитировано, чтобы утверждать, что он изобрел третью железнодорожную систему распределения тока. Однако к тому времени было множество других патентов на электрифицированные системы третьего рельса, в том числе Томаса Эдисона США. Патент 263 132 от 1882 г., и третьи рельсы успешно использовались более десяти лет в установках, включая остальную часть Чикагских «эстакад», а также тех, которые использовались в Brooklyn Rapid Transit Company, не не говоря уже о разработке за пределами США.
В Париже третий рельс появился в 1900 году в магистральном туннеле, соединяющем Гар д'Орсе с остальной частью сети CF Париж-Орлеан. Электрификация третьей железнодорожной магистрали была позже распространена на некоторые пригородные перевозки.
Система транспортировки Вудфорда использовалась на промышленных трамваях, особенно в карьерах и вскрышных шахтах в первые десятилетия 20-го века. В нем использовалась центральная третья направляющая на 250 В для питания самоходных самоходных тележек с боковой разгрузкой с дистанционным управлением. Система дистанционного управления работала так же, как модель железной дороги , с третьим рельсом, разделенным на несколько блоков, которые можно настроить на питание, выбег или торможение с помощью переключателей в центре управления.
Верхний контакт или третий рельс гравитационного типа, кажется, является самой старой формой сбора энергии. Железные дороги первыми начали использовать менее опасные типы третьей железной дороги: Центральная железная дорога Нью-Йорка на подходе к Центральному вокзалу Нью-Йорка (1907 - другой случай. электрификации третьей железнодорожной магистрали), Market Street Subway-Elevated в Филадельфии (1907 г.) и Hochbahn в Гамбурге (1912 г.) - все они имели нижний контактный рельс, также известный как известный Система Вилгуса-Спрага. Тем не менее, линия Манчестер-Бери Ланкаширской и Йоркширской железной дороги опробовала боковой контактный рельс в 1917 году. Эти технологии стали известна только на рубеже 1920-х и в 1930-х годах, например, для крупнопрофильных линий Берлинской городской железной дороги, Берлинской городской железной дороги и Московского метрополитена. На городской железной дороге Гамбурга с 1939 года используется третий рельс с боковым контактом на 1200 В постоянного тока.
В 1956 году открылась первая в мире железнодорожная линия с резиновыми шинами, линия 11 парижского метро. Кондукторный рельс превратился в направляющих рельсов, необходимых для удержания тележки в правильном положении на рельсах нового типа. Это решение было модифицировано на линии Намбоку 1971 года метрополитена Саппоро, где использовались центрально расположенные направляющие / обратные рельсы плюс одна силовая шина, расположенная сбоку, как на обычных железных дорогах.
Метро Саппоро с центральной направляющей / обратным рельсомТехнология третьего рельса на уличных трамвайных линиях недавно была возрождена в новой системе Бордо (2004). Это совершенно новая технология (см. Ниже).
Системы третьего рельса не устаревшими. Однако есть страны (в частности, Япония, Южная Корея, Испания ), которые более охотно используют воздушную проводку для своих городских железных дорог. Но в то же время было (и до сих пор) много новых третьих железнодорожных систем, построенных в других местах, включая технологические развитые страны (например, Копенгагенский метрополитен, Тайбэйский метрополитен, Уханьский метрополитен ). Железные дороги с нижним приводом также используются системами, имеющими поезда с резиновыми шинами, независимо от того, является ли это тяжелым метро (кроме двух других линий Метро Саппоро ) или маломощный человек-движитель (ЛС). Новые электрифицированные железнодорожные системы, как правило, используют накладные расходы для региональных и междугородных сетей. Системы третьего рельса, использующие более низкое напряжение, чем воздушные системы, по-прежнему требуют большего количества точек питания.
В 1906 году электропоезда Lionel стали первыми моделями поездов, в которых использовалась третья направляющая для привода локомотива. В рельсах Lionel используется рельс в центре, два внешних рельса электрически соединены друг с другом. Это решило проблему двухрельсовых моделей поездов, когда рельсовый путь скомпонован таким образом, что он замыкается на себя, как это обычно вызывает короткое замыкание. (Даже если в петле образовался зазор, локомотив закорочился и остановился бы, пересекая зазоры.) Электропоезда Лайонела также работают на переменном токе. Использование переменного тока означает, что локомотив Лайонела нельзя перевернуть путем изменения полярности; вместо этого локомотив переключается между состояниями (например, вперед, нейтраль, назад) каждый раз при запуске.
Трехрельсовый поезд Мерклин использует короткий импульс с более высоким напряжением, чем используется для питания поезда, для реверсирования реле в локомотиве. На пути Мерклина нет настоящего третьего рельса; Эта серия коротких штырей обеспечивает, принимаемый длинный «башмаком» под двигателем. Этот ботинок достаточно длинный, чтобы всегда касаться нескольких штифтов. Это известно как контактная система шпильки и имеет преимущества при использовании в открытых модельных железнодорожных системах. Лыжный сборщик трется о шипы и, таким образом, самоочищается. Когда оба рельса используются для возврата, вероятность прерывания тока из-за загрязнения линии намного меньше.
Многие модельные составы поездов сегодня используют только две рельсы, обычно связанные с системами Z, N, HO или G-Gauge. Обычно они питаются от постоянного тока (DC), где напряжение и полярность тока определяют скорость и направление двигателя постоянного тока в поезде. Растущее исключение составляет Цифровое командное управление (DCC), где биполярный постоянный ток на рельсы с постоянным напряжением вместе с цифровыми сигналами, которые декодируются внутри локомотива. Биполярный постоянный ток передает цифровую информацию, чтобы указать команду подана, даже когда несколько локомотивов находятся на одном пути. Вышеупомянутая система Lionel O-Gauge остается популярной и сегодня. С его тремя рельсовыми путями и реализацией переменного тока.
Некоторые модели железных дорог реалистично имитируют конфигурацию третьего рельса своих полноразмерных аналогов, хотя большинство из них не используют энергию от третьего рельса.
На Wikimedia Commons есть медиа относится к Третьему рельсу. |
Найдите третий рельс в Викисловарь, бесплатном формате. |